列车运行控制系统

列车运行控制系统定义：由列控中心、闭塞设备、地面信号 设备、地 车信息传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列 车运行速度保证行车安全和提高运输能力的控制系统。 功能： 1.线路的空闲状态检测； 2.列车完整性检测 3.列车运行授权； 4.指示列车安全运行速度； 5.监控列车安全运行 系统分类 发达在列控系统研究方面已有较长发展历史，比较成功的列控系 统主要有：日本新干线 ATC 系统，法国 TGV 铁路和韩国高速铁 路的 TVM300 及 TVM430 系统，德国及西班牙铁路采用的 LZB 系统，及瑞典铁路的 EBICA900 系统等。上述列车控制系统都具 有自己的特点、不同的技术条件和适应范围，因此，列控系统可 以分成许多类型。 （1）按照地车信息传输方式分类： 连续 式列控系 统，如：德国 LZB 系统、法国 TVM 系统、日本 数字 ATC 系统。 连续式列控系统的车载设备可连续接收到地面列控设备的车-地 通信信息，是列控技术应用及发展的主流。 采用连续式列车速度控制的日本新干线列车追踪间隔为 5 min， 法国 TGV 北部线区间能力甚至达到 3 min。连续式列控系统可 细分为阶梯速度控制方式和曲线速度控制方式。 点式列控系统，如：瑞典 EBICAB 系统。 点式列控系统接收地面信息不连续，但对列车运行与司机操纵的 监督并不间断，因此也有很好的安全防护效能。 点一 连式列 车运行控制系 统，如：CTCS2 级， 轨道电路完成列 车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。点式信息 设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。 （2）控制模式分，分为两种类型： 阶 梯控制方式 出口速度检查方式，如：法国 TVM300 系统 入口速度检查方式，如： 日本新干线传统 ATC 系统 速度 距离模式曲线控制方式 速度-距离模式，如：德国 LZB 系统，日本新干线数字 ATC 系统 （3）按照人机关系来分类，分为两种类型： 设备优 先控制的方式。如：日本新干线 ATC 系统。 司机 优先控制方式，如：法国 TVM300430 系统、德国 LZB 系统 （4）按照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞 （5）按照功能、人机分工和自动化程度分： 列车自动停车（Automatic Train Stop 简称 ATS）系统；列车超速防 护（Automatic Train Protection 简称 ATP）系统；列车自动控制 （Automatic Train Control 简称 ATC）系统；列车自动运行 （Automatic Train Operation 简称 ATO）系统。 ATS。ATS 是一种只在停 车信号（红灯）前 实施列车速度控制 的装置，是在非速差式信号体系下的产物，属于列车速度控制的 初级阶段。国外多种 ATS 系统补充了简单的速度监督功能，这 种系统设备简单，历史悠久，在我国及世界各国铁路至今广泛采 用。 ATP。ATP 是随着速差式信号体系的建立而产生的，列车正常 运行由司机控制，只在司机疏忽或失去控制能力且列车出现超速 时设备才起作用，并以最大常用制动或紧急制动方式，强迫列车 减速或停车。当列车速度已降至或到达限速要求，由司机判定和 操作制动缓解。系统要求符合故障安全原则。这是一种以人 （司机）控为主的列车运行安全系统，在欧洲高速铁路上普遍采用。 ATC（又称列 车自 动减速系统）。当列车运行超过限制速度时， 系统自动实施常用制动，使列车降至低于限制速度的一定值后， 制动自动缓解，列车继续运行。这是一种设备优先的列车运行安 全控制系统，司机一部分操作由设备代替，但列车运行的正常调 速仍由司机操作，系统同样要求故障安全原则。这种方式很适 合于动车组，日本新干线高速铁路采取这种方式。 ATO（又称列车自动驾驶系统）。按系统预先输入的程序，保证 列车运行图的要求，由设备代替司机进行列车运行的加速、减速 或定点停车的速度调整。一般情况下，司机除对列车启动操作外， 只对设备的动作进行监督，它属于一种非安全系统，一般叠加在 ATC 或 ATP 上，列车运行的安全防护由后者承担。 系统总体构成 地铁正线信号系统采用基于无线通信的具有完整 ATC 功能的列 车控制系统（CBTC），同时还提供了连续式 ATP 功能丧失情况下 的点式 ATP 列车超速防护系统。包括列车自动防护 ATP、列车 自动运行 ATO、列车自动监控 ATS、正线计算机联锁 CBI 四个 子系统构成。 信号系统框图 信号系统由下列主要的子系统和设备组成： 1 中央列车自动监 控子系统（ATS） 列车自动监控子系统设备负责执行各种功能， 如确认、跟踪和显示列车等，它有人工和自动进路设置功能，以 及调整列车的运行以保证运行时间。 2 区域控制器 区域控制 器安装在轨旁，是基于处理器的安全控制器。每个区域控制器通 过数据通信子系统和车载控制器连接。区域控制器通过运用 CBTC 的移动闭塞概念，确保列车的安全运行。 区域控制器基 于已知的障碍地点和预计的交通荷载，确定预定义的区域内所有 列车的移动权限。区域控制器接收临时限速(TSR)指令以及该区 域内列车发出的位置信息。区域控制器与 Microlok II 接口，以控 制和表示轨旁设备。每个区域控制器都是以三选二表决配置为基 础。 3 数据存储单元 用来保存轨道数据库数据。 临时速度限 制储存在区域控制器中。 4 联锁控制器 MicroLok II MicroLok II 负责 安全 执行传统联锁 功能。MicroLok II 从辅助列车检查计 轴系统中获得列车位置信息。