列车运行控制系统讲义

列车运行控制系统高速铁路具有速度快、安全舒适、运输能力强、正点率高、节能环保、全天候运行等诸多优点。日本、法国、德国、英国、意大利、西班牙、瑞典等世界发达国家都争相发展。世界上首条高速铁路—日本新干线于1964年正式投入运营。日本新干线始于东京，途径名古屋、京都等地，终于大阪，营运速度每小时271公里。背景列车运行控制系统德国1964年开始，新干线总长度达1835公里，高速列车客运量为世界之最。法国日本1983年开通第一条现代化高速铁路，高速列车TGV运行速度为300～350km/h，最高试验速度为515.3km/h1985年开始研究ICE高速列车，1991年投入运营,有高速铁路700多公里，高速列车最高运行速度达330km/h背景列车运行控制系统背景世界高速铁路的已投入运营里程(2005年)列车运行控制系统铁路六次大提速，为我国高速铁路的发展奠定了重要基础。第一次大提速冲击了铁路信号传统概念。列车最高运行速度提高到时速120公里及以上，推动了铁路信号向速差式的发展，确立了四显示信号的地位。背景列车运行控制系统三显示用一个闭塞分区满足列车全制动距离的需要，四显示用两个较短的闭塞分区满足列车全制动距离的需要，适应了提速的需求，缩短了列车追踪间隔，提高了运输能力。前列车位置限制速度四显示三显示四显示追踪位置三显示追踪位置四显示追踪三显示追踪背景列车运行控制系统技术指标三显示四显示闭塞分区长度长短追踪间隔距离(米)60005000追踪间隔时间(分钟)8~106制动分区数12灯光种类34允许速度120km/h160km/h通过能力较低较高列车运行控制系统第二次到第五次大提速列车最高运行速度达到时速160公里，并实现了全路范围的机车信号低频信息统一，促进了机车信号主体化技术发展，装备了通用式机车电台，使得机车在运用上可以全路范围跨交路运行。背景列车运行控制系统第六次大提速2007年4月18日起实施全国铁路第六次大面积提速。动车组在既有线的运行速度达到时速200－250公里速度级，确立了具有中国特色和自主知识产权的既有线CTCS-2级列控系统的技术地位。第六次大提速之后，我国进入高速铁路发展的黄金期。背景列车运行控制系统根据我国《中长期铁路网规划》，到2020年，我国高速铁路营运里程将达到1.6万公里，建成发达完善的高速铁路网络。中国已成为世界高速铁路运营速度最高，运营里程最长、在建规模最大的国家。背景列车运行控制系统中长期铁路规划的四纵四横客运专线网络是世界上最大的高速铁路网络四纵客运专线：北京－上海北京－武汉－广州－深圳北京－沈阳－哈尔滨（大连）杭州－宁波－福州－深圳四横客运专线：徐州－郑州－兰州杭州－南昌－长沙青岛－石家庄－太原南京－武汉－重庆－成都列车运行控制系统当列车提速到200km/h时，紧急制动距离将达到2000米(常用制动距离超过3000米)。随着列车运行速度提高，完全靠人工瞭望、人工驾驶列车不能保证行车安全。因此，当列车速度大于时速160公里时，必须装备列车运行控制系统（简称列控系统），以实现对列车间隔和速度的自动控制，提高运输效率，保证行车安全。列车运行控制系统接触网力学和钢轨电磁兼容高速铁路牵引供电系统牵引供电自动化系统动车组限界(动态限界)动车组供电（弓网、自动过分相）高速道岔高速列车高速铁路桥隧路基列控系统无渣轨道列车运行控制系统列控系统的定义列控系统就是对列车运行全过程或一部分作业实现运行速度、位置等状态的监督、控制和调整，确保行车安全，提高运输效率的信号系统。其基本工作原理为：利用地面提供的线路信息、前车(目标)距离和进路状态，列控车载设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。列车运行控制系统列控系统包括地面设备、车载设备。地面设备提供线路信息、临时限速、目标距离和进路状态等基本控制信息。车载设备生成速度控制模式曲线并实现列车运行的监控。列控系统的基本组成列车运行控制系统线路的空闲/占用及列车完整性检查；列车移动授权计算（间隔控制）；为司机提供丰富的行车信息；监控列车安全运行，防止超速（速度控制）。列控系统的基本功能列车运行控制系统分级分级连续一次连续350km/h列控系统的控制模式列车运行控制系统根据车地信息传输通道分类点式列控系统点式列控系统采用点式设备（如地面应答器），在固定地点向列车传递控车信息，实现列车安全控制。连续式列控系统连续式列控系统的地面控制中心可实时、连续地向车载设备传输控制信息。连续式列控系统地对车的信息传输手段包括轨道电路、轨道电缆（交叉环线）、波导管、漏泄电缆、无线通信等。列控系统的分类列车运行控制系统点连式列控系统点连式列控系统兼顾了点式和连续式列控系统的优点，是一种连续式和点式相结合的列控系统。车载设备从轨道电路提供实时的连续信息中得知前方轨道区段空闲数量、进出站信号开放状态等信息，再根据应答器信息提供的轨道区段长度、坡度和速度等线路数据，控制列车的运行。。列控系统的分类列车运行控制系统根据控制模式分类速度码阶梯控制方式速度码阶梯控制方式，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级，即在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯控制方式又可分为出口检查方式和入口检查方式。列控系统的分类列车运行控制系统出口速度控制模式曲线—日本的ATC系统列控系统的分类列车运行控制系统入口速度控制模式曲线—法国TVM300列控系统的分类列车运行控制系统速度-距离模式曲线控制方式速度-距离模式曲线是根据目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间关系的曲线。根据制动曲线的形状，速度-距离模式曲线可分为分段速度控制和连续速度控制。（1）分段速度控制分段速度控制模式是将闭塞分区按照制动性能最差的列车安全制动距离的要求，以一定的速度等级将其划分。一旦这种划分完成，每一列车无论其制动性能如何，其与前行列车的最小追踪距离只与其运行速度、区段划分有关。列控系统的分类列车运行控制系统分段速度控制模式曲线—法国TVM430列控系统的分类列车运行控制系统（2）连续速度控制连续速度控制模式采用根据目标距离、目标速度的方式确定目标距离-连续速度控制模式曲线，该方式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用的闭塞分区或限速区段入口为目标点，向列车传送目标距离、目标速度等信息。