北京交通大学《铁路信号运营基础》第四章

第四章列车运行控制第一节机车信号第二节列车运行控制系统2023/9/231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2023/9/232为了保证行车安全，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行的列车上都要安装机车信号。当采用了机车信号设备后，能避免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2023/9/233一、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行条件，指示司机运行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安全的重要技术设备。2023/9/234

二、机车信号的分类机车上必须采用机车信号设备，以保证行车安全，提高列车运行效率。随着列车速度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。2023/9/235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、以控制列车运行功能为主的则称为列车自动停车或列车自动监督和控制。二、机车信号的分类2023/9/236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使用。二、机车信号作为主体信号使用，采用这种显示方式则可以取消地面信号机。二、机车信号的分类2023/9/237机车信号设备的控制命令是由地面传递给机车的，因此机车信号设备的信息传递方式分为：连续式点式接近连续式二、机车信号的分类2023/9/238

1、连续式机车信号是指在某一区段线路上不间断地向机车传递信息，所以连续式机车信号能连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。连续式机车信号是在整个线路上连续不断地反映线路状态和运行条件的机车信号，用于自动闭塞区段。它的特点是能连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2023/9/239

2、接近连续式机车信号是指从车站进站信号机外方大于列车制动距离以上的地点(即接近区段)起，机车信号可连续复示进站信号机的显示。接近连续式机车信号一般用在非自动闭塞区段。接近连续式机车信号是在固定地段的线路连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、机车信号的分类2023/9/2310

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能接收到信息。点式机车信号是在线路上的某些固定地点设置地面设备，向机车传递信息的机车信号，用于非自动闭塞区段。它的特点是：设备简单、建设费用低、地面不耗能、安装容易、施工快。二、机车信号的分类2023/9/2311三、机车信号系统的构成

《技规》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，必须符合故障——安全的原则，车载设备应具有运行数据记录的功能；地面信号设备应具有闭环检查功能，提高正确发送信息。”2023/9/2312三、机车信号系统的构成在一个机车交路内可能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行能不间断地使用机车信号，因此要采用通用式机车信号。系统包括：地面发送设备、通道、机车接收设备、机车色灯信号机等。

2023/9/2313三、机车信号系统的构成图4-1机车信号系统框图2023/9/2314JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统介绍1.设备构成2023/9/2315返回2023/9/2316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2023/9/2317实际连接图2023/9/23182023/9/23192023/9/23202023/9/2321结构特征及技术条件1.主机采用冗余结构。2.采用2×2取2结构，工作机故障自动切换到备用机，切换时间不大于0.5s。工作机和备用机都有工作正常或故障表示。3.主机有开机自检功能，自检正常后进入工作状态并给出工作正常表示。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指标。6.主机应安装在机车内便于检测的地方。7.满足TB/3021-2001《铁道机车车辆电子装置》规定的电磁兼容标准。2023/9/23222023/9/2323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、机车信号双路接收线圈、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。2023/9/2324

简答题JT1-CZ2000型主体化机车信号,主机板二取二容错安全结构的含义?答:主机板采用二取二，其含义是每块主机板中有2路独立接收译码通道，2路的译码输出进行比较，比较一致才有有效输出。2023/9/2325主体化机车信号记录板2023/9/23262、JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统介绍记录内容：记录器记录机车信号的以下状态信息，状态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、主机内双套工作正常表示及工作状态、主机译出的地面信号低频、载频、信号幅度，主机工作代码，其它主机串口输出信息；3）运用环境信息：主机内温度、110V供电状态；4）辅助信息:记录器内时刻、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、机车号码、机车类型、监控装置时刻、司机代号等。2023/9/23272023/9/23282023/9/23292023/9/2330现场经验：常见故障分析

1系统故障初步定位机车信号系统是由地面信号、接收线圈、接线盒、电缆、接收主机、显示器等设备构成的系统，系统中任何部分故障都可能导致机车信号显示输出异常。下表列出了一些主要的故障现象和产生该现象的一些可能的原因。2023/9/2331故障现象车上原因地面原因上电后不点灯接线盒内电源故障；显示器故障；主机故障；电缆或电缆插头故障；点灯线上负载过大；无某一灯位故障显示器故障；主机故障；电缆或电缆插头故障；输出线上负载过大；无烧保险主机故障；接线盒内电源故障；机车电源故障接地；无2023/9/2332点白灯后不译码上/下行开关电路故障；前后端切换电路故障；主机故障；接收线圈故障或接线错误；电缆或插头故障；地面信号故障上行或下行某一方向不译码上/下行开关电路故障；主机故障；某一端接收线圈及线路故障；

