《铁路信号运营基础》第四章ppt课件

1、第四章 列车运转控制第一节 机车信号第二节 列车运转控制系统.第一节 机车信号一机车信号的作用二机车信号的分类三机车信号系统的构成. 为了保证行车平安，提高运输效率及改善司机的劳动条件，在自动闭塞及半自动闭塞区段运转的列车上都要安装机车信号。当采用了机车信号设备后，能防止自然条件干扰的影响，提高司机接受信号的可靠性。 一、机车信号的作用.一、机车信号的作用 机车信号是用设于机车驾驶室内的设备自动反映运转条件，指示司机运转的一种信号显示制度，又称机车自动信号。机车信号是保证行车平安的重要技术设备。 . 二、机车信号的分类 机车上必需采用机车信号设备，以保证行车平安，提高列车运转效率。随着列车速度

2、和机车信号可靠程度的不断提高，机车信号正从辅助信号变为主体信号。. 机车信号设备根据其功能不同有： 一、以机车内信号显示功能为主的设备称为机车信号； 二、以控制列车运转功能为主的那么称为列车自动停车或列车自动监视和控制。 二、机车信号的分类. 机车信号根据其信号显示的作用不同有两种： 一、机车信号，仅用来复示地面固定信号机，还不能作为主体信号运用。 二、机车信号作为主体信号运用，采用这种显示方式那么可以取消地面信号机。 二、机车信号的分类. 机车信号设备的控制命令是由地面传送给机车的，因此机车信号设备的信息传送方式分为： 延续式 点式 接近延续式 二、机车信号的分类. 1、延续式机车信号 是指

3、在某一区段线路上不延续地向机车传送信息，所以延续式机车信号能延续不断地把地面信号显示情况复示给司机。这种制式主要用在自动闭塞区段上。 延续式机车信号是在整个线路上延续不断地反映线路形状和运转条件的机车信号，用于自动闭塞区段。它的特点是能延续不断地把地面信号显示情况反映给司机，大大改善其劳动条件。二、机车信号的分类. 2、接近延续式机车信号 是指从车站进站信号机外方大于列车制动间隔以上的地点 (即接近区段)起，机车信号可延续复示进站信号机的显示。 接近延续式机车信号普通用在非自动闭塞区段。接近延续式机车信号是在固定地段的线路延续地反映地面信号显示的机车信号，广泛用于非自动附塞区段。 二、机车信号

4、的分类. 3、点式机车信号 是指在线路上某些固定地点设置地面发送设备，机车信号只能在固定地点才干接纳到信息。点式机车信号是在线路上的某些固定地点设置地面设备，向机车传送信息的机车信号，用于非自动闭塞区段。它的特点是：设备简单、建立费用低、地面不耗能、安装容易、施工快。 二、机车信号的分类.三、机车信号系统的构成 规定：“机车信号作为行车凭证，是由车载信号和地面信号设备共同构成的系统，必需符合缺点平安的原那么，车载设备应具有运转数据记录的功能；地面信号设备应具有闭环检查功能，提高正确发送信息。.三、机车信号系统的构成 在一个机车交路内能够有几种不同制式的自动闭塞，为了使机车在整个机车交路内运转能

5、不延续地运用机车信号，因此要采用通用式机车信号。 系统包括：地面发送设备、通道、机车接纳设备、机车色灯信号机等。 .三、机车信号系统的构成图4-1 机车信号系统框图.JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统引见1. 设备构成.前往.机车1室 图 JTI型机车信号设备平面布置图1300传感器13001150八显示灯 33030790八显示灯150传感器446100 机车信号主机接线盒100机车II室机械室.实践衔接图.构造特征及技术条件1. 主机采用冗余构造。2.采用22取2构造，任务机缺点自动切换到备用机，切换时间不大于0.5s。任务机和备用机都有任务正常或缺点表示。3.主机有开机自检功能，

6、自检正常后进入任务形状并给出任务正常表示。4.主机对外具有并行和串行接口。5. 主机具有良好的可测试性，在检修时可利用测试设备自动测试各项功能及目的。6.主机应安装在机车内便于检测的地方。7.满足TB/3021-2001规定的电磁兼容规范。.简答题JT1-CZ2000型主体化机车信号车载系统设备的构成？答：主体化机车信号主机、机车信号带电源接线盒、机车信号双路接纳线圈、机车信号显示器, 通机开关盒、主体化机车信号系统接线电缆构成。. 简答题JT1-CZ2000型主体化机车信号,主机板二取二容错平安构造的含义?答: 主机板采用二取二，其含义是每块主机板中有2路独立接纳译码通道，2路的译码输出进展

