《列车运行自动控制系统维护》课件-项目五 CTCS-2级列控系统维护

项目5

任务1CTCS-2级列控系统认知CTCS-2级列控系统维护01.解释CTCS-2级列控系统的定义和结构。02.解释CTCS-2级列控系统的原理。学习目标03.列举CTCS-2级列控系统的功能。PART01CTCS-2级列控系统概述一、CTCS-2级列控系统概述

CTCS是中国列车运行控制系统，用来保证列车运行的安全、提高列车运行的效率。借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4级。一、CTCS-2级列控系统概述CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1CTCS-4基于无线通信传输平台，取消轨道电路，实现虚拟闭塞或移动闭塞。未来发展方向。基于无线信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。用于300-350km/h线路。基于应答器和轨道电路信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。已应用于200-250km/h线路。由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。由通用机车信号和运行监控记录装置构成。既有线现状。CTCS-3+ATOCTCS-2+ATO一是控制设备变化；二是行车凭证；三是控制行车速度范围；四是控车信息传递方式、途径。一、CTCS-2级列控系统概述

2007年4月18日第六次提速，动车组在既有线的运行速度达到200－250km/h，成功运用了CTCS-2级列控系统，实现了中国铁路信号控制技术的一次创新。

CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。轨道电路提供运行许可，应答器补充线路数据和临时限速信息。定义：一、CTCS-2级列控系统概述列控中心车站联锁调度中心CTC轨道电路应答器道岔信号机车载设备一、CTCS-2级列控系统概述（1）采用统一制式的轨道电路是中国与ERTMS（欧洲铁路交通管理系统）的主要区别。干线已经装备了ZPW2000（UM71）系列轨道电路。前几次提速已经实现了轨道电路低频信息统一。充分利用干线的既有轨道电路信息降低了提速成本。一、CTCS-2级列控系统概述（2）采用欧标应答器提供线路数据和临时限速信息能够满足机车和动车组跨线运行的需求。中国的机车和动车组运行交路较长，且交路不固定。日本ATC系统采用的车载设备存储线路数据方式不适用。采用欧标应答器可以充分利用国际上的成熟设备和规范，CTCS报文均符合ETCS44包格式。一、CTCS-2级列控系统概述结构：CTCS-2级列控系统由列控车载设备和地面设备组成。人机接口地面应答器STM天线BTM天线记录器制动接口BTMSTM车载计算机CTC或TDCS站机列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端信号楼动车组C2列控系统设备结构图列控车载设备列控地面设备一、CTCS-2级列控系统概述列控地面设备包括：列控中心、ZPW-2000系列轨道电路轨道电路、LEU、应答器、临时限速服务器及网络设备。一、CTCS-2级列控系统概述车载设备包括：车载安全计算机（VC）、轨道电路信息接收模块（STM）、应答器信息接收模块（BTM）、人—机界面（DMI）、速度传感器、列车接口单元（TIU）、运行记录单元（DRU）、轨道电路信息接收天线、应答器信息接收天线轨道电路信息接收STM应答器信息接收BTM人机界面（DMI）动车组ATP车载设备PART02CTCS-2级列控系统工作原理二、CTCS-2级列控系统工作原理地面设备根据列车前方行车条件，包括轨道占用状态、进路条件、线路参数以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信传给车载设备；车载设备计算生成超速防护曲线，对列车运行进行安全监控，列车超速后及时向列车输出制动指令，保证行车安全。团结协作，配合默契二、CTCS-2级列控系统工作原理（1）CTCS-2级列控系统—信息接收演示列车在运行过程中：经过应答器时，接收到线路信息。从轨道电路连续接收到闭塞分区空闲信息；二、CTCS-2级列控系统工作原理（2）CTCS-2级列控系统—行车许可=1250+1300+1350+1300+1350+1300+1350=9250m应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。速度曲线

空闲数量：目标距离：当前码序：----m--------9250m7L5轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。二、CTCS-2级列控系统工作原理（2）CTCS-2级列控系统—行车许可应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。

