讲座_中国铁路发展ppt课件

1、 铁路信号根本概念及开展傅世善.目录一、 提速高速促进铁路信号大开展 二、 车站联锁到信息联锁三、 信号显示制度的根本概念四、 闭塞制式的根本概念五、 缺点-平安的概念六、 列控系统的根本概念七、 列控系统的根本构成八、 CTCS-2级列控系统九、 CTCS-3级列控系统.一 提速高速促进铁路信号大开展 当前中国铁路正处在大开展时期，6次胜利提速，加速建立250km/h 提速线路和350 km/h的客运专线。铁路提速带来宏大经济效益和社会效益，为铁路带来了开展的活力。 提速过程中，铁路信号领域中无论在信号制式、系统、技术、设备、设计、研讨中，都发生了很多重要的理念变化，这些理念的变化是相互关联

2、和影响的。 设计院也发生了宏大变化，由设计、研讨、规范的三位一体，演化成系统开发、系统集成、系统承包的三位一体。.1. 随着列车运转控制系统和列车运转调度系统的推行运用，中国铁路信号制式和系统阅历着一些艰苦变化： * 铁路信号从以车站联锁为中心向以列车运转控制系统为中心转化； * 列车运转调度指挥从调度员车站值班员司机三级管理向实现由调度员直接控制挪动体列车转化； * 以地面信号机为主向以车载信号为主转化； * 列车运转由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转化； * 区间闭塞由固定闭塞方式向准挪动闭塞方式转化 * 信号显示制式由速差式向速度式目的间隔 ；等等。.2. 计算机技术、数字

3、化技术普遍运用，基于通讯技术的信号系统应运而生, 中国铁路信号技术和设备阅历着一些艰苦变化： * 计算机联锁大规模运用，二乘二取二或三取二的冗余系统曾经取代了双机热备系统； * 传统的系统界面被突破，列控与联锁一体化曾经有了胜利的样板，区域控制计算机联锁也在多处运用； * 非平安通讯通道用于信号平安领域，基于无线通讯的列控系统CTCS-3已作为客运专线的主要方案； * 执行单元全电子化的计算机联锁曾经上道，必然会有进一步的开展；等等。.3. 信号制式、系统、技术、设备的变化必然会带来设计理念的变化： * 从三显示到四显示自动闭塞引起了信号显示制式向速差式迈进，概念尚未完全建立，又被准挪动闭塞推

4、向了速度式信号显示制式； * 自动闭塞设计中最复杂的闭塞分区的划分因准挪动闭塞变得简单，闭塞分区的称号已失去原来的含义，轨道区段根本上等长就可以，再也不要思索线路参数等要素； * 计算机联锁的设计，设计单位只提供两图一表，逻辑设计转移到计算机联锁厂商；等等。.4.铁路信号的开展，先进技术的运用，信号系统和设备是高科技、高投入、高风险产品，传统的科研方式不能确保信号系统和设备的高平安性和高可靠性，于是科研方式发生了艰苦变化，迅速与国际接轨： * 根椐铁道部和用户的需求，确立以欧洲铁路规范体系为参考规范，研讨铁路信号平安规范，研讨RAMS分配方法和技术； * 改动各自立题、从小产品做起和先产品后补

5、规范等习惯，到系统研讨、规范先行； * 从依托研制完成后审查、鉴定，到建立平安评价机制，经过第三方的平安认证，从研讨开发过程中进展控制，保证系统的平安可靠； * 从偏重运用层面的研讨，到开场加强通讯信号中心技术的研讨； * 从依托现场实验到建立轨道交通运转控制实验室，对系统进展综合仿真与测试；等等。. 5. 铁路现代化、信息化扩展了“铁路信号专的内涵,广泛运用计算机等新技术，使铁路信号技术向数字化、网络化、智能化、综合化方向迈进: * 计算机联锁、TDCS、CTC系统信息共享，既提高运输效率，减轻了劳动强度，又保证了作业平安； * 新一代分散自律调度集中系统的胜利运用揭开了调度指挥的新篇章，真

