第八章__列车牵引计算与列车运行控制

1、1铁路信号基础铁路信号基础李绍斌李绍斌北京交通大学电子信息工程学院北京交通大学电子信息工程学院2第八章第八章 列车牵引计算与列车运行控列车牵引计算与列车运行控3定义定义 CTCS(Chinese Train Control System) 是一种可以根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。 构成 ： 由地面设备和车载设备构成 功能 ： 检测线路的空闲状态；检测列车完整性；列车运行授权，指示列车安全运行，监控列车安全运行列控系统概述列控系统概述8.1 列车牵引运动学基础研究列车在各种外力作用下的运动规律。包括牵引重量、行车速度、

2、运行时分、制动距离、能量和燃料消耗的计算。速度距离曲线 运行时间与距离曲线制动曲线一、作用在列车上的各种力一、作用在列车上的各种力机车牵引力 F列车运行阻力 W列车制动力 B根据线路情况和列车运行要求，机车有以下三种工况。每一种工况作用于列车上的合力为牵引运行惰行制动运行N=FV 最大功率是一定的，称为额定功率。当速度小时，牵引力大；速度大时、牵引力小。坐标上是一条双曲线，左端，牵引力不能超过轮轨之间的粘着力；右端，速度不能超过机车的构造速度。机车的牵引特性：预期牵引特性和实测牵引特性二、机车牵引曲产生线二、机车牵引曲产生线机车牵引力的计算标准1.粘着牵引力和计算粘着系数2.计算速度和计算牵引

3、力在计算牵引重量时，必须先确定按什么速度下的牵引力进行计算。电力机车，线路特征、温度允许、最高级位满磁场牵引曲线上的粘着制至持续制的范围内选定。3.持续速度与持续牵引力机车可以长时间连续工作，而牵引电动机发热温升不超过用许值，所对应的速度和牵引力。4.计算起动牵引力效验所牵引的列车重量能否启动的机车牵引力。5.对应不同牵引力的取值在牵引计算时，一般取机车在相同速度是能够发挥的最大牵引力计算三、列车阻力三、列车阻力（一）列车阻力和分类列车阻力列车受到与运行方向相反的外力。列车阻力分为：机车阻力（ ）和车辆阻力（ ）基本阻力（ ）和附加阻力（ ）W W0W 0W四、 列车制动力空气制动，2. 电气

4、制动，3. 液力制动一、空气制动一、空气制动（一）空气制动的原理（一）空气制动的原理（二）闸瓦制动（二）闸瓦制动 电阻制动电阻制动电动机发电机，电能耗散在电阻上。电枢产生反向力矩，仅作用于机车。通过调节励磁电流，调节制动力。五五 列车制动距离及其计算列车制动距离及其计算我国技规规定列车紧急制动最大停车距离不能超过800m一、制动时间从司机看见信号实施制动到列车停止，列车走行时间jdhjkekbiwVVtttt0211000)(30)03. 01)(038. 08 . 2(07. 03jkjkirtit客车紧急制动常用制动二、制动距离的计算司机开始制动到列车停止所走行的距离jdjjkekbiwV

5、VtVSSS0222101000)(17. 46 . 315分分 级级分级连分级连 续续一次连续一次连续350km/h列控系统的发展：列控系统的发展：列车速度控制模式列车速度控制模式阶梯控制方式阶梯控制方式 每个闭塞分区设计为一个目标速度。在一个闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定速度判定列车是否超速。阶梯控制又分为出口速度检查和入口速度检查两种方式。1302001703090200 17013090 0100VL出口检查入口检查 出口速度检查控制方式 该方法要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度。设备在闭塞分区出口进行检查，如果列车实际速度未达到目标速度以下则设备自动进行制动。 该方法

6、要求停车信号后方要有一段安全防护区。 入口速度检查控制方式 列车在闭塞分区入口处接收到目标速度信号后立即以此速度进行检查，一旦列车超速，则进行制动使列车速度降低到目标速度以下。阶梯控制特点阶梯控制特点 前后车均以闭塞分区单位进行定位； 在闭塞分区内车载设备以一个允许速度防护列车； 闭塞分区长度按最差列车制动性能设计。分级曲线控制方式分级曲线控制方式 该方式要求每个闭塞分区入口速度(上一个闭塞分区的目标速度)和出口速度(本闭塞分区目标速度)用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线，曲线控制方式和阶梯控制方式一样，每一个闭塞分区只给定一个目标速度。控制曲线把闭塞分区允许速度的变化连续起来。 在分级曲