列控系统的分类列车运行控制系统目标距离模式曲线—欧洲ETCS1-2级、日本D-ATC和中国CTCS2/3级列控系统列控系统的分类列车运行控制系统根据人-机优先等级分类设备制动优先方式在设备制动优先方式下，车载设备通过自动触发不同等级的常用制动实现降速过程的自动速度控制；当列车速度低于缓解速度时，车载设备自动停止输出相应等级的常用制动命令，不必司机人工介入。司机制动优先方式在司机制动优先方式下，司机负责操纵包括降速等环节在内的驾驶全过程；车载设备实施常用制动后，当列车速度低于缓解速度时，车载设备向司机提示允许缓解信息，司机按压缓解按键后，缓解常用制动。列控系统的分类列车运行控制系统距离速度紧急强常用弱常用制动紧急制动曲线强常用制动级弱常用制动级列车运行曲线设备制动优先模式ATP动作设备自动缓解列车运行控制系统距离速度紧急ATP动作紧急制动曲线常用制动曲线列车运行曲线司机制动优先制动司机动作报警曲线常用缓解列车运行控制系统日本于1964年开通的东海道新干线，普遍采用ATC超前阶梯式速度监控。从1991年日本铁路开始试验数字式ATC，亦称D-ATC，现在东海道新干线上已开通运用。日本列控系统列车运行控制系统使用有绝缘数字轨道电路发送列车位置、目标速度、进路等信息；车载设备采用轨道电路信息和车载设备存储的线路数据生成一次连续速度控制曲线；列车制动采用设备控制优先方式。日本D-ATC系统地面设备6G列车当前位置＋进路条件停车区间轨道电路信息10G5G制动曲线车载设备列车运行控制系统法国高速铁路TGV区段的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71或UM2000为基础，该列控系统简称U/T系统。TVM300系统在1981年于巴黎—里昂首先投入使用。TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用。随着列车速度不断提高，时速已达320km/h，法国CS公司对模拟电路构成的U/T系统进行了数字化改造，采用无绝缘轨道电路UM2000，其速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。法国列控系统列车运行控制系统使用无绝缘数字轨道电路向列车发送行车许可；列车制动采用司机控制优先方式。车载设备根据轨道电路信息生成分段连续速度控制曲线。通信网络车站SEI设备区间SEI设备调度中心SICAM维护中心车载设备控车曲线法国TVM430系统列车运行控制系统德国LZB系统是基于轨道电缆传输的列控系统，是采用连续速度控制模式的列控系统。1965年在慕尼黑—奥斯堡间首次运用。FZB系统是德国最新开发的基于GSM-R无线传输的列控系统，符合ETCS标准，其目的是在欧洲逐步实现联运控制。德国列控系统列车运行控制系统采用轨道电缆（交叉环线）方式传输车-地信息、使用S棒无绝缘轨道电路实现列车占用和完整性检查；车载设备利用轨道电缆信息生成一次连续速度控制曲线列车制动采用司机控制优先方式。S棒S棒轨道电缆控制中心轨道电路轨道电缆轨道电缆车载设备环线收发器环线收发器德国LZB系统列车运行控制系统采用RBC生成行车许可、应答器提供列车定位基准GSM-R实现车-地双向信息传输车载设备利用车地传输的信息生成一次连续速度控制曲线列车制动采用司机控制优先方式ETCS-2级系统列车运行控制系统为了解决欧洲各国铁路互联互通问题,提高列车运行的安全性和高效性,降低运营成本、增强竞争优势。1989年开始，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级改造的同时，在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下，为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准，并研制和开发了相关的产品。ETCS发展背景列车运行控制系统ETCS0级：ETCS车载设备+传统列控系统。ETCS1级：地面信号＋查询应答器＋轨道电路。　　采用固定追踪间隔形式；司机依靠地面信号行车，地面信号机前设备产生速度监控；依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性；利用查询应答器覆盖各国现有信号系统，并用于列车定位和传送控制命令。ETCS分级列车运行控制系统ETCS2级：轨道电路＋查询应答器＋GSM-R与E1级相比，司机完全依靠车载信号设备行车（可取消地面信号机）；通过GSM-R连续传送列车运行控制命令，车－地间可双向通信；在点式设备的配合下，车载设备对列车运行速度进行连续监控；依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性；建有无线闭塞中心。ETCS分级列车运行控制系统ETCS3级：查询应答器＋GSM-R与E2级相比是靠车载设备来检查列车完整性，不需要轨道电路；点式设备、GSM-R是系统的主要设备。取消地面信号机和轨道电路后，室外线路上的信号设备减少到最低程度；列车追踪间隔依靠点式设备和无线闭塞中心实现，具有明显的移动自动闭塞特征。ETCS分级列车运行控制系统CTCSETCS中国列车控制系统欧洲列车控制系统互联互通列车运行控制系统借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，遵循全路统一规划的原则，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4级。既有线提速和200-250km/h客运专线CTCS-2级300-350km/h客运专线CTCS-3级面向未来的列控系统CTCS-4级既有线现状,160km/h以下CTCS-0/1级CTCS分级列车运行控制系统CTCS分级列车运行控制系统等级线路长度（km）车站数（站）列车数量（列）CTCS-069580639821000CTCS-1——3——CTCS-27195490389CTCS-33567104420应用情况列车运行控制系统CTCS-2级列控系统列车运行控制系统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、车载设备等基本结构列车运行控制系统基本结构-地面设备列车运行控制系统列控中心列车运行控制系统1.