项目五-车载信号200H

2015-1-3
3
1.列控系统概况
列车运行控制系统发展经历： 司机驾驶 自动闭塞+地面主体信号+纯司机控制 自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+纯司 机控制 自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+自动 停车+纯司机控制 自动闭塞+车载列车运行自动控制系统+司机控制
2015-1-3
系 统 构 成
RLU
GSM-R车载 电台
DRU
车载主机VC
BTM
车载设备主机 测速测距模块 STM模块
应答器
轨道电路 编码设备
LEU 车站列控中心
车站联锁 调度集中系统（CTC）
CTCS2-ATP型车载结构
· 安全计算机(VC)
ATP装置的核心部分，负责从ATP各个模块搜集信息， 生成制动模式曲线，必要时通过故障安全电路向列车输出 制动信息，控制列车安全运行。安全计算机为2×2取2结 构，以保证列车控制的安全性和设备的冗余性。安全计算 机的核心安全逻辑由FS-LSI实现。
列控中心
计算机联锁
调度集中
应答器
轨道电路
车载设备
2015-1-3
19
C2列控系统概述-系统框图
信号楼
无线接口 记 录 单 元 制 动 集中监测 车务终端 CTC或TDCS站机
车载安全计算机 人机接口 测 速 B T M S T M 轨道电路 LEU 辅助维护机 列控中心 车站联锁
BTM天线
STM天线
2015-1-3
11
1.列控系统概况
CTCS（Chinese Train Control System） CTCS2
是基于轨道传输信息的列车运行控制系统。面向提速干线和高速 新线，采用车-地一体化设计，地面可不设通过信号机，机车乘 务员凭车载信号行车。
2015-1-3
12
1.列控系统概况
列车控制系统等级标准 CTCS3
3.3
CTCS2-ATP设备组成
车载安全计算机(VC) 应答器信息接收单元（BTM）
轨道信息接收单元（STM） 列车接口单元(TIU)
运行记录单元(DRU)
速度传感器 应答器信息接收天线
人机界面（DMI）
轨道信息接收天线
B r a k e handle
SW
B T M antenna
BTM
A T P DMI
无源应答器
有源应答器
车载子系统
地面子系统
其他系统
2015-1-3
20
3.2 当前信号系统的发展变化
列车运行速度的提高要求信号系统必须实现由对地面固 定信号显示的控制到面向列车移动体直接控制的转变。
ETCS
CTCS 列控车载 ETCS
应答器
ZPW200轨道电路
3.2 信号系统的发展变化
列车上安装列控车载设备, 接收地面信息，实现对列车移动 体的直接控制。
GSM-R天线
无线接收 模块 人机界面
Profibus总线
列车司机 人机界面
列车总线
欧洲安全 计算机
车载安全计算机
列车接口 单元
司法记录器 诊断记录器
轨道电路处理模块
轨道电路天线2
车轮传感器
雷达 应答器天线 1或2 1或2
车载设备自动生成速度限制曲线,超出后将自动制动
ATP
ZPW-2000轨道电路
应答器
4
5
驾驶方向向后
ATP隔离开关
6
常用制动反馈信号
7
紧急制动反馈信号
对EMU动车组输出控制的接口
序号 输出继电器 名称 功能说明 双点输出，两点之间断路时为启动紧急制动输出， 两点之间短路时为非紧急制动。 该输出控制为安全输出，采用双点输出。
DRU
·列车接口单元(TIU)
这是主要由继电器组成的单元，实现输入与输出接口功能。 它的作用是核对车载安全计算机各系统输出的制动指令，对 两套车载安全计算机输出的制动指令进行“或”操作后，作 为系统的最终输出。
列车接口单元(TIU)
隔离开关
CTCS2－ATP车载列控系统主机外围设备
· 人机界面(DMI)
共有5个应用等级：CTCS0、CTCS1、CTCS2、CTCS3、CTCS4
2015-1-3
10
1.列控系统概况
列车控制系统等级标准
CTCS（Chinese Train Control System） CTCS0为即有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置 构成。 CTCS1由主体机车信号+加强型运行监控记录装置组成。面向 160km/h以下的区段。