7、线控制方式下，列车在一个闭塞分区中运行时,列控设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不断变化，即是距离的函数。分级曲线控制方式示意图分级曲线控制方式示意图速度速度- -距离模式曲线距离模式曲线 控制方式控制方式 速度-距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离、线路条件等信息，列车实行一次制动控制方式。 列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整，可以提高混跑线路的通过能力。这种方式称为目标速度-目标距离方式(DISTANCE TO GO)。采用该方式进行连续制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度

8、，是一种更理想的运行控制模式。SS3S1+S2S4制动性能差的车设备监督曲线制动性能好的车目标速度S目标距离控制模式基本原理目标距离控制模式基本原理列控系统的关键技术列控系统的关键技术列车测速列车测速 列车测速的方法主要包括以下几种：测速电机方式、脉冲转速传感器方式、雷达测速方式、GPS测速定位方式等列车定位列车定位 列车定位的方法包括：GPS全球定位、轨道电路绝缘节定位、计轴器定位、查询应答器定位和轨道环线定位等。地地- -车信息传输技术车信息传输技术 包括：点式传递信息方式、连式传递信息方式和点连式传递信息方式。24列控系统的发展：列控系统的发展：运行列车间的空间间隔是若干个闭塞分区；运行

9、列车间的空间间隔是若干个闭塞分区；后行列车的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端后行列车的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端，空间间隔长度固定，称固定闭塞的始端，空间间隔长度固定，称固定闭塞速度控制采用阶梯形控制速度控制采用阶梯形控制25：线路线路没有没有划分为固定的闭塞分区划分为固定的闭塞分区后续列车后续列车以前行列车尾部以前行列车尾部为追踪的目标点为追踪的目标点前后列车的最小间隔等于后行列车的前后列车的最小间隔等于后行列车的制动距离制动距离+ +安全距离安全距离列

10、车间的间隔是动态列车间的间隔是动态的、并随前一列车的移动而移动的、并随前一列车的移动而移动26 列控系统是确保行车安全的信号系统。利用地面列控系统是确保行车安全的信号系统。利用地面提供的线路信息、前车提供的线路信息、前车( (目标目标) )距离和进路状态，列控距离和进路状态，列控车载设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实车载设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。列车运行控制系统功能列车运行控制系统功能 列车运行控制系统是由地面设备和车载设备构成，用来控制列车运行速度，保证行车安全，提高运输能力。

11、 列车运行控制系统的功能是：1）检测线路的空闲状态；2）检测列车完整性；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。列控系统的分类列控系统的分类按照地车信息传输方式分类按照地车信息传输方式分类 连续式列控系统：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。 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。 点-连式列车运行控制系统：如我国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。按照人机关系分类按照人机关系分类 设备优先控

12、制方式：如日本新干线ATC系统。 司机优先控制方式：如法国TVM300/430系统、德国LZB系统。按控制模式分类按控制模式分类 阶梯控制方式：阶梯控制方式又分为出口速度检查方式和入口速度检查方式，从而对列车速度进行分级控制。 速度-距离模式曲线控制方式：采用速度-距离模式的列控系统，对列车速度进行连续控制，如德国LZB系统，日本新干线数字ATC系统。按照闭塞方式分类按照闭塞方式分类 固定闭塞列控系统：将线路划分为固定的闭塞分区，前后列车的位置及间隔，均以闭塞分区为单元来检测和表示。 移动闭塞列控系统：不存在固定的闭塞分区，列车之间的安全追踪间隔随着列车运行而不断移动且变化。按照功能和自动化程

13、度分类按照功能和自动化程度分类 列车自动停车ATS（Automatic Train Stop）系统：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，现已很少使用。 列车超速防护ATP（Automatic Train Protec-tion）：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。 列车自动运行ATO（Automatic Train Opera-tion）：按系统预先输入的程序，

14、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。31列车运行控制系统组成列车运行控制系统组成车载车载地面地面系统包括地面设备和车载设备和地车信息传输设备三部分。地面设备产生出列车控制所需要的全部基础数据，例如列车的运行速度、运行许可等；车载设备将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行。地车信息传输通道包括地面信息传输设备，车载信息传输设备、地面信息传输网络 车、地信息传输方式 点式点式 轨道电路轨道电路 无线传输无线传输321.3 CTCS 分级分级 列车运行控制系统包括地面设备和车载设备，列车运行控制系统包

15、括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为根据系统配置按功能划分为5 5级级。lCTCS-0级级lCTCS-1级级lCTCS-2级级lCTCS-3级级lCTCS-4级级p CTCS系统分级系统分级 33 CTCS-0级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。 在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。 尚未成为安全系统，适用于列车最高运行速度为60kmh及以下，一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进行，采用四显示自动闭塞，采用分级速度控制，其目标距离式制动曲线可作为参考。C