轨道电路载频、低频信息编码，控制轨道电路发码方向2.应答器报文实时组帧、编码、校验和向LEU发送的功能3.实现TCC站间安全信息的实时传输4.区间信号机点灯控制5.无配线车站轨道电路的编码控制和进出站信号机的驱动采集6.异物侵限灾害防护列控中心主要功能列车运行控制系统ZPW2000A轨道电路结构图列车运行控制系统轨道电路载频与低频列车运行控制系统轨道电路低频与码序对照列车运行控制系统轨道电路码序停车序列：L5—L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU；45km/h接车进路序列：L5—L5—L4—L3—L2—L—LU—U2—UU；80km/h接车进路序列：L5—L5—L4—L3—L2—L—LU—U2S—UUS。列车运行控制系统根据能源供应及信息提供方式，应答器可分为无源应答器及有源应答器。1.无源应答器点式无源应答器，或称固定信息应答器，与外界无物理连接，不需要外加电源，平时处于休眠状态，无源应答器自身功耗很低，仅在列车通过并获得车载查询器发送的功率载波能量时被激活，激活后立即发送调制好的数据编码信息。无源应答器中的信息是经特殊设备固化在应答器存储单元里，一般安装以后不能改变，用于发送固定信息，在我国CTCS2级系统中，用于发送线路速度、坡度等线路条件信息和信号点轨道区段等信息。应答器分类列车运行控制系统2.有源应答器有源应答器，或称可变信息应答器，通过外接电缆获得电源。有源应答器中的信息是可以通过外接电缆由地面控制设备实时改变的，一般设置在进站和出站信号机前方，用于向列车传送实时可变信息，如临时限速、进路信息等。应答器分类列车运行控制系统应答器系统分为地面设备和车载设备两部分。地面设备包括地面应答器和地面电子单元（LEU）。车载设备包括车载天线、车载解码器和应答器传输模块（BTM）。车载解码器除对应答器报文进行解码还原，还包含载频发生器与功率放大器。应答器系统组成列车运行控制系统应答器的设置在车站进站口和出站口处设置有源应答器。有源应答器按双向传输信息设计。在车站进站口和出站口处、区间运行正方向每隔3-5km设置一组无源应答器。无源应答器均按单向传输信息设计。应答器的正线线路参数应交叉覆盖，实现信息冗余。应答器设置列车运行控制系统应答器链接及数据覆盖范围列车运行控制系统应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，用于在特定地点实现地面与机车间的相互通信。安装于两根钢轨中心枕木上的无源应答器不要求外加电源，平时处于休眠状态，仅靠瞬时接收车载天线的功率而工作，并能在接收到车载天线功率的同时向车载天线发送大量的编码信息。安装于机车底部的车载天线不断向地面发送功率并在机车通过地面应答器时接收来自应答器的编码信息。当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的1023位数据报文循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。应答器工作原理列车运行控制系统电磁感应技术，可通过空气无线传输信号和能量车→地：27.095MHz±5KHz地→车：（调频）4.234MHz±200KHz565kbit/s的信息速率信息量：报文码长：1023bit应答器工作原理列车运行控制系统１）应答器链接信息　：ETCS-5２）线路的坡度信息：ETCS-21３）静态限速信息：ETCS-27４）等级转换信息：ETCS-41５）特殊区间信息：ETCS-686）轨道电路信息：CTCS-1区间应答器报文包列车运行控制系统１）应答器链接信息　：ETCS-5２）线路的坡度信息：ETCS-21３）静态限速信息：ETCS-27４）等级转换信息：ETCS-41５）特殊区间信息：ETCS-68６）轨道电路信息：CTCS-17）调车危险信息：ETCS-132出站无源应答器报文包列车运行控制系统１）应答器链接信息　：ETCS-5２）线路的坡度信息：ETCS-21３）静态限速信息：ETCS-27４）轨道电路信息：CTCS-1５）临时限速信息：CTCS-2６）反向运行信息：CTCS-3出站有源应答器报文包列车运行控制系统１）应答器链接信息　：ETCS-5２）线路的坡度信息：ETCS-21３）静态限速信息：ETCS-27４）等级转换信息：ETCS-41５）特殊区间信息：ETCS-68６）轨道电路信息：CTCS-17）调车危险信息：ETCS-132进站无源应答器报文包列车运行控制系统１）应答器链接信息　：ETCS-5２）线路的坡度信息：ETCS-21３）静态限速信息：ETCS-27４）轨道电路信息：CTCS-1５）临时限速信息：CTCS-2６）反向运行信息：CTCS-3进站有源应答器报文包列车运行控制系统接收车站列控中心的信息，并下达给有源应答器。LEU的作用相当于功率放大器。有源应答器提供的信息主要包括进路信息和临时限速信息。1个LEU控制4台应答器。LEU列车运行控制系统基本结构-车载设备列车运行控制系统1.车载安全计算机(VC)VC采用2乘2取2的安全平台，满足SIL4级。列车运行控制系统2.应答器信息接收模块BTM一个BTM模块包含电源板、接收板、传输板和接口板。BTM是一个采用2取2技术的故障安全模块。接收应答器信息并提供精确定位。列车运行控制系统3.连续信息接收模块STMSTM模块是安全模块，可接收ZPW2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨道电路的信息。STM及时传输地面轨道电路信息给安全计算机（VC）和LKJ监控装置。列车运行控制系统4.司机操作界面DMI配备有按钮的液晶显示器，屏幕尺寸为10英寸。显示单元安装在驾驶室便于设备通风，且避免阳光直射的位置。安全等级为SIL2级。各ATP车载设备均应采用统一的司机操作界面。列车运行控制系统DMI显示屏的显示分辨率设为640x480，在此分辨率下，DMI的主界面分为六个区域。DMI主界面区域划分列车运行控制系统DMI主界面功能细分图列车运行控制系统顶棚速度监视区（CSM:CeilingSpeedMonitoringSection）：指限制速度为常数的区域，该限制速度通常是由最限制速度曲线决定的。车载设备在顶棚速度监视区进行的速度监视称为顶棚速度监视。