空闲数量：目标距离：当前码序：9250m7L5轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。码序L5L4L3L2LLUUHU空闲分区数量76543210二、CTCS-2级列控系统工作原理轨道电路码序车载处理逻辑L5、L4、L3、L2、L、LU、U、HUC2等级下：以前方第7、6、5、4、3、2、1个闭塞分区未端为目标停车点进行曲线计算。7个闭塞分区必须满足制动距离的原因。C3等级下遵循327号文。U2下一个闭塞分区未端45km/h的目标速度进行曲线计算，以下下个闭塞分区末端为目停车点进行曲线计算:U2S下一个闭塞分区未端80km/h的目标速度进行曲线计算，以下下个闭塞分区未端为目停车点进行曲线计算UU在本闭塞分区终点以前减速到45km/h，以下一个闭塞分区末端为目停车点进行曲线计算UUS在本闭塞分区终点以前减速到80km/h，以下一个闭塞分区未端为目停车点进行曲线计算H立即紧急制动HB本闭塞分区为停车闭塞分区完全模式与部分模式转入引导模式的条件：（1）车载设备在FS/RO模式下接收到HB码且NBP与列车速度均在45km/h以下，然后向DMI发送"转入CO模式请求"，待DMI确认请求后转入本模式。（2）车载设备在PS模式下接收到HB码，且NBP与列车速度均在45km/h以下，转入本模式。无码、25.7Hz、27.9HzUU/UUS后无码：LMA为无码所在的闭塞分区未端HU后的无码：紧急制动其他：最大常用制动（3）CTCS-2级列控系统—地面码序的理解二、CTCS-2级列控系统工作原理目标距离—速度控制原理：根据目标距离、目标速度、列车自身性能、线路参数确定列车（监控曲线）限制速度曲线，采用连续式一次制动模式控制列车运行。如果列车实际速度超速碰撞了曲线，车载设备将自动触发常用制动或紧急制动。

（4）CTCS-2级列控系统—追踪运行模拟二、CTCS-2级列控系统工作原理（4）CTCS-2级列控系统—追踪运行模拟

速度限制曲线时速(km/h)目标停车点二、CTCS-2级列控系统工作原理

工作过程：调度集中CTC计算机联锁临时限速服务器列控中心LEU轨道电路车载设备PART03CTCS-2级列控系统功能三、CTCS-2级列控系统功能23实现列车占用检查轨道电路功能：无源应答器：提供线路允许速度和闭塞分区长度等。有源应答器：提供临时限速和进路信息。应答器功能：提供列车运行前方空闲闭塞分区数量综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。车载设备功能：轨道电路为CTCS-2级提供连续的行车许可速度曲线PART04CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换四、CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换切换点选在车站离去区段区间信号机（点）处。切换点设置级间切换应答器：正向预告点应答器、切换执行点应答器和反向预告点应答器。预告点与执行点通常距离240m。四、CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换正向预告点切换执行点反向预告点CTCS-2区域CTCS车载控车CTCS-0区域LKJ控车应答器应答器ZPW-2000轨道电路ZPW-2000轨道电路CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换01.解释CTCS-2级列控系统的定义和结构。02.解释CTCS-2级列控系统的原理。复习03.列举CTCS-2级列控系统的功能。项目5

任务2列控中心维护CTCS-2级列控系统维护学习目标01.解释主机单元结构与功能。03.解释通信接口单元结构与功能。02.解释输入输出接口单元结构与功能。04.解释电源模块的结构与功能。PART01列控主机单元一、列控主机单元列控主机为列控中心的核心设备，负责完成列控中心的逻辑处理和系统管理的任务。该主机具有高可靠性和高安全性。一、列控主机单元列控主机由并列两重系组成，组匣内的各电路板之间通过母板上的VME总线互连。电源板CPU板通信扩展板以太网通信板CAN通信扩展板列控中心主机单元正视图一、列控主机单元主机单元背视图实物对照一、列控主机单元电源板（IPU6）注意：开关电源板时用手握住开关柄轻轻向外拉出，然后再上下扳动，不可直接用力扳动。IPU6板实现外部输入的直流24V至直流5V的转变，为本系逻辑电路提供稳定的5V电源。

