交通运输信号PPT第8章

1、2021-7-111 2021-7-112 主要内容 2021-7-113 现代列车运行的自动控制过程包括了几个方面： 关于列车起、停车和加、减速控制，对 于行车安全来说，最关键的是防止超速运行 和停车控制； 保证列车追踪运行时的行车安全和通过 能力，取决于闭塞方式； 2021-7-114 沿线车站上列车的到达、出发和 通过进路的开放，以便列车及时交会 和越行； （列车的交会越行控制） 2021-7-115 （交会越行控制） 运行调整 进路控制 （调度）系统 行车指挥 间隔控制 速度控制 控制系统 列车运行 系统 运行控制自动化 2021-7-116 8.1.1 CTCS简介简介 CTCS（C

2、hinese Train Control System)是中国列车运行是中国列车运行 控制系统的英文缩写，是参照欧洲列车运行控制系统控制系统的英文缩写，是参照欧洲列车运行控制系统 （ETCS）形成的。）形成的。 CTCS系统有两个子系统，即车载子系系统有两个子系统，即车载子系 统和地面子系统。统和地面子系统。 地面子系统主要由应答器、轨道电路、无线通信网络地面子系统主要由应答器、轨道电路、无线通信网络 （GSM-R）、列车控制中心（）、列车控制中心（TCT）/无线闭塞中心（无线闭塞中心（RBC） 等组成。其中等组成。其中GSM-R不属于不属于CTCS设备，但是重要组成部分。设备，但是重要组成部

3、分。 车载子系统主要由车载子系统主要由CTCS车载设备、无线系统车载模块组车载设备、无线系统车载模块组 成。成。 2021-7-117 8.1.2 CTCS应用等级应用等级 (以下简称以下简称L0)：由：由通用机通用机 车信号车信号+列车运行监控装置列车运行监控装置组成，为既有干线组成，为既有干线 上应用的系统。上应用的系统。160km/h 特点：特点： 线路储存线路储存 固定自动闭塞（四显示）固定自动闭塞（四显示） 目标距离分级制动模式目标距离分级制动模式-参考参考 非真正意义列车运行控制系统非真正意义列车运行控制系统 2021-7-118 8.1.2 CTCS应用等级应用等级 (以下简称以

4、下简称L1)：由：由 组成，点式组成，点式 信息作为连续信息的补充，可实现点连式超信息作为连续信息的补充，可实现点连式超 速防护功能。速防护功能。160km/h l特点：特点： 点式设备点式设备+轨道电路进行信息传递轨道电路进行信息传递 可取消地面信号机，准移动闭塞可取消地面信号机，准移动闭塞 目标距离一次制动模式目标距离一次制动模式 2021-7-1110 8.1.2 CTCS应用等级应用等级 lCTCS应用等级应用等级3(以下简称以下简称L3)：是基于：是基于无线传无线传 输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车的列车 运行控制系统。点式设备主要传

5、送定位信息。运行控制系统。点式设备主要传送定位信息。 160km/h l特点：特点： 轨道电路轨道电路+点式设备点式设备+无线通信无线通信 双向实时双向实时 l 2021-7-1111 8.1.2 CTCS应用等级应用等级 lCTCS应用等级应用等级4(以下简称以下简称L4)：是：是完全基完全基 于无线传输信息的列车运行控制系统于无线传输信息的列车运行控制系统。地面。地面 可取消轨道电路，由可取消轨道电路，由RBC和车载验证系统共和车载验证系统共 同完成列车定位和完整性检查，实现同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭虚拟闭 塞或移动闭塞塞或移动闭塞。160km/h l特点特点 无线通讯无线通讯