列车运行控制系统目标速度监视区（TSM:TargetSpeedMonitoringSection）：指限制速度下降到较低的限制速度值或限制速度为0km/h的目标点的区域。车载设备在目标速度监视区进行的速度监视称为目标速度监视，目标速度监视分制动到目标点（目标速度为0km/h）和制动到较低的目标速度（目标速度非0km/h）两种情况。列车运行控制系统5.DRU（ATP车载设备的记录器）ATP车载设备配备了内部记录器，主要用于设备状态和故障信息以及各种事件的记录。事件：包括司机对ATP设备的操作，轨道电路信息，ATP与机车的信息交换等。维修人员可通过专用电脑或IC卡等进行数据下载。列车运行控制系统6.速度传感器ATP车载设备的测速系统要求配置两套速度传感器。ATP车载设备的速度传感器需要独立于机车配置，但可以为机车及其它车载设备提供速度通道。列车运行控制系统1.CTCS级别：满足CTCS-2级，预留CTCS3级。2.速度目标值：满足250km/h，预留300km/h及以上扩展条件。3.控制模式：目标－距离模式。4.驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。5.信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。6.兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。7.与列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。8.机车信号功能：主体机车信号功能，通用式机车信号功能。ATP主要技术条件列车运行控制系统9.主要技术要求（1）在任何情况下防止列车无行车许可的运行。（2）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。防止列车超过动车组构造速度。防止列车超过临时限速。（3）防止列车溜逸。（4）制动与缓解。（5）故障后可隔离。ATP主要技术条件列车运行控制系统CTC/TDCS车站分机调度中心CTC车站联锁列控中心轨道电路调度中心下达运行图至车站CTC分机应答器信号机道岔运行图联锁进路命令临时限速信息轨道电路编码进路信息应答器报文控制计算机联锁按照CTC下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路。CTC分机实时:向车站联锁联锁下发进路命令向列控中心下达临时限速信息车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔位置并进行处理。计算机联锁将进路信息发送给列控中心列控中心根据进路信息和临时限速信息:生成轨道电路编码和临时限速报文轨道电路编码发送给轨道电路;临时限速报文发送给应答器。车载设备接收到轨道电路码序和应答器报文信息后，计算生成控制模式曲线，监控列车安全运行。速度曲线基本工作原理列车运行控制系统1250+1300+1350+1300+1350+1300+13509200空闲区段：77950空闲区段：66650空闲区段：55300空闲区段：44000空闲区段：32650空闲区段：21350空闲区段：1速度曲线0空闲区段：0目标距离:行车许可计算的基本原理列车运行控制系统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C2与C0区段的切换列车运行控制系统控车曲线速度（km/h）200车载工作模式1.完全监控模式当车载设备具备列控所需的基本数据（轨道电路信息、应答器信息、列车数据）时，ATP车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。列车反向运行，采用自动站间闭塞，ATP车载设备采用完全监控模式，目标距离通过应答器提供。列车运行控制系统2.部分监控模式:若ATP车载设备接收到轨道电路允许行车信息，但线路数据缺损时，ATP车载设备产生固定限制速度，控制列车运行。（1）连续两组及以上应答器的线路数据丢失，列车在ATP车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，ATP车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），控制列车运行。控车曲线速度（km/h）120应答器故障应答器故障正常应答器正常应答器列车运行控制系统2.部分监控模式:（2）侧线发车，ATP车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU码或UUS码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。监控曲线速度（km/h）45UU码驾驶曲线列车运行控制系统2.部分监控模式:（3）引导接车，ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB码），形成并保持固定限制速度，监控列车运行。监控曲线速度（km/h）20HB码200列车运行控制系统控车曲线速度（km/h）20轨道电路故障3.目视行车模式：在ATP车载设备显示禁止信号时，列车停车后，根据行车管理办法（含调度命令），司机经特殊操作（如按压专用按钮），ATP生成固定限制速度（20km/h），列车在ATP监控下运行，司机对安全负责。每运行一段距离（100-200m）或一段时间，司机应重复按压按钮，否则设备制动停车。列车运行控制系统控车曲线速度（km/h）40（30）4.调车监控模式：车列进行调车作业时，司机经特殊操作（如按压专用按钮）后，转为调车模式，ATP生成调车限制速度，控制车列运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。列车运行控制系统ATP车载设备无控车曲线速度（km/h）5.隔离模式：ATP车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，ATP车载设备控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM失效，ATP车载设备提供机车信号，可人工转为LKJ控制列车。列车运行控制系统6.机车信号模式当通过CTCS级间切换到CTCS-0/1级后，ATP功能相当于一个机车信号设备。