交通运输信号PPT第8章

第八章列车运行控制自动化系统2023/9/231

主要内容8.1CTCS8.2ZPW-2000A轨道电路8.3UM-2000轨道电路8.4列车超速防护系统（ATP）8.5列车运行监控记录装置（LKJ-2000）2023/9/232现代列车运行的自动控制过程包括了几个方面：

（1）列车速度控制关于列车起、停车和加、减速控制，对于行车安全来说，最关键的是防止超速运行和停车控制；

（2）列车间隔控制

保证列车追踪运行时的行车安全和通过能力，取决于闭塞方式；2023/9/233

（3）列车进路控制

沿线车站上列车的到达、出发和通过进路的开放，以便列车及时交会和越行；

（4）运行图管理和列车运行调整（列车的交会越行控制）2023/9/234

2023/9/2358.1.1CTCS简介CTCS（ChineseTrainControlSystem)是中国列车运行控制系统的英文缩写，是参照欧洲列车运行控制系统（ETCS）形成的。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。

地面子系统主要由应答器、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）等组成。其中GSM-R不属于CTCS设备，但是重要组成部分。

车载子系统主要由CTCS车载设备、无线系统车载模块组成。§8.1CTCS2023/9/2368.1.2CTCS应用等级CTCS应用等级0(以下简称L0)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有干线上应用的系统。<160km/h

特点：线路储存固定自动闭塞（四显示）目标距离分级制动模式-参考非真正意义列车运行控制系统§8.1CTCS2023/9/2378.1.2CTCS应用等级CTCS应用等级1(以下简称L1)：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。<160km/h特点：线路储存、固定闭塞、目标距离分级制动模式轨道电路+点式设备（进出站）线路储存式列车运行控制系统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。§8.1CTCS2023/9/2388.1.2、CTCS应用等级CTCS应用等级2(以下简称L2)：CTCS2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，地面可不设通过信号机。采取准移动闭塞方式.

是一种点-连式列车运行控制系统，功能比较齐全和适合国情。可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。>160km/h特点：点式设备+轨道电路进行信息传递可取消地面信号机，准移动闭塞目标距离一次制动模式§8.1CTCS2023/9/2398.1.2CTCS应用等级CTCS应用等级3(以下简称L3)：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。点式设备主要传送定位信息。

>160km/h特点：轨道电路+点式设备+无线通信双向实时

§8.1CTCS2023/9/23108.1.2CTCS应用等级CTCS应用等级4(以下简称L4)：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。>160km/h特点无线通讯+点式设备无线通讯检测列车占用和定位移动闭塞或虚拟闭塞§8.1CTCS2023/9/2311应用等级L0

L1L2

L3

L4

控制模式目标距离目标距离

目标距离

目标距离目标距离

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制动方式分级式分级式一次连续一次连续一次连续轨道占用检查轨道电路轨道电路轨道电路轨道电路无线定位，应答器校正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通信传输列车运行间隔按固定闭塞运行，大于L设为对照值LL

L

小于L

线路数据来源大贮存于车载数据库大贮存于车载数据库应答器提供；或由数字轨道电路提供无线通信提供无线通信提供对应ETCS级

ETCS1级ETCS2[1]级ETCS3级2023/9/23128.2.1概述我国客运专线采用CTCS2级列控系统，该系统地面信号为ZPW-2000A轨道电路的移频自动闭塞系统。

ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术基础上，结合国情进行的技术再开发。在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上都有了提高。§8.2ZPW-2000A无绝缘轨道电路2023/9/23138.2.1概述1）采用载频：1700、2000、2300、2600Hz2）低频：18种频率，10.3、11.4、12.5、。。。29Hz，间隔1.1Hz。3）电气绝缘，调谐区29m§8.2ZPW-2000A无绝缘轨道电路2023/9/23148.2.2系统构成2023/9/23158.2.2系统构成一、室外部分1）调谐区-29m-电气绝缘节2）机械绝缘节由机械绝缘节空心线圈与调谐单元并联而成。3）匹配变压器4）补偿电容保证轨道电路良好传输性能。5）传输电缆6）调谐设备引接线§8.2ZPW2000A无绝缘轨道电路2023/9/23168.2.2系统构成二、室内部分1）模拟网络盘用于spt电缆的补偿2）发送器用于向轨道电路发送移频信号。3）接收器用于接收主轨道电路和相邻区段在调谐区小轨道电路形成的信号。动作本轨道继电器，向相邻区段提供小轨道继电器动作条件。4）衰耗盘§8.2ZPW2000A无绝缘轨道电路2023/9/23178.2.3信息定义序号12345678信息名称L5码L4码L3码L2码L码LU码LU2码U码机车信号显示L绿L绿L绿L绿L绿LU绿黄U黄U黄频率Hz21.323.510.312.511.413.615.816.9地面信号显示LLLLLLLLU序号910111213141516信息名称U2S码U2码U3码UUS码UU码HB码HU码H码机车信号显示U2S黄闪U2黄2U黄UUS双黄闪UU双黄HUS红黄闪HU红黄H红频率Hz20.214.722.419.118.024.626.829.0地面信号显示LU或ULU或UUUUUUH2023/9/23188.2.4技术特点1、充分保持法国UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势。2、解决了调谐区断轨检查，实现轨道电路全程断轨检查。3、减少调谐区分路死区。4、实现对调谐单元断线故障的检查。5、通过系统参数优化，提高了轨道电路传输长度。6、实现了机械绝缘节轨道电路与电气绝缘节轨道电路等长度传输。§8.2ZPW2000A无绝缘轨道电路2023/9/2319序号轨道电路类型使用条件传输长度安全性可靠性主要技术措施7.5kmzc03电缆10kmspt电缆0.15分路灵敏度1.05分路灵敏度电气绝缘节电气-机械绝缘节1UM71√

