列车运行超速防护系统.ppt

第四章 机车信号和列车运行 超速防护系统 第一节 通用机车信号第二节 列车运行超速防护系统第二节 列车运行超速防护系统 主要内容： l 从列车自动停车到列车超速防护 l ATP概述 l TVM300带速度监督的机车信号 l TVM430超速防护系统 l LSK型列车速度控制系统 l 点连式列车运行控制系统一、从列车自动停车到列车超速防护 § 1980年后，我国铁路推广列车自动停车装置，并且从ZTL-1发展到 ZTL-3型，在我国铁路迅速普及，起到一定的作用列车自动停车装置 功能简单，没有与列车运行速度联系起来，一旦司机按压警惕按钮，即 解除了自动停车功能，使它不能在红灯前连续地起作用，仍然存在着冒 进信号的可能 为了有效地控制列车运行，减少列车冒进、超速行驶引 起的事故，必须加速研制列车运行超速防护(一度称机车速度监督) § 在京广线郑武电化改造工程中，引进U-T系统，其中TVM300是带 速度监督的机车信号，具有列车运行超速防护的功能，但其用滞后的大 台阶方式，必须设双红灯防护，且采用紧急制动方式，在客货混运区段 ，尚存在较多问题。

§ 在广深准高速工程中，采用具有UM71与移频制式兼容功能的ZLSK 型准高速客车速度分级控制系统它将列车速度进行分级，如准高速列 车速度分为160、145、120、90、0km/h五级，一般客车分为120、90 、0km/h三级，货物列车分为80、60、0km/h三级设备监督区段的入 口速度，给出出口速度显示，要求列车到出口处将速度降至低于规定的 出口速度以下，否则将因超速而自动制动系统为双机热备，常用制动 和紧急制动分用 § LCF超速防护系统是“八五”国家重点科技攻关项目，它采用多微机结 构，速度距离模式曲线控制方式，常用制动，在常用制动失效时才采用 紧急制动，无须设置重复防护区段它在防止“两冒一超”方面具有较强 功能曾在京九线商阜段试验 § 在川黔线还引进瑞典ABB公司的查询应答式ATP进行过试验 §2003年在秦沈客运专线上采用TVM430列车运行控制系统，由UM2000 轨道电路提供地面信息，实现模式曲线方式控制列车运行 § 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 § 在此期间，有多家研制成列车运行监控记录装置(简称运器)，1995 年由株洲电力机车研究所牵头，研制成LKJ-93型，通过部技术鉴定，迅 速在全路普及，后又改进为LKJ-2000型，运器的功能是监控列车速度， 在司机欠清醒或失控的情况下，对列车实施紧急制动，并且可记录运行 情况，了解机车运用质量和司机操作水平，对保证列车运行安全，改善 对司机、机车的管理发挥了积极作用§ 运器从达不到主体信号要求的机车信号中提取信息， 其本身硬、软件达不到故障—安全要求，所需地面数据不是 由地面实时传递，而是储存在机车上，按列车坐标提取，一 旦发生差错将危及行车安全，其监控部分不符合超速防护所 要求的故障—安全原则，只能作为一种过渡设备使用 § 列车超速防护系统是当今世界各国普遍采用的安全技术 设备我国已具备发展列车运行控制系统（CTCS）基础， 在铁路跨越式发展的进程中，应结合既有线提速、客运专线 和高速铁路建设，进行总体规划，系统设计，分步实施，积 极发展,逐步建成集DMIS、CTC、CTCS为一体的列车运行 控制中心对列车的安全控制，实现行车指挥的综合现代化。

§ CTCS分为5级：0级，为既有线现状，由通用机车信号和运 器组成；1级，由主体化机车信号、点式设备和运器组成；2 级，基于轨道电路（模拟或数字轨道电路），与点式设备和 车载ATP设备构成；3级，基于轨道电路和GSM-R, 与点式 设备和车载ATP设备构成；4级，完全基于GSM-R的ATP系 统§ 1. ATP的基本概念 § ATP，即列车运行超速防护或列车速度监督系统 § 一般采用轨道电路或查询—应答器来检查列车是否占用本区 段，并构成后方信号电流的控制条件机车上设有接收器 当列车速度超过ATP装置所指示的速度时，ATP的车上设备 就发出制动命令，使列车自动地制动；当列车速度降至ATP 所指示的速度以下时，便自动缓解而运行操作仍由司机完 成 § 例如，可直接利用轨道电路传递信息，在钢轨中流通的 是不同等级限速的信号电流列车上的接收线圈接收信号电 流后，经车内信号接收器译解，获得允许的限制速度；根据 车轴上的速度传感器控制速度监督器以获得列车运行的实际 速度；将两速度送入微机系统进行比较，如实际速度超过限 制速度，则动作制动设备如实际速度低于限制速度，制动 设备缓解§ 2.ATP的功能 § ATP的功能主要有： § (1)停车点防护； § (2)超速防护； § (3)列车间隔控制(移动闭塞时)； § (4)测速测距； § (5)车门控制。

