列车运行控制04

城市轨道交通专用通信设各维护课程列车运行控制

原理与技术应用国外高速列车运行控制系统1列车运行控制系统原理2列车运行控制系统技术应用3主要内容ATP车载设备的机车显示装置采用光带显示的速度表，光带上方用灯光显示速度信号，在下脚还有一个数字速度表（如下图所示）。

列车运行控制系统技术应用３.２日本新干线ATC系统列车运行控制系统技术应用新干线信号显示及意义新干线早期1A型有7个速度信号，发展到1D型时已增加到10个，如下表所示：信号显示限速速度/（km/h）使用范围２７５（２４０）２７５（２４０）旅客列车最高速度210210旅客列车最高速度160160减速，小半径曲线限制速度，缓行110110减速，小半径曲线限制速度，缓行7070减速，道岔侧向通过限制速度，缓行3030最终速度段

01

(确认停车)

３０闭塞区间的预告信号（信号机前约１５０m）02无闭塞运行区间03（绝对停止）防止冒进（站内有防护要求的各条进路的外方５０m）０２Ｅ０

使用列车防护开关控制轨道电路短路时的后方轨道电路冒进检查动作时０３发生故障时混线检测设备动作时列车运行控制系统技术应用日本新干线ATC系统工作原理它的工作原理：日本新干线ATC系统采用有绝缘音频轨道电路，系统框图如右图所示。日本新干线ATC系统具有的功能：１.检查列车在区间的位置（列车检测）；２.调整列车间隔（形成速度信号）；３.向机车传送速度信号（信号传输）；４.按照速度信号控制列车制动。完成1～3项功能的是ATC地面设备，完成4项功能的是车上的设备。地面设备与车上设备一起才能完成ATC功能。车上设备仅是ATC系统的一个组成部分。新干线ATC列车检测采用了有绝缘音频轨道电路。最大长度为1.5km。轨道电路接收发送设备集中安装在室内，大约每20km设立一处信号机械室。列车运行控制系统技术应用新干线采用速度分级、入口制动、自动缓解的控制方式。以东海道为例，ATC区间及车站速度控制方式如下两个图：列车运行控制系统技术应用新干线速度控制青藏铁路的信号系统采用了美国通用电气（GE）公司开发的增强列车运行控制系统（ITCS）。ITCS系统是基于无线通信（GSM-R）的列控系统，以无线通信（GSM-R）完成车地间双向实时和连续的信息传输，以GPS实现列车定位，采用虚拟病闭塞方式。安装ITCS系统的车站不设置信号，轨道电路，只安装道岔转换装置。ITCS实现了两个主要功能：安全度是通过监测列车运行、当情况发生变化向司机提供报警、并且在需要时对列车实施紧急制动来实现.列车运行控制系统技术应用３.３采用虚拟闭塞的列控系统虚拟闭塞方式将线路划分成许多闭塞分区，有虚拟信号机来防护。虚拟的闭塞分区和信号机存在于电子地图和逻辑中，闭塞分区分界点和虚拟的信号机有对应的公里标，轨旁可设标记或标志，以提供司机作位置的参考。当地主有信号机时，虚拟信号机与实际信号机位置重合。虚拟闭塞方式非常有条件将闭塞分区划分得很短，当短到一定程度其效率就很接近于移动闭塞。列车运行控制系统技术应用３.３.１虚拟闭塞方式3.3.2ITCS系统构成ITCS系统主要由地面、车载和信息传输系统等组成，设备分散设置于中心、沿线各站以及机车上。中心和沿线车站的设备利用广域网连接，车载和地面设备之间用GSM-R传输信息。西宁调度中心主要设置有ITCS与GSM-R系统的接口设备；各站设置无线闭塞中心（RBC含列车定位）、联锁逻辑运算控制器（VHLC）、道旁控制单元（HSC），车载主要由车载计算机（OBC）、列尾（EOT）、卫星定位（GPS）接收及差分站设备、车载显示器、速度传感器、GSM-R通信设备等组成。系统框图如图所示：列车运行控制系统技术应用列车运行控制系统技术应用３.３.２ITCS系统构成地面设备：西宁调度中心设有CTC总机和ITCS信息转发器、CTC总机与ITCS信息转发器通信，ITCS信息转发器通过专用接口与GSM-R的移动交换机连接。无线闭塞中心（RBC）：