7、比较，比较一致才有有效输出。.主体化机车信号记录板.2、 JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统引见记录内容： 记录器记录机车信号的以下形状信息，形状信息的累计记录容量不低于70h。 1 机车信号输入信息：上/下行开关输入、I/II端条件输入2 机车信号输出信息：灯位显示信息、速度等级信息、制式 区分信息、过绝缘节信息、主机内双套任务正常表示及 任务形状、主机译出的地面信号低频、载频、信号幅度， 主机任务代码，其它主机串口输出信息；3 运用环境信息：主机内温度、110V供电形状；4 辅助信息: 记录器内时辰、来自TAX2箱的车次、列车速度、线路公里标、车站号、信号机号码、信号机类型、机车号

8、码、机车类型、监控安装时辰、司机代号等。.现场阅历：常见缺点分析 1 系统缺点初步定位 机车信号系统是由地面信号、接纳线圈、接线盒、电缆、接纳主机、显示器等设备构成的系统，系统中任何部分缺点都能够导致机车信号显示输出异常。下表列出了一些主要的缺点景象和产生该景象的一些能够的缘由。.缺点景象车上缘由地面缘由上电后不点灯接线盒内电源缺点；显示器缺点；主机缺点；电缆或电缆插头缺点；点灯线上负载过大；无某一灯位缺点显示器缺点；主机缺点；电缆或电缆插头缺点；输出线上负载过大；无烧保险主机缺点；接线盒内电源缺点；机车电源缺点接地；无.点白灯后不译码上/下行开关电路缺点；前后端切换电路缺点；主机缺点；接纳线

9、圈缺点或接线错误；电缆或插头缺点；地面信号缺点上行或下行某一方向不译码上/下行开关电路缺点；主机缺点；某一端接纳线圈及线路缺点；机车接纳灵敏度不合格接纳线圈安装位置、参数不对或接线错误；主机缺点；无.运用中闪白灯电缆及插头接触不良；接线盒内接触不良；上/下行开关接触不良；前后端切换条件不稳；主机不良；接纳线圈安装位置、参数不对；接纳线圈电缆屏蔽层没有单点接地；地面信号缺点. 当出现异常情况时，维修人员对详细的景象分析调查清楚，如是个别机车还是多台机车发生，是固定地点发生还是随机发生等等。维修人员经过以下手段对缺点进展定位： 1经过机车信号记录器记录数据进展普通分析，确定缺点类型； 2采用便携式

10、的机车信号系统测试仪对车载系统进展测试来判别缺点在哪部分； 3经过人工测试交换设备的方法确定是哪部分缺点。.三、机车信号系统的构成列车超速防护系统 列车自动停车能实如今地面信号显示制止信号时，发出报警信号，假设司机失去警惕能自动地使列车停车。但是这种安装不能监视列车运转速度。.三、机车信号系统的构成列车超速防护系统 列车自动限速系统是比列车速度监视系统高一级的列车自动控制系统。它可以根据调度、线路及行车的条件需求列车减速时，使列车速度自动地降低到规定值以下。 .第二节 列车运转控制系统一列控系统的速度控制方式二中国列车运转控制系统CTCS三国外典型的列控系统.一、列控系统的速度控制方式列车运转

11、自动控制系统ATC Automatic Train Control 就是对列车运转全过程或一部分作业实现自动控制的系统。 其特征为：列车经过获取的地面信息和命令，控制列车运转，并调整与前行列车之间必需坚持的间隔。 列车运转自动控制系统简称列控系统是保证列车按照空间间隔制运转的技术方法，它是靠控制列车运转速度的方式来实现的。 .ATP车载设备组成图6-1 车载设备轨道电路信息接纳STM应对器信息接纳BTM动车组ATP车载设备人机界面DMI. 在城市轨道交通领域中，列车运转自动控制系统ATC包括三个子系统： 列车超速防护系统ATP Automatic Train Protection 列车自动驾驶

12、系统ATO Automatic Train Operation列车自动监控系统ATS Automatic Train Supervision. 从速度控制方式角度，对列车运转自动控制分为以下两种方式：分级速度控制目的间隔速度控制.目的-间隔控制方式 ATC分级速度控制方式 ATC安装目的-间隔控制方式ATC的追踪列车先行列车制动点安装分级速度控制方式ATC的追踪列车铁路列控系统及开展分级速度控制/目的-间隔控制方式 .列车运转控制系统地面设备框图地面系统主要功能： (1)检查列车在区间的位置， (2)构成速度信号， (3)向列车传送允许速度、线路参数等信息。 列车速度VMAX列车制动间隔闭塞分