F486-4I是列控主机的主CPU板。每一系各有一块F486-4板，完成列控逻辑运算、两重系间通信及切换控制、两重系一致性检查、系统的故障检测及报警，异常时停止动作。每次列控主机加电需从CF卡读入列控主机程序和配置数据，存储在RAM中。一、列控主机单元

CPU板（F486-4I）一、列控主机单元工作指示灯当D7灭时，D0—D6状态定义：D0：亮表示1系，灭表示2系；D1：亮表示主系，灭表示备系；D2：亮表示两系不同步，灭表示两系同步；D3：亮表示执行控制功能，灭表示控制功能停止；D4：亮表示APL开始执行，灭表示APL停止执行（APL：应用程序逻辑）；D5：预留；D6：亮表示数据连接成功，灭表示数据连接失败。实现列控主机与输入输出（ET-PIO）接口之间进行现场采集数据和输出控制数据交换。有3路与输入输出接口的通信接口，实现列控主机与监测维护终端之间数据交换。一、列控主机单元通信扩展板（FSIO）

提供光纤接口与ET单元或外部监测设备接口。一、列控主机单元工作指示灯板卡背面实现列控主机与轨道电路设备以及通信接口单元之间的数据交换。配置有2路CAN总线通信接口。一、列控主机单元

CAN通信扩展板（CANIF）一、列控主机单元工作指示灯提供列控中心站间独立的2路以太网通信接口。一、列控主机单元

Z2ETH板一、列控主机单元为了实现列控主机单元的逻辑运算功能，需要电源板、CPU板、通信板等的完美配合，各司其职，希望同学们在日常学习中也能发挥所长，团结协作，配合默契，让1+1大于2,同学们加油。PART02输入输出接口单元二、输入输出接口单元输入输出接口是采用故障-安全型双CPU（FSCPU）构成的智能控制器。输出直接驱动安全型继电器。输入采集直流24V信号。输入输出接口单元正视图示意图二、输入输出接口单元一个输入输出接口单元内有12个插槽。正面左边的两个插槽用于安装两个ET-LINE板。其余的10个插槽用于安装PIO板。二、输入输出接口单元1系LINE板，通过光纤与列控主机1系的FIO7[P]板连接；2系LINE板，通过光纤与列控主机2系的FIO7[P]板连接。实现列控主机与PIO板之间继电器条件输入及继电器输出状态数据的串行通信。列控主机两系分别对应一块LINE2板。二、输入输出接口单元通信板（ET-LINE）接收主机单元的命令数据输出驱动继电器，并采集外部继电器状态，传送给主机单元。每块板卡配置32路采集和32路驱动。二、输入输出接口单元输入输出板（ET_PIO）二、输入输出接口单元采集驱动的电路原理见下图：采集驱动电缆示意图二、输入输出接口单元采集驱动的信息传输流程CPU板通信扩展板LINE板PIO板LJ，LUJ，UJ等列控主机单元输入输出接口单元PART03通信接口单元三、通信接口单元通信接口单元实现列控中心设备对外的通信接口，主要实现列控中心对轨道电路、LEU以及CTC设备的通信。三、通信接口单元通信接口单元中包含3种类型的通信接口板：CI-GS为CTC通信接口板，用于实现和CTC设备的通信接口；CI-TIU为应答器报文实施编码板，用于实现应答器报文的实施编码和向LEU发送；CI-TC为轨道电路通信接口板，用于实现和轨道电路设备的编码通信。三、通信接口单元轨道电路通信接口板（CI-TC2）用于列控中心主机和轨道电路设备间的CAN总线通信协议间互换，实现列控中心主机向轨道电路设备发生编码命令，并接收轨道电路设备的状态。

