《铁路运输设备》教学课件—8.5铁路行车安全保障体系

铁路运输设备第八章铁路运输管理信息化
与列车运行安全
铁路运输管理信息系统
（TMIS）
01
目录CONTENTS
编组站综合自动化系统02
货票信息管理系统
03
车号自动识别系统
04
铁路行车安全保障体系05
第五节
铁路行车安全保障体系
铁路作为一种重要的交通运输方式，确保安全不仅是对其生产作业环节的基本要求，而且也是铁路运输服务质量的重要体现。

世界各国铁路企业和政府历来都十分重视铁路运输安全，把预防铁路事故放在重要位置，并为此进行着持久不懈的努力。

铁路运输安全包括旅客运输安全、行包运输安全、货物运输安全、行车安全、道口安全等，也就是所有运输对象在整个运输生产过程中的安全。

而行车安全，即列车运行安全，是铁路运输安全最重要、最核心的部分。

线路上轨道设施的损伤，信号故障或性能不良，机车车辆主要部件破损或失灵，往往会导致严重行车事故的发生。

随着行车密度的加大和行车速度的提高，无论是已经多次提速且实行“客货混跑”的既有铁路，运行高速动车的客运专线铁路，还是要专为开行重载大列而修建的重载运输线路，“大密度、高负荷”的运输现实对行车安全的要求标准越来越高。

经过几十年的不懈努力，尤其是近十多年来，我国的行车安全保障体系正在逐步形成，并日趋完善。

一、行车安全保障体系简介
现代化的安全基础设施与监控设施的建设仍将是我国近期及未来安全技术进一步发展与提高的目标与方向。

根据我国铁路运输组织的发展特点，尤其应加强动态安全监测网络的建设，实现通过分设于线路、机车、车辆上各种移动的安全监测设备分别对线路、机车、车辆等设施进行连续、动态的监测。

具体来说，就是要建立一个“车对地”“地对车”“地对地”“车对车”的监测预警体系。

该体系的实现，将进一步完善我国行车安全技术系统，使我国行车安全工作取得新的成就。

该体系的基本架构简述如下：
1.“车对地”安全监测
应用安装在移动设备上的安全监测系统，实现对线路及其他固定设备每一处的连续动态安全监测。

如应用轨道检测车、钢轨检测车和安全综合检测车，利用网络化的车载计算机数据分析系统，实现各子系统的同步综合监测与评价。

2.“地对车”安全监测
应用安装在行车线路上的安全监测系统，实现对客货运机车、车辆的连续动态安全监测。

如已
投入使用的机车车辆运行状态及超偏载的安全监测系统、机车车辆机械故障诊断仪器及系列红外线
轴温探测仪和轴温报警装置等。

3.“地对地”安全监测
应用各种地面设置的安全监测装备，实现对重点线路、桥梁、隧道、道口等固定设施的动态安全检查。

如建立列车超速防护控制系统、车站计算机联锁控制系统、列车接近安全防护报警系统等。

4.“车对车”安全监测
应用旅客列车车载安全监测装备，实现对列车关键设备的连续动态安全监测。

如列车运行安全监测诊断系统，它的主要功能有：
①对制动系统的监测诊断，包括制动机、电动阀的制动或缓解状态，折角塞门开关状态等；
②车辆运行品质监测诊断，包括转向架是否失稳、平稳性能指标、车轮擦伤、横向振动、垂向振动；
③轴温报警，轴温声光报警及显示值；
④防滑器监测诊断；
⑤车辆电器监测诊断；
⑥车门、火灾险情监测诊断；
⑦集中显示车厢诊断信息等。

由于这 4 个模块的相互环链、相互匹配，形成一个预报可靠准确、反应迅速灵敏、措施有力、管理系统化的安全技术保障系统。

二、列车运行控制系统
列车运行控制系统 CTCS（China Train Control System）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，使列车能够安全运行并且提高运行效率的系统，简称列控系统。

（一）CTCS 系统的发展阶段
列车运行控制系统经历了以下几个发展阶段：
1.地面人工信号阶段
自铁路运营之初，人们就提出了“如何控制列车间隔以保证行车安全”的问题，为此提出了行车闭塞法。