6、正实现行车调度员对挪动体的直接指挥； * CIPS系统以信息集成为中心，综合管理技术、运输消费技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，按照控制、调度、管理、运营、优化、决策一体化的道路，使我国编组站管理与控制技术一步跨入了世界领先程度，发明了编组站现代化的新方式； * 以调度集中为中心的综合行车调度指挥系统已开场构建，全国客运专线将构成网络，建成四个综合行车调度指挥一致指挥； * 提速提高了游览速度，添加了旅客的温馨度和称心度，以通讯信号为根底的信息共享，使得行车信息效力于群众成为能够，全面提高了铁路运输的社会笼统； * 信息联锁的理念已开场建立，智能化交通的框架开场研讨。. 二、 车站联锁

7、到信息联锁 一、车站联锁在中，联锁的定义是：“经过技术方法，使信号、道岔和进路必需按照一定程序并满足一定条件，才干动作或建立起来的相互关系。 车站联锁从采取的技术方法上分，阅历了几个阶段：机械联锁、电机联锁、继电联锁、电子联锁、计算机联锁。联锁对象是产生信息的源，又能够是联锁控制的点。从现代目光看，联锁对象远非三个。 从保证车站范围内行车和调车作业的平安的角度出发，由于技术手段有限，车站联锁没能完成的涉及平安的联锁需求还有许多。例如：道岔号码、接近区段长度，预防侧冲.。.二 、信息联锁铁路信号大系统曾经从以车站联锁为中心向以列车运转控制系统为中心转化。车站联锁是车站范围内的信息联锁。信息联锁能

8、够作为通用名词，被广义了解和运用。铁路信号大系统范围内的信息联锁，包含了对平安性的要求，似乎可以称为铁路信号信息平安联锁，业内可简称为信息联锁，这就成为铁路公用名词。.三、信息联锁的平安性的要求信息联锁作为一个新的铁路公用名词，锁字中包含了对平安性的要求。用计算机完成普通的逻辑关系，可以采用通常运用的“逻辑处置和“逻辑运算等词汇，信息联锁应该强调对平安性的要求。从车站联锁到信息联锁是技术开展的必然趋势，提出信息联锁的概念有利于从大系统范围内在最大程度上满足用户需求，确保行车平安。信息联锁的概念已开场运用，编组站综合集成自动化系统CIPS中也已胜利运用了信息联锁技术。由调度集中、车站联锁、列控系

9、统等组成的铁路信号大系统中也有运用了信息联锁技术的阅历。信息联锁作为一个新的铁路公用名词，包含了对平安性的要求。不同的信号系统对平安等级有不同的要求。信息联锁实现起来并非易事，关键在于平安性的要求，要仔细研讨。.三、 信号显示制度的根本概念信号显示制度是表达信号显表示义的根本体系，地面信号机的信号显示制度通常可分为进路式和速差式两大类：进路式表达的是进路意义 ；速差式表达的是速度意义。地面信号机信号显示由于受显示方式、显示数目和显示间隔等条件的限制，我国规定只适用于列车运转速度160km/h及以下。.列控系统的低级阶段采用分级速度控制方式包括台阶式和小曲线式就是承继了速差式信号显示制度的概念。

10、列控系统CTCS-2或CTCS-3采用目的-间隔制动方式曲线控制方式，其车载信号显示采用目的-间隔的信号显示方式。车载信号显示内容可以是一条制动方式曲线也可以采用指针式，包括：目的速度、目的间隔、线路限速、制动才干等要素。 .四、 闭塞制式的根本概念 作为铁路公用名词的“闭塞其含义为：闭塞就是用信号或凭证，保证列车按照空间间隔制运转的技术方法。空间间隔制就是前行列车和追踪列车之间必需坚持一定间隔的行车方法。 从各种不同的角度看，闭塞可以有各种不同的分类.传统的闭塞分类从列车追踪的角度，可分站间闭塞和自动闭塞两大类1. 站间闭塞 站间闭塞就是两站间只能运转一列列车,其列车的空间间隔为一个站间。