6、+点式设备点式设备 无线通讯检测列车占用和定位无线通讯检测列车占用和定位 移动闭塞或虚拟闭塞移动闭塞或虚拟闭塞 2021-7-1112 应用等级应用等级L0L1L2L3L4 控制模式控制模式目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离目标距离 闭塞方式闭塞方式 固定闭塞或固定闭塞或 准移动闭塞准移动闭塞 准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞 移动闭塞或移动闭塞或 虚拟闭塞虚拟闭塞 制动方式制动方式分级式分级式分级式分级式一次连续一次连续一次连续一次连续一次连续一次连续 轨道占用检轨道占用检 查查 轨道电路轨道电路轨道电路轨道电路轨道电路轨道电

7、路轨道电路轨道电路 无线定位，无线定位， 应答器校正应答器校正 地对车信息地对车信息 传输传输 多信息轨道多信息轨道 电路电路+点式设点式设 备备 多信息轨道多信息轨道 电路电路+点式设点式设 备备 多信息轨道多信息轨道 电路电路+点式设点式设 备；或数字备；或数字 轨道电路轨道电路 无线通信双无线通信双 向信息传输向信息传输 无线通信双无线通信双 向通信传输向通信传输 列车运行间列车运行间 隔隔 按固定闭塞按固定闭塞 运行，大于运行，大于L 设为对照值设为对照值LLL小于小于L 线路数据来线路数据来 源源 大贮存于车大贮存于车 载数据库载数据库 大贮存于车大贮存于车 载数据库载数据库 应答器

8、提供应答器提供 ；或由数字；或由数字 轨道电路提轨道电路提 供供 无线通信提无线通信提 供供 无线通信提无线通信提 供供 对应对应ETCS级级ETCS1级级ETCS21级级ETCS3级级 2021-7-1113 8.2.1 概述概述 l我国客运专线采用我国客运专线采用CTCS2级列控系统，该系统级列控系统，该系统 地面信号为地面信号为ZPW-2000A轨道电路的移频自动闭塞系轨道电路的移频自动闭塞系 统。统。 l ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国型无绝缘移频自动闭塞是在法国 UM71无绝缘轨道电路技术基础上，结合国情进行无绝缘轨道电路技术基础上，结合国情进行 的技术再开发。在轨道

9、电路传输安全性、传输长度、的技术再开发。在轨道电路传输安全性、传输长度、 系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降 低工程造价上都有了提高低工程造价上都有了提高 。 2021-7-1114 8.2.1 概述概述 1）采用载频：）采用载频：1700、2000、2300、2600Hz 2）低频：）低频：18种频率，种频率，10.3、11.4、12.5、。、。 29Hz，间隔，间隔1.1Hz。 3）电气绝缘，调谐区）电气绝缘，调谐区29m 2021-7-1115 8.2.2 系统构成 系统构成 2021-7-1116 8.2.2 系统构成系统构成 一、

10、室外部分一、室外部分 1）调谐区）调谐区-29m-电气绝缘节电气绝缘节 2）机械绝缘节）机械绝缘节 由机械绝缘节空心线圈与调谐单元并联而成。由机械绝缘节空心线圈与调谐单元并联而成。 3）匹配变压器）匹配变压器 4）补偿电容）补偿电容 保证轨道电路良好传输性能。保证轨道电路良好传输性能。 5）传输电缆）传输电缆 6）调谐设备引接线）调谐设备引接线 2021-7-1117 8.2.2 系统构成系统构成 二、室内部分二、室内部分 1）模拟网络盘）模拟网络盘 用于用于spt电缆的补偿电缆的补偿 2）发送器）发送器 用于向轨道电路发送移频信号。用于向轨道电路发送移频信号。 3）接收器）接收器 用于接收主

11、轨道电路和相邻区段在调谐区小轨用于接收主轨道电路和相邻区段在调谐区小轨 道电路形成的信号。动作本轨道继电器，向相道电路形成的信号。动作本轨道继电器，向相 邻区段提供小轨道继电器动作条件。邻区段提供小轨道继电器动作条件。 4）衰耗盘）衰耗盘 2021-7-1118 8.2.3 信息定义信息定义 序号12345678 信息名称L5码L4码L3码L2码L码LU码LU2 码 U码 机车信号 显示 L 绿 L 绿 L 绿 L 绿 L 绿 LU 绿黄 U 黄 U 黄 频率Hz21.323.510.312.511.413.615.816.9 地面信号 显示 LLLLLLLLU 序号9101112131415

