列车运行控制系统

列车运行掌握系统CTCS系统描述□定义CTCS是为了保证列车平安运行，并以分级形式满意不同线路运输需求的列车运行掌握系统。基本功能(1)平安防护在任何状况下防止列车无行车许可运行。防止列车超速运行。防止列车超过进路允许速度。防止列车超过线路结构规定的速度。防止列车超过机车车辆构造速度。防止列车超过临时限速及紧急限速。防止列车超过铁路有关运行设施的限速。需要时，实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。设施维护纪录单元对接收信息、系统状态和掌握动作进行纪录。车载平安计算机对列车运行掌握信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，掌握列车按命令运行。人机接口车载设施与机车乘务员交互的接口。全球卫星定位或其他设施供应列车定位及列车速度信息列车完整性检查设施运行管理纪录单元法律规范机车乘务员驾驶，纪录与运行管理相关的数据CTCS2功能和技术条件CTCS2功能:CTCS2的总体功能需求，包括：功能实现的基本方法、地面设施、车载设施、信息传输、设施模块化、性能和平安性、与现有列控系统的兼容性、系统启动和数据输入、操作状态及转换、默认值。操作功能：车载设施的启动和检测、列车和司机的数据输入、调车、部分监督、完全监督、CTCS2车载设施的隔离、与现有列车掌握系统和防护系统的兼容性。基础设施功能：基础设施的数据收集、运行权限终点、对列车驶入被占用轨道区段的监控、对车挡的监控、线路设施的临时隔离。车载功能：列控数据采集，静态列车速度曲线计算、动态列车速度曲线的计算、缓解速度的计算、列车定位、速度的计算和表示、运行权限和限速在MMI上的表示。运行权限和限速的监控，在任何状况下防止列车无行车许可地运行，防止列车超速运行，防止列车溜逸。列车超速时，车载设施的超速防护具备实行声光报警、切除牵引力、动力制动、空气常用制动、紧急制动等措施。车载设施发生故障时，准时报警提示机车乘务员并对故障设施进行必要的隔离。司机行为的监控、反向运行防护、CTCS2信息的纪录。车站列车掌握中心功能：依据其管辖范围内务列车位置、联锁进路以及线路限速状况等信息，确定各列车运行许可，并通过轨道电路及点式应答器实时传送给相关列车。其他功能：□级间转换功能□车载设施发生故障后隔离功能□不同条件下，多种监控模式CTCS2系统主要技术条件总体要求(1)系统适应列车最高允许运行速度250km/h,正向运行时动车组最小追踪间隔5分钟要求。(2)系统采纳自动闭塞，闭塞分区划分及轨道电路信息定义应满意250km/h动车组控车要求，同时满意四显示自动闭塞的行车要求。(3)列车正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行。(4)系统采纳目标距离模式曲线监控列车平安运行。生成监控曲线所需的行车许可、线路参数、限速等信息由轨道电路和应答器供应。(5)列控车载设施具有设施制动优先和司机制动优先两种控车模式，一般应采纳设施制动优先控车模式。(6)系统设施的平安完善度等级(SIL)应达到IEC61508规定的4级。⑺系统设施工作环境应符合TB/T-1433、TB/T-3021(8)系统设施电磁兼容性应符合TB/T-3073.TB/T-3074的有关规定。(9)系统设施牢靠性、可用性、可维护性和平安性(RAMS)应符合EN50126的有关规定。基本要求(1)防止列车冒进禁止信号，应依据系统平安要求设置平安防护距离。(2)应具有冒进防护措施。(3)防止列车越过规定的停车点。(4)防止列车超过允许速度、固定限速和临时限速运行，临时限速命令由调度中心或本地限速盘给出，限速等级及区域应满意运营需要。(5)应具有车尾限速保持功能。(6)防止列车超过规定速度引导进站。(7)防止机车超过规定速度进行调车作业。(8)车轮打滑和空转不得影响车载设施正常工作。CTCS2系统结构：主要内容既有线信号系统结构既有线信号系统设施存在主要问题CTCS2系统结构既有线列控系统面对120km/h以下的区段：既有线的现状(即CTCS0级)，由通用机车信号和运行监控纪录装置构成面对160km/h以下的区段：由主体机车信号+平安型运行监控纪录装置组成。面对160km/h以下的区段，在既有设施基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设施，实现列车运行平安监控功能。既有线列控系统设施存在主要问题Q)闭塞设施方面我们国家铁路自动闭塞2万公里，其中沟通计数自动闭塞3100多公里，极频自动闭塞近1700公里，4信息移频4500多公里。