13、区先行列车相邻地面控制中心地面控制中心轨道电路信号机相邻地面控制中心铁路列控系统及开展.一分级速度控制 分级速度控制是以一个闭塞分区为单位，根据列车运转的速度分级，对列车运转进展速度控制。分级速度控制系统的列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分、列车性能和速度有关 。 分级速度控制又可分为阶梯式和分段曲线式。.1、阶梯式分级速度控制 阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式。 1超前式速度控制 超前式速度控制方式又称为出口速度控制方式，给出列车的出口速度值，控制列车不超越出口速度。 .2滞后式速度控制 滞后式速度控制方式又称为入口速度控制方式，给出列车的入口速度值，监控列车在本闭塞分区不超越给定的入口

14、速度值，采取人控优先的的方法，控制列车不超越下一闭塞分区入口速度值。 . 2、曲线式分级速度控制 曲线式分级速度控制根据列车运转的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运转进展速度控制。 分段曲线式分级速度控制 延续曲线式分级速度控制 . 分段曲线式分级速度控制普通制动速度控制曲线是不衔接和不光滑的，可以利用计算机技术做成衔接和光滑的延续曲线。 二目的间隔速度控制 目的间隔速度控制采取的制动方式为延续式一次制动速度控制的方式，根据目的间隔、目的速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。 . 延续式一次速度控制方式假设以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目的点

15、，那么为准挪动闭塞；假设以前方列车的尾部为追踪目的点，那么为挪动闭塞。 目的间隔速度控制 . 列控设备给出的一次延续的制动速度控制曲线是根据目的间隔、线路参数和列车本身的性能计算而定，线路参数可以经过地对车信息实时传输，也可以事先在车载信号设备中存储经过核对获得。 .三列控系统各种控制方式简表 控制模式 分级速度(速差式) 目标距离 制动模式 台阶式 分段曲线式 一次连续式 闭塞制式 固定闭塞 准移动闭塞 移动闭塞 虚拟闭塞 车地信息传输 多信息轨道电路+点式设备 数字轨道电路多信息轨道电路+点式设备 无线通信 数字轨道电路 轨道电缆 多信息轨道电路+点式设备 无线通信 无线通信 轨道占用检查

16、 轨道电路 轨道电路 轨道电路计轴设备 无线定位 应答器 无线定位应答器 制动模式图示 列车运行间隔 双红灯防护 X+1L 设为对照值 XL 一次连续制动始点可变小于XL 一次连续制动始点可变小于XL 移动闭塞 更小于XL .二、中国列车运转控制系统CTCS 我国正在编制中国列车运转控制系统简称CTCS的技术规范，着手全力开展和配备列车运转控制系统。 CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。 .一系统构成 地面子系统可由以下部分组成：应对器、轨道电路、无线通讯网络GSM-R、列车控制中心TCT/无线闭塞中心RBC。 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。

17、.CTCS-3级列控系统构成.二CTCS运用等级 CTCS根据功能要求和设备配置划分运用等级分，分为04级。 CTCS运用等级0(以下简称C0)：由通用机车信号+列车运转监控安装组成，为既有系统。 CTCS运用等级1(以下简称C1)：由主体机车信号+平安型运转监控记录安装组成，点式信息作为延续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。 . CTCS运用等级2(以下简称C2)：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运转控制系统。 CTCS运用等级3(以下简称C3)：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运转控制系统。 CTCS运用等级4(以下简称C4)：是完全基于无线传

18、输信息的列车运转控制系统。 . 列车运转控制系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为5级。CTCS 0级 CTCS 0级为既有线的现状，由通用机车信号和运转监控记录安装构成。 .CTCS 1级 由主体机车信号+平安型运转监控记录安装组成。面向160km/h 以下的区段，在既有设备根底上强化改造，到达机车信号主体化要求，添加点式设备，实现列车运转平安监控功能。(1) 地面子系统组成轨道电路 完成列车占用检测及列车完好性检查，延续向列车传送控制信息。 车站正线采用与区间同制式的轨道电路，侧线采用与区间同制式的叠加电码化设备。.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定位信息