当地面具备CTCS-1级条件时，ATP设备相当于主体机车信号，当地面具备CTCS-0级条件时，ATP设备相当于通用机车信号。在这种模式下，ATP设备仅为LKJ设备提供机车信号信息输出，不产生列车控制输出，列控防护功能由LKJ设备实施。列车运行控制系统7.其它几种技术功能模式（1）待机模式设备上电后，自检及交路数据输入时的缺省模式，监控速度为0km/h。通过司机的有关操作，转为其它模式。（2）冒进防护模式列车因信号突变等原因，越过移动授权终点（未处于目视行车模式）后的默认模式。ATP车载设备触发紧急制动。（3）冒进防护后模式列车进入冒进防护模式且停车后的默认模式。ATP车载设备的监控速度为0km/h，等待转入其它模式。列车运行控制系统故障状态下的工作模式轨道电路信息缺失时的处理应答器信息缺失时的处理车载设备故障时的处理列车运行控制系统轨道电路信息缺失时的处理区间运行时轨道电路发生故障，变为无信号时，由HU转换为无码时，通过紧急制动，由其他码转换为无码时通过常用制动停止。驾驶员与调度员取得联系，转换为目视模式。在调度员允许的条件下，列车以20km/h以下的速度向车站运行。如果列车运行至轨道电路无故障的部分，接收到信号的话，则自动的过渡到FS或PS模式。故障状态下的工作模式列车运行控制系统车站接车时车站接车时，与区间一样：如果地面轨道电路信息缺失时，由HU转换为无码时，通过紧急制动，由其他码转换为无码时通过常用制动停止。随后，按照目视模式（OS）运行。运行至车站入口处时，由驾驶员负责停车，并再次通调度员取得联系，得到调度员许可后方可进入车站。在指定位置停车等动作都须有调度员的许可，驾驶员的 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 是确保安全行车。故障状态下的工作模式列车运行控制系统车站发车时车站发车时是在得到调度员许可后，驾驶员将模式切换为OS模式。然后还是在得到调度员许可后，从车站发车。发车后，如果从轨道电路接收到码的话，自动地切换为FS或PS模式，即可完成正常速度下的行车。故障状态下的工作模式列车运行控制系统应答器信息缺失时的处理无源应答器信息丢失首先，当一处无源应答器信息丢失时，由于线路信息采用冗余覆盖，车载设备仍拥有完整的线路数据，可正常运行。无源应答器信息漏测时，由应答器链接的信息发出警报的同时记录到记录装置。故障状态下的工作模式列车运行控制系统连续两个及以上无源应答器丢失遇到连续丢失两个及以上应答器的情况，列车在ATP车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动。当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，进入部分监控模式，就能够继续行驶。故障状态下的工作模式列车运行控制系统进站有源应答器信息丢失列车将缺少临时限速信息和进路数据，车载ATP设备生成NBP为50km/h，驾驶员以低于NBP为50km/h的速度进站，超过该速度时自动输出制动。故障状态下的工作模式列车运行控制系统出站有源应答器信息丢失出站有源应答器主要用于发送至下一车站前的整个区间的临时限速信息。这些信息丢失后，将导致列车无法获知区间是否有临时限速，安全无法保障。从而，车载ATP设备生成NBP为50km/h，超过该速度时自动输出制动。驾驶员以低于NBP为50km/h的速度将列车运行至下一车站。故障状态下的工作模式列车运行控制系统车载设备故障时的处理BTM故障在BTM故障的时候，由于车载设备（VC）和BTM之间的通信异常，车载设备也为故障状态，在双系（VC1，VC2）都发生故障，车载设备输出紧急制动。所以，如果继续走行的话，通过司机操作，将ATP设备转换为隔离模式。遵照司机的指令来运行。故障状态下的工作模式列车运行控制系统STM故障STM是由双重系构成，如果一个系的STM出现故障，双系中，可排除故障继续行驶。万一，双系都出现故障，制动会一直被输出。司机得到调度员许可后，将ATP隔离SW转换到隔离一侧，将列车移动到最近的车站。DMI故障出现DMI故障时，就无法通过ATP装置进行运行。因此，在取得调度员的许可后，应该转为隔离模式。故障状态下的工作模式列车运行控制系统测速故障若速度发电机的线组断线，会自动制动。因为各自都有多个线组，所以一个线组断线的情况下，两个系统之中会脱离一个有故障的系统使运行能够继续。万一，两个系统都出现故障，就会一直保留制动状态。司机要取得调度员的许可，将ATP开放SW切换到隔离侧，并将列车移动到最近的车站。ATP整机故障ATP整机故障后，转为隔离模式。故障状态下的工作模式列车运行控制系统CTCS-3级列控系统　列车运行控制系统无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备系统构成地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络；车载设备增加GSM-R无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。调度中心CTC车站联锁轨道电路列控中心应答器道岔信号机RBC为CTCS-3提供行车许可速度曲线GSM-R无线通信模块及天线车载设备基本组成列车运行控制系统GSM-R固定网络基本组成列车运行控制系统列车运行控制系统车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信模块（RTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录器（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。车载设备结构列车运行控制系统车载设备模块-1列车运行控制系统车载设备模块-2列车运行控制系统列车运行控制系统DMI主界面区域划分列车运行控制系统列车运行控制系统序号C3比C2增加的功能备注1坡度曲线D5区2公里标E23区3过分相D2/D3/D4区4GSM-R网络状态信息E16b区5RBC切换信息D2/D3区6桥梁隧道信息D2/D3/D4区7车站名称E7区8机车信号D6区列车运行控制系统运行 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 显示区桥梁、隧道、分相区、车站、临时限速、RBC切换等预告信息列车运行控制系统RBC设备采用硬件安全比较冗余结构，包括：无线闭塞单元（RBU）、 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、ISDN服务器、操作控制终端和交换机等设备组成。