高速动车组运行控制系统设计

PAGEPAGEPAGE341、课题概述:在列车运行控制技术方面，计算机、通信、控制技术与信号技术集成为一个自动化水平很高的列车运行自动控制系统（简称列控系统）。列控系统不仅在行车安全方面提供了根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，提供了完善的功能，并向着运输综合自动化的方向发展，列控系统技术是现代化铁路的重要标志之一。本课题是总结国内外动车组列控系统的发展和运用的课题，涉及范围较广。国内外动车组新技术包括很多内容，在不同的国家，运用的型号也不相同，本课题要求学生在已学的电力机车、车辆专业知识基础上，对国内外各种动车组发展历程进行了解，通过比较得出国内外各种列控系统的优缺点以及我国CRH2型动车组所采用的技术创新点。通过对此课题的进行，使学生更好的了解国内外动车组列控系统的发展，介绍了列控系统在我国200Km/h动车组、350Km/h动车组及将来的发展与应用，对培养学生运用所学的基础知识、专业知识，并利用其中的基本理论和技能来总结、研究本专业内的相应问题，培养学生工程技术人员必须具备的基础能力。2、设计内容与要求：（1）世界高速铁路的发展。（2）我国高速动车组的发展概况。（3）世界各国列车控制系统主要特点及应用（德国LZB系统、法国TVM系统、日本ATC系统）。（4）我国高速动车组列控系统的发展、应用及主要特点（200Km/h动车组、350Km/h动车组及将来无线通信在高速动车组中的应用）。（5）结论。

四、设计参考书《动车组构造》西南交通大学出版社《动车组牵引与控制系统》西南交通大学出版社《动车组制动系统》西南交通大学出版社《动车组操纵与安全》西南交通大学出版社《动车组行车与规章》西南交通大学出版社《动车组网络技术》西南交通大学出版社《高速动车组概论》西南交通大学出版社五、设计说明书内容1、封面2、目录3、内容摘要(200-400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。第2-3周:设计要求说明及课题内容辅导。第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第12周：毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

内容摘要在列车运行控制技术方面，计算机、通信、控制技术与信号技术集成为一个自动化水平很高的列车运行自动控制系统（简称列控系统）。列控系统不仅在行车安全方面提供了根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，提供了完善的功能，并向着运输综合自动化的方向发展，列控系统技术是现代化铁路的重要标志之一。列车运行控制系统是保证列车安全、高效运行的重要设备。发展中的列车控制系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。进入20世纪90年代，国内外动车组新技术包括很多内容，在不同的国家，运用的型号也不相同，世界上已有许多国家开发了各自的列车运行控制系统。其中，在技术上具有代表性且已投入使用的主要有：德国的LZB系统，法国的VM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统等。为例，介绍了列控系统的系统原理和系统构成，介绍了列控系统在我国200Km/h动车组、350Km/h动车组及将来的发展与应用，对国内外各种动车组发展历程进行了解，通过比较得出国内外各种列控系统的优缺点以及我国CRH2型动车组所采用的技术创新点。关键词：列车控系统ATCCTCS动车组

ABSTRACTInthetraincontroltechnology,computer,communication,technologyintegration,andsignalcontroltechnologyforahighlevelofautomationoftrainoperationcontrolsystem(hereinafterreferredtoTrainControlSystem).TrainControlSystem,notonlyintrafficsafetyhasprovidedthefundamentalguarantee,butalsoindrivingautomationandcontrol,operationalefficiencyandmanagementofautomation,theprovisionofperfectfunctionalityandtowardthetransportdirectionofthedevelopmentofintegratedautomation,thecolumnisamoderncontrolsystemtechnologyOneimportantindicatoroftherailway.Thecontrolsystemofthetrain’smotionisanimportantequipmentthatcanguaranteethetrainmovessafelyandefficiently.Inthedevelopmentoftraincontrolsystemwillbeasetoftrainoperationcontrol,trafficcommandandcontrol,informationmanagementandequipmentmonitoringforintegratedbusinessmanagementautomationsystems.Trainoperationcontrolsystem,contentisincreasedastechnologydevelopment,andtherailroadtraincirculatecontrolsystemofcontentsisalongwithtechniquedevelopmentbutexaltation,fromthemotorcyclesignalofentry-levelstageandautoparkingequip,developmentarriverailroadtrainspeeddirectsystemandrailroadtrainautomanipulatesystem.Getinto20century90's,EMUsofnewtechnologiesathomeandabroad,includingalotofcontent,indifferentcountries,usingthemodelisnotthesame,intheworldhavealreadyhadmanynationdevelopmentrespectivelyoftherailroadtraincirculatecontrolsystem,Therearemanyadvancedtraincontrolsystemintheworld,andthemostadvancedonesaretheLZBinGermany,theTVMinFranceandtheATCinJapan,inthisessay,theprincipleofthesystem,theconstituteofthesystemoftheTVMinFrancewillbeintroduced,meanwhilethedevelopmentandtheapplicationofthetraincontrolsysteminEMU200Km/h～350Km/hwillbeintroduced.Keywords：TraincontrolsystemATCCTSCEmu

引言列车控系统是车站、区间和列车运行控制和行车调度指挥的自动化集成技术系统，是对铁路信号、列车牵引、车辆制动和轨道线路等交叉学科相关内容进行整合的机电一体化系统。它冲破了功能单一、控制分散、信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。列控系统不仅在行车安全方面提供了根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，提供了完善的功能，并向着运输综合自动化的方向发展。列控系统技术是现代化铁路的重要标志之一，它在铁路、城市轨道交通、磁浮等领域发挥着重要的作用，有极为广阔的发展前景。对世界各国的动车组运行控制系统都有所介绍，有日本新干线、法国TGV、德国ICE等，其次对我国的动车组大白鲨、蓝箭、中原之星、中华之星和CRH系列动车组也有简单概述，其重点主要在世界各国列车控制系统特点及应用方面和我国高速动车组列车控系统的发展及主要特点。目录TOC\o"1-3"\u第一章世界高速铁路的发展 2第二章我国高速动车组的发展概况 4第一节我国动车组的发展概况 4第二节我国CRH型动车组的发展概况 9第三章世界各国列车控制系统主要特点及应用 14第一节法国TVM系统主要特点及应用 14第二节比较德国LZB系统、法国TVM系统、日本ATC系统 16第四章我国高速动车组列控系统的发展、应用及主要特点 19第一节CTCS列控系统概述 19第二节CTCS的主要功能与应用等级 22第三节CTCS2系统结构 25第四节CTCS应答器 26第五节CTCS级间转换 27毕业设计心得 33参考文献 34

