列车运行控制系统.docx

列车运行控制系统CTCS系统描述口定义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 制系统口基本功能(1) 安全防护•在任何情况下防止列车无行车许可运行•防止列车超速运行＞防止列车超过进路允许速度＞防止列车超过线路结构规定的速度＞防止列车超过机车车辆构造速度＞防止列车超过临时限速及紧急限速＞防止列车超过铁路有关运行设备的限速•防止列车溜逸2) 人机界面口以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离口实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警口具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和安全控制要求对输入数据进行有效性 检查3) 检测功能口开机自检功能和运行中动态检查功能口能够记录设备的关键数据以及关键动作，并提供监测接口4) 可靠性和安全性口按照信号故障一安全原则进行系统设计口核心硬件设备须采用冗余结构口满足电磁兼容性相关标准我国发展ATP的难点：难点之一我国铁路地域广大、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一，同为绿灯却有多 种速度含义另外，我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行，这样必然要 求客货列车均需装备ATP，从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外。

难点之二我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式，对列车运行实行开环控 制，依靠司机严守信号保证行车安全因此，习惯于现有机车信号+监控装置的控车模式 难点之三目前，机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平机车信号基于轨道电路和 站内电码化，但轨道电路制式繁多，有的根本不能满足“主体化”的要求，将面临淘汰信 号基础装备薄弱，影响了是我国ATP的发展难点之四GSM-R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台，技术 上有明显优势，产品得到多家厂商的支持，这在欧盟已得到证明我国GSM-R网络建设还 在起步阶段，影响了基于GSM-R的CTCS的实施总体规划原则借鉴世界各国经验，结合我国国情路情，制定我国统一的ATP系列技术标准和规范；口实行跨专业合作，集中全路专家智慧，共同确定总体技术方案和总体规划；口坚持技术先进、系统成熟、经济合理，等级配置的原则；口坚持通信信号一体化的方向，新线建设优先发展基于无线的ATP；口坚持新线建设与既有线改造并重，在总体规划的指导下，分步实施，有序发展； 口坚持机车信号主体化与发展ATP相结合CTCS分级CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0〜4级。

CTCS-0级(简称C0级)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统，适用于 列车最高运行速度为120km/h以下的区段CTCS-1级(简称C1级)：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适用于列车最高运行速度为160km/h以下的 区段1) 地面子系统组成口轨道电路：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 口 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) 车载子系统组成口 主体机车信号口点式信息接收模块口 安全型运行监控记录装置CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采用车地一体化设 计的列车运行控制系统面向提速干线和客运专线，适用于各种线路速度区段，地面可不设 通过信号机1) 地面子系统组成口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口 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 式的轨道电路口 点式应答器(2) 车载子系统组成口 连续信息接收模块口 点式信息接收模块口测速模块口设备维护记录单元口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。

口人机界面口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口预留无线通信接口CTCS-3级（简称C3级）：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C3级列控系统可以叠加在C2级列控系统上1）地面子系统组成口无线闭塞中心（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口 无线通信（GSM-R）地面设备作为系统信息传输平台完成地一车间大容量的信息交换口 点式设备主要提供列车定位信息口 轨道电路主要用于列车占用检测及列车完整性检查2） 车载子系统组成口 无线通信（GSM-R ）车载设备作为系统信息传输平台完成车一地间大容量的信息交换口点式信息接收模块完成点式信息的接收与处理口 测速模块实时检测列车运行速度并计算列车走行距离口 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口 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口人机接口车载设备与机车乘务员交互的接口口 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。

CTCS4级（简称C4级）：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， 由无线闭塞中心和列控车载设备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1）地面子系统组成•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• 无线通信（GSM-R ）地面设备作为系统信息传输平台完成地一车间大容量的信息交换2) 车载子系统组成• 无线通信(GSM-R)车载设备作为系统信息传输平台完成车一地间大容量的信息交换•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•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•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•人机接口车载设备与机车乘务员交互的接口•全球卫星定位或其他设备提供列车定位及列车速度信息•列车完整性检查设备•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CTCS2功能和技术条件CTCS2功能：CTCS2的总体功能需求，包括：功能实现的基本方法、地面设备、车载设备、信息传输、 设备模块化、性能和安全性、与现有列控系统的兼容性、系统启动和数据输入、操作状态及 转换、默认值。

