第六章 列车运行控制PPT课件.ppt

第,*,页,第,1,页,第六章 列车运行控制系统,第,2,页,列车运行控制系统,ATC,（,Automatic Train Control,）,简称列控系统就是对列车运行全过程或一部分作业实现调度指挥、防护与控制的系统其特征为：调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通过车站和线路设备获取地面行车信息和命令，车载设备控制列车运行在保障列车运行安全的前提下，调整与前行列车之间保持的距离，提高行车效率，同时减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度第一节 系统概述,第,3,页,列车运行自动控制系统,ATC,包括三个子系统：,列车自动监控系统,ATS(Automatic Train Supervision),列车超速防护系统,ATP(Automatic Train Protection),列车自动驾驶系统,ATO(Automatic Train Operation),世界各国的列车自动控制系统都具有自己的特点，具有不同的技术条件和适应范围国外轨道交通领域中，典型的列控系统主要有：日本新干线,ATC,系统，法国,TGV,高速铁路的,TVM300,及,TVM430,系统，德国,ICE,铁路采用的,LZB,系统,，,瑞典铁路的,EBICA900,系统以及欧洲的,ETCS,系统。

我国采用的列控系统为,CTCS,（,Chinese Train Control System,）,第一节 系统概述,第,4,页,只要与列车运行安全有关的问题，,ATP,都要进行防护运行安全的主要问题是列车运行速度的防护，故而经常将,ATP,子系统也称为,“,速度防护,”,或,“,超速防护,”,系统第二节 列控系统的速度防护模式,速度防护模式,阶梯速度防护模式,曲线速度防护模式,阶梯控制出口速度检查,阶梯控制入口速度检查,分级曲线模式,目标距离曲线模式,第,5,页,每个闭塞分区设计一个固定目标速度,闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速,速度控制模式为,阶梯,式,所需信息量较少，设备相对比较简单,是一种传统的控制方式，目前仍有应用一、阶梯速度防护模式,阶梯速度防护“假撞墙”示意图,第,6,页,每个闭塞分区规定了一个固定目标速度,本分区的,允许,（防护,),速度即上一,分区,的目标速度要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，,ATP,设备在闭塞分区出口进行检查,，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查,出口检查,是滞后控制，故该方式又称为滞后速度控制,，需多增加一个防护分区，双红灯显示,。

一、阶梯速度防护模式,1.,出口速度检查方式,第,7,页,与出口速度不同的是：,本分区的,允许,（防护）,速度,为本分区,的目标速度ATP,设备在,闭塞分区,入,口进行检查,，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查,不需要多增设一个防护分区一、阶梯速度防护模式,2.,入口速度检查方式,第,8,页,（,1,）制动距离的确定,是按制动距离长列车确定,2,）,ATP,制动控制只进行制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，因此列车减速度变化大，旅行舒适度差3,）分段制动方式增加了列车追踪间隔一、阶梯速度防护模式,3.,阶梯速度防护存在的问题,分段制动和一次制动方式示意图,分段,制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距离和安全距离第,9,页,每个闭塞分区仍然给定一个目标速度二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,10,页,地面设备传送给车载设备下一个闭塞分区速度、长度、线路条件等二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,11,页,每个闭塞分区入口速度,(,上一个闭塞分区的目标速度,),和出口速度,(,本闭塞分区目标速度,),用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线,。

二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,12,页,控制曲线即设备通过牵引计算得到，因此,除了需要接收目标速度信息外，还需要闭塞分区长度及换算坡度等信息,、,二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,13,页,这种方式没有提供至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连续曲线二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,14,页,ATP,设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不断变化，即是距离的函数二、曲线速度防护模式,1.,分级曲线速度控制模式,第,15,页,二、曲线速度防护模式,2.,目标,距离,(,DISTANCE TO GO,),曲线控制模式,目标距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、目标距离,（可包含多个闭塞分区）,列车实行一次制动控制方式,列控车载设备通过列车牵引计算，生成目标距离模式曲线进行连续制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度德国,LZB,曲线控制方式示意图,第,16,页,二、曲线速度防护模式,2.,目标,距离速度控制模式,日本新干线数字,ATC,曲线控制方式示意图,第,17,三、列控系统关键技术,1.,列车测速与列车定位,（,1,）列车测速,目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速方式分成两大类，一类是利用,轮轴旋转,信息获取列车速度的测速方法，另一类是利用,无线方式直接检测,列车的速度的测速方法。

