CTCS2列控系统概述
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CTCS2列控系统概述
2006-11-12 2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目录
►CTCS发展背景
►CTCS2列控系统总体结构
►CTCS2列控系统基本原理 ►CTCS2列控系统主要设备 ►CTCS技术体系
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
相关名词
1. 2. 3. 4. 5. ETCS (Europe Train Control System) 欧洲列车控制系统 CTCS (Chinese Train Control System )中国列车控制系统 ATP ( Automatic Train Protection )列车自动防护 ATO（Automatic Train Operation）列车自动驾驶系统 ATS（Automatic Train Supervision）列车自动监控系统
10. GSMR（Global System For Mobile Communication for Railway ）铁 路专用全球移动通信系统 11. LKJ 列车运行监控装置
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景 ► ATP系统的必要性
1. 列车速度的不断提高，靠地面信号行 车已不能保证行车安全，必须靠车载 信号设备对列车实施运行控制，ATP 已成为行车安全不可缺少的重要技术 装备。
车后，根据行车管理办法和有关手续，司机对列控车载设备
进行特殊操作后，由列控车载设备生成固定限制速度为 20km/h的速度模式，监控列车运行。
► 这种模式下，由于地面不能给出行车许可，车载设备仅负责
监控列车的最高运行速度，无距离监督，行车安全由司机保 障。
► 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（60秒），司机应重复按压按钮， 否则设备制动停车。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目视行车模式（OS）
速度（km/h）
控车曲线
20
轨道电路故障
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
调车监控模式（SH）
速度（km/h）
控车曲线
40（30）
足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超
防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。
再辅以定位校核的点式设备，系统具有与国际接
轨的先进性。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 4级
►完全基于无线通信（GSM-R）的ATP系统。
►该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占
200
监控曲线
驾驶曲线
45
► 轨道电路提供的信息： 行车许可； 空闲闭塞分区数量； 道岔限速等
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
速度－距离模式（3）
200
监控曲线 驾驶曲线
45
► 应答器提供的信息包括： 线路长度（以闭塞分区为单位提供）； 线路坡度； 线路固定限速； 临时限速； 轨道区段信息； 列车定位等信息。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
部分监控模式（PS）
► 当由于为车载设备提供线路数据的某部分出现故障 或者由于系统配置结构决定的线路数据缺损而使得 车载设备无法按照完全监控模式运行，但轨道电路 能正确给出进路开通状态信息时，车载设备采用的 一种工作模式
► 在待机模式下，司机一按压启动开关就进入PS模式
待机模式（SB）
► ATP上电时，直接进入该模式。在该模式下，设备
只进行各种信息的采集，包括轨道电路信息的接收、
应答器信息接收，ATP输出常用制动。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
完全监控模式（FS）
速度（km/h） 200
控车曲线
► 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。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
引导接车模式（CO）
速度（km/h）
200
监控曲线
2
0
HB 码
► 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。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目视行车模式（OS）
► 当地面设备出现故障或者别的原因导致列车在禁止信号前停
CTCS-2列控系统是基于点式应答器、轨道 电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。
地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息，
由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。 车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限
速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标——距离模式曲线，
基本功能