16、TCS-0级级 34CTCS-1级级 由由主体机车信号主体机车信号+安全型运行监控记录装置安全型运行监控记录装置组成。面组成。面向向160km/h 以下的区段，在既有设备基础上强化改造，以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。行安全监控功能。(1) 地面子系统组成地面子系统组成l 轨道电路轨道电路 完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。控制信息。 35l点式信息设备点式信息设备 宜设置在车站附近，主要用于向车载设备传输

17、宜设置在车站附近，主要用于向车载设备传输定位信息。定位信息。(2)车载子系统组成车载子系统组成l主体机车信号主体机车信号完成轨道电路信息的接收与处理。完成轨道电路信息的接收与处理。l点式信息接收模块点式信息接收模块完成点式信息的接收与处理。完成点式信息的接收与处理。l安全型运行监控记录装置安全型运行监控记录装置实时检测列车运行速度，对列车运行控制信息进行实时检测列车运行速度，对列车运行控制信息进行综合处理，控制列车按命令运行。综合处理，控制列车按命令运行。36CTCS-2级级 CTCS-2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统；级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统；CTCS-2级面向提速干线

18、和高速新线，采用车级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计地一体化设计;CTCS-2级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。机车乘务员凭车载信号行车。(1) 地面子系统组成地面子系统组成l 列控中心列控中心 根据列车占用情况及进路状态计算行车许可及静态列车速根据列车占用情况及进路状态计算行车许可及静态列车速度曲线并传送给列车。度曲线并传送给列车。l 轨道电路轨道电路 完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。车站与区间采用同制式的轨道电路。制信息。车站

19、与区间采用同制式的轨道电路。l点式设备点式设备 主要提供列车定位信息主要提供列车定位信息, ,轨道区段信息轨道区段信息, ,限速信息等。限速信息等。CTCS-2级级 37(2) 车载子系统组成车载子系统组成l 连续信息接收模块连续信息接收模块 完成轨道电路信息的接收与处理。完成轨道电路信息的接收与处理。l 点式信息接收模块点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理。完成点式信息的接收与处理。l 测速模块测速模块 实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。l 设备维护记录单元设备维护记录单元 对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。对接收信息、系统状态和控制

20、动作进行记录。l 车载安全计算机车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成控制速度与目标距离模对列车运行控制信息进行综合处理，生成控制速度与目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。式曲线，控制列车按命令运行。l 人机界面人机界面 车载设备与机车乘务员交互的设备。车载设备与机车乘务员交互的设备。l 运行管理记录单元运行管理记录单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。l 预留无线通信接口。预留无线通信接口。38列控系统结构列控系统结构 CTCS-2临时限速临时限速服务器服务器39CTCS-3级级 CTCS-3级是级是基于无线传输信息

21、基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；用的列车运行控制系统；CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞.地面子系统组成地面子系统组成l无线闭塞中心无线闭塞中心（RBC） 使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音

22、通信。安全数据通道不能用于话音通信。l无线通信无线通信（GSM-R）地面设备）地面设备 作为系统信息传输平台完成地车间大容量的信息交换。作为系统信息传输平台完成地车间大容量的信息交换。l点式设备点式设备 主要提供列车定位信息。主要提供列车定位信息。l轨道电路轨道电路 主要用于列车占用检测及列车完整性检查。主要用于列车占用检测及列车完整性检查。40(2) 车载子系统组成车载子系统组成l 无线通信（无线通信（GSM-R）车载设备）车载设备 作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换。作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换。l 点式信息接收模块点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理。

23、完成点式信息的接收与处理。l 测速模块测速模块 实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。l 设备维护记录单元设备维护记录单元 对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。l 车载安全计算机车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线对列车运行控制信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。，控制列车按命令运行。l 人机接口人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。车载设备与机车乘务员交互的接口。l 运行管理记录单元运行管理记录单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。规

24、范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。41该系统是我国独创的列车运行控制技术体系，采用速度-目标距离列车控制模式，实现对列车运行的智能化控制，已成功用于既有线时速200350公里提速线路。 列控系统结构列控系统结构 CTCS-342 CTCS-4级级 CTCS-4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统；级是基于无线传输信息的列车运行控制系统；CTCS-4级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞；平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞；CTCS-4级由级由RBC和和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查车载验证系统共同

25、完成列车定位和列车完整性检查；CTCS-4级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。行车。(1) 地面子系统组成地面子系统组成l 无线闭塞中心（无线闭塞中心（RBC） 使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通信。制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通信。l 无线通信（无线通信（GSM-R）地面设备）地面设备 作为系统信息传输平台完成地车间大容量