这些制式技术落后，平安性差，存在信息量不足，应变时间过长，抗干扰力量差，不适应电化等问题，在进展CTCS时必需逐步淘汰。18信息移频自动闭塞采纳了大规模集成电路和软件技术，信息量达到18个，与60年月末期相比，技术上有很大进步，但其载频选择、调制频偏等始终没有转变，固有问题没有得到解决，例如轨道电路传输特性差，存在邻线干扰、半边侵入和低频信息不统一等问题。由于丢失分路或邻线干扰而导致的机车信号升级等事故时有发生。特殊是不具备断轨检查功能，甚至将钢轨移走一节，信号可照旧开放，存在肯定平安隐患。(2)站内电码化方面我们国家站内轨道电路制式与区间完全不同，由于使用单一频率，只具有检查列车占用功能，不能向机车传送信息，因而存在三大问题：a向机车信号传送信息的站内电码化是"两层皮"结构，不能实现闭环检查；b侧线接发车以及半自动闭塞区段的正线发车不能做到进路电码化，咽喉区无码，不能准时反映信号变化；c我们国家车站联锁为满意调车作业与提高效率要求，站内轨道区段划分过短，当列车超过肯定速度后，短区段保证不了信息完整接收，简单消失掉码闪白灯问题。(3)机车信号方面提速后，通用机车信号虽已普及，但仅解决了不同制式兼容套跑问题，其平安性没有得到明显改善，距主体化机车信号车载设施的标准仍有很大差距。若要实现机车信号主体化，除对地面设施进行强化改造外，车载机车信号也必需同步升级改造，使之达到故障平安和高牢靠性的要求。(4)监控装置方面机车监控装置的普及和不断升级，对加强司乘人员法律规范管理，防止"两冒一超"发挥了重要作用，但从ATP所要求的故障平安来看，还存在以下问题：信息源头不行靠。监控装置的平安防护功能是建立在现有机车信号基础上的。机车信号在没有达到主体化之前，尚存在肯定的平安和牢靠性问题，只能作为帮助信号。因此,建立在这样信息源头基础上的系统，其平安防护功能也是不行靠的。未实现故障平安。监控装置进展到2000型，采纳了冗余技术和先进器件，但距故障平安要求尚有肯定差距，需从软硬件方面按故障平安的原则进行改造。人工干预较多。限于现有信号技术水平和装备水平，监控装置必需依靠司机人工输入大量数据和进行人工修正。若司机人工干预错了，将可能导致担心全的后果。这不符合ATP的基本原则。接口非故障平安。监控装置从机车信号仅获得8个灯位信息不能满意速度监控需要,要通过机车信号速度编码接口，区分同一灯位不同的速度。速度值是平安信息，但目前的接口是非动态平安电路，混线后可能导致危急后果。非地车一体化系统设计。从世界各国铁路ATP技术进展来看，系统只有按ATP的技术条件和地车设施一体化系统设计，才能实现高平安、高牢靠的要求。历史地看，我们国家的自动闭塞、机车信号、监控装置都是先后投资，分步建设安装的，整个系统未按ATP来定位设计，是以"搭积木”的方式逐步拼装进展起来的，存在肯定的平安弊端。CTCS2系统结构CTCS2系统总体描述：既有线CTCS-2级列控系统是基于轨道电路加点式应答器传输列车运行许可信息并采纳目标距离模式监控列车平安运行的列车运行掌握系统(以下简称列控系统)o系统主要由车站列控中心、轨道电路、应答器、车载设施等构成。车站列控中心依据进路状态、线路参数、限速命令等产生进路及限速等相关控车信息,通过有源应答器传送给列车。采纳ZPW-2000(UM)系列轨道电路，按自动闭塞、站内电码化方式，完成列车占用检测、产生列车运行许可并连续向列车传送。采纳的应答器应设于各进站端、出站端、区间适当位置及特殊地点，向车载设施传输定位信息、进路参数、线路参数、限速信息等。列控车载设施依据地面设施供应的信号动态信息、线路参数、限速信息及有关动车组信息生成掌握速度和目标距离模式曲线，监控列车平安运行。・防止列车溜逸。(2)人机界面以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设施故障状态的报警。具有标准的列车数据输入界面，可依据运营和平安掌握要求对输入数据进行有效性检查。(3)检测功能开机自检功能和运行中动态检查功能。能够纪录设施的关键数据以及关键动作，并供应监测接口。(4)牢靠性和平安性依据信号故障一平安原则进行系统设计。核心硬件设施须采纳冗余结构。满意电磁兼容性相关标准。我们国家进展ATP的难点:难点之一我们国家铁路地域广阔、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一，同为绿灯却有多种速度含义。此外，我们国家铁路行车主要特点是客货混跑、凹凸速列车共线运行，这样必定要求客货列车均需装备ATP,从而使得我们国家进展ATP的难度明显大于国外。