1,轮轴旋转测速方法,测速电机方式：,包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈齿轮固定在机车轮轴上，随车轮转动线圈固定在轴箱上轮轴转动，带动齿轮切割磁力线，圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比通过对感应电动势的测量，从而获得列车的速度信息第,18,页,三、列控系统关键技术,脉冲转速传感器方式：,脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，脉冲的频率就与轮轴的转速成正比输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离第,19,页,三、列控系统关键技术,雷达测速：,利用多普勒效应原理，向移动体上发射一定频率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速度成正比，通过测量频差可计算出列车速度2,无线测速方法,第,20,页,三、列控系统关键技术,GPS,测速定位方式,：,全球性卫星定位系统，它是目前技术上最成熟且实用的一种卫星导航和定位系统，能在全球范围内，在任意时刻、任意气候条件下为用户提供连续不断的高精度的三维位置、速度和时间信息第,21,页,三、列控系统关键技术,（,2,）列车定位,第,22,页,三、列控系统关键技术,前面介绍的轮轴旋转测速方法可获得列车位置信息，但由于空转、滑行等会产生累积误差，因此可采用地面固定安放设备对累积误差进行校正。

这种固定安放设备可称作,地面绝对信标,可作为绝对信标的设备及其定位方法有：,1,轨道电路绝缘节定位方法,闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列车位置信息第,23,页,三、列控系统关键技术,2,计轴器定位方法,计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计轴区段也可以获得列车位置信息第,24,页,三、列控系统关键技术,3,查询应答器方法,查询应答器不仅物理安装位置固定，它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标应答器组成与数据传输图,第,25,页,三、列控系统关键技术,4,轨道环线定位方法,将交变电信号送到沿钢轨线路铺设的交叉回线上，在回线上产生交变电磁场，车载设备在经过每个交叉时能够检测到信号相位的变化,当列车驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加,1,，由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置车载感应线圈和地面交叉感应回线的数据传输原理,第,26,页,三、列控系统关键技术,2.,地车信息传递,（,1,）移频无绝缘轨道电路,以轨道电路实现车,-,地信息传输的系统称为,基于轨道电路的列车控制系统称,（,TrackCircuitBasedTrain Control,，,TBTC,。

第,27,页,2,）,GSM-R,（,GSM,：,Global System for Mobile Communication,）,GSM-R,（,GSM for railway,），铁路专用全球移动通信系统以无限通信技术为基础，实现车,-,地信息传输的系统称为基于通信的列车控制系统,CBTC,(Communication Based Train Control System),三、列控系统关键技术,第,28,页,四、,CTCS,列控系统,1.,简介,CTCS:,中国列车运行控制系统,（,Chinese Train Control System,），它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行的安全CTCS,的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置CTCS,体系结构,第,29,页,四、,CTCS,列控系统,铁路运输管理层,:,铁路运输管理系统是行车指挥中心，以,CTCS,为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理网络传输层：,CTCS,网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输地面设备层,:,地面设备层主要包括列控中心、轨道电路、点式设备、无线通信模块等。

列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制车载设备层,:,车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等第,30,页,四、,CTCS,列控系统,2.,等级划分,CTCS-0,级：,由通用机车信号,+,列车运行监控记录装置组成，为既有线系统，适用于列车最高运行速度为,160km/h,以下的区段CTCS-1,级：,由主体机车信号,+,安全型列车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CTCS-2,级：,基于轨道电路,+,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，地面可不设通过信号机面向提速干线和客运专线适用于,200-250km,时速）CTCS-3,级：,基于无线传输信息，并采用轨道电路检查列车占用的列车运行控制系统，点式设备主要用于传送定位信息CTCS3,级列控系统可叠加在,CTCS2,级列控系统上（适用于,300-350km,时速）。

CTCS-4,级：,完全基于无线传输信息的列车运行控制系统地面取消轨道电路，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31,2024/11/1,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,包括：轨道电路、应答器,列控中心、车载设备,CTCS-2,级列控系统,系统结构,四、,CTCS,列控系统,32,2024/11/1,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,CTCS-2,级列控系统,系统功能,四、,CTCS,列控系统,33,2024/11/1,CTC/TDCS,车。