26、的信息交换。作为系统信息传输平台完成地车间大容量的信息交换。43(2) 车载子系统组成车载子系统组成 l 无线通信（无线通信（GSM-R）车载设备）车载设备 作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换。作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换。l 测速模块测速模块 需要时，实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。需要时，实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。l 设备维护记录单元设备维护记录单元 对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。l 车载安全计算机车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，控制列对列车运行控制信

27、息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。车按命令运行。l 人机接口人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。车载设备与机车乘务员交互的接口。l 全球卫星定位或其他设备提供列车定位及列车速度信息全球卫星定位或其他设备提供列车定位及列车速度信息l 列车完整性检查设备列车完整性检查设备l 运行管理记录单元运行管理记录单元l 规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据44技术内容技术内容CTCS-0CTCS-0CTCS-1CTCS-1CTCS-2CTCS-2CTCS-3CTCS-3CTCS-4CTCS-4完整性检查完整性检查轨道电路列车自

28、身信信息息传传输输方方式式自动闭塞自动闭塞车载感应接收-列车定位列车定位测速测距应答器进路进路存储数据存储数据+应答器应答器应答器+RBCRBC线路、限速、线路、限速、过分相过分相-应答器应答器+RBCRBC移动授权移动授权自动闭塞 自动闭塞 轨道电路轨道电路+RBCRBC通信方向通信方向地-车地-车地-车地-车车-地地-车车-地传输通道传输通道轨道电路轨道电路+应答器轨道电路+应答器轨道电路+应答器+RBC应答器+RBC速度模式速度模式分级式分级式连续式目标速度-距离连续式目标速度-距离移动闭塞我国列控系统发展我国列控系统发展451.5 CTCS与与ETCS比对比对级级ETCSETCSCTC

29、SCTCS0 0 欧洲既有线现状欧洲既有线现状中国既有线现状；通用式机车信号中国既有线现状；通用式机车信号+ +监控监控装置装置1 1基于点式传输的列车控制系统；基于点式传输的列车控制系统；列车占用及完整性检查由轨道电路完成；列车占用及完整性检查由轨道电路完成；设置地面信号机；设置地面信号机；面向面向160km160kmh h以下区段；以下区段； 主体机车信号主体机车信号+ +加强型监控装置加强型监控装置2 2基于基于GSMRGSMR传输的列车控制系统；传输的列车控制系统；列车检测和列车完整性检查由轨道电路列车检测和列车完整性检查由轨道电路完成；可以取消地面信号机：完成；可以取消地面信号机：

30、面向提速干线和客运专线；基于轨道电路面向提速干线和客运专线；基于轨道电路+ +点式应答器进行信息传输的列控系统；点式应答器进行信息传输的列控系统；可取消地面通过信号机；可取消地面通过信号机；3 3基于基于GSMRGSMR传输的列车控制系统；传输的列车控制系统；取消轨道电路和地面信号机；无线闭塞取消轨道电路和地面信号机；无线闭塞中心与车载验证系统共同完成列车中心与车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查；可实现移动闭定位和完整性检查；可实现移动闭塞：塞： 面向提速干线、客运专线和特殊线路；面向提速干线、客运专线和特殊线路；基本参照基本参照ETCS2ETCS2级级4 4 未定义未定义 面向客运专线

31、和特殊线路面向客运专线和特殊线路 基本参照基本参照ETCS3ETCS3级级 列控系统对照表列控系统对照表46p CTCS体系结构体系结构 CTCS的体系结构按的体系结构按铁路运输管理层、网络铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层传输层、地面设备层和车载设备层配置。配置。 铁路运输管理层网络传输层地面设备层车载设备层47相邻列控中心相邻列控中心车载设备车载设备机车乘务员机车乘务员轨道轨道电路电路列控中心列控中心联锁设备联锁设备点式点式设备设备无线通无线通信模块信模块人机界人机界面面jiemian 口口输出模输出模块块列车列车输入模输入模块块点式信点式信息接收息接收模块模块测速模测速模

32、块入模块入模块块地 面 设地 面 设备备连续信连续信息接收息接收模块模块无线通无线通信模块信模块调度集中系统调度集中系统维护管理中心维护管理中心GSM-R设备维护设备维护记录单元记录单元运行管理运行管理记录单元记录单元车载安全计算机车载安全计算机48名词术语 l 允许速度，允许速度，列车运行过程中允许达到的最高安全速度。l 目标速度，目标速度，列车运行前方目标点允许的最高速度。l 目标距离，目标距离，列车前端至运行前方目标点的距离。l 目标距离模式曲线，目标距离模式曲线，以目标速度、目标距离、线路条件、列车特性为基础生成的保证列车安全运行的一次制动模式曲线。l 固定限速，固定限速，由线路结构及