√√√

900m调谐区无断轨检查，分路死区20m单机

√

√√

√800m2ZPW-2000A

√√√√√1500m全程断轨检查，分路死区不大于5m发送N+1，接收成对0.5+0.5并联运用1、传输通道参数优化2、数字解调，提高抗干扰能力2023/9/2320§8.3UM2000轨道电路

一、概述

TVM430系统于1993年在法国第三条高速铁路北方线首先投入使用，时速已达320km/h。配合TVM430系统，对UM71无绝缘轨道电路进行了数字化改造，称为UM2000无绝缘轨道电路。

2023/9/2321§8.3UM2000轨道电路

二、UM2000与UM71的异同点UM2000轨道电路是在UM71轨道电路基础上改进发展起来，两者核心设备和技术关键具有本质区别。2023/9/2322§8.3UM2000轨道电路2023/9/2323§8.4列车超速防护系统8.4.1概述

1980年后，我国铁路推广机车信号、列车自动停车和无线列调三项设备，称为列车三大件。列车自动停车装置从ZTL-1型发展到ZTL-3型，在我国铁路迅速普及。机车三项设备的普及，对列车运行安全起到一定的作用。国产自动停车装置由于可以由司机解除作用，存在一定安全隐患。

2023/9/2324在京广线郑武电气化改造工程中，引进了U-T系统，其中TVM300就是与UM71轨道电路配套使用的列车超速防护系统。TVM300采用滞后的大台阶速度分级控制模式，地面自动闭塞必须设置双红灯防护区段，列车超速防护的制动方式只有一个接口(在法国TGV采用最大常用制动，在我国采用紧急制动方式)。经实践检验，TVM300系统用在我国站间距小、客货混运的繁忙干线区段，再加上国内工程配套存在的种种问题，在运用中出现了较多问题。§8.4列车超速防护系统2023/9/2325目前，研制或引进已投入运营或进行试验的超速防护系统有：①京广线郑武段投入运营的TVM300系统；②广深线投入运营的ZLSK和LSK系统；③京九线商阜段试验的LCF系统；④通过北京环行铁道试验线试验的为秦沈客运专线研发的点连式LSK-2000和LCF-200系统；⑤在秦沈客运专线投入运营的TVM430系统。但是，就全国铁路而言，还没有建立起完整的列车运行控制系统。§8.4列车超速防护系统2023/9/23268.4.2ATP概念ATP(AutomaticTrainProtection)，即列车运行超速防护系统。ATP车载设备依据来自轨道电路和点式设备的信息，和列车构造速度、制动性能计算出控制曲线。当列车在允许速度控制曲线以下运行时，ATP车载设备相当于“机车信号”；当列车的实际运行速度接近、超过允许速度曲线时，ATP车载设备就报警、卸载、制动，起到防止“两冒一超”的安全作用。

主要功能有：停车点防护、超速防护、列车间隔控制(移动闭塞时)、测速测距、车门控制。§8.4列车超速防护系统ATP2023/9/23278.4.3ATP分类ATP按地面信息的传输方式分为点式和连续式两种。

1、点式ATP地面应答器向列车传送每一信号点的允许速度、目标速度、目标距离、线路坡度、信号机号码等信息。缺点是信息不实时、不连续，难以胜任列车密度大的情况。2、连续式ATP1）轨道电路方式受到道床环境、邻线干扰和外界干扰，集肤效应非常明显，传输距离也受到限制。2）轨间电缆方式由于轨道电缆及其铺设方法与机械化养路作业存在着矛盾，以及造价和维修费用高等原因，未得到推广。3）无线方式精度偏低§8.4列车超速防护系统ATP2023/9/23288.4.4ATP制动模式ATP按制动模式不同分为分级制动模式和一级制动模式。