CANA、CANB用于和列控主机交换数据，CANC用于发送监测数据给监测维护机，CAND、CANE用于和轨道电路设备交换数据。三、通信接口单元三、通信接口单元

CTC通信接口板（CI-GS）用于列控中心主机和CTC站机设备间的RS422串行总线通信，实现列控中心向CTC设备传送区间轨道电路状态、码序和方向信息。三、通信接口单元

LEU通信接口板（CI-TIU）RS422用于列控中心主机和LEU电子单元间的RS422串行总线通信，实现列控中心应答器报文的实时编码和LEU数据通信的功能。PART04电源及维护终端四、电源及维护终端电源单元电源单元将外部电源屏提供的AC220V电源转换为内部各个单元所使用的DC24V。电源单元分为两种，分别用于列控主机柜（电源模块1、2）和综合柜（电源模块3、4）。四、电源及维护终端监测维护终端监测维护终端包括辅助维护监测主机、显示器、键盘和鼠标。主要功能为记录列控中心、轨道电路、LEU等各个单元的工作状态和数据，同时把监测数据传送给集中监测设备。四、电源及维护终端监测维护主机对外提供以太网接口、CAN总线接口和光通道接口。复习01.解释主机单元结构与功能。03.解释通信接口单元结构与功能。02.解释输入输出接口单元结构与功能。04.解释电源模块的结构与功能。项目5