33、道岔位置决定的最高运行速度。l 临时限速，临时限速，由行车人员临时给出的列车限速。l 防护区段，防护区段，为保证行车安全在禁止信号内方设置的防护区段。l 冒进防护，冒进防护，列车越过禁止信号立即触发紧急制动。l 车尾限速保持，车尾限速保持，为了防止列车尾部在限速区段超速，在相关区段采取的限速措施。49缩写语 ATPATP（Automatic Train ProtectionAutomatic Train Protection），列车超速防护。），列车超速防护。 CTCCTC（Centralized Traffic ControlCentralized Traffic Control），调度集中

34、。），调度集中。 CTCSCTCS（Chinese Train Control SystemChinese Train Control System），中国列车运行控制系统。），中国列车运行控制系统。 DMISDMIS（Dispatch Management Information SystemDispatch Management Information System），列车运行调度），列车运行调度管理信息系统。管理信息系统。 EMCEMC（ElectroMagnetic CompatibilityElectroMagnetic Compatibility），电磁兼容性。），电磁兼容性。 E

35、TCSETCS（European Train Control SystemEuropean Train Control System），欧洲列车运行控制系统。），欧洲列车运行控制系统。 ETMLETML（European Traffic Management LayerEuropean Traffic Management Layer），欧洲铁路运输管理层），欧洲铁路运输管理层。 ERTMSERTMS（European Railway Traffic Management SystemEuropean Railway Traffic Management System），欧洲铁路），欧洲铁路运

36、输管理系统。运输管理系统。 FRSFRS（Functional Requirements SpecificationsFunctional Requirements Specifications），功能需求规范。），功能需求规范。 GSMGSMR R（Global System Mobile for RailwayGlobal System Mobile for Railway），铁路专用全球移动），铁路专用全球移动通信系统。通信系统。50 RBCRBC（Radio Block CenterRadio Block Center），无线闭塞中心。），无线闭塞中心。 SRSSRS（System R

37、equirements SpecificationsSystem Requirements Specifications），系统需求规范。），系统需求规范。 SBI SBI （Service Brake Intervention limitService Brake Intervention limit）常用制动介入限制。）常用制动介入限制。 EBI EBI （The Emergency Brake Intervention limitThe Emergency Brake Intervention limit）紧急制动介入）紧急制动介入限制。限制。 REL REL （Release Spee

38、dRelease Speed）缓解制动速度。）缓解制动速度。 CSM CSM （Ceiling Speed Monitoring SectionCeiling Speed Monitoring Section）常数速度监视区。）常数速度监视区。 TSM TSM （Target Speed Monitoring SectionTarget Speed Monitoring Section）目标速度监视区。）目标速度监视区。 SSP SSP （Static Speed ProfileStatic Speed Profile）静态速度制限。）静态速度制限。 TSR TSR （Temporary Sp

39、eed RestrictionTemporary Speed Restriction）临时限速。）临时限速。 LMA LMA （Limit of Movement AuthorityLimit of Movement Authority）列车停车界限。）列车停车界限。 RMP RMP （Revised Mileage for positional recognitionRevised Mileage for positional recognition）校正累计）校正累计计数距离。计数距离。 MRSP MRSP （Most Restrictive Speed ProfileMost Restr

40、ictive Speed Profile）最低限速。）最低限速。8.2 机车信号机车信号的定义机车信号的定义 机车信号又称机车自动信号，是用设在机车司机室的机车信号机自动反映运行条件，指示司机运行的信号显示制度。 为实现机车信号而装设的整套技术设备成为机车信号设备。在机车上应安装机车信号车载设备，在线路上应安装机车信号地面设备，使得机车上能接收到反映地面信号的信息。 机车信号是单方向的控制设备，只能从地面向车上传递信息。机车信号的作用机车信号的作用 复示地面信号机的显示，改善司机的瞭望条件，提高司机接收信号的可靠性。 在其基础上配备列车运行超速防护系统，能防止列车冒进信号或超速运行。 随着机车

41、信号可靠性的提高，机车信号已从辅助信号转为主体信号，司机可凭车载信号行车。机车信号分类机车信号分类 按接收地面信息的时机分类，分为连续式和接近连续式两种。连续式机车信号连续式机车信号 连续式机车信号用于自动闭塞区段，能再整条线路上连续不断地反映线路状态和运行条件，保证了行车安全。接近连续式机车信号接近连续式机车信号 接近连续式机车信号广泛用于半自动闭塞区段，是在车站的接近区段和站内连续地反映地面信号显示。 机车信号低频信息定义及分配机车信号低频信息定义及分配机车信号信息定义机车信号信息定义 该标准中定义了半自动闭塞、三显示自动闭塞、四显示自动闭塞区段各种机车信号低频信息含义。机车信号信息分配机