机车接收灵敏度不合格接收线圈安装位置、参数不对或接线错误；主机故障；无2023/9/2333使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；接收线圈安装位置、参数不对；接收线圈电缆屏蔽层没有单点接地；地面信号故障2023/9/2334当出现异常情况时，维修人员对具体的现象分析调查清楚，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。维修人员通过以下手段对故障进行定位：（1）通过机车信号记录器记录数据进行一般分析，确定故障类型；（2）采用便携式的机车信号系统测试仪对车载系统进行测试来判断故障在哪部分；（3）通过人工测试替换设备的办法确定是哪部分故障。2023/9/2335三、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现在地面信号显示禁止信号时，发出报警信号，如果司机失去警惕能自动地使列车停车。但是这种装置不能监督列车运行速度。2023/9/2336三、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督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要列车减速时，使列车速度自动地降低到规定值以下。2023/9/2337第二节列车运行控制系统一列控系统的速度控制模式二中国列车运行控制系统（CTCS）三国外典型的列控系统2023/9/2338一、列控系统的速度控制模式列车运行自动控制系统（ATC）

AutomaticTrainControl

就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。其特征为：列车通过获取的地面信息和命令，控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。列车运行自动控制系统（简称列控系统）是保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，它是靠控制列车运行速度的方式来实现的。2023/9/2339ATP车载设备组成图6-1车载设备轨道电路信息接收STM应答器信息接收BTM动车组ATP车载设备人机界面（DMI）2023/9/2340在城市轨道交通领域中，列车运行自动控制系统（ATC）包括三个子系统：列车超速防护系统（ATP）

AutomaticTrainProtection列车自动驾驶系统（ATO）

AutomaticTrainOperation列车自动监控系统（ATS）

AutomaticTrainSupervision2023/9/2341从速度控制方式角度，对列车运行自动控制分为以下两种模式：分级速度控制目标距离速度控制2023/9/2342１７０２３０２７００３０目标-距离控制模式ATC分级速度控制模式

ATC安装目标-距离控制模式ATC的追踪列车先行列车制动点安装分级速度控制模式ATC的追踪列车铁路列控系统及发展分级速度控制/目标-距离控制模式

2023/9/2343列车运行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)形成速度信号，

(3)向列车传送允许速度、线路参数等信息。

列车速度VMAX列车制动距离闭塞分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发展2023/9/2344（一）分级速度控制分级速度控制是以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控制。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。2023/9/23451、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，控制列车不超过出口速度。

2023/9/2346（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过给定的入口速度值，采取人控优先的的方法，控制列车不超过下一闭塞分区入口速度值。2023/9/2347

2、曲线式分级速度控制曲线式分级速度控制根据列车运行的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。

分段曲线式分级速度控制

连续曲线式分级速度控制2023/9/2348分段曲线式分级速度控制一般制动速度控制曲线是不连贯和不光滑的，可以利用计算机技术做成连贯和光滑的连续曲线。（二）目标距离速度控制

目标距离速度控制采取的制动模式为连续式一次制动速度控制的方式，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，不设定每个闭塞分区速度等级。2023/9/2349连续式一次速度控制模式若以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目标点，则为准移动闭塞；若以前方列车的尾部为追踪目标点，则为移动闭塞。目标距离速度控制

2023/9/2350列控设备给出的一次连续的制动速度控制曲线是根据目标距离、线路参数和列车自身的性能计算而定，线路参数可以通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通过核对取得。2023/9/2351（三）列控系统各种控制模式简表

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XL2023/9/2352二、中国列车运行控制系统（CTCS）我国正在编制中国列车运行控制系统（简称CTCS）的技术规范，着手全力发展和装备列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。2023/9/2353（一）系统构成地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络（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。2023/9/23542023/9/2355CTCS-3级列控系统构成2023/9/23562023/9/23572023/9/2358（二）CTCS应用等级

CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级分，分为0~4级。

CTCS应用等级0(以下简称C0)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。

CTCS应用等级1(以下简称C1)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，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。2023/9/2359

CTCS应用等级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行控制系统。

CTCS应用等级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行控制系统。

CTCS应用等级4(以下简称C4)：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。2023/9/2360

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。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。

2023/9/2361CTCS1级

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。2023/9/2362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)车载子系统组成主体机车信号

完成轨道电路信息的接收与处理。点式信息接收模块

完成点式信息的接收与处理。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。2023/9/2363

1级的控制模式为目标距离式，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。

1级与0级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对0级的全面加强，可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

2023/9/2364CTCS2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。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。2023/9/2365连续信息

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2023/9/2366(2)车载子系统组成连续信息接收模块

完成轨道电路信息的接收与处理。点式信息接收模块