轨道交通信号技术文献综述.doc

轨道交通信号基础（文献综述）姓名：指导老师：郑伟摘要：信号系统作为轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，与轨 道交通系统的安全、速度、输送能力和效率密切相关信号系统通常 由列车运行自动控制系统（ATC ）和车辆段信号控制系统两部分组成， 构成一个高效综合的自动化系统ATC包括列车自动防护（ATPX 列车自动运行（ATO ）及列车自动监控（ATS ）三个系统，实现行车 指挥和列车运行自动化CTCS-3列控系统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中国CTCS-3 级高速铁路已经相继建成并投入运营，对我国的发展有着重要的作用关键词：信号系统；ATC ; ATP ; ATO;ATS ; RBC;CTCS ;闭塞；互联互通；引言：铁路是国民经济的大动脉，是中国社会和经济发展的先行产业，是社会的 基础设施，它肩负着国民经济各种物资运输的重任，对中国社会主义建设事业的 发展有着举足轻重的作用轨道交通是有固定线路，铺设固定轨道，配备运输车 辆及服务设施等的交通设施，具有运量大、速度快、制动距离长、不能自行导向 的特点信号系统是轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，通常由列车运行 自动控制系统（ATC）和车辆段信号控制系统两部分组成，用于列车进路控制、 列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理，构成一个高效 综合的自动化系统。

ATC包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列 车自动监控（ATS）三个系统，实现行车指挥和列车运行自动化列车自动控制系统是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进 行控制，保证列车能够安全运行、提高运行效率的系统列控系统分为列控地面 子系统和列控车载子系统随着我国铁路跨越式发展战略的实施，实现全国铁路的第六次大提速，将 列车高运行速度提高到200km/h或更高，是进一步提高铁路运输服务总体水平， 满足人民群众日益增长的出行需求的重要举措通过轨道电路完成列车占用检测 及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息，无线通信 系统实现地-车间连续、双向的信息传输，行车许可由地面列控中心产生，通过 无线通信系统传送到车上是CTCS-3列控系统的基本特点1.列车运行自动控制系统（ATC）列车自动控制（ATC）系统是城市轨道交通信号系统的最重要的组成部分， 它实现行车指挥和列车运行自动化，能最大限度地保证列车运行安全，提高运输 效率，减轻运营人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通过能力目前用于我国 城市轨道交通的ATC系统大多是从国外引进的，有US&S公司的、西门子公司的、 阿尔斯通公司的和阿尔卡特公司的等.1. 1列车自动防护（ATP）ATP是整个ATC系统的基础,ATO和ATS子系统都依托于ATP子系统的工作。

列车自动保护系统（Automatic Train Protection）,其功能为列车超过规定速 度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较, 当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动ATP系统即具 有全程速度监控之功能ATP功能分为ATP轨旁功能（负责负责列车安全间隔和生成报文，完成对列 车安全运行授权许可的发布和报文的准备）、ATP传输功能（负责发出报文信号， 包括报文和ATP车载设备所需要的其他数据）、ATP车载功能（负责列车安全运行, 自动驾驶，并提供信号系统和司机间的接口）.地面设备通常情况下由自动闭塞设备构成；车载设备由机车传感器、信息处 理系统、显示屏、测速系统、速度比较系统和制动控制部分组成采用轨道电路 传送ATP信息时,ATP子系统由设于控制站的轨旁单元，设于线路上各轨道电路、 调谐单元和车载ATP设备组成，以及与ATS、ATO、联锁设备的接口设备1.2列车自动运行（ATO）列车自动运行（ATO）是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测 本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算 机的解算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等， 求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。

ATO主要用于实现“地对车控制”，即用地面信号实现对列车驱动、制动的 控制由于使用ATO,列车可以经常处于最佳运行状态，从而避免了不必要的、 过于剧烈发的加速和制动，可以显著提高乘客舒适度，提高列车准点率以及减少 轮轨磨损ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际 速度和列车走行距离此外还从ATS子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级 等信息根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考 速度上运行；并在设有屏蔽门地站台准确停车ATO的优点主要是可以缩短列车间隔，提高线路使用率，ATO的子系统的功 能包括：控制列车在允许速度下运行，并自动调整列车速度，列车在区间或站外 停车后，一旦信号开放可以，即可自动启动，系统控制列车到达站台的最佳制动 点，使列车停止与预定目标点，停站结束后，保证车门关闭，列车能自动启动： 当列车到达折返站时，自动准备折返1.3列车自动监控(ATS)ATS主要实施对列车运行监督，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理 它显示了全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，为行车调度人员 的调度指挥以及运行调整提供依据，例如对列车偏离运行图时及时做出反应等。

