第六章 列车运行控制
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第六章 列车运行控制
第1页
一、定义
列控系统：由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地车信息 传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度保证 行车安全和提高运输能力的控制系统。
列控系统是车站、区间、列车运行控制和行车调度指挥的自动 化集成技术系统，是对铁路信号、列车牵引、车辆制动和轨道线 路等交叉学科相关内容进行整合的机电一体化系统。它冲破了功 能单一、控制分散、信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路 信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。
第2页
二、分类
1.按地－车信息传输方式 （1）连续式列控系统 ：车载设备可连续接收到地面列控设备的 车-地通信信息，是列控技术应用及发展的主流。
如：德国LZB系统、法国TVM系统、日本数字ATC系统。采用连 续式列车速度控制的日本新干线列车追踪间隔为5 min，法国TGV 北部线区间能力甚至达到3 min。连续式列控系统可细分为阶梯速 度控制方式和曲线速度控制方式。
第3页
二、分类
1.按地－车信息传输方式
（2）点式列控系统 ：点式列控系统接收地面信息不连续，但对列 车运行与司机操纵的监督并不间断，因此也有很好的安全防护效能。
（3）点连式列控系统 ：我国CTCS2级， 轨道电路完成列车占用检 测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。点式信息设备传输定位 信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。
第4页
二、分类
2.按控制模式 （1）阶梯控制方式 ：出口速度检查方式，如：法国TVM300系统； 入口速度检查方式，如： 日本新干线传统ATC系统。
（2）速度—距离模式曲线控制方式 ：速度-距离模式，如：德国 LZB系统，日本新干线数字ATC系统。
3.按人机关系
（1）设备优先控制的方式。如：日本新干线ATC系统。 （2）司机优先控制方式。如：法国TVM300／430系统、德国 LZB系统 4.照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞。
第5页
二、分类
5.按照功能、人机分工和自动化程度 （1）列车自动停车（Automatic Train Stop 简称ATS）系统 ：ATS 是一种只在停车信号（红灯）前实施列车速度控制的装置，是在非速 差式信号体系下的产物，属于列车速度控制的初级阶段。
（2）列车超速防护（Automatic Train Protection 简称 ATP）系统 ： ATP是随着速差式信号体系的建立而产生的，列车正常运行由司机控制， 只在司机疏忽或失去控制能力且列车出现超速时设备才起作用，并以 最大常用制动或紧急制动方式，强迫列车减速或停车。当列车速度已 降至或到达限速要求，由司机判定和操作制动缓解。系统要求符合故 障—安全原则。
第6页
二、分类
5.按照功能、人机分工和自动化程度 （3）列车自动控制（Automatic Train Control 简称ATC）系统 ：当 列车运行超过限制速度时，系统自动实施常用制动，使列车降至低于 限制速度的一定值后，制动自动缓解，列车继续运行。这是一种设备 优先的列车运行安全控制系统，司机一部分操作由设备代替，但列车 运行的正常调速仍由司机操作，系统同样要求故障—安全原则。
（4）列车自动运行（Automatic Train Operation 简称ATO）系统 ： 按系统预先输入的程序，保证列车运行图的要求，由设备代替司机进 行列车运行的加速、减速或定点停车的速度调整。一般情况下，司机 除对列车启动操作外，只对设备的动作进行监督，它属于一种非安全 系统，一般叠加在ATC或ATP上，列车运行的安全防护由后者承担。
第7页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位
1）列车测速
目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速 方式分成两大类，一类是利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法，另一 类是利用无线方式直接检测列车的速度的测速方法。
（1）轮轴旋转测速方法
测速电机方式：包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在
机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁
力线，在线圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比。
这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征里。经过频率—电压变 化后，把列车实际运行的速度变换为电压值，通过测量电压的幅度得到速度
值。
第8页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （1）轮轴旋转测速方法
脉冲转速传感器方式 ：脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周， 传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出 脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和 走行距离。
第9页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （2）无线测速方式
雷达测速：雷达测速是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一 定频率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速 度成正比，这就是多普勒效应。
第10页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （2）无线测速方式
GPS测速定位方式：美军70年代在子午仪（Transit）系统上发展起来的 全球性卫星导航系统，它是目前技术上最成熟且已真正实用的一种卫星导航 和定位系统，能在全球范围内，在任意时刻、任意气候条件下为用户提供连 续不断的高精度的三维位置、速度和时间信息。
第11页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 2）列车定位
轮轴传感器
距离 陀螺
方向
相对传感器
融合算法
列车定位
GPS接收机
纬度、经度 速度、时间等
罗盘
方向
绝对传感器
第12页
三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位
2）列车定位
一般列控系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面 固定安放的设备称地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：
轨道电路绝缘节定位方法：轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点，绝缘 节的位置在线路上是固定的，绝缘节两边传输的信息不同，所以，列车可以 通过接收信息的变化了解过绝缘节的时机，把绝缘节的物理位置作为绝对信 标可以获得列车位置信息。
甲站
乙站
f5
f1
f3
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一、定义
列控系统：由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地车信息 传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度保证 行车安全和提高运输能力的控制系统。