RBC设有静态数据库，线路数据第3m左右1个坐标点，心经纬度、海拔及里程对线路进行瓢，并标明物征点（如隧道、限速区、道岔等）。RBC可实现列车过道岔侧身的防护以及对本控制区内列车的控制，通过GSM-R网络接收来自列车的虚拟闭塞分区占用信息，算出虚拟信号机的显示，并向控制区内的爱控列车发送行车凭证、道岔位置、GPS差分站相连，差分精度为0。3m，GPS差分信息通过RBC和车地无线网络向车载设备传送。始端站RBC是一个特殊的RBC，它主要用于帮助发车测试，将全部四传给车载计算机。

列车运行控制系统技术应用3.3.3主要设备及功能安全型逻辑控制器（VHLC）：

每个车站均设有安全型逻辑，VHLC是用于控制信号机、道岔和轨道电路的固态安全型可编程控制器，易于配置，可提供多样化的输入输出模块，以适应用户需求，VHLC作为联锁设备，执行CTC的进路命令，实现联锁功能，并将有关道岔位置和轨道电路等信息传送给RBC。ITCS系统不要求设轨道电路，但考虑到对非ITCS列车的处理，可增加由VHLC直接监控的轨道电路的功能。VHLC的联锁逻辑是通过应用逻辑编辑器，ALC或应用编译/编辑器编程完成，经校验后固化至EPROM，再插入VHLC。列车运行控制系统技术应用车载设备：车载设备主要包括车载安全计算机（OBC）、GPS接收器和天线、司机操作显示单元、开关及传感器、GSM0R电台以及列车完整性检查装置EOT。GPS接收器（GPSRIM）及天线：

GPS接收器主要功能，使用差技术接收GPS卫星数据，提供列车位置经纬及速度信息，其中一个GPS接收器提供标准时钟给列车。GPS天线安装在司机室顶部中心线附近。列车运行控制系统技术应用车载安全计算机（OBC）：车载安全计算机由多个处理模块组成：ILOK联锁模块、MFIO多功能I/O模块、GPI、通用输入模块、LP定位模块、GPO004通用输出模块、GMPU通信处理模块、TVO三重安全输出模块、LSI车载系统输出接口、电源处理模块和CPU主处理模块。

OBC主要功能：在始端站接收线路数据库；GPS技术及测速传感器进行列车定位；接收来自RBC的行车凭证，监控列车运行，强制执行各种速度限制；接收并执行来自RBC的临时限速命令；计算一次连续制动曲线；人机联控，一般不干扰司机操作，必要时实施强制制动；通过人机接口提供输入及选择开关，声光报警；记录全程列车运行数据。列车运行控制系统技术应用列车完整性检查装置EOT：列车完整性检查是通过列尾装置EOT与机车通过数传电台实现的，列尾装置EOT包括列车风管压力传感器与列车运动传感器。当机车无法收到列尾数据时，认为列尾丢失，在重新收到列尾数据前，机车认为列尾停留在最后一次收到列尾数据时的位置，所占用的闭塞分区不会被出清。

列车运行控制系统技术应用青藏线格拉段列车运行控制系统功能主要由ITCS结合分散自律型调度集中系统实现主要功能有：１.车载信号作为德国凭证。２.对调车进路实施不同速度的低速保护。不同车辆调车时有不同的低速保护要求，系统能够提供至少5种不同的低速保护。３.系统遵循人机联控、人控为主要原则。车载人机界面提供行车凭证与提示，正常情况下司机按照系统提示操作，非常情况时，系统可对列车实施惩罚制动。４.超速护功能，系统具有防止列车运行速度走过线路允许速度、道岔通过速度、车辆构造允许速度和临时限速，接近超速门限值时，由设备提醒司机或自动实行制动或减速停车，保证行车安全。列车运行控制系统技术应用５.列车定位功能。GPS及洞传感器对列车定位，车载定位系统根据GPS和车载测速传感器自动计算，准确确定列车位置，对照线路数据库（电子地图）确定所占用的虚拟闭塞分区，向车站、调度中心报告闭塞分区占用情况。６.信息显示功能。系统通过人机DMI提供司机输入及选择开关，声光报警。车载显示器给出当前速度、前方信号机类型、目标距离、目标速度指示、超速倒计时报警等信息。７.虚拟自动闭塞功能。地面设置轨道空闲检查装置和信号机，利用电子地图，虚拟闭塞分区和信号机，系统进行相关逻辑运算，实现列车追踪运行。８.诊断功能和日志记录，车载和地面设备均有本地和远程诊断功能，可以通过网络将维护信息提交至位于格尔木和拉萨的维护中心，对运行情况和测试情况进行日志记录９.车载和地面设备的专用诊断口，具有菜单系统，可实现本地和远程故障诊断。列车运行控制系统技术应用