开始时，人们在线路上安装球体、文字指示牌、臂板等各种形式的信号设备。

通过这些地面信号显示，简便地给司机以运行条件的指示，提醒司机采取相应的措施，以免发生列车正面冲突和列车追尾事故。

从那时起，信号机实际上就已经起到了闭塞机的作用，只不过这种站间闭塞关系主要靠人工保证。

其主要特征是站与站的联系开始是用电话，后改为电报然后辅以路签、路牌等，主要依靠人工来保证，而不是依靠设备保证安全。

2.地面自动信号阶段
当轨道电路发明以后，人们开始利用轨道电路来检查轨道的占用情况，从而实现了自动闭塞控制，也就是地面自动信号开始出现。

地面自动信号显示能真实反映线路的空闲状态，防止列车发生冲突。

在这一阶段，地面自动信号仅仅能指示安全运行的条件，列车的安危很大程度上掌握在司机手中。

3.机车信号阶段
以地面信号显示为主的铁路信号系统从地面向司机显示视觉信号，由司机根据显示信号控制列车速度以保证列车运行间隔。

这种方式是以司机严格遵守信号为前提的。

由于地面信号显示系统容易受到自然环境（如大雾、风沙、雨雪等）和地形条件（弯道、坡道等）的影响和限制，难以做到全天候不间断显示，存在安全隐患，于行车安全不利，无法满足高速度、大密度行车的需求。

因此，人们发明了机车信号设备，将地面信号显示的信息传输到车载信号设备上，经技术处理后将信号复示在司机室屏幕上。

这极大改善了司机的瞭望条件，确保司机在任何条件下都能安全驾驶列车，很大程度上提高了列车运行的安全。

4.自动停车装置阶段
通过地面信号显示系统和机车信号复示系统，都只能确保信号显示的正确可靠，以提醒司机及时采取措施，但仍无法防止司机因不警惕、精神不集中、瞌睡或人为操作失误而导致危及行车安全事故的发生。

因此，人们研制出了自动停车装置。

当地面信号显示停车信号或进一步限制信号时，产生报警信号，若司机仍未予理睬则系统自动实施紧急制动，强迫列车停车。

5.列车超速防护系统阶段
列车自动停车装置投入使用后，有效地消除了在因司机未反应的情况下出现行车安全事故的隐患，是行车安全保障技术的巨大进步。

但是随着高速铁路技术的发展，列车的运行速度较高，人工瞭望或确认地面显示信号的时间很短，“以合适的速度进入信号防护区间”成了列车运行安全的关键。

于是，铁路部门研制出了列车超速防护系统 ATPS（Automatic Train Protection System）。

该系统由地面设备和车载设备共同组成，车载设备接收到地面信息以及列车参数后，实时计算出列车运行的允许速度，监督列车运行。

一旦列车实际运行速度超过允许速度，将自动实施列车制动，自动降低列车速度，确保列车在前方目标点停车，进一步保证了行车安全。

列车运行控制系统的基本功能包括：
①反映列车前方区段是否空闲；
②指示列车合适的运行速度。

先进的列车运行控制系统具备自动实施各种报警、制动的功能，以确保行车安全，并能对运行状况加以记录，用于对列车运行状态进行分析和进行设备维护等。

CTCS 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，其体系结构按照铁路运输管理层、网络运输层、地面设备层和车载设备层配置，体系的架构原则是以地面设备为基础，车载设备与地面设备统一设计。

根据其系统配置，按功能可将 CTCS 划分为 5 级：CTCS0、CTCS1、CTCS2、CTCS3、CTCS4，具体功能如下：
（1）CTCS0，由通用机车信号和运行监控记录装置（LKJ）构成，面向既有线的现状。

（2）CTCS1，由主体机车信号和加强型运行监控记录装置构成，面向 160 km/h 以下的区段。

（3）CTCS2，基于轨道电路和点式应答器传输行车许可信息的列控系统，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，主要面向提速干线和高速新线。

（4）CTCS3，基于 GSM-R 无线通信实现车-地信息双向传输的列控系统，无线闭塞中心生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，主要面向 300～350 km/h 的高速新线。

（5）CTCS4，基于无线传输信息的列控系统，面向高速新线或特殊线路。

各级列控系统设备能向下兼容，系统级间转换可自动完成。

该系统的研制和应用适应了我国铁路发展战略的需要，为确保列车运行安全提供了又一有力保障。

复习与思考题
1.简述我国铁路运输管理信息系统（TMIS）的主要功能。

2.什么是编组站综合自动化系统？为保障编组站综合自动化系统的安全运行，采取了哪些措施？
3.什么是 GSM-R 系统？在编组站综合自动化系统中发挥什么作用？
4.简述货票信息管理系统的组成及功能。

5.简述铁路安全“车对地”“地对车”“地对地”“车上监测”系统的含义及主要内容。

6.简述列车运行控制系统的发展历程。

7.我国的列车运行控制系统 CTCS 具有哪些功能，按其功能该如何划分？
THANKS。