第一章世界高速铁路的发展高速铁路不仅仅是高速，它起码具有三点优势：一是高速铁路速度快省时间，安全系数高，乘坐间空大，舒适又方便，价格又适宜，迎合了现代社会出行的需求，因而受到人们的青睐，成为世界各国振兴铁路的强大动力。二是高速铁路运输系统是铁路大面积吸纳现代高科技成果进行技术创新的产物。它推动铁路科学技术和装备登上一个崭新的台阶，增强了铁路的竞争力。三是高速铁路不仅运输能力特别大，有年运输量可达亿人次以上的优势，又有减少环境污染的优势，因而特别适宜于大运量的城市间、城市群和城郊的高频率运输。旅行时间的节约，旅行条件的改善，旅行费用的降低，再加上国际社会对人们赖以生存的地球环保意识的增强，使得高速铁路在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头，除欧洲、北美洲外，大洋洲、亚洲诸国和地区，也正在计划进一步加快高速铁路的建设。总之，发展高速铁路是科技进步的必然，是时代发展的需要。目前开行时速200公里以上高速列车的国家已有日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国、美国、俄罗斯，正在积极建设或规划建设的还有瑞士、奥地利、丹麦、加拿大、澳大利亚、韩国、印度等国。当今世界上，铁路速度的分档一般定为：时速100～120公里称为常速；时速120～160公里称为中速；时速160～200公里称为准高速和快速；时速200～400公里称为高速，时速400公里以上称为特高速。对于"高速"的水平，随着技术进步而逐步提高。西欧把新建时速达到250～300公里、旧线改造时速达到200公里的称为高速铁路；1985年联合国欧洲经济委员会在日内瓦签署的国际铁路干线协议规定：新建客运列车专用型高速铁路时速为300公里，新建客货运列车混用型高速铁路时速为250公里。1964年10月1日，世界上第一条高速铁路--日本的东海道新干线正式投入运营，时速达到210公里，突破了保持多年的铁路运行速度的世界纪录，从东京至大阪只需运行3小时10分钟（后来又缩短到2小时56分）。由于其运行速度比原有铁路提高一倍，票价较飞机便宜，从而吸引了大量旅客，使东京至名古屋间的飞机航班不得不因此而停运。这是世界上铁路与航空竞争中首次取胜的实例。继东海道新干线之后，又陆续建成山阳、东北、上越等新干线。目前日本高速铁路的营业里程已达1831.5公里，并计划再修建5000公里高速铁路，成为日本陆地交通运输网的支柱。高速铁路的运营成绩和取得的巨大经济、社会效益，扭转了过去虽然通过理论研究和试验证明铁路具有大幅度提高速度的潜力，但受到安全、造价等认识的困扰，长期给人们以可望不可及之感，纠正了人们对铁路已不适应经济快速发展、工作节奏快和高流动社会需要的错觉，给各国铁路带来了新的生机。之后，法国在1981年建成了他的第一条高速铁路（TGV东南线），列车时速达到270公里；后来又建成了TGV大西洋线，时速达到300公里；1990年5月13日试验的高最高速度已达515.3公里／小时，可使运营速度达到400公里／小时。法国的高速铁路后来居上，在一些技术、经济指标上超过日本而居世界领先地位。现在已有高速铁路多700公里，而且由于TGV列车可以延伸到既有线上运行，因此TGV的总通车里程已达2559公里。预计到1994年，新建高速铁路的总里程将达1261公里，TGV将承担起法国铁路旅客周转量的50％。在日本、法国修建高速铁路取得成效的基础上，世界上许多国家掀起了建设高速铁路的热潮，意大利、德国、英国、原苏联、西班牙等国也先后建成或修建了高速铁路，就连过去曾因铁路不景气拆掉一部分线路而被称为"汽车王国"的美国，也在重视并着手高速铁路的建设。韩国和我国的台湾也都分别规划在本世纪末要建成时速达300～350公里的高速铁路。目前，高速铁路技术在世界上已经成熟，高速化已经成为当今世界铁路发展的共同趋势。现在，世界铁路总长度约130万公里，其中高速铁路共有5000多公里，约占总长度的0.4％；到本世纪末，预计全世界高速铁路将比现在翻一番，达到10000多公里，约有20％的国家建成高速和准高速铁路。归纳起来，当今世界上建设高速铁路有以下几种模式：一、日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用；二、法国TGV模式：部分修建新线，部分改造旧线，旅客列车专用；三、德国ICE模式：全部修建新线、旅客列车及货物列车混用；四、英国APT模式：既不修建新线，也不对旧线进行大量改造，主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用。高速铁路进一步的发展趋势，是连线成网。目前欧洲各国已经建成和正在修建的高速铁路，基本上都是各自独立的，今后将发展沟通成国内、国际间的高速铁路网，并与既有线相衔接；提出了"速度比小汽车快一倍，票价比飞机便宜一半"的目标，以充分发挥其优势。由于这将涉及到欧洲共同体的十几个国家，因此在轨距、信号、供电、机车车辆等技术设备方面都制定了统一的标准，使欧洲的高速铁路网不仅是各国高速铁路的总和，而且能形成一个综合型整体。计划分别于1995年、2005年和2015年分三个阶段竣工，新建或改建1.9万公里满足时速250公里以上的高速铁路网；以及1.1万公里的时速160～200公里的联络线和支线，以便连接欧洲所有的主要城市。届时欧洲将出现世界上最方便、最经济的地面高速运输系统，欧洲各大陆城市间都可通过高速铁路连接起来，并还将向亚洲延伸，形成洲际的高速铁路网。在高速铁路的新技术方面，日本、德国、法国灯正在研制磁悬浮铁路，使车体在轨道上浮起一定高度，然后以直线电机作为动力推动列车前进。其试验时速已达517公里。这种列车基本上无噪音、无污染，能耗低。美国还有人设想，在管道内利用真空原理，设计一种真空磁垫列车，最高时速将达22000公里。可见，随着科技的进步，高速铁路将日新月异，不断创新。