1、分级制动模式分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。a）阶梯型分级制动模式俗称大台阶型。它将一个列车全制动距离划分为3～4个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车的距离来确定限速值。如法国TGV速度控制即采用该方式。b）曲线形分级制动模式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

§8.4列车超速防护系统ATP2023/9/23292023/9/23302023/9/23318.4.4ATP制动模式大台阶型分级制动模式缺点：1）滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保安全，必须设有“保护区段”。2）不能区分制动性能不同的列车，一律按制动性能差的列车布点，影响高性能列车的效能；3）段段考虑设备应变时间，影响通过能力；4）保护区段在进站口影响运输能力。§8.4列车超速防护系统ATP2023/9/23328.4.4ATP制动模式2、一级制动模式一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距前方停车点的距离，由控制中心或车载计算机根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。一级制动方式最能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展方向。§8.4列车超速防护系统ATP2023/9/23332023/9/2334一级制动模式特点：

1）不需增加一个闭塞分区作为安全防护区段，减少了追踪间隔；2）需要一个制动距离内所有的线路参数，地对车信息传输的信息量较大；3）适用于各种不同性能和速度列车的混合运行，其追踪运行间隔要比分级速度控制小；4）减速比较平稳，旅客的适舒度较高。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23358.4.4

列车测速和测距

1、测速列车运行速度的测量非常重要A、方法分类1）车载设备自测测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等方法2）系统测量系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。

§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23368.4.4

列车测速和测距

B、测速方法介绍1）测速发电机测速发电机安装在车轮轴头上，它发出的电压与车速成正比，该电压经处理后产生模拟量和数字量两个输出，分别用来驱动速度表和进入车上主机用于速度比较。测速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可靠性也不高。2）路程脉冲发生器其核心部件是一个16极的凸轮，随着车轮的转动，发生一系列脉冲，车速越快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲的数目，即能换算成列车的实际速度。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23378.4.4

列车测速和测距

B、测速方法介绍3）光电式传感器随着车轮的转动，光线不断地通过和被阻挡，使光电式传感器产生电脉冲，记录脉冲数目来测量车速。4）霍尔式脉冲转速传感器车轮转动时，使霍尔式传感器产生电信号频率正比于车轮转速来进行测速。需采用两路测速，以对机车车轮空转、蠕滑、抱死等引起的误差进行修正。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23388.4.4

列车测速和测距

2、测距测距是通过测速与轮径完成的。必须不断地对轮径进行修正。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23398.4.5

CTCS2-200H列控系统

1、简介CTCS2-200H型列控系统，是在日本数字ATC系统的基础之上，根据我国CTCS2技术标准的要求，引进开发的新一代列车控制系统。安装于目标速度200km/h-250km/h的CRH1和CRH2和谐号动车组上。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23408.4.5

CTCS2-200H列控系统

2、组成地面设备车站列控中心，地面电子单元（LEU）、点式应答器、ZPW-2000A（UM）系列轨道电路、车站计算机联锁等；车载设备构成；车载安全计算机(VC)、连续信息接收单元(STM)、点式信息接收单元(BTM)、制动接口单元(RLU)、记录单元(DRU)、人机界面（DMI）、速度传感器、轨道信息接收天线、应答器信息接收天线等。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/2341CRH2车载ATP系统同时装备ATP车载设备和列车运行监控装置LKJ-2000。2023/9/23422023/9/23438.4.5

CTCS2-200H列控系统

3、原理车载主机，从应答器取得线路数据（轨道电路长度、坡度、静态限速和道岔限速），从轨道电路获得前方空闲闭塞数、停车轨道电路和准许运行位置。然后从列车当前位置计算一次制动模式曲线，并依据自己位置与模式速度值的关系，根据需要输出制动控制命令，从而自动控制列车运行。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23448.4.5

CTCS2-200H列控系统

4、功能符合CTCS2要求；车载ATP设备在运行过程中存在机控/人控优先不同控制状态，并可以切换。§8.4列车自动停车设备ATP2023/9/23458.4.6

CTCS2-200C列控系统

1、简介CTCS2-200C车载列车控制系统是根据CTCS技术标准的要求，从法国CSEE公司引进开发的新一代车载列车运行控制系统，满足CTCS-2级规范要求的列车运行超速防护系统。安装于目标速度200km/h的CRH2和CRH5和谐号动车组上。§8.4