19、。(2)车载子系统组成主体机车信号完成轨道电路信息的接纳与处置。点式信息接纳模块完成点式信息的接纳与处置。平安型运转监控记录安装实时检测列车运转速度，对列车运转控制信息进展综合处置，控制列车按命令运转。. 1级的控制方式为目的间隔式，采取大储存的方式把线路数据全部储存在车载设备中，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的间隔式制动曲线。 1级与0级的差别在于全面提高了系统的平安性，是对0级的全面加强，可称为线路数据全部储存在车载设备上的列车运转控制系统。 .CTCS 2级 CTCS 2级是基于轨道传输信息的列车运转控制系统；CTCS 2级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体

20、化设计；CTCS 2级适用于各种限速区段，地面可不设经过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。(1) 地面子系统组成列控中心 根据列车占用情况及进路形状计算行车答应及静态列车速度曲线并传送给列车。轨道电路 完成列车占用检测及列车完好性检查，延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。.延续信息 轨道电路码序 轨道空闲 6 5 4 3 2 1 0 信号显示 L L L L LU U HU 信息名称 L3码 I。3码 L2码 L码 LU码 U码 HU码.(2) 车载子系统组成延续信息接纳模块 完成轨道电路信息的接纳与处置。点式信息接纳模块 完成点式信息的接纳与处置。测速模块 实时检测列车运

21、转速度并计算列车走行间隔。设备维护记录单元 对接纳信息、系统形状和控制动作进展记录。车载平安计算机 对列车运转控制信息进展综合处置，生成控制速度与目的间隔方式曲线，控制列车按命令运转。人机界面 车载设备与机车乘务员交互的设备。运转管理记录单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运转管理相关的数据。预留无线通讯接口。.点式信息 点式信息由有源应对器和无源应对器提供，包括以下的信息：线路长度(以闭塞分区为单位提供)。线路坡度。线路固定限速。暂时限速。级间切换。列车定位等信息。.CTCS2列控中心 . CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运转控 制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种

22、限速区段，地面可不设经过信号机。它是一种点-连式列车运转控制系统 。 CTCS 2级采取目的间隔控制方式又称延续式一次速度控制。目的间隔控制方式根据目的间隔、目的速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。 CTCS 2级采取闭塞方式称为准挪动闭塞方式，准挪动闭塞的追踪目的点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的平安间隔 。.CTCS 3级 CTCS 3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运转控制系统；CTCS 3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通讯的固定闭塞或虚拟自动闭塞；CTCS 3级适用于各种限速区段，地面可不

23、设经过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。(1) 地面子系统组成无线闭塞中心RBC 运用无线通讯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形状向所管辖列车发出行车答应和列车控制信息。所运用的平安数据通道不能用于话音通讯。无线通讯GSM-R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。点式设备 主要提供列车定位信息。轨道电路 主要用于列车占用检测及列车完好性检查。.(2) 车载子系统组成无线通讯GSM-R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。点式信息接纳模块 完成点式信息的接纳与处置测速模块 实时检测列车运转速度并计算列车走行间隔。设备维护记录单元 对接纳

24、信息、系统形状和控制动作进展记录。车载平安计算机 对列车运转控制信息进展综合处置，生成目的间隔方式曲线，控制列车按命令运转。人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。运转管理记录单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运转管理相关的数据。.CTCS-3级列控设备构成CTCS3主要设备包括：车载ATP、无线闭塞中心RBC、微机联锁、调度集中CTC、应对器、ZPW2000轨道电路。 CTCS3在CTCS2根底上，经过集成，地面添加无线闭塞中心RBC，车载ATP添加CTCS2和无线接纳模块。. CTCS 3级是基于无线通讯如GSM-R的列车运转控制系统， 它可以叠加在既有干线信号系统上。 CTCS 3级与2

25、级一样，采取目的间隔控制方式和准挪动闭塞方式。 . CTCS 4级 CTCS 4级是基于无线传输信息的列车运转控制系统；CTCS 4级面向高速新线或特殊线路，基于无线通讯传输平台，可实现虚拟闭塞或挪动闭塞；CTCS 4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完好性检查；CTCS 4级地面不设经过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。(1) 地面子系统组成无线闭塞中心RBC 运用无线通讯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形状向所管辖列车发出行车答应和列车控制信息。所运用的平安数据通道不能用于话音通讯。无线通讯GSM-R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。

26、.(2) 车载子系统组成 无线通讯GSM-R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。测速模块 需求时，实时检测列车运转速度并计算列车走行间隔。设备维护记录单元 对接纳信息、系统形状和控制动作进展记录。车载平安计算机 对列车运转控制信息进展综合处置，生成目的间隔方式曲线，控制列车按命令运转。人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。全球卫星定位或其他设备提供列车定位及列车速度信息列车完好性检查设备运转管理记录单元规范机车乘务员驾驶，记录与运转管理相关的数据. CTCS 4级是完全基于无线通讯如GSM-R的列车运转控制系统。 CTCS 4级采取目的间隔控制方式，列车按挪动闭塞或虚