操作功能：车载设备的启动和检测、列车和司机的数据输入、调车、部分监督、完全监督、CTCS2车 载设备的隔离、与现有列车控制系统和防护系统的兼容性基础设施功能：基础设施的数据收集、运行权限终点、对列车驶入被占用轨道区段的监控、对车挡的监控、 线路设备的临时隔离车载功能：列控数据采集，静态列车速度曲线计算、动态列车速度曲线的计算、缓解速度的计算、列车 定位、速度的计算和表示、运行权限和限速在MMI上的表示运行权限和限速的监控，在 任何情况下防止列车无行车许可地运行，防止列车超速运行，防止列车溜逸列车超速时， 车载设备的超速防护具备采取声光报警、切除牵引力、动力制动、空气常用制动、紧急制动 等措施车载设备发生故障时，及时报警提醒机车乘务员并对故障设备进行必要的隔离司 机行为的监控、反向运行防护、CTCS2信息的记录车站列车控制中心功能：根据其管辖范围内务列车位置、联锁进路以及线路限速状况等信息，确定各列车运行许可， 并通过轨道电路及点式应答器实时传送给相关列车其他功能：口级间转换功能口车载设备发生故障后隔离功能口不同条件下，多种监控模式CTCS2系统主要技术条件总体要求⑴系统适应列车最高允许运行速度250km/h，正向运行时动车组最小追踪间隔5分钟要求。

2) 系统采用自动闭塞，闭塞分区划分及轨道电路信息定义应满足250km/h动车组控车要求， 同时满足四显示自动闭塞的行车要求3) 列车正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行4) 系统采用目标距离模式曲线监控列车安全运行生成监控曲线所需的行车许可、线路参 数、限速等信息由轨道电路和应答器提供5) 列控车载设备具有设备制动优先和司机制动优先两种控车模式，一般应采用设备制动优 先控车模式6) 系统设备的安全完善度等级(SIL)应达到IEC61508规定的4级⑺系统设备工作环境应符合TB/T-1433、TB/T-3021(8)系统设备电磁兼容性应符合TB/T-3073、TB/T-3074的有关规定⑼系统设备可靠性、可用性、可维护性和安全性(RAMS)应符合EN50126的有关规定基本要求(1)防止列车冒进禁止信号，应根据系统安全要求设置安全防护距离2) 应具有冒进防护措施3) 防止列车越过规定的停车点4) 防止列车超过允许速度、固定限速和临时限速运行，临时限速命令由调度中心或本地限速盘给出，限速等级及区域应满足运营需要5) 应具有车尾限速保持功能6) 防止列车超过规定速度引导进站7) 防止机车超过规定速度进行调车作业。

8) 车轮打滑和空转不得影响车载设备正常工作CTCS2系统结构：主要内容口既有线信号系统结构口既有线信号系统设备存在主要问题口 CTCS2系统结构既有线列控系统面向120km/h以下的区段：既有线的现状(即CTCS 0级)，由通用机车信号和运行监控记 录装置构成面向160km/h以下的区段：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既有线列控系统设备存在主要问题(1)闭塞设备方面我国铁路自动闭塞2万公里，其中交流计数自动闭塞3100多公里，极频自动闭塞近1700 公里，4信息移频4500多公里这些制式技术落后，安全性差，存在信息量不足，应变时 间过长，抗干扰能力差，不适应电化等问题，在发展CTCS时必须逐步淘汰18信息移频自动闭塞采用了大规模集成电路和软件技术，信息量达到18个，与60年代 末期相比，技术上有很大进步，但其载频选择、调制频偏等一直没有改变，固有问题没有得 到解决，例如轨道电路传输特性差，存在邻线干扰、半边侵入和低频信息不统一等问题由 于丧失分路或邻线干扰而导致的机车信号升级等事故时有发生。

特别是不具备断轨检查功 能，甚至将钢轨移走一节，信号可照旧开放，存在一定安全隐患2) 站内电码化方面我国站内轨道电路制式与区间完全不同，由于使用单一频率，只具有检查列车占用功能， 不能向机车传送信息，因而存在三大问题：a向机车信号传送信息的站内电码化是“两层皮” 结构，不能实现闭环检查；b侧线接发车以及半自动闭塞区段的正线发车不能做到进路电码 化，咽喉区无码，不能及时反映信号变化；c我国车站联锁为满足调车作业与提高效率要求， 站内轨道区段划分过短，当列车超过一定速度后，短区段保证不了信息完。