采用目标距离速度控制方式，详细的电子地图和线路数据库让系统了解到前方多个限速目标，可以计算出多重连续速度-距离模式曲线控制方式，在报警后持续监督列车减速度率的变化，防止司机制动不足。目标距离速度控制方式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线。ITCS车载计算机（OBC）数据库信息，结合发车测试输入信息（包括车长度、载重、车次号、列车类型、完整性等）和发前列车定位信息，计算连续式一次速度控制模式曲线，对列车实施安全控制。

列车运行控制系统技术应用３.３.４列车控制系统原理和工作流程数据库：

车载数据库是ITCS控车的基础。在发车测试期间，车载计算机将通过无线网络与始端站RBC通信，下载数据库。在沿线各站RBC处，车载计算机则会通过无线网络与各RBC通信，并对数据库进行校验检查，以判断数据库文件是否正确，及临时限速文件是否更新。车载计算机存储地数据库文件主要包括区域概况表、线路图、线路文档、敬佩限速表、信号表示索引、临时限速文件等。

列车运行控制系统技术应用列车定位和轨道占用检查（包括完整性检查）：虚拟闭塞分区的占用检查由车载设备完成，车载定位系统确定列车位置，根据电子地图确定所占用的虚拟闭塞分区并通过GSM-R网络报告给地面RBC。RBC据此将虚拟防护信号置为禁止状态，并向辖区所有列车报告分区占用和分区虚拟防护信号机显示情况，该信号机是ITCS列车的一个目标点。列车的安全运行依赖列控系统。因此系统采用了故障–安全和多样性的设计思路，定位系统不仅安全而且可靠，即：当条件不完善时，它也应当正常工作。由于安全和可靠的原因，除了测量所处线路位置，定位处理器还计算其他参数并把这些参数发送给主处理器，这样主处理器就可以做出提高操作性能的最佳决策。ITCS正是采用了差分技术来达到列车控制所需的定位精度的。闭塞分区的占用是结合输入的列车长度与定位信息来确定整列车的实际位置，从而判断虚拟分区的占用与出清。列车运行控制系统技术应用制动曲线的确定：

ITCS在计算制动曲线是时，把列车前方较长距离内的所有限速目标点都纳入计算范围内，车载计算机可以计算当前RBC和下一个RBC控制区内目标的制动距离。列车在运行中根据所行前方善发现多个限速目标点后，自动对列车前方多个限速目标点分别计算模式曲线，最终将选取对列车限制最大的限速目标显示给司机。此外提到所执行的限速。包括信号允许速度、线路允许速度、车辆构造允许速度、临时限速等。列车运行控制系统技术应用车地双向信息传输（包含信息流）：列车运行控制系统需要的信息主要来源于两部分，一是车站和区间的线路信息，由车站RBC从计算机联锁或VHLC以及GPS定位的系统处获取；二是其他运行命令信息，从CTC系统获取，该两部分信息均通过中心路由器，由无线网络车载设备，列控系统通信体系结构图如图所示。

列车运行控制系统技术应用列车出发：在列车启程之时，配备了列车的ITCS将在起始点执行发车测试，起始点将配备ITCS发车测试服务器，它协调数据库文档并保证无线电接收装置的正常运行。在发车测试（大约３min）期间，对几种功能进行测试：速度传感器、车载计算机硬件、全球定位系统接收器、显示、MCP无线电接收装置、数据库、ITCS输入/输出开关、换向器手柄操作、刹车接口列车运行控制系统技术应用列车控制系统工作流程列车运行：进入ITCS系统控制区域之后，将会出现几种情况：１.ITCS连续不断地监控位置和速度；２.ITCS连续不断地监控列车前方区段占用状况；３.ITCS连续不断地向轨旁服务器报告虚拟区间