► 在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证 列车运行安全 ► 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，包括： 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； 防止机车超过规定速度进行调车作业； 防止列车超过规定速度引导进站； 防止列车溜逸。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
其它功能
►具有车尾限速保持功能 ►规定范围内的车轮打滑和空转不得影响车 载设备正常工作； ►测速环节应保证，一定范围内的车轮滑行 和空转不影响ATP的功能，并具有轮径修正 能力； ►人机界面的基本功能是为机车乘务员提供 的必须的显示、数据输入及操作，并能够以 字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、 允许速度、目标速度和目标距离；
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景
► CTCS2系统
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 。
2016/8/26
► 进行站内调车作业时，由于无轨道电路信息，不能实现完全监控模 式运行，车载设备接收司机的操作后转入调车模式，生成固定限速 为40km/h限速曲线，车载设备仅监控列车的最高运行速度，无距离 监督，行车安全由司机保障。当接收到应答器中的调车危险信息后 立即紧急制动停车。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
系统需求
►控制模式：目标－距离模式。 ►驾驶模式：司机制动优先模式或设备制动 优先模式两种。 ►信息传输媒介：控车信息由轨道电路+应答 器设备提供。 ►系统兼容性：不同速度等级线路的列车可 互联互通。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
车载设备控制模式
待机模式（SB） 完全监控模式（FS） 部分监控模式（PS） 目视行车模式（OS） 引导模式（CO） 调车监控模式（SH） 机车信号模式（CS） 隔离模式（IS）
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
►针对中国主要干线装备现状，对既有设备 实行强化改造，在主体化机车信号的基础 上，通过补点，实现具有中国特色的点连 式ATP。即主体化机车信号（区间、站内
轨道电路进行强化改造＋故障安全型机车
信号）＋点式设备＋安全型监控装置。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 2级
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景
► CTCS的发展
为推动我国铁路运输事业的发展，从2002 年开始，铁道部就组织有关专家开始了中国列 车运行控制系统（CTCS）相关技术标准的修 订工作，并先后颁布了《CTCS 2级技术条件 （暂行）》等一系列技术文件。铁道部于2005 年提出了的第六次铁路提速的宏伟计划，要求 在既有的七大干线上实现200km/h的客运列车 运行速度，同时建设和开通铁路客运专线，进 一步提高铁路运输服务的总体水平。
机车信号模式（CS）
► 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。
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 0级
►既有线的控车模式
►区间轨道电路 + 站内电码化 +通用机车信
号+列车运行监控装置
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 1级
►基于既有设备改造的 ATP系统。适用于既
有线160km/h以下区段。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景 ► ATP系统的必要性
2. 当列车速度大于160km/h后，必须由 对列车的开环控制变为闭环控制。 ATP是由地面信号设备和车载设备共 同组成的闭环高安全系统，是地面联 锁向车载设备的延伸，在此基础上实 现了以车载设备为主的行车方式。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS2系统结构
车务终端
CTC或TDCS站机
信号楼
动车组 车载计算机
记 录 器 制 动 接 口 B T M S T M 人 机 接 口
车站列控中心 LEU 轨道电路
车站联锁
BTM天线
STM天线
地面应答器
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
总体设计原则
►在我国既有成熟信号系统技术设备基础上
（如:自动闭塞、机车信号、车站联锁、调
度集中等），通过适当增加其它信号设备
（如：应答器、列控车载设备），构成具有
先进连续速度控制功能并符合国际列控系统 功能需求规范（ETCS）的列控系统。 ►考虑建设周期的长期性，系统应与既有线 信号系统具有良好的兼容性。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
部分监控模式（侧线发车）
速度（km/h） 监控曲线 驾驶曲线 45
UU码
► 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。在 出站口得到应答器数据后转为完全监控模式。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
隔离模式（IS）
速度（km/h）
ATP车载设备无控车曲线
► 车载设备发生故障而无法继续完成监控功能，触发制动停车 后，经司机操作，车载设备控制功能停用，进入隔离模式。
6.
7. 8. 9.