11、按技术手段和闭塞方法又可分为: 闭塞、路签闭塞，路牌闭塞、半自动闭塞、自动站间闭塞等。.2自动闭塞 自动闭塞就是根据列车运转及有封锁塞分区形状自动变换信号显示，而司机凭信号行车的闭塞方法。其特征为：把站间划分为假设干闭塞分区，有分区占用检查设备，可以凭经过信号机的显示行车，也可凭机车信号或列车运转控制的车载信号行车；站间能实现列车追踪；办理发车进路时自动办理闭塞手续；随列车走行自动变换信号显示。自动闭塞普通设地面经过信号机，配备有机车信号，保证列车按照空间间隔制运转的技术方法是用信号或凭证来实现的。自动闭塞普通适用于列车最高运转速度在160km/h及以下，它可分为：三显示自动闭塞、四显示自动闭

12、塞、多信息自动闭塞。 .列控系统中的闭塞分类 列车运转自动控制系统简称列控系统是靠控制列车运转速度的方式来实现列车按照空间间隔控制运转的技术方法。运转列车间必需坚持的空间间隔首先是满足制动间隔的需求，思索适当的平安余量和确认信号时间内的运转间隔。所以根据列控系统采取的不同控制方式会产生不同的闭塞制式。列车间的追踪运转间隔越小，运输才干就越大。.列控系统是在自动闭塞根底上开展起来的，早期的列控系统采用固定闭塞方式，仍保管闭塞分区的概念，先进的列控系统采用挪动闭塞的方式，扬弃了闭塞分区的概念，使列车间的追踪运转间隔更小。所以列控系统采用的闭塞制式可分成固定闭塞和挪动闭塞两大类。为了更准确地表达系统

13、的技术特征，又习惯于把列控系统采用的闭塞制式细分为三类：固定闭塞、准挪动闭塞含虚拟闭塞和挪动闭塞。.五、 缺点-平安的概念 缺点-平安的概念最早产生于铁路信号控制领域，至今已开展到其它领域，成为平安工程学中的最根本、最重要的概念之一。一缺点-平安的规范在铁路信号的继电时代，铁道部行业规范将缺点-平安定义为：缺点以后导向平安。铁路信号大量采用电子器件后，铁道部制定了国家规范GB104951989，该规范等效采用国际铁路联盟UIC73811980。随着铁路和城轨交通大量引进国外信号系统和技术，与平安相关的国际规范和规范开场引入中国，目前中国往往直接采用。.二铁路信号平安技术铁路信号平安技术分为：缺

14、点-平安、危险侧缺点率最小化、防错办、缺点弱化、冗余、多重化、平安余裕、缺点检测与诊断、缺点恢复、过程控制。铁路信号平安技术有共同的目的，就是不发生缺点、少发生缺点以及发生缺点后导向平安侧，并尽快恢复。所以曾习惯于把铁路信号平安目的统称为缺点-平安要求。产生矛盾。.1. 缺点-平安技术狭义的缺点-平安技术是指：设备或系统发生缺点时，不致错误地给出危险侧输出，能使设备或系统导向平安侧的手段。狭义的缺点-平安技术是以设备或系统本身具有的性能为特点的，铁路信号平安技术是采用综合技术为特点的。缺点-平安技术是铁路信号平安技术的中心和特点，铁路信号平安技术是以缺点-平安为中心逐渐开展和完善起来的。可靠性

15、与平安性是两个不同的概念，但确有不可分隔的关联。普通情况下，可靠性高少出缺点，平安性也就高了，但有时狭义的缺点-平安技术会与可靠性产生矛盾。.传统的缺点-平安技术的主要方法有：平安侧分配法：对涉及行车平安的信号器件或设备选取平安或相对平安的形状定为平安侧，缺点以后导向平安侧。排除法：利用自然法那么或特殊材质制造非对称性信号器材，或利用特殊构造电路，排除一些缺点。闭环法：利用闭环原理使电路或设备构成完好系统并具有自监功能，以便及时发现缺点。联锁法：利用逻辑处置及时发现缺点，并使单个缺点能导向平安形状。.2. 其它的铁路信号平安技术危险侧缺点率最小化技术：采取平安措施使发生危险侧缺点率最小化。防错