任务3CTCS-2车载设备维护CTCS-2级列控系统维护01.解释CTCS-2级车载设备功能02.列举CTCS-2级车载设备的组成03.列举CTCS-2级车载工作模式学习目标PART01CTCS-2级车载设备功能一、CTCS-2级车载设备功能接收轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。PART02CTCS-2级车载设备的组成二、CTCS-2级车载设备的组成CTCS2-200H列控车载设备（以下简称200H型ATP）是和利时公司和日立联合开发的装配在时速200km/h动车组上的适用于CTCS-2级的ATP设备，于2007年4·18第六次铁路大提速时应用，之后亦运营于C2/C3客运专线。200H型ATP主要装配CRH1、CRH2（部分装配CRH5）、CRH6和CRH3A车型，适用于CTCS-2级列控系统。二、CTCS-2级车载设备的组成车载安全计算机(VC)轨道信息接收单元（STM）、应答器信息接收单元（BTM）、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、制动接口单元（RLU）二、CTCS-2级车载设备的组成CTCS2-200H车载列控系统主体装置VCVCDRURLUSTMBTM二、CTCS-2级车载设备的组成200H型ATP采用2×2取2的系统架构，两系间为双主并列式关系。在ATP控车时，任意一系的制动都能够输出到车体。两系制动输出为逻辑“或”的关系，取最高制动等级。单系故障时，故障系制动被RLU（制动接口）单元屏蔽，正常系可以控车。双系故障时，ATP输出EB，导向安全侧。二、CTCS-2级车载设备的组成（一）VC—安全计算机采用二乘二取二硬件安全冗余结构，由两个完全相同系统构成，每系统具有完全相同功能的两个CPU，两个CPU的处理结果相比较，双系统均故障时，持续输出制动。二、CTCS-2级车载设备的组成SW1为车种设定：KHI（CRH2）动车组设为1，BSP（CRH1）动车组设定为2，ALSTOM（CRH5）动车组设定为4。SW2设定机控优先/人控优先：机控优先设定为1人控优先设定为2。二、CTCS-2级车载设备的组成SW3设定CTCS0/2（启动时的模式）：CTCS0设定为0，CTCS2设定为2（关闭过分相功能时设为7）。二、CTCS-2级车载设备的组成（二）STM—轨道电路信息接收模块01STM通过感应接收线圈（即STM天线）感应出轨道电路的信息，并将这些信息传递给VC，为生成制动模式曲线提供依据，同时将未经处理的原始信息供给LKJ。02锁定载频,防止临线干扰。03采用二乘二取二结构，两系STM完全独立工作。二、CTCS-2级车载设备的组成（二）STM—轨道电路信息接收模块STM天线感应钢轨中的轨道电路信号，传输至STM模块进行解码处理。STM轨道电路感应器是由感应线圈、固定支架和线缆组成，如图所示，它是STM的前端信号感应部件，安装于机车前部，每端两套。二、CTCS-2级车载设备的组成（三）BTM—应答器信息接收模块解析BTM天线接收到的应答器信号，将解码后的数据传送给VC和DRU。应答器信息包括线路参数信息、进路信息、临时限速信息以及级间切换等信息。BTM天线接收来自地面应答器的信号，传输至BTM模块进行信息解调处理。二、CTCS-2级车载设备的组成（三）BTM—应答器信息接收模块BTM天线BTM通过天线向应答器发射频率为27.095MHz的能量用于激活应答器，应答器被激活后向BTM发射频率为3.951MHz和4.516MHz（分别代表0和1）两种频点的信号。BTM通过连续接收该信号从而接收到应答器报文。二、CTCS-2级车载设备的组成（三）BTM—应答器信息接收模块A接口：BTM与应答器之间的无线接口B接口：BTM与车载设备ATP之间的接口D接口：BTM主机与天线之间的接口二、CTCS-2级车载设备的组成（四）DRU—数据记录单元该模块记录ATP装置的动作、状态、司机的操作等信息，采用PCMCIA卡作为存储介质，通过读卡器可将数据下载至地面分析管理微机，进行设备运行状况分析。二、CTCS-2级车载设备的组成（五）RLU—制动接口单元称为继电器逻辑单元，主要由继电器组成。接收来自两套安全计算机的输出指令，进行“或”操作后，作为系统的最终输出。通过继电器输出相应的信号，包括EB、B7N、B4N、B1N等指令。二、CTCS-2级车载设备的组成（六）DMI—人机界面通过声音、图象等方式将ATP车载装置的状态通知司机。司机可以通过DMI上的按键来切换ATP装置的运行模式或是输入必要的信息。二、CTCS-2级车载设备的组成（七）速度传感器200H使用速传型号为AG43E，每台ATP使用2个速度传感器，分别安装于SG2、SG3位置，通过车轮的转动产生脉冲信号，并输入至安全计算机，用于测量列车运行速度。二、CTCS-2级车载设备的组成（八）隔离开关开关把手防止误操作罩子隔离开关是有两个位置的凸轮式开关，两个位置分别是“正常”和“隔离”，具有14个独立的接点。将开关打到“隔离”位置时，可通过切断ATP的制动输出，停止列控车载设备控车。二、CTCS-2级车载设备的组成（九）NFB配电盘配电盘将来自车体的DC110V电源，通过接触器和断路器分配给列控车载设备上的VC、DRU、TIU、BTM、STM和风扇。二、CTCS-2级车载设备的组成通过视频我们可以深刻感受到，为了保证列车的安全运行，无数铁路人在背后默默奉献，他们的工作既辛苦又重要。他们需要时刻保持高度的警惕和专注，因为任何一个小小的疏忽都可能导致严重的后果。因此希望同学们也能养成吃苦耐劳的精神，同时不断学习新的知识和技能，以适应铁路技术的不断发展和更新。PART03CTCS-2级车载设备工作模式三、CTCS-2级车载设备工作模式（1）待机模式(SB)（2）ATP完全监控模式(FS)（3）ATP部分监控模式(PS)（4）引导模式(CO)（5）目视行车模式(OS)（6）调车监控模式(SH)（7）LKJ模式（CS）（8）隔离模式（IS）三、CTCS-2级车载设备工作模式（一）待机模式（SB）ATP上电时，直接进入该模式。在该模式下，设备只进行各种信息的采集，包括轨道电路信息的接收、应答器信息接收，该模式下车载设备负责使列车保持在停车状态，不允许司机移动列车。三、CTCS-2级车载设备工作模式（二）完全监控模式（FS）完全监控模式是列车的正常运行模式。列控车载设备根据控车数据自动生成目标距离模式曲线，司机依