12、16 信息名称U2S 码 U2码U3码UUS 码 UU码 HB码 HU码H码 机车信号 显示 U2S 黄闪 U2 黄2 U 黄 UUS 双黄 闪 UU 双黄 HUS 红黄 闪 HU 红黄 H 红 频率Hz20.214.722.419.118.024.626.829.0 地面信号 显示 LU或 U LU或 U UUUUUH 2021-7-1119 8.2.4 技术特点技术特点 l1、充分保持法国、充分保持法国UM71无绝缘轨道电路整无绝缘轨道电路整 体结构上的优势。体结构上的优势。 l2、解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路、解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路 全程断轨检查。全程断轨检查。 l3、

13、减少调谐区分路死区。、减少调谐区分路死区。 l4、实现对调谐单元断线故障的检查。、实现对调谐单元断线故障的检查。 l5、通过系统参数优化，提高了轨道电路传、通过系统参数优化，提高了轨道电路传 输长度。输长度。 l6、实现了机械绝缘节轨道电路与电气绝缘、实现了机械绝缘节轨道电路与电气绝缘 节轨道电路等长度传输。节轨道电路等长度传输。 2021-7-1120 序号 轨道 电路 类型 使用条件 传输长 度 安全 性 可靠 性 主要技 术措施 7.5k mzc0 3电 缆 10km spt 电缆 0.15 分路 灵敏 度 1.05 分路 灵敏 度 电气 绝缘 节 电气 -机 械绝 缘节 1UM71 9

14、00m 调谐 区无 断轨 检查 ，分 路死 区20m 单机 800m 2 ZPW- 2000A 1500m 全程 断轨 检查 ，分 路死 区不 大于 5m 发送 N+1， 接收 成对 0.5+0 .5并 联运 用 1、传 输通道 参数优 化2、 数字解 调，提 高抗干 扰能力 2021-7-1121 一、概述一、概述 TVM430系统于1993年在法国第三条高 速铁路北方线首先投入使用，时速已达 320km/h。配合TVM430系统，对UM71无绝 缘轨道电路进行了数字化改造，称为 UM2000无绝缘轨道电路。 2021-7-1122 二、二、UM2000与与UM71的异同点的异同点 l UM

15、2000轨道电路是在UM71轨道电路基 础上改进发展起来，两者核心设备和技术关 键具有本质区别。 2021-7-1123 2021-7-1124 8.4.1 概述 1980年后，我国铁路推广机车信号、列车自动 停车和无线列调三项设备，称为列车三大件。 列车自动停车装置从ZTL-1型发展到ZTL-3型， 在我国铁路迅速普及。机车三项设备的普及，对列 车运行安全起到一定的作用。国产自动停车装置由 于可以由司机解除作用，存在一定安全隐患。 2021-7-1125 在京广线郑武电气化改造工程中，引进了U-T 系统，其中TVM300就是与UM71轨道电路配套使 用的列车超速防护系统。TVM300采用滞后

16、的大 台阶速度分级控制模式，地面自动闭塞必须设置 双红灯防护区段，列车超速防护的制动方式只有 一个接口(在法国TGV采用最大常用制动，在我 国采用紧急制动方式)。经实践检验，TVM300系 统用在我国站间距小、客货混运的繁忙干线区段， 再加上国内工程配套存在的种种问题，在运用中 出现了较多问题。 2021-7-1126 l 目前，研制或引进已投入运营或进行试验 的超速防护系统有：京广线郑武段投入运营 的TVM300系统；广深线投入运营的ZLSK 和LSK系统；京九线商阜段试验的LCF系统； 通过北京环行铁道试验线试验的为秦沈客运 专线研发的点连式LSK-2000和LCF-200系统； 在秦沈客