42、车信号信息分配 该标准中规定了半自动闭塞、三显示自动闭塞、四显示自动闭塞以及特殊的信息分配。机车信号显示机车信号显示信信 息息 定定 义义四显示自动闭塞区四显示自动闭塞区段段三显示自动闭塞区三显示自动闭塞区段段半自动闭塞区段半自动闭塞区段绿灯绿灯准许列车按规定速度运行准许列车按规定速度运行半绿半黄灯半绿半黄灯准许列车按规定速准许列车按规定速度度注意运行注意运行准许列车按规定速度注意运行准许列车按规定速度注意运行（仅适用于进站越场接车）（仅适用于进站越场接车）黄灯黄灯要求列车减速到要求列车减速到规定的速度等级规定的速度等级要求列车注意运行要求列车注意运行双半黄灯双半黄灯要求列车限速运行，表示列车

43、接近的地面信号机开放道岔侧向要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放道岔侧向的进路的进路带带“2 2”字的黄字的黄灯灯 要求列车减速要求列车减速到规定的速度等级到规定的速度等级越过接近的地面信越过接近的地面信号机，并预告次架号机，并预告次架地面信号机显示两地面信号机显示两个黄灯个黄灯 要求列车注意要求列车注意运行，预告次架地运行，预告次架地面信号机显示两个面信号机显示两个黄灯黄灯双半黄色闪光双半黄色闪光 要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经经1818号及以上道岔侧向位置进路，且次架信号机开放经道号及以上道岔侧向位置进路，且次架信号

44、机开放经道岔的直向或岔的直向或1818号以上道岔侧向位置进路；或表示列车接近号以上道岔侧向位置进路；或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经1818号及以上侧向号及以上侧向位置进路位置进路带带“2 2”字的字的黄色闪光黄色闪光要求列车减速到要求列车减速到规定的速度等级规定的速度等级越过接近的地面越过接近的地面信号机，并预告信号机，并预告次架地面信号机次架地面信号机显示一个黄色闪显示一个黄色闪光和一个黄色灯光和一个黄色灯光光要求列车注意运要求列车注意运行，预告次架地行，预告次架地面信号机显示一面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色闪光和一个黄色灯光个黄色

45、灯光半红半黄半红半黄要求及时采取停车措施要求及时采取停车措施半红半黄闪半红半黄闪光光表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号或通过信号机显示容许信号红灯红灯表示列车已越过显示红灯的信号机表示列车已越过显示红灯的信号机白灯白灯不复示地面信号机显示，机车乘务不复示地面信号机显示，机车乘务人员应按地面信号机显示运行；双人员应按地面信号机显示运行；双线双向自动闭塞反向按站间闭塞运线双向自动闭塞反向按站间闭塞运行时行时不复示地面信号不复示地面信号显示，机车乘务显示，机车乘务人员按地面信号人员按地面信号机显示运行机显示运行无显示无

46、显示机车信号停止工作机车信号停止工作代码代码L2L3LLU2LUUU2U2SU3UUUUSHHBHU低频（Hz）12.510.311.415.813.616.914.720.222.41819.12924.626.8机车信号显示绿绿绿黄绿黄黄黄2黄2闪黄黄黄黄黄闪红红黄闪红黄SD111010001001110SD201000100000000SD310111011111011特殊区段机车信号低频信息分配特殊区段机车信号低频信息分配JT1-CZ2000机车信号车载系统机车信号车载系统 JT1-CZ2000机车信号车载系统和地面发送设备共同构成完整的机车信号系统，符合故障-安全原则，解决了通用式机

47、车信号车载设备存在的问题。 在地面信号系统条件具备以及在维护管理条件具备的情况下，JT1-CZ2000型机车信号可作为行车凭证使用；在上述条件不具备的情况下也可作为一般通用式机车信号使用。 主要技术特点主要技术特点 提高车载设备系统安全性和可靠性； 采用先进的数字信号处理技术，提高了系统的抗干扰能力； 具有功能完善的机车信号数据记录功能； 采用模块化设计方法，利于各模块的更换升级； 该系统中多项技术具有创新性。 系统功能系统功能 接收功能 可接受机车信号信息定义及分配规定的移频制式的信号；可接收ZPW-2000（UM71）系列制式信号和UM2000数字编码信号。 输出功能 机车信号输出设有并口