§ 3.点式和连续式ATP §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 § 系统由车上设备和地面设备组成车上设备接收信号点或标志点的 应答器信息，还接收列车速度和制动压力信息，输出控制命令和向司机 显示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、信号机号码等信息应答器本身无源，接收查询器发 射的能量，供内部电路与回答发送用 § 点式ATP难以胜任列车密度大的情况，如后续列车驶过地面应答器 时，因前方区段有车，它算出的速度曲线是一条制动曲线后续列车驶 过后，尽管前行列车已驶离，但后续列车因得不到新的信息只能减速运 行，直到抵达运行前方的地面应答器，才能加速 § (2)连续式ATP § 连续式ATP包括轨道电路、轨间电缆和无线等传输方式 § ①轨道电路方式 § 采用轨道电路传输列车控制信息是最普遍的方式此时轨道电路既 作为检测列车的设备，又发送列车控制信息 § 如法国的TGV铁路采用UM71无绝缘移频轨道电路为基础的列车控 制系统，日本新干线ATC采用音频轨道电路单边带调制方式 § § ②轨间电缆方式 § 利用轨间铺设的电缆传输信息。

控制中心储存线路的固 定数据：区间线路坡度、弯道、缓行区段的位置及长度等 经联锁设备，将沿线的信号显示、道岔位置等信息传送至控 制中心列车将其数据：如载重量、车长、制动率、所在位 置、实际速度经电缆传给控制中心控制中心的计算机根据 这些数据计算出该时刻的列车允许速度此速度值经电缆传 送给运行路上的相应列车列车获得此速度值，一方面 显示出来，一方面对列车速度进行监控这种方式统一指挥 全部列车运行，遇有发生行车晚点或其它障碍，可极迅速地 将行车命令传给列车但控制中心故障则全线瘫痪因此采 用另一种控制方式，控制中心将有关信息(线路坡度、缓行 区段位置、目标距离或目标速度等)通过电缆送至机车，由 车载计算机计算其允许速度 § 如德国铁路的LZB系统就采用轨道电缆，既用于传输信 息，又用于列车定位1978年在汉堡-不来梅区段正式投入 运用，每天控制74次200 km/h的特快列车 § § ③无线方式 § 利用无线通信的方式传输信息地面编码器生成编码信 息，通过轨道天线向车上发送信号显示控制接口负责检测 要发送的信号显示，并从已编程的数据中选出有用数据送编 码器，同时选出与限制速度、坡度、距离等有关的轨道数据 。

编码器用高安全度的代码将这些数据编码，经过载波调制 ，馈送至轨道天线向机车发送轨道天线可用轨道本身，也 可采用环线车上接收设备接收限制速度、坡度、距离后， 由车载计算机计算出目标速度，对机车进行监控 § 美国自1984年以来利用全球定位系统(GPS)对列车进 行跟踪、定位和测速，定位误差20～50 m，测速误差±1.6 km/h用静止卫星定位，精度可达2～7 m，在卫星定位的 基础上开发无线列车控制系统4.分级制动和一级制动 § 列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式 § (1)分级制动 § 分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整 列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级 ，在此基础上确定限速值分级制动模式又分为阶梯型和曲线型 § 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距离确定限速值以 广深线为例说明，广深准高速铁路是一条客货混运线路，准高速列车最 高速度160 km/h，一般旅客列车最高120 km/h，货车最高80 km/h自 动闭塞为四显示，带有防护区，当闭塞分区被列车占用时其前方两架信 号机均显示红灯，然后依次为黄灯、绿黄灯和绿灯。

准高速列车速度等 级为160-145-120-90-0，一般客车120-90-0，货车80-60-0对于160 km/h以下，检查值高于标定值10 km/h；对于0 km/h，留有35 km/h开口 当列车速度高于检查值时，列车自动制动其为滞后监督方式，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” §准高速列车制动曲线如图4-11所示 § 图4-11 准高速列车制动曲线§列车运行在LC、AT闭塞分区，当列车速度超过160 km/h时，设备报警 ，提示司机减速列车速度超过165 km/h时，发出机车卸载命令列车 速度超过170 km/h时，发生动力制动或小减压量空气制动列车速度低 于160 km/h时，发出可缓解的语音提示 §当列车从AT分区进入145分区时，设备先报警，提示司机信号降级，并 在出口处检查列车速度，当列车速度超过155 km/h时设备发出制动命令 ，采用较大常用制动 §当列车进入120分区、90分区，均给出报警，提示司机信号降级，出口 处分别检查列车速度是否超过130 km/h和100 km/h ，超速时发出制动 命令，采用最大常用制动。

§当列车进入01分区时，设备报警并提示司机，运行前方为停车信号当 列车出口速度超过25 km/h时发出制动命令，列车速度大于50 km/h时采 用紧急制动，小于50 km/h时采用常用制动 §列车冒进第一个红灯后，设备报警并连续检查列车速度，列车速度超过 25 km/h时发出制动命令 §列车超速时实施制动必须有效，否则将产生危险后果因此系统对制动 实现闭环检查当检查常用制动失效时，自动投入电空紧急制动当电 空紧急制动失效后，打开紧急放风阀使列车管直通大气进行紧急制动§ 阶梯型分级速度控制方法虽然构成较为简单，但具有较多缺 点： § ①设有防护区段，会影响通过能力； § ②列车接近前方列车时遇到两次红灯，司机难以区分哪 一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱； § ③由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许 入口速度，司机有时会措手不及； § ④列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙 ”引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率 § 所以，日本和法国在其新建高速铁路的ATP系统中，改 为速度—距离模式曲线控制方式 § 模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数 和线路常数由车载计算机计算出来的(或将各种制动模式曲 线储存调用)。

§ (2)一级制动 § 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 运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距。