17、运专线投入运营的TVM430系统。 l 但是，就全国铁路而言，还没有建立起完 整的列车运行控制系统。 2021-7-1127 8.4.2 ATP概念 ATP(Automatic Train Protection)，即列车运行超 速防护系统。 ATP车载设备依据来自轨道电路和点式设备的 信息，和列车构造速度、制动性能计算出控制曲 线。当列车在允许速度控制曲线以下运行时， ATP车载设备相当于“机车信号”；当列车的实 际运行速度接近、超过允许速度曲线时，ATP车 载设备就报警、卸载、制动，起到防止“两冒一 超”的安全作用。 主要功能有：停车点防护、超速防护、列车间 隔控制(移动闭塞时)、测速测距、

18、车门控制 。 2021-7-1128 8.4.3 ATP分类 ATP按地面信息的传输方式分为点式和连续式两种。 1、点式ATP 地面应答器向列车传送每一信号点的允许速度、目标速度、目 标距离、线路坡度、信号机号码等信息。 缺点是信息不实时、不连续，难以胜任列车密度大的情况 。 2、连续式ATP 1）轨道电路方式 受到道床环境、邻线干扰和外界干扰，集肤效应非常明显， 传输距离也受到限制。 2）轨间电缆方式 由于轨道电缆及其铺设方法与机械化养路作业存在着矛盾，以 及造价和维修费用高等原因，未得到推广。 3）无线方式 精度偏低 2021-7-1129 8.4.4 ATP制动模式 ATP按制动模式不同

19、分为分级制动模式和一级制动模式 。 1、分级制动模式 分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。 a）阶梯型分级制动模式 俗称大台阶型。它将一个列车全制动距离划分为3 4个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车的距离 来确定限速值。如法国TGV速度控制即采用该方式。 b）曲线形分级制动模式 曲线式分级速度控制根据列车运行的速度分级，每 一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行 进行速度控制 2021-7-1130 2021-7-1131 2021-7-1132 l8.4.4 ATP制动模式 l大台阶型分级制动模式缺点： 1）滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否 超速，所以为确保安全，必须设有“保

20、护区段”。 2）不能区分制动性能不同的列车，一律按制动性 能差的列车布点，影响高性能列车的效能； 3）段段考虑设备应变时间，影响通过能力； 4）保护区段在进站口影响运输能力。 2021-7-1133 8.4.4 ATP制动模式 2、一级制动模式 一级制动是按目标距离制动的。根据距前行 列车的距离或距前方停车点的距离，由控制 中心或车载计算机根据目标距离、列车参数 和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由 车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制 列车运行。 一级制动方式最能合理地控制列车运行速度， 是列车自动控制技术的发展方向。 2021-7-1134 2021-7-1135 l一级制动模式特点：

21、 l1）不需增加一个闭塞分区作为安全防护区 段，减少了追踪间隔； l2）需要一个制动距离内所有的线路参数， 地对车信息传输的信息量较大； l3）适用于各种不同性能和速度列车的混合 运行，其追踪运行间隔要比分级速度控制小； l4）减速比较平稳，旅客的适舒度较高。 2021-7-1136 l8.4.4 列车测速和测距 l1、测速 列车运行速度的测量非常重要 lA、方法分类 1）车载设备自测 l测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感 器和霍尔式脉冲转速传感器等方法 2）系统测量 l系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。 2021-7-1137 l8.4.4 列车测速和测距 lB、测速方法介绍 l1）测

22、速发电机 测速发电机安装在车轮轴头上，它发出的电压与车速成 正比，该电压经处理后产生模拟量和数字量两个输出， 分别用来驱动速度表和进入车上主机用于速度比较。 测速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可靠性也 不高。 l2）路程脉冲发生器 其核心部件是一个16极的凸轮，随着车轮的转动，发生 一系列脉冲，车速越快，脉冲数越多，只要在一定时间 内记录下脉冲的数目，即能换算成列车的实际速度。 2021-7-1138 l8.4.4 列车测速和测距 lB、测速方法介绍 l3）光电式传感器 随着车轮的转动，光线不断地通过和被阻挡，使光 电式传感器产生，记录脉冲数目来测量车速。 l4）霍尔式脉冲转速传感器 车