地面设备-RBC列车运行控制系统GSM-R网络由移动交换中心（MSC）、基站控制器（BSC）、基站（BTS）、光传输设备（OTE）、移动终端（MT）、码型转换和速率适配单元（TRAU）等组成。GSM-R网络列车运行控制系统RBC通过ISDN服务器，利用PRI接口接入GSM-R网络，车载设备通过MT，利用RS422接口接入GSM-R网络，实现车地双向无线通信地面GSM-R网络基站采用“单网交织冗余覆盖”的方式，单基站故障，可以确保网络通信的服务质量（Qos）指标。GSM-R网络列车运行控制系统地面应答器设置应同时满足CTCS-2级列控系统的需求，并集成CTCS-3级和CTCS-2级报文。应答器布置列车运行控制系统（1）区间应答器组【Q】设置区间应答器组位于闭塞分区入口前方200m处。发送信息包括：线路允许速度、线路坡度、轨道区段信息及特殊区段信息等固定信息。列车运行控制系统（2）进站信号机应答器组【JZ】/【FJZ】进站信号机应答器组位于进站信号机（含反向）外方30m处。发送信息包括：线路允许速度、临时限速、线路坡度、轨道区段信息及调车危险等数据。列车运行控制系统（3）出站信号机应答器组【CZ】/【FCZ】正线股道布置无源应答器组；侧线股道布置有源应答器组。发送信息包括：线路允许速度、轨道区段信息、临时限速及特殊区段信息等信息。列车运行控制系统（4）调车应答器组【DC】对于有调车作业并有可能危及正线列车运行安全的调车信号机外方15m处设置由有源应答器组。当调车信号关闭时，该应答器组发送调车危险信息。列车运行控制系统（5）定位应答器组【DW】设置在闭塞分区中间和车站各股道中间设置单应答器组，用于列车定位。定位应答器组根据设置位置，可提供线路里程、车站名称、桥梁和隧道名称等辅助信息。列车运行控制系统（6）中继站应答器组【ZJ】设置在上下行线路靠近区间中继站的位置单独设置有源应答器组。发送信息包括：临时限速和线路数据等信息。列车运行控制系统（7）等级转换应答器组设置GSM-R网络注册应答器组【GRE】RBC连接应答器组【RL】C2-C3等级转换预告应答器组【YG-2/3】C2-C3等级转换执行应答器组【ZX-2/3】C3-C2等级转换执行应答器组【FZX-3/2】列车运行控制系统（8）RBC切换应答器组设置RBC切换预告应答器组【YG-R】RBC切换执行应答器组【ZX-R】列车运行控制系统接入客运专线信号安全数据网的设备包括：列控中心（TCC）、计算机联锁（CBI）、临时限速服务器（TSRS）、无线闭塞中心（RBC）采用工业以太网网络设备（工业级交换机）构成冗余双环网，网络设备中单节点信息传输时延不大于50us，单网络内数据通信自愈时间不大于50ms，网络间数据通信自愈时间不大于500ms连接相邻网络设备的光纤长度应不超过70km，光纤长度不满足要求时应增加中继器设备每一独立环网中接入的网络设备（交换机、中继器）超过40个或应用网络线路（铁路线路）长度超过600km时，应将网络环路分割成不同子环网。各相邻子环网间应采用三层工业以太网交换机进行连接。信号安全数据网列车运行控制系统根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可无线闭塞中心RBC应答器通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息向车载设备传输定位和等级转换信息向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统的需要用于实现车载设备与地面设备的双向通信GSM-R核心网包括移动交换子系统、GPRS子系统、智能网接口GSM-R网络采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，提高了车地通信的可靠性根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行车载安全计算机轨道电路实现列车占用检查发送行车许可信息，满足后备系统的需要各组成部分的基本功能列车运行控制系统1.进路指令4.进路信息5.行车许可3.轨道、道岔及信号状态无线闭塞中心轨道电路信号机，道岔调度集中CTC2.道岔动作指令6.控车曲线车站联锁设备基本工作原理列车运行控制系统是高速铁路的核心安全系统，是确保高速列车安全、提高行车效率的关键装备之一，是高速铁路的“控制中枢”和“神经系统”。CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，满足350km/h及以上运营速度，并具备CTCS-2级后备功能的列车运行控制系统。列车运行控制系统系统功能四显示追踪传统铁路采用司机目视地面信号显示的方式，安全由司机保障。C3等级下，安全由设备保障，各列车均通过无线网络向地面控制中心发送位置、速度等信息，地面控制中心将相关信息发送给后续列车，后车实时得到前方32km距离的信息，控制行车安全(紧急制动距离6km)；轨道电路自动检测断轨、落物等情况，将危险信息实时发送给地面控制中心，地面控制中心通过无线网络发送给车载设备，及时停车。列车运行控制系统CTCS-3级列控系统满足运营速度350km/h、最小追踪间隔3分钟的要求。CTCS-3级列控系统满足正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行的要求。CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。CTCS-3级列控系统车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。主要技术原则列车运行控制系统CTCS-2级作为CTCS-3级的后备系统。RBC或无线通信故障时，CTCS-2级列控系统控制列车运行。全线RBC设备集中设置。GSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。动车段及联络线均安装CTCS-2级列控系统地面设备。300km/h及以上动车组不装设列车运行监控装置（LKJ）。