从EMU动车组输入采集的接口（典型信号）
序号 1 2 3 输入信号名称 本驾驶室激活信号 休眠信号 驾驶方向向前 功能说明 指示本驾驶室激活。 指示非本务端驾驶室状态。 1-向前；0-非向前 1-向后；0-非向后 用于切断ATP系统电源并旁路ATP输出的紧急 制动接点。 常用制动反馈信号，1-有常用制动，0-无常 用制动。 紧急制动反馈信号，1-有紧急制动，0-无紧 急制动。
地面设备完成前面三项功能,车载设备完成第四项功能
2015-1-3
8
1.列控系统概况
列车运行控制系统分为以下几类：
按人-机关系分类 设备优先的自动控制减速系统、司机操作优先的速度自动监督 系统，即机控优先和人控优先 按照地面-机车之间的信息通道分类 连续式、点式、点连式 点式设备有查询应答器、感应环线等
下既有线 。
CTCS-2
CTCS-1
CTCS-0
由通用机车信号和运行监控记录 装置构成。面向120Km/h既有线 。
1.列控系统概况
各国铁路对列车运行控制系统发展比较一致的认为： 在最高运营速度为160km/h以下的铁路采用列车自动停车装置或有简单 速度检查功能的列车自动停车装置。
在提速线路（如最高运营速度提高到200km/h的线路）列车速度自动监 督系统是必须装备的安全设备。
在高速铁路则必须安装列车自动控制系统。
2015-1-3
7
1.列控系统概况
列车运行控制系统一般包括地面设备和车载设备，是列车超速 防护和机车信号系统的一体化系统，主要功能有： 检查列车在区间的位置（列车检测） 形成速度信号（调整列车间隔） 向列车发送速度信号或目标距离信号（信号传输） 按速度或目标距离信号控制列车制动（制动控制）
项目五：列控车载设备分析与维护
曹峰
摘 要
1.列车运行控制系统概况 2.CTCS2-ATP系统名称、特点和功能 3.CTCS2-ATP结构 4.CTCS2-ATP原理 5.CTCS2-ATP控车模式 6.CTCS2-ATP技术参数
1.列控系统概况
列车运行控制系统是保证列车安全、高效 运行的重要信号设备（简称列控设备） 目前，铁路信号已经从传统的方式，即以 地面信号显示传递行车命令，机车司机按行 车规则操作列车运行的方式，发展到了根据 地面发送的信息自动监控列车速度，并由车 载列控系统实施运行控制的方式。
4
1.列控系统概况
色灯显示
车载显示
5
2015-1-3
1.列控系统概况
CTCS等级
CTCS-4
基于无线通信传输平台，取消 轨道电路，实现虚拟闭塞或移 动闭塞。未来发展方向。
CTCS-3
基于无线信息传输，机车乘务员 凭车载信号行车 。 用于300-350km/h线路。 基于应答器和轨道电路信息传输， 机车乘务员凭车载信号行车。 已应用于200-250km/h线路。 由主体机车信号和安全型运行监 控记录装置组成。面向160Km/h以
安装在车辆2、3轴上，通过车轮的转动产生脉冲信 号，并输入至安全计算机，用于测量列车运行速度。
速度传感器 通过检测轮轴转速的方式，得到当前列车运行速度。
雷达
当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射频率； 反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射频率。 如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。
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 车控制系统。 CTCS4 是基于无线传输信息的列车控制系统，面向高速新线或特殊线 路。
2015-1-3
13
1.列控系统概况
名词解释 允许速度: 列车运行过程中允许达到的最高安全速度 目标速度: 列车运行前方目标点允许的最高速度 目标距离: 列车前端至运行前方目标点的距离 目标距离模式曲线 以目标速度、目标距离、线路条件、列车特性为基础生成的保 证列车安全运行的一次制动模式曲线。
2015-1-3 14
2. ATP系统名称、特点和功能
2.1 ATP的名称
ATP是英文 Automatic Train Protection 的缩写