27、拟闭塞方式运转。 .三、等级对照 分析CTCS的运用等级划分，发现有以下两个特点： 1、各运用等级均采用目的间隔控制方式，采取延续一次制动方式。 2、各运用等级是根据设备配置来划分的，其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。 .CTCS与ETCS比对级ETCSCTCS0中国既有线现状；通用式机车信号+监控装置1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；设置地面信号机；面向160kmh以下区段； 主体机车信号+加强型监控装置2基于GSMR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完成；可以取消地面信号机： 面向提速干线和客运专线；基于轨道电路+点式应

28、答器进行信息传输的列控系统；可取消地面通过信号机；3基于GSMR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；可实现移动闭塞： 面向提速干线、客运专线和特殊线路；基本参照ETCS2级4 未定义 面向客运专线和特殊线路 基本参照ETCS3级 .国家设备名称开通年代运营里程闭塞方式制动模式传输媒介西班牙ETCS-1和2级2004451固定连续速度控制GSM-R+点式应答器德国ETCS-2级2004140固定连续速度控制GSM-R+点式应答器意大利ETCS-2级2004204固定连续速度控制GSM-R+点式应答器英国ETCS-1+2级20058

29、00固定连续速度控制GSM-R+点式应答器荷兰ETCS-1+2级2006100固定连续速度控制GSM-R+点式应答器法国ETCS-2级2006302固定连续速度控制GSM-R+点式应答器国外高速铁路列控系统及开展各国高速铁路列车控制系统统计一览表.ETCS和CTCS系统的共同点 制式一致，规范规范技术先进，易于晋级车载设备，上下兼容规范开放，利用竞争.应用等级 C0 C1 C2 C3 C4 控制模式 目标距离 目标距离 目标距离 目标距离 目标距离 制动方式 一次连续 一次连续 一次连续 一次连续 一次连续 闭塞方式 固定闭塞准移动闭塞 准移动闭塞 准移动闭塞 准移动闭塞 移动闭塞虚拟闭塞 地

30、对车信息传输 多信息轨道电路+点式设备 多信息轨道电路+点式设备 多信息轨道电路+点式设备数字轨道电路 无线通信双向信息传输 无线通信双向信息传输 轨道占用检查 轨道电路 轨道电路 轨道电路 轨道电路等 无线定位 应答器校正 线路数据来源 大贮存于车载数据库 大贮存于车载数据库 应答器提供 数字轨道电路 无线通信提供 无线通信提供 对应ETCS级 ETCS1级 ETCS2级 ETCS3级 表4-2 列控系统运用等级对照表 .列控系统 常用名词术语允许速度，列车运转过程中允许到达的最高平安速度。目的速度，列车运转前方目的点允许的最高速度。目的间隔，列车前端至运转前方目的点的间隔。目的间隔方式曲线

31、，以目的速度、目的间隔、线路条件、列车特性为根底生成的保证列车平安运转的一次制动方式曲线。固定限速，由线路构造及道岔位置决议的最高运转速度。暂时限速，由行车人员暂时给出的列车限速。过走防护区段，为保证行车平安在制止信号内方设置的防护区段。冒进防护，列车越过制止信号立刻触发紧急制动。车尾限速坚持，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。.缩写语 ATPAutomatic Train Protection，列车超速防护。CTCCentralized Traffic Control，调度集中。CTCSChinese Train Control System，中国列车运转控制系统。D

32、MISDispatch Management Information System，列车运转调度管理信息系统。EMCElectroMagnetic Compatibility，电磁兼容性。ETCSEuropean Train Control System，欧洲列车运转控制系统。ETMLEuropean Traffic Management Layer，欧洲铁路运输管理层。ERTMSEuropean Railway Traffic Management System，欧洲铁路运输管理系统。FRSFunctional Requirements Specifications，功能需求规范。GSMRG

33、lobal System Mobile for Railway，铁路公用全球挪动通讯系统。.RBCRadio Block Center，无线闭塞中心。SRSSystem Requirements Specifications，系统需求规范。SBI Service Brake Intervention limit常用制动介入限制。EBI The Emergency Brake Intervention limit紧急制动介入限制。REL Release Speed缓解制动速度。CSM Ceiling Speed Monitoring Section常数速度监视区。TSM Target Speed Monitoring Section目