主要技术原则列车运行控制系统在300km/h及以上线路，CTCS-3级列控系统车载设备速度容限规定为超速2km/h报警、超速5km/h触发常用制动、超速15km/h触发紧急制动。RBC向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。CTCS-3级列控系统统一接口标准，涉及安全的信息采用满足IEC62280标准要求的安全通信协议。CTCS-3级列控系统安全性、可靠性、可用性、可维护性满足IEC62280等相关标准的要求，关键设备冗余配置。主要技术原则列车运行控制系统基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息，满足跨线运营。C3级列控系统满足跨线运行的运营要求，C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200-250km/h，同时作为C3的后备系统。车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车位置、速度、工作模式和列车状态等信息，并可在CTC系统上实时显示。临时限速的灵活设置，可以实现任意长度、任意速度、多数量的临时限速设置。主要特点列车运行控制系统运营场景是对运营中系统工作方式的简要描述注册与启动注销级间转换行车许可进出动车段特殊进路降级情况完全监控目视行车引导隔离待机休眠部分监控机车信号RBC切换重联与摘解调车模式人工解锁进路临时限速灾害防护调车自动过分相14个主要运营场景车载9种工作模式运营规则列车运行控制系统场景1：注册与启动描述停在车站股道或线路上的列车，从车载设备上电、司机开启驾驶台、具备发车条件至列车启动时信号系统的工作过程。场景2：注销描述了列车停车后，从注销列车信息至关闭车载设备电源工作过程。场景3：级间转换描述了列车在CTCS-3级区段和CTCS-2级区段边界，列控系统应遵守的原则和车载设备等级转换过程。场景4：RBC切换描述了在不同RBC边界处，实现列车在两个RBC间行车许可控制的安全切换过程。运营场景列车运行控制系统(1)列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；(2)RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可，同时RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信；(3)列车尾部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制，终止与RBC1的通信，完成RBC切换；(4)列车根据RBC2提供的行车许可运行。RBC切换场景列车运行控制系统场景5：行车许可描述了在CTCS-3级区域，运营条件正常的情况下，列车获得行车许可，监控列车运行的过程。场景6：重联与摘解描述了以列车进路方式将两列不同的列车从区间线路接入车站同一股道或将停在车站股道上的一列车摘解成两列车并分别以列车方式向区间线路发车的运输作业。场景7：调车作业描述了进入调车模式（SH）、调车作业防护、调车折返和退出调车模式（SH）的工作过程。场景8：人工解锁进路描述了取消已经办理的接发车进路的工作过程。运营场景列车运行控制系统场景9：进出动车段描述了在动车组进入和驶出动车段时信号系统的工作方式和流程。场景10：特殊进路描述了在特殊情况（如：未安装车载设备的列车、列车运行中途车载设备故障），列车将根据调度命令以地面信号作为行车凭证，按站间闭塞方式运行的过程。场景11：自动过分相描述了列控车载设备根据地面设备提供的分相区信息，在适当位置给动车组过分相装置发送指令，实现自动过分相。运营场景列车运行控制系统在C3区段，分相信息存储在RBC内，同时也存储在地面应答器内。C3ATP控车时，牵引供电分相信息与列车的行车许可一起由RBC提供给列车，分相区信息包括：至分相点距离、分相区长度等。自动过分相原理列车运行控制系统列车前端距分相区还有10秒走行距离时，车载设备向司机发送出提示；列车前端距分相区还有3秒走行距离时，车载设备向动车组发过分相指令；当列车前端越过分相区200m后，车载设备取消原触发动车组相关过分相的操作；自动过分相逻辑列车运行控制系统场景13：临时限速描述了在调度中心设置、下达和取消临时限速命令的工作过程。场景14：灾害防护描述当有意外情况发生时，信号系统紧急反应的处理情况。包括风、雨、雪的灾害防护、塌方、落物的灾害防护以及车站站台紧急情况的防护。运营场景场景12：降级运行描述了在轨道电路非正常占用、道岔失表示、灯丝断丝、RBC故障、联锁通信故障、车载故障、应答器故障、无线故障情况下，系统将根据具体情况实施降级运行。列车运行控制系统临时限速命令由临时限速服务器集中管理。临时限速服务器设置于调度中心或靠近调度中心的车站，分别向列控中心（TCC）及无线闭塞中心（RBC）传递临时限速信息。TCC和RBC均采用实时组帧临时限速报文，C2实现任意长度、任意速度、多数量的临时限速。临时限速命令流程：拟定限速命令、下达限速命令、执行限速命令、取消限速命令。各个环节均设置双重口令，双人操作和检查。临时限速设置列车运行控制系统临时限速设置列车运行控制系统对于计划性临时限速，行车调度员在行调台检索待拟订的临时限速调度命令，确认后生成临时限速调度命令（含文本），下发给临时限速服务器进行有效性校验。临时限速服务器校验成功后，将该临时限速调度命令存入待执行列表中，并向CTC和临时限速操作终端返回校验成功；若校验失败，向CTC和临时限速操作终端返回失败原因。行车调度员可根据失败原因调整临时限速命令参数，重新尝试下发。临时限速操作流程列车运行控制系统对于非计划性的临时限速，行车调度员应使用临时限速操作终端直接拟定临时限速调度命令，确认后下发给临时限速服务器进行校验和存储。临时限速服务器校验成功后，将该临时限速调度命令存入待执行列表中，并向CTC和临时限速操作终端返回校验成功；若校验失败，向CTC和临时限速操作终端返回失败原因。临时限速操作流程列车运行控制系统临时限速服务器对即将执行的临时限速调度命令以其计划开始执行时间前30分钟起，提示调度员确认激活，并可间隔10分钟重复提示直至确认或超出该临时限速命调度命令的计划结束时间。临时限速操作流程列车运行控制系统行车调度员根据临时限速操作终端或CTC的激活提示，在临时限速操作终端上选取并激活即将执行的临时限速调度命令。