48、输出和串口输出。并口输出提供8位机车信号显示输出信号、3位速度等级信号、1位过绝缘节信号、1位制式区分信号。设备还预留了CAN总线或RS-485输出，可于监控设备进行大容量信息传输。 系统构成系统构成 JT1-CZ2000机车信号车载系统设备由机车信号主机（含机车信号记录器）、机车信号机、双路接收线圈等构成。8.3 列车运行监控装置 列车运行监控记录装置简称监控装置，是我国铁路研制的以保障列车运行安全为主要目的的列车速度监控装置。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。 监控装置以轨道电路及机车信号作为列车运行指令信息源，

49、以预置于主机的方式获取运行线路参数信息，采用计算机智能处理对列车运行速度进行安全监控。LKJ2000LKJ2000型监控装置的特点型监控装置的特点车载存储线路参数；车载存储线路参数；采用连续平滑速度模式曲线控制；采用连续平滑速度模式曲线控制；实时计算取得速度控制值；实时计算取得速度控制值；主要控制过程全部采用计算机实现；主要控制过程全部采用计算机实现；提高可靠性设计；提高可靠性设计；提高安全性设计；提高安全性设计；采用了图形化屏幕显示器。采用了图形化屏幕显示器。LKJ2000型监控装置的功能型监控装置的功能 主要作用主要作用 防止列车越过关闭的地面信号机； 防止列车在任何区段运行中超过机车车辆

50、的构造速度、线路允许的最高运行速度和道岔的限制速度。 记录功能记录功能 监控装置进行开机记录、输入参数记录、运行参数记录项目记录等。 提示功能提示功能 监控装置具有显示和声音提示功能，由监控装置配备的数码显示器或屏幕显示器实现。监控装置速度控制模式监控装置速度控制模式 速度监控的依据速度监控的依据行车指令要求、运行线路状况和列车自身状况的信息 速度监控的基本原理速度监控的基本原理 监控装置采集列车和线路参数，获取运行指令，对照指令目标处的速度值计算出列车运行当前的限速值，将采集的实际运行速度与限速值进行比较，对实际运行速度达到限速值的情况发出报警，以切除牵引或制动等控制指令进行速度控制。 速度

51、控制模式速度控制模式 模式限速值和模式曲线是监控装置各控制指令速度值形成的基础。 对于固定模式曲线，监控装置依据线路的曲线和坡道、桥梁、隧道、道岔等得固定限速要求和机车车辆的构造限速要求直接行程模式曲线。 对于降速模式曲线，监控装置依据前方指令目标处的速度控制值的要求，分别按常用制动方式和紧急制动方式数学模型计算取得两个限速值。LKJ2000LKJ2000型监控装置系统组成型监控装置系统组成 LKJ2000型列车运行监控记录装置主要由主机箱、显示器、事故状态记录器（选件）、速度传感器、压力传感器以及双针速度表组成。8.4 CTCS-2系统概述概述CTCS-2列控系统是基于轨道电路列控系统是基于

52、轨道电路+点式应答器传输列车运行许可信点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统。息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统。系统由主要由地面列控中心、轨道电路、应答器、车载设备等构成系统由主要由地面列控中心、轨道电路、应答器、车载设备等构成CTCS2列控系统由地面系统与车载设备组成 车载控制设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数, 按照目标距离模式生成控制速度, 监控列车安全运行。人机接口地面应答器STM天线BTM天线记录器制动接口BTMSTM车载计算机记录器制动接口BTMSTM车载计算机车站列控中心车站联

53、锁轨道电路LEU车务终端信号楼动车组微微机机监监测测微机联锁71数据数据记录器记录器车载安全车载安全计算机计算机测速测速传感器传感器DMI轨道电路轨道电路天线及接收天线及接收应答器应答器天线及接收天线及接收LKJ列车运行列车运行监控记录装置监控记录装置ZPW-2000系列轨道电路系列轨道电路编编码码列列控控中中心心车车站站联联锁锁CTC/TDCS紧急制动紧急制动常用制动常用制动无源应答器无源应答器有源应答器有源应答器列车制动列车制动车载设备车载设备地面设备地面设备（轨旁）（轨旁）地面设备地面设备（室内）（室内）LEUCTCS-2级列控系统构成图级列控系统构成图72地面设备 列控中心(TCC):

54、根据列车占用情况及进路状态，通过对轨道电路及可变应答器信息的控制产生行车许可，以及进路相关的线路静态速度曲线，并传送给列车。 轨道电路：采用ZPW-2000系列轨道电路，完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送允许移动控制信息。 站内轨道电路：车站正线及股道采用与区间同制式的轨道电路。73点式应答器：采用电气特性与欧洲ETCS技术规范相同的大容量(长报文830/1023bits)应答器。固定(无源)应答器：设于各闭塞分区入口处，如：车站进站信号机、出站信号机及区间信号点，用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等；可变(有源)应答器：设于进站信号机/出站口，当列车