第二章我国高速动车组的发展概况第一节我国动车组的发展概况1999年DDJ1001“大白鲨”高速电动车组，株洲电力机车厂研制的中国第一台正式进入高速领域的动力集中式高速动车组，是中国强大机车家族的又一精心完美之作。动车组司机室应用人机工程学原理进行设计，所有操作及显示装置成弧形分布在正司机周围，管道式空调、可调节软椅、电加热玻璃，营造了舒适安全的驾驶环境。采用流线形头形，车头盖用复合材料制作，前窗玻璃采用双层防爆电热玻璃，车顶装有气流导流罩，气动阻力系数小于0.30。动车组编组为1节动车6节拖车（M+T22+T11+3T12+Tc），6节拖车中有1节双层二等座车、1节单层一等座车、3节单层二等座车和1节带司机室的二等座车。持续功率4000kW，最大速度200km/h。图2.1大白鲨动车组图2.2大白鲨动车组2000年“蓝箭”交流传动高速电动车组是为满足广深线“小编组、高密度、高速度”的公交化客运要求，由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所、长春客车厂和广铁集团于2000年共同研制的新一代交流传动高速电动旅客列车组，牵引“蓝箭”的DJJ1型是中国第一台动力集中式交流传动高速动力车。该车电传动系统采用了先进的IPM水冷机组、1225kW异步牵引电动机和分布式微机网络控制系统。电路设计采用了模块化结构，允许隔离故障部分维持动车组运行。控制系统采用两级分层的列车通讯网络，运用可靠性高。基础制动采用轴盘制动装置，具备ABS防滑行保护功能。制动机采用DK–1B型，具有空电联合制动功能和列车电空制动功能，具有与安全装置配合自动常用制动功能。编组形式中基本编组为1动5拖1控制车（M+5T+TC），两列连挂编组为2动10拖（M+10T+M），基本编组定员为421人，连挂编组定员约800人。持续功率4800kW，最大速度220km/h。图2.3蓝箭号动车组图2.4蓝箭号动车组2001年“中原之星”电力动车组使用JD112型交流牵引电动机及IGBT牵引逆变器，是中国自主研发的少数采用动力分散式的动车组之一，是首款使用IGBTVVVF元件的车辆之一。采用微机网络控制技术，辅助电路采用集中整流分散逆变的供电方式，采用新型无摇枕分散动力及非动力转向架，流线型车头外形，拥有故障自动诊断、定速、坡道自动识别系统等系统。动车组总功率3,200kW，设计时速200km/h，最高运营速度160km/h。动车组编组方式中MC为带司机室的动车（一等车）；TP为带受电弓、变压器的拖车（二等车）；M为带空气压缩机的动车（二等车）；T1’为带变压器、不带受电弓的拖车（二等车）；T2’为带变压器、不带受电弓的拖车（二等车、带车长办公席）；M’为不带空气压缩机的动车（二等车）；T为不带受电弓、不带变压器的拖车（二等车）。编组中25DD为动车；25DT为拖车。列车两端的一等车带有驾驶室（编号DJF1-0001A及DJF1-0001B）；两节车厢拥有受电弓。车厢使用了高靠背航空座椅，椅后均装有可抽拉茶桌，车厢两端安装了电子信息显示系统。车体外部涂装以蓝色和银白色为主色调，配桔红和白色线条。图2.5中原之星动车组图2.6中原之星动车组2002“中华之星”高速电动车组，该电动车组将成为我国京沈快速客运通道的主型列车及未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。列车最高运营速度可达270km/h，是目前我国商业运行时速最快的电动车组。2002年11月27日，“中华之星”在秦沈客运专线综合试验中，成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h。牵引“中华之星”的DDJ2型是中国具有全部知识产权的动力集中式高速动力车，首次采用双拱流线头形。整列车由2节动车和9节拖车组成。9节拖车包括：2节一等车，6节二等车和1节酒吧车，拖车为国内首次采用铝合金制造的宽车体鼓形断面客车。综合试验表明，“中华之星”在高速运行时，列车平稳性、舒适性、安全性和可靠性良好。动车组采用先进的交-直-交流电力牵引方式，由分别编组在头部和尾部的两个动力车以前拉、后推的方式推挽运行。图2.7中华之星动车组图2.8中华之星动车组2007年12月22日，首列国产时速300公里“和谐号”动车组列车(CRH2-300)在南车四方机车车辆股份有限公司竣工下线。它的成功下线是我国铁路全面实施自主创新战略取得的重大成果，标志着我国铁路客运装备的技术达到了世界先进水平，中国也由此成为世界上少数几个能够自主研制时速300公里动车组的国家。时速300公里“和谐号”动车组是在引进消化吸收国外时速200公里动车组技术平台的基础上，由我国自主研制的，是目前世界上运营速度最高的动车组列车之一。相对于时速200公里动车组，时速300公里动车组的动力更加充沛，列车的气密性、运行的平稳性、空气动力学性能等要求更高，技术难度也更为复杂。由南车四方股份研制的时速300公里“和谐号”动车组列车突出了“先进、成熟、经济、适用、可靠”的方针，体现了中国特色和人性化的设计理念。这种列车采用轻量化铝合金车体、高速转向架、高速受电弓以及交流传动、集成一体化的光纤网络控制等国际一流的先进技术。尤其是列车采用的大断面中空型材铝合金车体，每辆车体的重量约为7吨，动车组整体轻量化设计达到世界先进水平，具有优越的节能、环保性能。时速300公里“和谐号”动车组列车全部为座车，宽型车体结构，外形采用流线型气动外形，具有优异的空气动力学性能。为进一步适应国人的旅行习惯，列车设有新型通风换气系统、多媒体影视系统、真空集便卫生系统、个性化服务餐饮区、残疾人卫生间等，凸显了具有中国特色的人性化设计特征。为进一步提升动车组在高速状态下运行的平稳性、舒适性，列车还设有半主动悬挂系统、应急通风系统、车间减振器等装置。作为我国高速列车产业化制造基地的南车四方股份，2004年承担了时速200公里动车组的设计制造任务。在短短三年多的时间内，南车四方股份全面实施了技术引进消化、吸收、再创新工作，完全掌握了高速动车组轻量化车体制造、转向架制造和集成总装等高速动车组的关键技术，顺利搭建了国际先进的高速动车组的产品技术平台。由该公司制造的“和谐号”CRH2型时速200公里动车组是我国铁路第六次大提速的主力装备，自投入运营以来，以其卓越的性能，优秀的运行品质，成功通过了实战考验，其综合技术水平已经达到了国际同类产品的先进水平。截至2007年11月底，南车四方股份共向中国铁路交付60列时速200公里动车组。图2.9CRH2型动车组第二节我国CRH型动车组的发展概况目前，我国时速200公里及以上动车组统一采用“CRH”的简称,这是“中国铁路高速”(ChinaRailwayHigh-speed)英文字母的缩写,意为“中国铁路高速列车”。一、CRH1图2.10CRH1动车组CRH1，庞巴迪-四方-鲍尔（BSP）生产，原型是庞巴迪为瑞典AB提供的Regina。订购20列，编组形式为，2(2M+1T)+(1M+1T)，2M1T为一个单元，其中一个单元减少动车一节，Mc+Tp+M+M+T+M+Tp+Mc。CRH1总功率5300kW，轴功率265kW，共20个轴，每个动车4个动轴。