临时限速服务器根据临时限速调度命令参数信息判别相关TCC和RBC，并根据相关TCC和RBC的管辖范围及接口协议要求，进行拆分和转换为相应设备所识别的临时限速信息。相关TCC和RBC分别对接收的临时限速信息进行合法性判断后，将验证结果反馈给临时限速服务器。临时限速操作流程列车运行控制系统行车调度员根据临时限速操作终端或CTC的设置提示，在临时限速操作终端上选取并设置验证成功的临时限速调度命令。临时限速服务器将临时限速调度命令拆分和转换后分发给相关TCC和RBC执行。相关TCC和RBC分别执行接收到的临时限速信息，并将执行结果反馈给临时限速服务器。对于执行成功的临时限速信息，RBC和TCC分别通过GSM-R无线通信和有源应答器将临时限速信息发送给车载设备。临时限速操作流程列车运行控制系统临时限速操作流程当行车调度员确认临时限速调度命令可取消时，经行调台再次拟定与该设置命令的限速区位置参数完全一致的取消命令，然后下发给临时限速服务器做校验和存储。列车运行控制系统临时限速服务器校验成功后，将该临时限速调度命令存入待执行列表中，并向CTC和临时限速操作终端返回校验成功；若校验失败，向CTC和临时限速操作终端返回失败原因。行车调度员可根据失败原因调整临时限速命令参数，重新尝试下发。行车调度员根据临时限速操作终端或CTC的校验成功回复，选取下达取消验证命令。临时限速服务器将取消验证命令分发至相关TCC和RBC。临时限速操作流程列车运行控制系统相关TCC和RBC分别对接收的临时限速取消信息做合法性判断后，将验证结果反馈给临时限速服务器。当行车调度员确认临时限速调度命令取消验证操作成功时，即可下达取消执行命令。临时限速服务器将取消执行命令分发至相关TCC和RBC。相关TCC和RBC分别执行临时限速取消信息，并将执行结果反馈给临时限速服务器。临时限速操作流程列车运行控制系统列控车载设备9种主要工作模式完全监控模式(FS)休眠模式(SL)C3专有目视行车模式(OS)调车模式(SH)引导模式(CO)隔离模式(IS)待机模式(SB)部分监控模式(PS)C2专有机车信号模式(CS)C2专有车载工作模式列车运行控制系统完全监控模式(FS)当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路数据等）时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（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。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统休眠模式(SL)该模式用于非本务端列控车载设备。在该模式下，列控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立即折返，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。适用于C3车载车载工作模式列车运行控制系统目视行车模式(OS)当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（300米）或一定时间（60秒）司机需确认一次。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统调车模式(SH)当调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。当工作在CTCS-3级时，经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再重新与RBC连接。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统隔离模式(IS)当列控车载设备停用时，需在停车情况下，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载设备不具备安全监控功能。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统待机模式(SB)当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式，车载设备禁止列车移动。当司机开启驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统引导模式(CO)当开放引导信号或出站信号机开放且列车前端距离出站信号机较远（大于250米）发车时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，C2时车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。适用于C3车载和C2车载车载工作模式列车运行控制系统部分监控模式(PS)该模式仅用于CTCS-2级控车。在C2等级时，当车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。仅适用于C2车载车载工作模式列车运行控制系统机车信号模式(CS)该模式仅用于CTCS-2级控车。当列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载设备按固定限制速度（最高限速80km/h）监控列车运行，并显示机车信号。当列车越过禁止信号时触发紧急制动。仅适用于C2车载车载工作模式列车运行控制系统完全监控模式（FS）调车模式（SH）引导模式（CO）目视行车（OS）待机模式（SB）隔离模式（IS）休眠模式（SL）完全监控模式（FS）停车&调车键&RBC授权RBC授权&降低到允许速度&司机确认停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关隔离-调车模式（SH）---停车&（退出调车键或关闭驾驶台）停车&隔离开关隔离-引导模式（CO）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关隔离-目视行车（OS）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权RBC授权&停车&司机确认停车&关闭驾驶台