23、轮转动时，使霍尔式传感器产生电信号频率正比 于车轮转速来进行测速。需采用两路测速，以对机 车车轮空转、蠕滑、抱死等引起的误差进行修正。 2021-7-1139 l8.4.4 列车测速和测距 l2、测距 测距是通过测速与轮径完成的。必须不断 地对轮径进行修正。 2021-7-1140 l8.4.5 CTCS2-200H列控系统 l1、简介 l CTCS2-200H型列控系统，是在日本数字 ATC系统的基础之上，根据我国CTCS2技术 标准的要求，引进开发的新一代列车控制系 统。 l 安装于目标速度200km/h-250km/h的CRH1 和CRH2和谐号动车组上。 2021-7-1141 l8.

24、4.5 CTCS2-200H列控系统 l2、组成 l地面设备 车站列控中心，地面电子单元（LEU）、点式应答器、 ZPW-2000A（UM）系列轨道电路、车站计算机联锁等； l车载设备构成； 车载安全计算机(VC)、连续信息接收单元(STM)、点式 信息接收单元(BTM)、制动接口单元(RLU)、记录单元 (DRU)、人机界面（DMI）、速度传感器、轨道信息接 收天线、应答器信息接收天线等。 2021-7-1142 lCRH2车载ATP系统同时装备ATP车载设 备和列车运行监控装置LKJ-2000。 2021-7-1143 2021-7-1144 l8.4.5 CTCS2-200H列控系统 l

25、3、原理 l 车载主机，从应答器取得线路数据（轨道 电路长度、坡度、静态限速和道岔限速）， 从轨道电路获得前方空闲闭塞数、停车轨道 电路和准许运行位置。然后从列车当前位置 计算一次制动模式曲线，并依据自己位置与 模式速度值的关系，根据需要输出制动控制 命令，从而自动控制列车运行。 2021-7-1145 l8.4.5 CTCS2-200H列控系统 l4、功能 符合CTCS2要求； 车载ATP设备在运行过程中存在机控/人控优先 不同控制状态，并可以切换。 2021-7-1146 l8.4.6 CTCS2-200C列控系统 l1、简介 l CTCS2-200C车载列车控制系统是根据 CTCS技术标

26、准的要求，从法国CSEE公司引 进开发的新一代车载列车运行控制系统，满 足CTCS-2级规范要求的列车运行超速防护系 统。 l 安装于目标速度200km/h的CRH2和CRH5 和谐号动车组上。 2021-7-1147 l8.4.6 CTCS2-200C列控系统 l2、组成 l地面设备 车站列控中心、轨道电路、轨旁电子单元、地 面应答器等； l车载设备构成； 车载安全计算机、连续信息接收单元、点式信 息接收单元、测速单元、列车接口单元、记录 单元、人机界面、速度传感器、轨道信息接收 天线和应答器信息接收天线等。 2021-7-1148 2021-7-1149 Softkeys Missionn

27、umber 1120 10:12:21 Entry to FS mode 10:09:35 Entry in CTCS2 10:05:24 EB test OK 10:04:56 EB test in progress 10:04:48 Test results are OK 0 250 200 50 100150 80 F2 F3 F4 F5 F6 F1 F7 F8 1 234567890 Alert Letter SHReleaseStartOS 01000 150 100 50 200040008000 CTCS2 ABC1234 10:15 14 Hardkeys Messages T

28、ime SpeedmeterPlanningarea/CabsignalMode CTCSlevel Brakestate Braking controlmode Warningtime tointervention Target distance 2021-7-1150 l8.4.6 CTCS2-200C列控系统 l3、原理 同ATP 2021-7-1151 l8.4.6 CTCS2-200C列控系统 l4、功能 l1） 地车信息传输功能 l2） 速度计算和列车重定位功能 l3）级间切换功能 控制列车在CTCS-0/1级线路、CTCS-2级线路或 TVM430线路运行 l4）CTCS-2级线