中文名为：列车超速防护。
2015-1-3
15
2.2 ATP系统的主要特点
可有效地实现超速防护功能。 能给司机充分、确切的显示，有利于司机最 优地驾驶列车。 地面应答器是安装方便,十分灵活。 车载计算机采用符合“故障－安全”准则的 计算机系统，安全性较高．
列控车载设备主要接口
· 动车组(EMU)接口
ATP车载装置的控制对象。向ATP提供包括前进、后退 、零位、制动、牵引在内的司机操作状态，同时接收ATP发 出的制动、切除牵引等信息。 ·运行监控记录装置(LKJ)
在CTCS0/1级或ATP某些故障的情况下，由LKJ控车。当LKJ 控车时，ATP负责向LKJ提供轨道电路信息(机车信号)。另外， ATP与LKJ之间还存在一些列车控制、状态信息的交互，用于运 行管理。
M a s t e r controller
ATP
Speed sensor
VC
STM
Distr ibuti on panel
Powering command
S T M antenna
B r a k e command
S p e e d sensor
LKJ SW
L K J MMI
MU
司机
DMI
LKJ
STM轨道电路感应器的最底部是带有保护外壳的感应线圈 ，它可以通过线缆将感应的轨道信号输出。在感应线圈的上 面是两个固定支架，用于将STM轨道电路感应器固定在机车 上，根据现场安装的需要，固定支架可以进行变更。
· BTM天线
接收来自地面应答器的信号，传输至BTM模块进行信息 解调处理。
· 速度传感器
连续式设备有轨道电路、轨道电缆回线、漏泄电缆、无线
2015-1-3 9
1.列控系统概况
列车运行控制系统等级标准： ETCS（European Train Control System） 共有4个应用等级：ETCS0、ETCS1、ETCS2、ETCS3 CTCS（China Train Control System ） 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 求的技术规范。
VC
·轨道电路信息接收模块(STM)
通过STM天线(感应器)接收轨道电路信号，解调轨道电路上
传的信号信息，将解调的信息传递给安全计算机。STM可以接 收最多16种载频，包括国产移频以及ZPW-2000、UM71系列轨道
电路信息。STM可根据应答器信息、轨道电路载频锁定信息、
司机操作锁定可接收的载频。
2015-1-3
16
2.3 ATP控制条件
• 线路参数 －－来自应答器(点式信息) 包括坡度、曲率半径、线路限速、等级切换命令等 ； • 轨道电路信号－－来自STM（连续信息） • 列车参数－－存储或用户输入 包括列车长度、列车制动减速度等； • 列车速度－－来自测速测距单元
• 列车接口－－来自动车组接口 包括紧急和常用制动接口、司机手柄位、与LKJ接口等；
2.4 CTCS2-ATP车载主要功能
· 轨道电路信息接收 · 应答器信息接收 · 速度、距离计算
· 防止列车溜逸 · 控制显示 · 异常检测
· 列车位置校正
· 模式曲线的生成 · 制动指令输出
· 动作、状态记录
· 与LKJ的接口功能 · 与EMU的接口功能
3. CTCS2-ATP结构
3.1 信号系统主要组成
通过声音、图象等方式将ATP车载装置的状态通知司机。司 机可以通过DMI上的按键来切换ATP装置的运行模式或是输入必 要的信息。
DMI显示屏的显示分辨率为640×480。主界面分为 六个主显示区 。
STM天线
感应钢轨中的轨道电路信号，传输至STM模块进行解码处 理。STM轨道电路感应器是由感应线圈、固定支架和线缆组成 ，如图3所示，它是STM的前端信号感应部件，安装于机车前 部，感应线圈的底部距离钢轨面135±5mm。
STM
· 应答器信息传输模块(BTM)
通过BTM天线，接收符合应答器信息定义标准的信息，经
过校核后，将正确的信息传输至安全计算机。应答器信息包
括线路参数信息、进路信息、临时限速信息以及级间切换等 信息。
· 数据记录单元(DRU)
该模块记录ATP装置的动作、状态、司机的操作等信息 ，采用PCMCIA卡作为存储介质，通过读卡器可将数据下载 至地面分析管理微机，进行设备运行状况分析。