CTCS2 ATO城际铁路列控系统总体技术研究

Technological Innovation
技术创新
CTCS2+ATO城际铁路列控系统总体技术研究
罗 松
（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073） 摘要：城际铁路列控系统用于保障城际铁路列车行车安全、提高铁路运输效率，是城际铁路系统的 重要组成部分。提出C T C S2+A T O的城际铁路列控系统，介绍系统结构、主要运营场景和系统优势。 采用该系统有利于提高铁路运输和控制的智能化、自动化，在保障行车安全、提高运输效率、降低 司机劳动强度等方面将发挥重要作用。 关键词：CTCS-2；列车自动运行；城际铁路 Abstract: The intercity railway train control system is used to ensure train operation safety and improve the railway transport efficiency, and it is an important part of the intercity railway system. The paper puts forward the CTCS2+ATO intercity railway train control system, including the system structure, main operating scenarios and the advantages. This system will help improve the automation and intelligence of the railway transport and control, and will play an important role for ensuring train operation safety, improving the transport efficiency and reducing the driver's labor intensity and so on. Keywords: Chinese Train Control System Level 2 (CTCS-2); automatic train operation; intercity railway DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.001 随着经济和社会的发展，城市之间人员和商品 的流动愈加频繁。为了促进经济发展，满足区域交 通的需要，珠三角、长三角、京津冀等经济发达区 域相继规划建设城际铁路。其中，京津城际铁路作 为全国第一条城际间高速铁路，于 2008 年 8 月 1 日 正式通车运营，极大地促进了北京和天津的“同城 化”和“一体化” 。 城际铁路是专门服务于相邻城市间或城市群间， 列车设计时速 200 km 及以下的，线路长度介于 50 ～ 200 k m 之间的，快速、便捷、高密度客运专线铁 路。城际铁路列控系统是保证城际铁路列车行车安 全和提高铁路运输效率的安全控制系统。根据城际 铁路“高速度、高密度、跨线运行”的实际特点， 需要研究和开发适用于城际铁路的列控系统。 本文给出了一种 C T C S2+ A T O 城际铁路列控 系统。 证列车行车安全，并不具备列车自动运行、列车运 行自动调整、车门 / 安全门（屏蔽门）联动、折返 等功能。为了满足城际铁路运营需求，在 CTCS-2 级 列 控 系 统 基 础 上 增 加 A T O 相 关 功 能， 得 到 CTCS2+ATO 城际铁路列控系统。 C T C S2+ A T O 城际铁路列控系统在 C T C S -2 级列控系统基础上，增加站间自动运行、车站定点 停车及车站通过、折返作业、列车运行自动调整、 车门 / 安全门或屏蔽门防护及联动控制、列车运行 节能控制等自动运行相关功能。地面设备配置兼容 CTCS-2 级列控系统，与 CTCS-2 级列控系统相关 的地面设备设置方式维持不变。满足正向自动闭塞 追踪运行、反向自动站间闭塞运行的要求。满足站 站停与大站停混合运输的开行方式。 城际铁路列控系统在 CTCS-2 级列控系统基础 上增加车载 A T O 设备，实现列车自动驾驶 ； 地面 设置专用的精确定位应答器（J D）实现列车精确定 位，设置通信控制服务器实现站台门控制和运行计 划处理 ； 采用 G S M - R 网络电路交换数据业务实现 车地双向通信 ； 原则上车载设备处于完全监控模式