通过ATO接口 ATS还可以向乘客提供运行信息通报，包括列车到达时间、出发时 间，列车运行方向、中途停靠点信息等ATS功能:ATS系统在ATP和ATO系统的支持下，自动进行列车运行图管理， 及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集 中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修 期的管理，列车的模拟仿真等ATS子系统能与ATP子系统、计算机联锁设备或 继电联锁设备配套使用，并预留与时钟系统、旅客向导系统和综合监控系统的接 口ATS子系统应由控制中心设备、车站设备、车辆段设备、列车识别系统及列 车发车计时器等组成控制中心设备属于ATS子系统，是ATC的核心，设于控制 中心车站设备分集中联锁站和非集中联锁站集中联锁站设有一台ATS分机， 用于采集车站设备的信息、传送控制命令，车站联锁设备能接收ATS系统的控制， 以实现车站进路的自动控制2.中国列车运行控制系统(CTCS)随着我国铁路跨越式发展战略的实施，实现全国铁路的第六次大提速，将列 车最高运行速度提高到200km/h或更高，是进一步提高铁路运输服务总体水平, 满足人民群众日益增长的出行需求的重要举措。

通过轨道电路完成列车占用和完 整性检查，连续向列车传送控制信息，并采用大容量点式应答器向高速列车传送 定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等，是CTCS2级确定的列车运 行控制方式2. 1CTCS 组成CTCS是（Ch i nese Train Contro I System）的英文缩写，即中国列车运行控 制系统CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统车载子系统可由以下部分组成：CTCS车载设备、无线系统车载模块1） CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换 信息来控制列车运行2） 无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM-R）、 列车控制中心（TCC） /无线闭塞中心（RBC）o其 中GSM-R不属于CTCS设备，但 是重要组成部分1） 应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固 定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息2） 轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能，应采用 UM系列轨道电路或数字轨道电路3） 线通信网络（GSM-R）是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息 传输的车地通信系统。

4） 列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自 外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并 通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行 安全2. 2CTCS 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） DMI：显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监 控列车安全运行3） 检测功能：具有开机自检和动态检查功能，具有关键数据和关键动作 的记录功能及监测接口2. 3CTCS等级划分CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级分，分为0-4级CTCS 0级：0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成，0级的控制模式 也是目标距离式，它在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数 据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能 计算给出目标距离式制动曲线如能在每个进出站口增加点式设备，加强核对地 址，就能大大减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

CTCS 1级：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，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 控功能利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信 息1级的控制模式为目标距离式，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车 载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距 离式制动曲线在车站附近增加点式信息设备，传输定位信息，以减少逻辑推断 地址产生错误的可能性全面提高了系统的安全性，是对级的全面加强CTCS 2级：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运行控 制系统可实现行指-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CTCS 2级采取目标距离控制模式，CTCS 2级 采取闭塞方式称为准 移动闭塞方式，准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留 有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标 距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的CTCS 3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，它可以叠加在既有干线信号系统上。

CTCS 3级与2级一样，采 取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式由于其实 现了地-车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强些CTCS 4级：是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统由地面 无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设 备提供列车用于测距修正的定位基准信息CTCS 4级采取目标距离控制模式， 列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行CTCS—4级由RBC和车载验证系统共同 完成列车定位和列车完整性检查，CTCS-4级地面不设通过信号机，机车乘务员 凭车载信号行车中国新建200 km/h〜250 km/h,客运专线采用CTCS—2级列 控系统，300 km/h-350 km/h2. 4CTCS-3 概况目前，我国CTCS-3级列车控制系统是在引进欧洲ETCS-2级列控系统的基 础上进行国产化研究，成功的将欧洲ETCS-2级列控系统与我国CTCS-2级列控系 统、调度集中指挥(CTC)、车站联锁等子系统有机的结合起来，形成具有中国特 色的CTCS-3级列车运行控制系统我国有3种类型的CTCS-。