29、路控制模式的转换功能 l5）司机接口功能 l6) 信息记录功能 2021-7-1152 8.5.1 列车运行监控记录装置简介 l列车运行监控记录装置简称监控装置，是中中 国技术人员研制的国技术人员研制的以保障列车运行安全为主要 目的的列车速度控制装置列车速度控制装置。 l该装置在实现安全速度控制的同时，采集记 录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信 息，促进了机车运行管理的自动化。是列车运 行信息记录的 l 2021-7-1153 8.5.1 列车运行监控记录装置简介 l 我国监控装置的研究开发从1990年代初开始， 从1995年起形成全路普及使用的规模。 lLKJ2000型监控装置吸取了J

30、K-2H型和LKJ- 93型监控装置的成熟技术经验，在技术等级、 功能、性能和可靠性等方面都有了较大程度的 提高。技术性能具有明显优势。 2021-7-1154 8.5.2 系统组成 LKJ2000型列车运行监控记录装置基本组成 结构主要由主机箱、显示器、事故状态记录器、 速度传感器、压力传感器以及双针速度表组成 。 2021-7-1155 l8.5.2 系统组成 2021-7-1156 8.5.2 系统组成 l一、主机箱 l主机箱为系统控制中心，其内部由A、B二 组完全相同的控制单元组成。 l处理信息：监控记录、地面信息、通信、模 拟量输入/出、数字量输入、数字量输人/出、 电源等 。 20

31、21-7-1157 8.5.2 系统组成 l二、事故状态记录器 l ()将记录30min 以内的最新列车运行状态数据，并且其记录密 度大大高于监控主机数据记录密度，列车走行 距离超过5m时，将产生一次相关参数记录。 l事故状态记录器具备抗冲击性能。 2021-7-1158 8.5.2 系统组成 l三、转储器 l 转储器可将车载记录数据转录至地面微机 系统供分析处理。其内部数据存储器采用大容 量非易失性数据存储器。 2021-7-1159 2021-7-1160 2021-7-1161 2021-7-1162 2021-7-1163 8.5.2 系统功能 l一、监控功能一、监控功能 l 1）防止

32、列车越过关闭的信号机； l 2）防止列车超过线路(或道岔)允许速度以 及机车、车辆的构造速度； l 3）防止机车高于规定的限制速度调车作 业； l 4）在列车停车情况下，防止列车溜逸； 2021-7-1164 8.5.2 系统功能 l 5）可按临时限速控制速度； l 6）在自动闭塞区段，列车在显示停车的通过信 号机前停车2min后又继续向此关闭信号机防护的分区 运行时，保证在该信号机防护的分区内运行速度不超 过规定的限制速度； l 7）列车通过显示黄色、双黄色、双黄闪的进站 信号机进入站内无码的股道时，装置按前方信号机关 闭进行控制。经正、副司机同时确认操作后，装置允 许列车以低于规定的限制速

33、度通过该信号机。 2021-7-1165 8.5.2 系统功能 l 1）一次性记录项目 l 开机记录 l 输入参数记录 l2）运行参数记录项目 l 时间； l 线路公里标； l 距前方信号机距离； l 前方信号机种类及编号； l 机车信号显示状态(绿、绿黄、黄、黄2、双黄、红、 白等)； 2021-7-1166 8.5.2 系统功能 l 地面传输信息； l 运行实际速度； l 限制速度； l 列车管压力、机车制动缸压力； l 机车工况(牵引制动别、零位、运行前后方向别)； l 柴油机转速、原边牵引电流； l 装置控制指令输出状况(动力切除、常用制动、紧急制动、允许缓解 等)； l 装置报警； l 司机操作装置状况(开车、调车、解锁、警惕键、坐标调整、IC卡操 作、事件打点记录等)； l 装置异常状况； l 平面调车灯显装置信息变化。 2021-7-1167 8.5.2 系统功能 l 3）记录条件 l A、运行记录、