动力配置：2（2M+1T）+（1M+1T）

车种：一等车、二等车、酒吧坐车合造车

定员（人）：670

客室布置：一等车2+2、二等车2+3

最高运营速度（km/h）：200

最高试验速度（km/h）：250

适应轨距（mm）：1435

适应站台高度（mm）：500~1200

传动方式：交直交

牵引功率（kW）：5500

编组重量及长度：213.5m，420.4t

车体型式：不锈钢

气密性：没有

头车车辆长度（mm）：26950

中间车辆长度（mm）：26600

车辆宽度（mm）：3328

车辆高度（mm）：4040

空调系统：分体式空调系统

转向架类型：无摇枕空气弹簧转向架

转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器

转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆

转向架轴重（t）：≤16

转向架轮径（mm）：915/835

转向架固定轴距（mm）：2700

受流电压：AC25kV，50Hz

牵引变流器：IGBT水冷VVVF

牵引电动机：265kW

启动加速度（m/s2）：0.6

制动方式：直通式电空制动

紧急制动距离（m）（制动初速度200km/h）：≤2000

辅助供电制式：三相AC380V50HzDC100V二、CRH2图2.11CRH2动车组CRH2，南车四方（联合日本财团）生产，原型日本新干线E2-1000。订购120列，编组形式为,4M+4T，8节编组，基本上是Mc+T+Mc+Tp+M+Tp+M+Tc。

动力配置：4M+4T

车种：一等车、二等车、酒吧坐车合造车

定员（人）：610

客室布置：一等车2+2、二等车2+3

最高运营速度（km/h）：200（具备提速到300km/h的条件）

最高试验速度（km/h）：250

适应轨距（mm）：1435

适应站台高度（mm）：1200

传动方式：交直交

牵引功率（kW）：4800

编组重量及长度：204.9m，345t

车体型式：大型中空型材铝合金车体

气密性：车内压力从4kPa降到1kPa时间大于50s

头车车辆长度（mm）：25700

中间车辆长度（mm）：25000

车辆宽度（mm）：3380

车辆高度（mm）：3700

空调系统：准集中式空调系统

转向架类型：DT206/TR7004B无摇枕转向架

转向架一系悬挂：单组钢弹簧单侧拉板定位+液压减振器

转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆

转向架轴重（t）：≤14

转向架轮径（mm）：860/790

转向架固定轴距（mm）：2500

受流电压：AC25kV，50Hz

牵引变流器：IGBT水冷VVVF

牵引电动机：300kW

启动加速度（m/s2）：0.406

制动方式：直通式电空制动

紧急制动距离（m）（制动初速度200km/h）：≤1800

辅助供电制式：DC100V，三相AC100VAC220V、AC400V3、CRH3CRH3，北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。订购60列，编组形式为，8M0T。轴功率550kW，全车共16根动轴，平均分布于8辆车上，每车两台转向架，每台转向架均有一根动轴。北车唐山机车厂（联合西门子）生产，原型ICE3。编组形式为，8M0T。轴功率550kW，全车共16根动轴，平均分布于8辆车上，每车两台转向架，每台转向架均有一根动轴图2.12CRH3动车组四、CRH5图2.13CRH5动车组CRH5北车长春客车厂（联合阿尔斯通）生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提供的SM3型。订购60列，编组形式为，(3M+1T)+(2M+2T)，8节编组，基本可以确定分两个单元，Mc+M+Tp+M+T+Tp+M+Mc。CRH5型电动车组，是铁道部为中国铁路第六次提速，向法国-阿尔斯通订购的高速列车车款之一。这款车型以宽体摆式列车为基础，采用动力分布式，营运速度为200公里以上，为数60组，每组8节。其中3组会在意大利原厂组装，并会完整付运予中国；另有6组会以散件形式付运，由中方负责组装；其余51组将透过法国的技术转移，由长春客车厂建造。预计首组CRH5将于2006年底出厂，第一组由中国生产的CRH5将于2007年春出厂。