CTC （Centralized Traffic Control）调度集中
TCC (Train Control Center) 列控中心 LEU（Line side Electronic Unit）轨旁电子单元 ATC(Automatic Train Control) 列车自动控制系统
速度－距离模式（1）
200
监控曲线
驾驶曲线
45
► 目标－距离（Distance to go）控制曲线，也称一 次制动模式速度控制曲线。列控系统车载设备通过 对列车行车许可、线路参数、列车信息的综合处理， 生成目标距离模式曲线，监控列车安全运行。
2016/8/26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
速度－距离模式（2）
控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息 实时动态记录。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分级
CTCS 3级
基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的ATP系统。 轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面 具有不可替代的优势；无线通信（GSM-R）在满
用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站
内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定
位校核分别靠车载设备和点式设备实现，
使得室外设备减少到最低程度。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS2列控系统总体结构
► ► ► ► ► 总体设计原则 系统需求 基本功能 技术特点 系统构成
2016/8/26
2006-11-12 2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目录
►CTCS发展背景
►CTCS2列控系统总体结构
►CTCS2列控系统基本原理 ►CTCS2列控系统主要设备 ►CTCS技术体系
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
相关名词
1. 2. 3. 4. 5. ETCS (Europe Train Control System) 欧洲列车控制系统 CTCS (Chinese Train Control System )中国列车控制系统 ATP ( Automatic Train Protection )列车自动防护 ATO（Automatic Train Operation）列车自动驾驶系统 ATS（Automatic Train Supervision）列车自动监控系统
10. GSMR（Global System For Mobile Communication for Railway ）铁 路专用全球移动通信系统 11. LKJ 列车运行监控装置
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景 ► ATP系统的必要性
1. 列车速度的不断提高，靠地面信号行 车已不能保证行车安全，必须靠车载 信号设备对列车实施运行控制，ATP 已成为行车安全不可缺少的重要技术 装备。
车后，根据行车管理办法和有关手续，司机对列控车载设备
进行特殊操作后，由列控车载设备生成固定限制速度为 20km/h的速度模式，监控列车运行。
► 这种模式下，由于地面不能给出行车许可，车载设备仅负责
监控列车的最高运行速度，无距离监督，行车安全由司机保 障。
► 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（60秒），司机应重复按压按钮， 否则设备制动停车。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目视行车模式（OS）
速度（km/h）
控车曲线
20
轨道电路故障
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
调车监控模式（SH）
速度（km/h）
控车曲线
40（30）
足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超
防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。
再辅以定位校核的点式设备，系统具有与国际接
轨的先进性。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 4级
►完全基于无线通信（GSM-R）的ATP系统。
►该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占
200
监控曲线
驾驶曲线
45
► 轨道电路提供的信息： 行车许可； 空闲闭塞分区数量； 道岔限速等
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
速度－距离模式（3）
200
监控曲线 驾驶曲线
45
► 应答器提供的信息包括： 线路长度（以闭塞分区为单位提供）； 线路坡度； 线路固定限速； 临时限速； 轨道区段信息； 列车定位等信息。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
部分监控模式（PS）
► 当由于为车载设备提供线路数据的某部分出现故障 或者由于系统配置结构决定的线路数据缺损而使得 车载设备无法按照完全监控模式运行，但轨道电路 能正确给出进路开通状态信息时，车载设备采用的 一种工作模式
► 在待机模式下，司机一按压启动开关就进入PS模式
待机模式（SB）
► ATP上电时，直接进入该模式。在该模式下，设备
只进行各种信息的采集，包括轨道电路信息的接收、
应答器信息接收，ATP输出常用制动。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
完全监控模式（FS）
速度（km/h） 200
控车曲线
► 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。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
引导接车模式（CO）
速度（km/h）
200
监控曲线
2
0
HB 码
► 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。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
目视行车模式（OS）
► 当地面设备出现故障或者别的原因导致列车在禁止信号前停
CTCS-2列控系统是基于点式应答器、轨道 电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。
地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息，
由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。 车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限
速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标——距离模式曲线，
基本功能