Microlok II 与轨旁设备接口，诸如 转辙机、LED 信号机等。为保证正确的 CBTC 运行，Microlok II 还与区域控制器(ZC)接口。 如果区域控制器出故障，列 车的安 全运行通过联锁控制器和轨旁 LED 信号机来 实现。如果数据通 信子系统或车载控制器出现故障，列车以地面信号显示作为主体 信 号运行。另外，如果数据通信子系统（无线部分）出现故障， 系统提供超速防护功能并防止列车冒进红灯信号。 5 集成了 ATS 车站工作站和本地控制工作站功能的工作站 集成了 ATS 工作站/本地控制工作站功能的工作站位于设备集中站的本地调 度室。该工作站通常用于监督列车运行，也可用于联锁的人工控 制。 当中央和本地 ATS 功能均不可用时，Microlok 自动设置正 线追踪的直通进路，并在终端站自动提供折返进路，通过本地操 作终端实现联锁进路的设置和取消。 6 车载控制器子系统 车 载控制器包括基于微处理器的控制器、相关速度测量及位置定位 传感器（在地面应答器的辅助下）。车载设备与列车的各子系统接 口，并通过数据通信子系统与区域控制器接口。车载控制器负责 列车定位、执行允许速度、执行移动授权以及其他有关的 ATP 和 ATO 功能。车载控制器采用三取二表决方式。 五种列车驾驶 模式：ATO 自动驾驶模式(AM)，连续式 ATP 监控下的人工驾驶 模式(ATPM)，点式 ATP 监控下的人工驾驶模式(iATP)，限制人 工驾驶模式(RM)和非限制人工 驾驶模式（NRM）。另外，还有一 种用于自动折返的模式（ATB），可以实现无人自动折返。 7.数据 通信子系统 数据通信子系统在信号系统各设备之间提供双向的 安全的数据交换，它提供开放的通信接口和体系架构。应用国 际通行的协议：有线网使用 IEEE 802.3，无线通信使用 IEEE 802.11g，它是一个非安全（Non-vital）的系统，但是通过其传送的 消息受安全算法的保护。DCS 能够满足系统对于数据传输延时 和数据率的要求。 以太网为所有子系统提供了相互通信的途径。 系统提供双环冗余骨干网络。ATS 接入骨干网络是通过有线交 换机实现的。 CTCS 地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网 络（GSM-R）、列车控制中心（ TCC）/无线闭塞中心（RBC ）。其中 GSM-R 不属于 CTCS 设备，但是重要 组成部分。 应答器是一 种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信 息，也可连接轨旁单元传送可变信息。 轨道电路具有轨道占用 检查、沿轨道连续传送地车信息功能，应采用 UM 系列轨道电路 或数字轨道电路。 无线通信网络（GSM-R）是用于车载子系统 和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。 列车控 制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自 外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行 车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证 列车控制中心管辖内列车的运行安全。 车载子系统可由以下 部分组成：CTCS 车载设备、无线系统车载模块。 CTCS 车载设 备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来 控制列车运行。 无线系统车载模块用于车载子系统和列车控 制中心进行双向信息交换。 在 DMIS 基础上，调度集中应具备列车运行 计划人工、自动调整、 实际运行图自动描绘，行车日志自动生成、储存、打印，调度命令 传送，车次号校核等功能。 在 DMIS 基础 上， 调度中心具备向车 站、机务段调度、乘 务室等部门发布调度命令以及经调度命令无 线传送系统向司机下达调度命令（含许可证、调车作业通知单等） 的功能。 系统依据列车运行调整计划，技规、行规、站细 等规定，以及相关联锁技术条件对列车、调车作业进行分散自律 安全控制（汉分散自律控制模式下的中心、车站人工直接操作）。 对违反分散自律安全条件的人工操作，系统应能进行安全提示。 系统对于影响正常运用的故障，如信号故障关闭（或灭灯及灯丝 断丝）时应具有报警、提示、记录等功能。 与调度命令无线传送 系统配合具有解车进路信息自动预告功能。 进行调车作业时不 需要控制权转换。 不影响既有的平面调车区集中联锁功能。 具 有部分非正常条件下接发列车功能以及降级处理措施。 具有本 站及相邻各两个车站的列车运行调整计划显示功能。 具有本站 及相邻各两个车站的站间透明功能。 具有人工办理排进路功能， 为进路指令的执行做好准备。 具有自我诊断、运行日志保存、查 询和打印等功能，并逐步实现系统维护智能化。 对所有的人工操 作具有完整的记录、查询、回放和打印功能。 实时监控电源状态， 停电时应自动保存列车、调车作业等重要信息。 在保证网络安 全的条件下可与其他相关系统联网，实现数据资源共享。 列车作 业 调度集中控制范围内的列车作业，以列车运行调整计划自动 控制为基本方式，以调度中心人工控制为辅助方式。 列车计划管 理 日班计划 调度集中应具有接收日班计划或者单独制定日班计 划的功能。系统可按要求时间将日班计划以运行图或车次时刻表 的方式提供给调度员，同时以调度命令的方式下达到有关站段。 调度集中应具有以日班计划为依据，人工和自动调整列车运行计 划以及中间站甩挂调车作业计划的功能，经批准后实施下达到车 站自律机执行。 调整列车运行计划应遵循单一指挥，按图行车， 确保重点等原则，正确合理地使用车站正线、到发