难点之二我们国家铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式，对列车运行实行开环掌握，依靠司机严守信号保证行车平安。因此，习惯于现有机车信号+监控装置的控车模式。难点之三目前，机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化，但轨道电路制式繁多，有的根本不能满意"主体化”的要求，将面临淘汰。信号基础装备薄弱，影响了是我们国家ATP的进展。难点之四GSM-R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台，技术上有明显优势，产品得到多家厂商的支持，这在欧盟已得到证明。我们国家GSM-R网络建设还在起步阶段，影响了基于GSM-R的CTCS的实施。总体规划原则借鉴世界各国阅历，结合我们国家国情路情，制定我们国家统一的ATP系列技术标准和法律规范；实行跨专业合作，集中全路专家才智，共同确定总体技术方案和总体规划；坚持技术先进、系统成熟、经济合理，等级配置的原则；坚持通信信号一体化的方向，新线建设优先进展基于无线的ATP;坚持新线建设与既有线改造并重，在总体规划的指导下，分步实施，有序进展；坚持机车信号主体化与进展ATP相结合。CTCS分级CTCS依据功能要求和设施配置划分应用等级，分为0~4级。CTCS-0级（简称CO级）:由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统，适用于列车最高运行速度为120km/h以下的区段。CTCS-1级（简称C1级）:由主体机车信号+平安型运行监控纪录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。适用于列车最高运行速度为160km/h以下的区段。（1）地面子系统组成轨道电路：完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送掌握信息。车站正线采纳与区间同制式的轨道电路，侧线采纳与区间同制式的叠加电码化设施。点式信息设施宜设置在车站四周，主要用于向车载设施传输定位信息。(2)车载子系统组成主体机车信号点式信息接收模块平安型运行监控纪录装置CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采纳车地一体化设计的列车运行掌握系统。面对提速干线和客运专线，适用于各种线路速度区段，地面可不设通过信号机。(1)地面子系统组成列控中心依据列车占用状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。轨道电路完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送掌握信息。车站与区间采纳同制式的轨道电路。点式应答器(2)车载子系统组成连续信息接收模块点式信息接收模块测速模块设施维护纪录单元车载平安计算机对列车运行掌握信息进行综合处理，生成掌握速度与目标距离模式曲线，掌握列车按命令运行。口人机界面运行管理纪录单元法律规范机车乘务员驾驶，纪录与运行管理相关的数据。预留无线通信接口。CTCS-3级（简称C3级）：基于无线传输信息，并采纳轨道电路等方式检查列车占用的列车运行掌握系统，点式设施主要传送定位信息。C3级列控系统可以叠加在C2级列控系统上。（1）地面子系统组成无线闭塞中心（RBC）使用无线通信手段的地面列车间隔掌握系统。它依据列车占用状况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车掌握信息。所使用的平安数据通道不能用于话音通信。无线通信（GSM-R）地面设施作为系统信息传输平台完成地-车间大容量的信息交换。点式设施主要供应列车定位信息。轨道电路主要用于列车占用检测及列车完整性检查。(2)车载子系统组成无线通信(GSM-R)车载设施作为系统信息传输平台完成车-地间大容量的信息交换。点式信息接收模块完成点式信息的接收与处理测速模块实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。设施维护纪录单元对接收信息、系统状态和掌握动作进行纪录。车载平安计算机对列车运行掌握信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，掌握列车按命令运行。人机接口车载设施与机车乘务员交互的接口。□运行管理纪录单元法律规范机车乘务员驾驶，纪录与运行