16、办技术：在有人介入的系统中，减少或防止操作失误，或操作失误也能使系统处于平安形状。缺点弱化技术：当设备或系统发生部分缺点时，某些功能有所减弱，但在整体上仍能维持运用。例如，灯光转移或降级显示、引导信号、缺点解锁等。冗余技术：经过提高设备或系统的可靠性来减少缺点。.多重化技术：利用多套软件或硬件实现数据比较和正确性检查，控制危险侧输出。平安余裕技术：利用参数或时间等的余裕，使系统具有较大的平安系数。缺点检测与诊断技术：利用检测与诊断及时发现缺点和缺点定位，有利于及时排除缺点。缺点恢复技术：在检测出和定位缺点后，最快排除缺点使系统迅速恢复任务。过程控制技术: 对系统和设备研发的过程进展控制。.三、

17、现代信号系统缺点-平安技术的特点现代信号系统是以通讯、计算机、控制技术一体为根底的，但缺点-平安技术仍应是区别于其它行业的特性。现代信号系统以前的信号系统以具有非对称缺点特性的平安型信号继电器和闭环原理为根底，实现信号系统的缺点-平安，建立了一种绝对化的缺点-平安概念，虽然有时难以做到绝对，但在尽力争取。随着可靠性实际的开展，对缺点的分析建立在概率论的根底上，提示了缺点-平安也应该是一个具有概率特性的概念。于是不具有非对称缺点的电子元器件和非平安通讯通道也运用于铁路信号系统，经过采用各种可靠性技术、容错技术等来实现现代信号系统的缺点-平安特性。.现代信号系统的缺点-平安特性是建立在高可靠性根底

18、上的，新概念以为：设备或系统的缺点是不可防止的，可以足够小，但不能够为零；缺点的后果可分为危险侧和平安侧，危险侧缺点概率应足够小；平安侧缺点也应尽量小，不然可用性就差。现代信号系统根据新特点、新概念采取一系列有效的措施来实现现代信号系统的缺点-平安特性。延用了传统的平安技术。采用各种可靠性技术、容错技术。完好和详细的规范。加强过程控制。 加强缺点检测和系统测试。对系统本身的检测和专门的检测都很注重.继电时代的信号系统可视性强，规范电路在研讨、评审、设计、制造、施工、维护、运用各环节上都可以发现问题，协助改良和提高。计算机系统的软、硬件可视性差，一旦构成产品，很难再发现问题，所以加强过程控制就是

19、关键。平安性评价，普通用平均危险侧缺点间隔时间来衡量系统的平安性，对软件进展平安性分析。平安性认证，要求第三方权威机构进展平安认证，严厉审查软件构成的过程，。.第六讲 列控系统的根本概念 一、现代铁路信号系统 现代铁路信号系统包括：列车运转调度指挥系统、列车运转自动控制系统、车站联锁系统三个主要系统。 以列车运转自动控制系统为中心。. 二、列控系统的根本概念 1. 定义列车运转自动控制系统ATCAutomatic 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

20、控制系统简称列控系统是靠控制列车运转速度的方式来实现列车按照空间间隔制运转的技术方法。 在城轨交通领域中，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ATPAutomatic Train Protection； 列车自动驾驶系统ATO (Automatic Train Operation； 列车自动监控系统ATS (Automatic Train Supervision。. 二、列控系统的两大要素 当今列控系统有很多级别和种类，铁路用过的有： 广深线的运用过滞后阶梯式速度监控TVM300系统；秦沈客运专线采用 TVM430/SEI系统，是TVM300的晋级系统； UM71无绝缘

21、轨道电路进展了数字化改造，开展成为UM2000，低频信号添加到28种，有效信息量为221个。 与滞后阶梯式速度监控TVM300相比，一个闭塞分区内的控制曲线又是延续的，所以称其为分级速度曲线控制方式。. 既有线提速采用的CTCS-2系统；青藏线采用的ITCS系统;是基于无线通讯GSM-R的列控系统，以无线通讯GSM-R完成车地间双向、实时和延续的信息传输，以GPS差分定位系统实现列车定位，车站装设RBC无线闭塞中心及VHLC平安型逻辑控制器，实现站内联锁，中小站及区间的线路旁仅有道岔转辙安装，不设置信号机、轨道电路或其它信号设备。京津城际铁路采用ETCS-1系统；客运专线采用的CTCS-3系统