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技术创新
A T O 根据运行计划信息及列车运行状况采用牵引、 制动、惰行等控制策略，自动驾驶列车在区间运行。 区间信号关闭时，A T O 应按照 A T P 的防护曲线在 A T P 的目标停车点前一定距离自动停车。区间信号 开放后，车载设备获得行车许可。ATO 判断具备发 车条件时闪烁“ATO 发车”指示灯，此时司机可按 压“ATO 启用”按钮，由 ATO 自动驾驶列车。 进站停车 ：列车经过股道精确定位应答器时， 车载设备通过 B T M 获得定位信息并对列车位置进 行精确校正。车载设备同时获得本股道的运营停车 点位置信息和门侧信息。A T O 根据列车运行状况 （位置、速度等）控制列车牵引、制动、惰行，使列 车准确地停在运营停车点处。若列车未到达运营停 车点，允许司机人工驾驶列车继续前行停车对位 ； 若列车越过运营停车点，允许司机人工驾驶列车后 退，一次后退距离不超过 5 m。 3.2 车门/站台门防护及联动控制 车门防护 ： ATP 接收股道精确定位应答器中的 门侧信息，向列车输出开门允许，进行车门防护。 A T P 仅在判断列车停准且停稳后，输出开门允许。 若门侧信息为“左侧”或“右侧” ，A T P 输出“开 左门允许”或“开右门允许” 。若门侧信息为“双 侧” ，A T P 同时输出“开左门允许”和“开右门允 许” 。 站台门防护 ： 当联锁检测到站台门“锁闭”时， 允许开放对应的进站、出站信号。否则，应立即关 闭对应信号。当 T C C 检测到站台门“报警”时， 对应股道发“H”码。T C C 未接收到 C C S 发送的 开门命令时，不向站台门系统发送开门动作。 ATO 车门控制 ： ATO 在 ATP 给出开门允许后 进行车门控制。A T O 采集车辆提供的“门控模式” 信号，用于车门控制。ATO 提供以下 3 种车门控制 模式 ： 自动开门 / 自动关门（由 A T O 自动打开车 门，并在站停时间结束后，自动关闭车门） ； 自动开 门 / 手动关门（由 A T O 自动打开车门，由司机手 动关闭车门） ；手动开门 / 手动关门（由司机手动 打开和关闭车门） 。任何车门控制模式下，司机可人 工操作车门。 车门与站台门联动控制 ： 系统在车地通信正常 时，可提供车门与站台门联动控制功能。开 / 关车
2 城际铁路列控系统结构
CTCS2+ATO 城际铁路列控系统包括地面设备 和车载设备。地面设备由通信控制服务器（C C S） 、 列 控 中 心（T C C） 、 临 时 限 速 服 务 器（T S R S） 、 Z P W -2000 轨道电路、应答器及 L E U、G S M - R 通信接口设备等组成。车载设备由列车超速防护
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3 主要运营场景
CTCS2+ATO 城际铁路列控系统包括注册与启 动、注销、进出动车段、列车自动运行、折返作业、 车门 / 站台门防护及联动控制、列车运行自动调 整、自动过分相、临时限速、降级及故障情况、灾 害防护、互通运行等 12 个运营场景。下面简要介绍 几个主要运营场景。 3.1 列车自动运行 车站出发 ： 列车在股道完成站台作业。到达预 定的发车时间后，司机瞭望检查完成旅客乘降作业 后进行关门操作（或由 A T O 自动关门） 。车载设备 和地面设备进行车门与站台门联动控制，车门和站 台门同步关闭。联锁检测到站台门锁闭后，允许已 办好进路的出站信号开放，此时列控中心控制轨道 电路发送机车信号允许码。车载设备根据轨道电路 发送的机车信号允许码更新行车许可。ATO 确认车 门关闭，司机驾驶手柄位置正确，且相关条件具备 后，闪烁“ATO 发车”指示灯提示司机。司机确认 车门关闭后，根据发车提示按压“A T O 启用”按 钮，ATO 根据列车运行计划及行车许可，自动驾驶 列车。若发车时车载设备无法转入自动驾驶模式， 需由司机人工驾驶列车从车站出发。 区间运行 ： 当列车通过出站口应答器组时，接 收应答器发送的线路数据信息和 C C S 呼叫信息。 若从出站口应答器组获得的 C C S 呼叫信息与当前 C C S 不同，则车载设备呼叫新的 C C S 建立通信。
1 城际铁路列控系统简介
C T C S -2 级列控系统在我国高速铁路中已经 得到广泛使用，但是它主要用于防止列车超速，保