编组型式：8辆编组，可两编组连挂运行

动力配置：（3M+1T）+（2M+2T）

车种：一等车、二等车、酒吧坐车合造车

定员（人）：602+2（残疾人）

客室布置：一等车2+2、二等车2+3

最高运营速度（km/h）：200（具备提速到300km/h的条件）

最高试验速度（km/h）：250

适应轨距（mm）：1435

适应站台高度（mm）：500~1200

传动方式：交直交

牵引功率（kW）：5500

编组重量及长度：211.5m，451t

车体型式：大型中空型材铝合金车体

气密性：车内压力从4kPa降到1kPa时间大于40s

头车车辆长度（mm）：27600

中间车辆长度（mm）：25000

车辆宽度（mm）：3200

车辆高度（mm）：4270

空调系统：车顶单元式空调系统

转向架类型：二系空气弹簧摇枕转向架

转向架一系悬挂：双组钢弹簧双转臂定位+液压减振器

转向架二系悬挂：空气弹簧+橡胶堆

轴重（t）：≤17（动）/16（动）

转向架轮径（mm）：890/810

转向架固定轴距（mm）：27007

受流电压：AC25kV，50Hz

牵引变流器：IGBT水冷VVVF

牵引电动机：550kW

启动加速度（m/s2）：0.5

制动方式：直通式电空制动，备用自动空气制动

紧急制动距离（m）（制动初速度200km/h）：≤2000

辅助供电制式：三相AC380V50HzDC24Vbbs

第三章世界各国列车控制系统主要特点及应用第一节法国TVM系统主要特点及应用一、法国TVM300系统法国的TVM300系统是早期产品，系统构成简单，造价较低。采用无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的。因此它的速度监控是阶梯式的(见图3.1)。滞后阶梯式速度监控（TVM300），只检查列车进入轨道区段的入口速度，为确保安全，它需要有一个保护区段，这对线路的通过能力有一定影响，运行间隔一般为4"-5"。图3.1虚拟闭塞示意图阶梯控制出口速度检查方式示意图见图3.2。 图3.2阶梯控制出口速度检查方式示意图阶梯控制出口速度检查方式，每一个闭塞分区内置按照一个允许速度进行控制，列车的允许速度为本区段的入口速度，即上一区段的目标速度。机车信号显示去给出的是目标速度，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。出口速度检查方式由于要在列车到达停车信号处(目标速度为零)才检查列车速度是否为零，如果列车速度不是零，设备才进行制动。由于制动后列车要走行一段距离才能停车，因此为保证安全，停车信号后方要有一段安全防护区。安全防护区的设置对线路的通过能力有一定的影响，此外这种阶梯监控分段制动的方式也不符合一般列车的连续制动模式。为充分发挥乘务员责任感及驾驶技巧，法国铁路采用了人控为主，设备起监督作用的控制方式。二、TVM400系列法国CSEE公司针对各种需求,已开发了TVM400系列带速度监督的机车信号系统.TVM400系列有两个技术特点具有编码安全处理机技术和系列的宽带传输信道技术,各种传输信道(地一地,地一车,点式,半连续式和连续式)可与故障安全计算机相连接.TVM400系列有5种执行方式:(1)TVM410型:点式传输的速度监督系统,适用于运量较小的既有线路;(2)TVM420型:半连续式传输的速度监督系统,适用于中等运量的既有线路;(3)TVM430型:连续式传输的速度监督系统,在客运专线上使用;(4)TVM440型:与TVM430型的功能相同,可用于自动驾驶系统;(5)TVM450型:用于无人驾驶系统.TVM430型是在它的基础上进行数字化改造后的列车控制系统，在TGV北方线上采用，列车运行速度可达320km/h。TVM430系统的地面信息传输设备采用UM71型无绝缘数字式轨道电路，由地面向移动列车之间实现地对车信息的单向传输。信号编码总长度为27个信息位，其中有效信息为21位。列车的定位功能也是由轨道电路完成的。TVM430型系统制动模式采用的是分段连续式速度监督曲线，控制方式以人工控制为主。只有当司机没有按要求操作时，控制设备才自动完成其应执行的任务。国高速铁路TGV区段的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71为基础，该列控系统简称U/T系统。随着列车速度不断提高，时速已达320km/h，法国ＣＳ公司对模拟电路构成的U/T系统进行了数字化改造：数字电路技术使设备结构小型化、模块化；采用无绝缘轨道电路UM2000，数字通信技术使车－地间的信息传输数字编码化；其速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。下图为法国TVM430曲线控制方式示意图图3.3法国TVM430曲线控制方式示意图分级速度曲线控制模式速度监控（TVM430），是按速度等级分段制动的，其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度有关，而闭塞分区的长度的确定是以线路上运行的最坏性能的列车为依据，对高中速列车混合运行的线路采用这种模式能力是要受到较大影响的，运行间隔一般为3"。UM71无绝缘轨道电路是法国1971年研制的一种防电气化谐波干扰的移频轨道电路，它的载频分为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz四种，两个相邻轨道电路间采用电气分隔接头，实现了无轨缝无机械绝缘的电气隔离，但有26m死区段。