22、。城轨交通方面更是五花八门，可谓集世界之大成，世界各大信号公司之列控系统中国全有。 .列控系统有很多级别和种类，如何识别这？可采住两大要素：一为列车运转控制方式，有分级速度控制和延续速度控制之分，它决议了采用的闭塞方式，从而决议了系统的效能。二为车地信息传输方式，有应对器、轨道电路、轨道电缆、波导管、无线通讯等。. 三、列控系统的控制方式列控系统的控制方式是其主要特征和性能之一，控制方式决议了闭塞方式和列车运转间隔，从而决议了运输才干。中国列车运转自动控制系统CTCS-2和CTCS-3级，采用目 标间隔一次制动方式曲线方式.车载设备根据地面传送来的挪动答应和线路数据，车载信号设备根据列车性能计

23、算出列车运转速度，假设列车接近前方减速点时，即刻生成目的间隔一次制动方式曲线。目的间隔一次制动方式曲线缩短了制动间隔，并可根据列车性能给出不同的方式曲线，提高了运输效率。.图： 一次制动与分级速度控制的比较图中由外至内，粗实线为目的-间隔一次制动方式的紧急制动曲线：点虚线为目的-间隔一次制动方式的常用制动曲线；阶梯式细实线为滞后阶梯式速度监控曲线；点划虚线为分级曲线式监控曲线。固定闭塞开展到准挪动闭塞是一个重要的里程碑。.列控系统各种控制方式比较表控制模式分级速度 目标距离制动模式台阶式分段曲线式 一次连续式信号显示速差式速差式速度式（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

24、息传输多信息轨道电路+点式设备数字轨道电路;或多信息轨道电路+点式设备无线通信;或数字轨道电路;或轨道电缆;或多信息轨道电路+点式设备无线通信无线通信轨道占用检查轨道电路轨道电路轨道电路或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XL+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.四、车地信息传输系统列控系统采用的车地信息传输系统是其主要的技术特征，决议了其系统的构成和技术程度，也决议了列控系统能采用的控制方式。轨道电路方式信息量有限，模拟信号的UM71只需18个，只能构成台阶式控制方式的列控系统，数字化的UM2000

25、有228，能构成延续式分级控制式的列控系统。 均属固定闭塞。CTCS-2采用应对器+轨道电路方式，只能地对车单向信息传输，构成了延续速度控制方式，实现了准挪动闭塞。CTCS-3采用无线通讯方式,能地与车双向信息传输，构成了更完善的延续速度控制方式，实现了准挪动闭塞。因此列控系统往往以车地信息传输方式命名，例如，基于轨道电路的列控系统、基于无线通讯的列控系统。城轨交通的基于通讯的列控系统CIBC。.第七讲 列控系统的构成 一、列控系统的构成 CTCS系统以C3为例分两个子系统，即车载子系统和地面子系统。 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TCC/无

26、线闭塞中心RBC。其中GSM-R不属于CTCS设备，但是重要组成部分。 应对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，也可衔接轨旁单元传送可变信息。 轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道延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。 无线通讯网络GSM-R是用于车载子系统和列车控制中心进展双向信息传输的车地通讯系统。 列车控制中心是基于平安计算机的控制系统，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、联锁形状等产生列车行车答应命令，并经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转平安。. 车载子系统可由以下部分组成：CTC

27、S车载设备、无线系统车载模块。 CTCS车载设备是基于平安计算机的控制系统，经过与地面子系统交换信息来控制列车运转。 无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进展双向信息交换。 .二CTCS的运用等级 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L0)：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L1)：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L2)：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。可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通讯-信号一体化和机电一体化。 CTCS运用等级3(以下简称L3)：是基于无线传输信息并采用