55、通过该应答器进站停车时，应答器向列车提供地面应答器编号、至出站点的链接信息、接车进路线路参数，包括：目标距离、线路坡度、线路限速、信号机类型和轨道电路载频等信息，接车进路区域临时限速。特殊用途应答器：等级转换、大号码道岔等。74车载设备 车载安全计算机(VC)：采用高可靠的安全计算机平台，根据地面连续式和点式传输的移动授权及线路数据，生成连续式速度监督曲线，监控列车的安全运行，超速时，通过继电接口对列车的制动系统发出制动控制指令。 轨道电路接收模块(STM)：接收ZPW-2000系列轨道电路低频信息，并将该连续信息同时提供给车载安全计算机和LKJ运行记录器。 应答器接收模块(BTM)：接收处理

56、应答器信息，并将该信息提供给车载安全计算机。75车载人机界面(DMI)：通过触摸屏显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离，并可接收司机输入。测速测距有两种形式的传感器：轴端速度传感器和雷达，前者更适合低速应用，后者则更适合高速，采用两种传感器的结合，可保证测速测距的更高精度。制动接口采用继电接口方式，紧急制动采用失电制动方式。数据记录器(DRU/JRU)：用于记录与系统运行和状态有关的数据，记录的数据将在ATP系统故障时用于维护目的。采用LKJ运行记录器，用于驾驶事件及ATP控制事件的记录。76控制模式 列控系统采用目标距离速度控制模式，其采取的制动模式为连续式一次制动速度控制的方式，

57、根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线。制动速度控制曲线制动速度控制曲线是一次连续的，需要一个制动距离内所有是一次连续的，需要一个制动距离内所有的线路参数，通过应答器进行信息传输。的线路参数，通过应答器进行信息传输。目标距离目标距离是由轨道电路进行连续信息传输的，构成了移动授是由轨道电路进行连续信息传输的，构成了移动授权权(MA)凭证。凭证。77CTCS-2列控系统技术特点 满足既有线列车运行速度200-250km/h; 列车运行追踪最小间隔时间:3min; 列车安全监控模式:连续速度控制; 闭塞方式:准移动闭塞； 轨道检查:ZPW-2000系列轨道电路； 列车定位:轨道电路,

58、应答器； 地车信息传输媒介:轨道电路,应答器； 地车信息传输控制:车站列控中心； 驾驶模式:司机制动优先模式或设备制动优先模式; 系统兼容性:不同速度等级线路的列车可互联互通.78列控中心与各设备的关系图列控中心与各设备的关系图79uCTCS-2车站列控中心车站列控中心 80u地面电子单元（地面电子单元（LEU）外部特性外部特性 尺寸尺寸 : 112 mm x 150 mm x 320mm : 112 mm x 150 mm x 320mm 重量重量: 3 kg : 3 kg 材料材料: :金属外壳金属外壳81LEU外部冗余方案外部冗余方案82u点式应答器设备点式应答器设备 尺寸尺寸 : 48

59、0 mm x 350 mm x 70mm : 480 mm x 350 mm x 70mm 重量重量: 7 kg : 7 kg 材料材料: :树脂灌封树脂灌封83应答器工作过程：应答器工作过程： 接收电磁能量接收电磁能量 建立工作电源建立工作电源 循环发送报文，直至能量消失循环发送报文，直至能量消失84TR上行上行27 MHz4.2 MHz下行下行85 线路基本参数：线路基本参数：线路坡度、轨道区段等参数线路坡度、轨道区段等参数 线路速度信息：线路速度信息：线路最大允许速度、列车最大允许速度、线路最大允许速度、列车最大允许速度、 临时限速信息；临时限速信息； 车站进路信息：车站进路信息：根据车

60、站接发车进路，向列车提供根据车站接发车进路，向列车提供“线路线路坡度坡度”、“线路速度线路速度”、“轨道区段轨道区段”等线路参数；等线路参数； 道岔信息：道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行的速度；给出前方道岔侧向允许列车运行的速度； 特殊定位信息：特殊定位信息：如过分相，进出隧道、列车定位等；如过分相，进出隧道、列车定位等； 其他信息：其他信息：固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据，级间转换等。据，级间转换等。应答器传送的信息应答器传送的信息86 有源应答器：设置在正向进站信号机及反向进站信号机外有源应答器：设置在正向进站信号机及反向进站信号机