配合TVM300系统，UM71无绝缘轨道电路向机车发出18种TBF低频调制信息。配合TVM430系统，UM71无绝缘轨道电路进行了数字化改造，发展成为UM2000，低频信号增加到28种，其中一种低频信号为轨道占用信息，将27种低频信号进行编码处理，使信息传输量由18个增加为227个，其中传输防护码6位，有效信息量为2个。法国TVM采用“人控优先”的控制原则。列车正常运行由司机驾驶，当列车速度低于目标速度后只给出允许缓解的表示，由司机进行缓解操作。只有在司机失误并可能出现危险的情况下列控设备才强迫列车制动。法国铁路认为这种人机关系有利于发挥司机的技术能力，加强其责任感。三、法国TVM300、TVM430系统的应用TVM300系统在1981年于巴黎—里昂首先投入使用，我国铁路京郑、郑武、沈大、广深（含TVM300）也采用了该系统。TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用。近年来，法国CS公司又开发了计算机联锁（SEI）和列控(ATC）一体化的系统，在地中海线和海峡—伦敦线开通使用，我国秦沈客运专线也采用了该系统，韩国高速铁路也采用该系统。学习、借鉴国外列控系统的成熟技术，对研究、确定我国列控系统发展的技术路线有着重要的意义。第二节比较德国LZB系统、法国TVM系统、日本ATC系统列控系统是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。从技术发展的趋势看，列控系统是向着数字化、自动化、网络化的方向发展的，其主要作用是保证列车行车安全、提高运输效率。列控系统在各国有一个发展历程，尤其是进入20世纪90年代以后，世界上许多国家研制开发了具有本国特色的列控系统。在技术上比较有代表性的且已投入使用的列控系统主要有：德国的LZB系统，法国的TVM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统，以及我国使用的CTCS—2级列控系统，这些系统的共同特点是：可以实现自动连续监督列车运行速度，可靠地防止人为错误操作所造成的恶性事故的发生，保证列车的高速安全运行。一、法国U/T系统法国高速铁路TGV区段的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71为基础，该列控系统简称U/T系统。TVM300系统采用无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的。TVM430系统采用无绝缘轨道电路UM2000，数字通信技术使车地间的信息传输数字编码化，速度监控方式改为分级速度曲线控制模式，时速已达320公里。二、日本ATC系统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。日本新干线传统ATC系统采用这种方式，新干线采用速度分级，入口制动，自动缓解的控制方式。该方式要求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。日本新干线ATC系统采用“设备优先”的控制原则。列车减速一般由设备完成，当列车速度低于目标速度后自动缓解。列车速度减到30km／h以下需要在车站停车时，才由司机操纵以保证列车停在正确位置。这种方式要求列车制动系统连续多次制动后制动力不衰竭。下图为阶梯控制入口速度检查方式示意图。图3.4阶梯控制入口速度检查方式示意图日本新干线现有的ATC系统普遍采用目标距离一次制动模式曲线方式，车载设备根据地面轨道电路传送来的信息和各开通区间的长度，求取与前方列车所占用区间的距离，综合线路数据、制动性能和允许速度等计算出列车运行速度，若列车接近前方减速点时，即刻生成目标距离一次制动模式曲线。目标距离一次制动模式曲线缩短了制动距离，并可根据列车性能给出不同的模式曲线，提高了运输效率。三、德国LZB系统德国连续式列车自动控制系统LZB是由轨旁设备LZBL72和车载设备LZB80构成。所有固定数据如线路地理参数、局部的固定限速等都贮存在LZB中心。联锁系统向控制中心传送信息显示、道岔设置及其他数据的同时，系统范围内的列车也向控制中心传送它们的特殊数据，如列车长度、列车位置、实际速度等等。区间列车占用情况检查是通过区间轨道电路或计轴设备等完成的。根据上述数据，控制中心确定每列列车的最大标称速度)指挥列车运行。下图为德国LZB系统列车速度--距离方式示意图。图3.5（a）德国LZB系统列车速度—距离方式示意图图3.5（b）德国LZB列车速度-距离控制曲线图图3.5（b）中的曲线1为常规最大制动，曲线2为常规最小制动。在LZB系统中，地面和车上的信息是通过感应环线相互传送的。每个LZB地面控制中心最长可以控制12.7km的环线，每个短回线发送接收单元的环线长度为左右各300m，环线每100m交叉换位一次，以对电气进行补偿，同时也用于确定列车的实际位置。地面设备由控制中心和环线系统构成。控制中心与调度中心、微机联锁、相邻控制中心交换数据，并通过环线和列车交换数据，控制每一列车运行。德国LZB系统是基于轨道电缆传输车地信息的列控系统，是世界上首次实现连续速度控制模式的列控系统，技术上是成熟的。它利用轨道电缆作为车地间双向信息传输的通道，使用轨道电路来检查列车占用，轨旁设备较多，给维修带来不便。LZB以地面控制中心为主计算制动曲线，车载信号设备智能化不够，与其他列控系统兼容比较困难。