► 在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证 列车运行安全 ► 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，包括： 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； 防止机车超过规定速度进行调车作业； 防止列车超过规定速度引导进站； 防止列车溜逸。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
其它功能
►具有车尾限速保持功能 ►规定范围内的车轮打滑和空转不得影响车 载设备正常工作； ►测速环节应保证，一定范围内的车轮滑行 和空转不影响ATP的功能，并具有轮径修正 能力； ►人机界面的基本功能是为机车乘务员提供 的必须的显示、数据输入及操作，并能够以 字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、 允许速度、目标速度和目标距离；
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景
► CTCS2系统
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 。
2016/8/26
► 进行站内调车作业时，由于无轨道电路信息，不能实现完全监控模 式运行，车载设备接收司机的操作后转入调车模式，生成固定限速 为40km/h限速曲线，车载设备仅监控列车的最高运行速度，无距离 监督，行车安全由司机保障。当接收到应答器中的调车危险信息后 立即紧急制动停车。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
系统需求
►控制模式：目标－距离模式。 ►驾驶模式：司机制动优先模式或设备制动 优先模式两种。 ►信息传输媒介：控车信息由轨道电路+应答 器设备提供。 ►系统兼容性：不同速度等级线路的列车可 互联互通。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
车载设备控制模式
待机模式（SB） 完全监控模式（FS） 部分监控模式（PS） 目视行车模式（OS） 引导模式（CO） 调车监控模式（SH） 机车信号模式（CS） 隔离模式（IS）
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
►针对中国主要干线装备现状，对既有设备 实行强化改造，在主体化机车信号的基础 上，通过补点，实现具有中国特色的点连 式ATP。即主体化机车信号（区间、站内
轨道电路进行强化改造＋故障安全型机车
信号）＋点式设备＋安全型监控装置。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 2级
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景
► CTCS的发展
为推动我国铁路运输事业的发展，从2002 年开始，铁道部就组织有关专家开始了中国列 车运行控制系统（CTCS）相关技术标准的修 订工作，并先后颁布了《CTCS 2级技术条件 （暂行）》等一系列技术文件。铁道部于2005 年提出了的第六次铁路提速的宏伟计划，要求 在既有的七大干线上实现200km/h的客运列车 运行速度，同时建设和开通铁路客运专线，进 一步提高铁路运输服务的总体水平。
机车信号模式（CS）
► 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。
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 0级
►既有线的控车模式
►区间轨道电路 + 站内电码化 +通用机车信
号+列车运行监控装置
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分5级
CTCS 1级
►基于既有设备改造的 ATP系统。适用于既
有线160km/h以下区段。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS发展背景 ► ATP系统的必要性
2. 当列车速度大于160km/h后，必须由 对列车的开环控制变为闭环控制。 ATP是由地面信号设备和车载设备共 同组成的闭环高安全系统，是地面联 锁向车载设备的延伸，在此基础上实 现了以车载设备为主的行车方式。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS2系统结构
车务终端
CTC或TDCS站机
信号楼
动车组 车载计算机
记 录 器 制 动 接 口 B T M S T M 人 机 接 口
车站列控中心 LEU 轨道电路
车站联锁
BTM天线
STM天线
地面应答器
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
总体设计原则
►在我国既有成熟信号系统技术设备基础上
（如:自动闭塞、机车信号、车站联锁、调
度集中等），通过适当增加其它信号设备
（如：应答器、列控车载设备），构成具有
先进连续速度控制功能并符合国际列控系统 功能需求规范（ETCS）的列控系统。 ►考虑建设周期的长期性，系统应与既有线 信号系统具有良好的兼容性。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
部分监控模式（侧线发车）
速度（km/h） 监控曲线 驾驶曲线 45
UU码
► 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。在 出站口得到应答器数据后转为完全监控模式。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
隔离模式（IS）
速度（km/h）
ATP车载设备无控车曲线
► 车载设备发生故障而无法继续完成监控功能，触发制动停车 后，经司机操作，车载设备控制功能停用，进入隔离模式。
6.
7. 8. 9.
CTC （Centralized Traffic Control）调度集中
TCC (Train Control Center) 列控中心 LEU（Line side Electronic Unit）轨旁电子单元 ATC(Automatic Train Control) 列车自动控制系统
速度－距离模式（1）
200
监控曲线
驾驶曲线
45
► 目标－距离（Distance to go）控制曲线，也称一 次制动模式速度控制曲线。列控系统车载设备通过 对列车行车许可、线路参数、列车信息的综合处理， 生成目标距离模式曲线，监控列车安全运行。
2016/8/26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
速度－距离模式（2）
控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息 实时动态记录。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分级
CTCS 3级
基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的ATP系统。 轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面 具有不可替代的优势；无线通信（GSM-R）在满
用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站
内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定
位校核分别靠车载设备和点式设备实现，
使得室外设备减少到最低程度。
2016/8/26
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS2列控系统总体结构
► ► ► ► ► 总体设计原则 系统需求 基本功能 技术特点 系统构成
2016/8/26