列控系统是车站、区间、列车运行控制和行车调度指挥的自动 化集成技术系统，是对铁路信号、列车牵引、车辆制动和轨道线 路等交叉学科相关内容进行整合的机电一体化系统。它冲破了功 能单一、控制分散、信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路 信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。
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二、分类
1.按地－车信息传输方式 （1）连续式列控系统 ：车载设备可连续接收到地面列控设备的 车-地通信信息，是列控技术应用及发展的主流。
如：德国LZB系统、法国TVM系统、日本数字ATC系统。采用连 续式列车速度控制的日本新干线列车追踪间隔为5 min，法国TGV 北部线区间能力甚至达到3 min。连续式列控系统可细分为阶梯速 度控制方式和曲线速度控制方式。
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二、分类
1.按地－车信息传输方式
（2）点式列控系统 ：点式列控系统接收地面信息不连续，但对列 车运行与司机操纵的监督并不间断，因此也有很好的安全防护效能。
（3）点连式列控系统 ：我国CTCS2级， 轨道电路完成列车占用检 测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。点式信息设备传输定位 信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。
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二、分类
2.按控制模式 （1）阶梯控制方式 ：出口速度检查方式，如：法国TVM300系统； 入口速度检查方式，如： 日本新干线传统ATC系统。
（2）速度—距离模式曲线控制方式 ：速度-距离模式，如：德国 LZB系统，日本新干线数字ATC系统。
3.按人机关系
（1）设备优先控制的方式。如：日本新干线ATC系统。 （2）司机优先控制方式。如：法国TVM300／430系统、德国 LZB系统 4.照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞。
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二、分类
5.按照功能、人机分工和自动化程度 （1）列车自动停车（Automatic Train Stop 简称ATS）系统 ：ATS 是一种只在停车信号（红灯）前实施列车速度控制的装置，是在非速 差式信号体系下的产物，属于列车速度控制的初级阶段。
（2）列车超速防护（Automatic Train Protection 简称 ATP）系统 ： ATP是随着速差式信号体系的建立而产生的，列车正常运行由司机控制， 只在司机疏忽或失去控制能力且列车出现超速时设备才起作用，并以 最大常用制动或紧急制动方式，强迫列车减速或停车。当列车速度已 降至或到达限速要求，由司机判定和操作制动缓解。系统要求符合故 障—安全原则。
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二、分类
5.按照功能、人机分工和自动化程度 （3）列车自动控制（Automatic Train Control 简称ATC）系统 ：当 列车运行超过限制速度时，系统自动实施常用制动，使列车降至低于 限制速度的一定值后，制动自动缓解，列车继续运行。这是一种设备 优先的列车运行安全控制系统，司机一部分操作由设备代替，但列车 运行的正常调速仍由司机操作，系统同样要求故障—安全原则。
（4）列车自动运行（Automatic Train Operation 简称ATO）系统 ： 按系统预先输入的程序，保证列车运行图的要求，由设备代替司机进 行列车运行的加速、减速或定点停车的速度调整。一般情况下，司机 除对列车启动操作外，只对设备的动作进行监督，它属于一种非安全 系统，一般叠加在ATC或ATP上，列车运行的安全防护由后者承担。
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位
1）列车测速
目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速 方式分成两大类，一类是利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法，另一 类是利用无线方式直接检测列车的速度的测速方法。
（1）轮轴旋转测速方法
测速电机方式：包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在
机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁
力线，在线圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比。
这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征里。经过频率—电压变 化后，把列车实际运行的速度变换为电压值，通过测量电压的幅度得到速度
值。
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （1）轮轴旋转测速方法
脉冲转速传感器方式 ：脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周， 传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出 脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和 走行距离。
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （2）无线测速方式
雷达测速：雷达测速是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一 定频率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速 度成正比，这就是多普勒效应。
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 （2）无线测速方式
GPS测速定位方式：美军70年代在子午仪（Transit）系统上发展起来的 全球性卫星导航系统，它是目前技术上最成熟且已真正实用的一种卫星导航 和定位系统，能在全球范围内，在任意时刻、任意气候条件下为用户提供连 续不断的高精度的三维位置、速度和时间信息。
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位 2）列车定位
轮轴传感器
距离 陀螺
方向
相对传感器
融合算法
列车定位
GPS接收机
纬度、经度 速度、时间等
罗盘
方向
绝对传感器
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三、列控系统关键技术
1.列车测速与列车定位
2）列车定位
一般列控系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面 固定安放的设备称地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：
轨道电路绝缘节定位方法：轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点，绝缘 节的位置在线路上是固定的，绝缘节两边传输的信息不同，所以，列车可以 通过接收信息的变化了解过绝缘节的时机，把绝缘节的物理位置作为绝对信 标可以获得列车位置信息。
甲站
乙站
f5
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