第四章我国高速动车组列控系统的发展、应用及主要特点第一节CTCS列控系统概述一、定义：CTCS是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。基本功能：1、安全防护2、人机界面3、检测功能4、靠性和安全性二、CTCS体系结构1、CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。1）铁路运输管理层：铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCS为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。2）网络传输层：CTCS网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。3)地面设备层：地面设备层主要包括列控中心、轨道电路和点式设备、接口单元、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。4)车载设备层：车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。2、系统构成参照国际标准，结合国情，从需求出发，按系统条件和功能划分等级。CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计。三、CTCS分级列车运行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。1、CTCS0级CTCS0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。2、CTCS1级CTCS1级是由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h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，实现列车运行安全监控功能。（1）地面子系统组成1）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。2）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。（2）车载子系统组成1）主体机车信号:完成轨道电路信息的接收与处理。2）点式信息接收模块:完成点式信息的接收与处理。3）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综合处理，控制列车按命令运行。3、CTCS2级CTCS2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统；CTCS2级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计；CTCS2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。（1）地面子系统组成1）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度曲线并传送给列车。2）轨道电路:完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。车站与区间采用同制式的轨道电路。（2）车载子系统组成1）连续信息接收模块：完成轨道电路信息的接收与处理。2）点式信息接收模块：完成点式信息的接收与处理。3）测速模块：实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。4）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。5）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式曲线，控制列车按命令运行。6）人机界面：车载设备与机车乘务员交互的设备。7）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。4、CTCS3级CTCS3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行控制系统；CTCS3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；CTCS3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。（1）地面子系统组成1）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。2）无线通信（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。3）点式设备：主要提供列车定位信息。4）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1）无线通信（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。2）点式信息接收模块：完成点式信息的接收与处理3）测速模块：实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。4）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。5）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，控制列车按命令运行。6）人机接口：车载设备与机车乘务员交互的接口。7）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5、CTCS4级CTCS4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统；CTCS4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；CTCS4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查；CTCS4级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。（1）地面子系统组成1）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。2）无线通信（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。（2）车载子系统组成1）无线通信（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。2）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。3）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。4）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，控制列车按命令运行。5）人机接口：车载设备与机车乘务员交互的接口。四、CTCS级间关系1、符合CTCS规范的列车超速防护系统应能满足一套车载设备全程控制的运用要求。2、系统车载设备向下兼容。3、系统级间转换应自动完成。4、系统地面、车载配置如具备条件，在系统故障条件下应允许降级使用。5、系统级间转换应不影响列车正常运行。6、系统各级状态应有清晰的表示。第二节CTCS的主要功能与应用等级一、CTCS应用等级对不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术，CTCS划分为5个等级，依次为CTCS-0～CTCS-4级，同条线路上可以实现多种应用级别，向下兼容，以满足不同线路速度需求。1、CTCS-0级CTCS-0级适用于列车最高运行速度为160km/h及以下，适合既有线的现状，将目前干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为0级。CTCS-0级地面采用国产移频轨道电路完成车地通信，车载设备由通用机车信号+列车运行监控装置组成。CTCS-0级的控制模式是目标距离式，列车运行监控装置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。CTCS-0级的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，信号显示具有分级速度控制的概念，其目标距离式制动曲线可作为参考。2、CTCS-1级CTCS-1级面向160km/h及以下的区段，地面采用UM71或ZPW-2000型移频轨道电路完成车地通信，车载设备由主体机车信号+加强型运行监控装置组成。CTCS-1级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，实现列车运行安全监控功能。利用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。CTCS-1级的控制模式为目标距离式，在车站附近增加点式信息设备，传输给定速度控制。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。CTCS-1级与CTCS-0级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对CTCS-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行控制系统。3、CTCS-2级CTCS-2级面向提速干线和高速新线，地面采用ZPW-2000A型轨道电路和点式信息设备完成车地通信，车载设备由ATP+LKJ2000装置组成。CTCS-2级采用车地一体化设计，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。实现了行车指挥——联锁——列控一体化、区间——车站一体化、通信——信号一体化和机电—体化。CTCS-2级立足于国产化的地面设备，车载信号设备也已经技术引进，功能比较齐全并设合国情。CTCS-2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。CTCS-2级采用目标距离控制模式（又称为连续式一次速度控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，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移动闭塞方式，准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。4、CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，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行控制系统。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。CTCS-3级是基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统，它可以叠加在既有干线信号系统上。轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地车间连续、双向的信息传输，行车许可由地面列控中心产生，通过无线通信系统传送到车上。CTCS-3级与2级一样，采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式。由于其实现了地车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强些。5、CTCS-4级面向高速新线或特殊线路，基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。列车定位和完整性检查由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成，实现虚拟闭塞或移动闭塞。CTCS4级是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统。由地面无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。CTCS-4级采取目标距离控制模式，列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是在逻辑上以虚拟技术实现的。二、CTCS应用等级划分的特点CTCS的应用等级划分有以下两个特点：1、各应用等级均采用目标距离控制模式，采取连续一次制动方式2、各应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，为便于对照，用表4.1归纳。表4.1列控系统等级比较表应用等级CTCS-0CTCS-1CTCS-2CTCS-3CTCS-4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或准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞准移动闭塞移动闭塞或虚拟闭塞地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；或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五限定为应答器校正列车运行间隔按固定闭塞运行大于L设为对照值LLL小于L线路数据来源贮存于车载数据库贮存于车载数据库应答器提供或数字轨道电路无线电通信提供无线电通信提供第三节CTCS2系统结构一、CTCS2系统总体描述CTCS2是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式系统。地面设备由轨道电路、车站电码化设备传输连续列控信息，由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。动车组车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标——距离模式曲线，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。适用于区间ZPW-2000系列自动闭塞(包括UM系列)、车站计算机联锁或6502电气集中、行车指挥CTC或TDCS(原DMIS)。二、CTCS2列控系统结构1、车载设备：车载ATP设备，包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元，机车接口单元，测速单元，LKJ监控装置。2、地面设备：车站列控中心，轨旁电子单元LEU和有源应答器；区间无源应答器。三、CTCS2系统特点1、系统结构方面：（1）增加了车载ATP设备，包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元、机车接口单元、测速单元。（2）增加了车站列控中心，轨旁电子单元LEU和有源应答器；区间无源应答器。（3）地面增加了级间切换应答器，ATP设备与LKJ装置共存，当LKJ工作时，ATP设备为LKJ设备提供机车信号和进行数据记录。2、系统功能方面（1）应用车载ATP超速防护功能。（2）增加了列车进路信息传送功能。（3）增加了临时设定和向列车传送功能。（4）增加了区间点式信息传输功能。（5）增加了人控和机控优先选择。（6）增加了上下行方向判别。第四节CTCS应答器应答器功能是接收车站列控中心的信息，并向列车传送。设置位置是车站的每架进站信号机处各设1个有源应答器。一、无源应答器无源应应答器提供的信息主要包括线路的坡度、闭塞分区或轨道电路长度、载频、线路固定限速等信息。区间每3km～5km二、有源应答器（点式应答器）1、功能：车站联锁、监测系统、CTC或TDCS均需改造，以实现与车站列控中心接口。其中车站联锁主要提供进路信息，CTC或TDCS系统提供临时限速功能。2、点式应答器的设置原则车站进站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器。车站出站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器。区间间隔3～5km(3个闭塞分区)成对设置无源应答器。3、点式应答器的安装（1）应答器应安装在轨枕中央，其表面应低于钢轨表面93～190mm（2）应答器间最小安装距离应满足：s≤180km／h时，d＝2.3m80km／h<s≤300km／h时，d＝3.0m；300km／h<s≤500km／h时，d＝5.0m。（3）应答器可成组安装，每组最多8个，同一组中两相邻应答器的间距不得大于12m。（4）应答器应尽量安装在最小曲线半径大于300m的线路上。（5）应答器的具体安装位置应综合其作用、车载天线位置、信号机等因素统筹考虑。4、点式应答器的作用进站信号机处设置有源应答器，以提供接车进路参数及临时限速信息。接车进路建立后，进站应答器发送相应的接车进路信息；当列车通过车站时，应同时提供发车进路及前方一定距离(离去区段)内的线路参数和临时限速信息。各有源应答器应有缺省报文，缺省值应按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置。车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器提供前方一定距离内的线路参数等信息；有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信息。区间间隔3～5km成对设置无源应答器分别提供正向、反向前方一定距离内的线路参数及定位信息，原则上设置在闭塞分区分界处。根据需要可设置特殊用途的无源应答器(如CTCS级间转换等)。第五节CTCS级间转换一、CTCS级间转换的转换原则：1、原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处转换），司机应确认，保留手动转换功能。2、预告点、执行点的选定。3、控车权的交接以ATP车载设备为主。4、级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成。如图4.1的CTCS级间转换示意图：图4.1CTCS级间转换以上CTCS级间转换的原则可理解为：CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给司机提供相应的声光警示，由司机按压确认按钮，解除警示。自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息，手动转换。CTCS级间转换分别设置具有预告、执行、检查功能的固定信息应答器。原则上执行点设置在车站正向的1离去或2离去信号点。预告点和检查点随运行方向改变功能。各应答器内同时提供前方一定距离内的线路数据，且各应答器位置信息提供给列车运行监控记录装置。级间转换的预告点与执行点设置间距约为240m。动车组越过预告点，ATP车载设备进行语音及图形提示，越过执行点且自动实现级间转换后，机车乘务员应根据提示信息按压确认按钮。级间转换应答器可与区间应答器合用。在级间转换时，应保证控车权可靠平稳交接。控车权的交接以ATP车载设备为主。级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成，停车或发出缓解指令后，由手动或自动转换。为保证ATP与LKJ的正常转换，级间转换点前后的适当距离（动车组自160km/h到0km/h所需的制动距离）均采用ZPW2000（UM）系列轨道电路。二、从CTCS2到CTCS01、对地面条件的要求应从切换点开始，在离自己最近的前方敷设无源应答器，以便车载装置能从该应答器接收到ETCS-41信息包。在切换点前面的轨道电路应为UM71orZPW2000。其距离要长于从160km/h起的停车距离。图4.2CTCS2到CTCS0切换2、转换时序在预告点，级间转换被触发，语音2（A1）开始鸣响。然后在转换点，触发制动由ATP切换到LKJ。该切换成功后，为了催促按压预警SW，在触发制动切换完后1秒钟内输出要司机应答声音S4，或在此时输出完成转换TEXT9文本信息。在这里A1输出2次后自动停止。在从CTCS2进行CTCS0的切换时，因为两者间的最高限制速度不同，所以在切换点有可能出现核对速度图形的不连续。为了防止这种现象，建议在CTCS2区间，预先从应答器取得ETCS-27的静态侧速度限制的信息，并将核对速度图形圆滑下降到切换点。另外，作为警报的种类，只有上图的语音2（A1），没有其它伴随切换失败等的另外的警报。三、转换失败的处理不能进行CTCS级间切换，有以下几种可能性。1、根据技术原则中记载的规格，在通过切换点过程中，ATP输出了制动信号时，将不能切换为LKJ。2、因BTM的故障等某种因素无法取得切换信息时。这时，需要司机进行某种操作。在上述（1）的情况下，是在ATP制动释放的时刻，会自动地切换为CTCS0。在上述（2）的情况下，需要司机按下切換SW（SW20）进行强制性切换。但是只是在停车中或者ATP未输出制动信号时，该切换SW才有效。228另外，ATP车载装置一旦确认已经通过了预告点，前面图中的语音2（A1）就会开始鸣响，如图4.3。8图4.3从CTCS2到CTCS0转换时序图4.4从CTCS0到CTCS2转换时序3、从CTCS0到CTCS2 （1）对地面条件的要求 应从切换点开始，在离自己最近的前方敷设应答器，以便车载装置能从该应答器接收到ETCS-41信息包。在切换点前面的轨道电路应为UM71orZPW2000。图4.5从CTCS0到CTCS2转换的地面条件（2）转换时序在预告点，切换等级TEXT1输出后，语音2（A1）开始鸣响。然后在切换点，将制动输出从LKJ切换为ATP。该切换成功后，为了催促按预警SW，在制动输出切换完后1秒钟输出要司机应答声音S4。或在这时输出完成切换TEXT10文本信息。在这里A1输出2次后自动停止。在从CTCS0进行CTCS2的切换时，ATP在CTCS0区间接收UM71orZPW2000的信息码，并生成切换点以后的核对速度图形，作好准备。CTCS级切换后，为了使正常的核对速度图形有效，其前提必须是已经接收了TSR信息（CTCS-2信息包）。另外，作为警报的种类，只有上图的语音2（A1），没有其它伴随切换失败等的另外的警报。（3）转换失败的处理4、不能进行CTCS级间切换，有以下几种可能性。（1）根据技术原则中记载的规格，在通过切换点过程中，LKJ输出了制动信号时，将不能切换为ATP。（2）因BTM的故障等某种因素无法取得切换信息时。这时，需要司机进行某种操作。在上述（1）的情况下，是在LKJ制动释放的时刻，会自动地切换为CTCS2。在上述（2）的情况下，需要司机按下切換SW（SW20）进行强制性切换。但是只是在停车中或者LKJ未输出制动信号时，该切换SW才有效。8另外，ATP车载装置一旦确认已经通过了预告点，前面图中的语音2（A1）就会开始鸣响，见图4.4。8

毕业设计心得毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次毕业设计我们深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真地进行毕业设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。毕业设计即将结束了，在这段时间里受益非浅。在刚拿到这个课题时，的确心里很没底，看这些设计内容和要求不知从和落手，在指导老师的指导下，经过几天的认真分析和查有关资料才有了点头绪。随着对高速动车的运行系统全面理解，设计工作也全面展开，在本次设计过程中我也大量查阅了，与此次设计的有关课程书：如动车组结构、动车组牵引与系统、高速动车组概论等。在设计过程中只凭教科书是不够的，我还大量查看一些有关设计的参考书和资料。本次设计的在列车控制系统方面，采用了由德国LZB、法国TVM、日本ATC到欧洲通用的ETCS，从而也提高了列车的运行效率和质量。从中也使自己能更好的掌握世界各国的列车系统的特点和应用，为以后的工作奠定了更坚实的基础。在设计当中从世界高速铁路的发展开始，由日本的新干线开始到法国、德国。到我国中华之星、和谐号CRH系列等都有简单的介绍。说实话，毕业设计真的是有点累。然而，当我们着手清理自己