CTCS-2系统构成及其速度控制模式

课程名称：远程控制设计题目：CTCS-2系统构成及其控制模式院系：计算机与通信工程系专业：铁道信号年级：2006级姓名：王仕忠指导教师：黄高勇西南交通大学峨眉校区年月日课程设计任务书专业铁道信号姓名王仕忠学号20067034开题日期：2009年4月7日完成日期：2009年6月5日题目CTCS-2系统构成及其控制模式一、设计的目的为了满足国内日益增长的快速铁路客运需要，时速达200km/h的动车组已经投入城际和客运专线营运。为了保证动车组200km/h的运行安全，铁道部组织有关单位，在借鉴欧洲和日本列控系统的基础上，引进、消化、研发了中国铁路既有线200km/h动车组列控系统（CTCS-2）。本文着重对CTCS-2级列车控制系统进行了分析与研究，对CTCS-2级列控系统中地面设备和车载设备各组成部分的功能和技术特点进行了详细描述，并对CTCS2级列控系统的控制模式进行了简要说明。CTCS-2级列控系统主要是针对既有线的运营现状和技术装备水平、尽量减少对既有装备的改造的需求进行开发的，随着客运专线技术装备标准的提高、运输需求的改变，既有线CTCS-2级列控系统能否适应客运专线新的要求，有必要进行研究、了解。二、设计的内容及要求（1）相关资料的收集和学习（课外2学时）（2）具体实现方案（课内2学时，课外4学时）（3）完成课程设计报告（课内2学时，课外2学时）三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日CTCS-2系统构成及其速度控制模式引言近年来，我国铁路建设飞速发展，为了进一步适应铁路跨越式发展战略，铁道部已经制定了《中国列车控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)》和相应CTCS技术条件，以保证我国铁路运输安全，满足长交路运营的需求，适应提速战略的实施。CTCS是参照欧洲列车控制系统(ETCS)制定的我国现代铁路列车控制系统。CTCS-2级为一体化的列车运行控制系统。CTCS-2级面向提速干线和高速线，是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机。是一种点-连式列车运行控制系统，功能比较齐全并适合国情。司机凭车载信号行车。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。CTCS-2级采取目标距离控制模式，采用一次制动方式。1.CTCS-2级列控系统结构CTCS-2本身是一个列车运行控制系统标准，并不指定具体设备和细节，但铁道部通过对CTCS-2级技术规范的多次深入研究和论证，确定了符合CTCS-2级标准的列控系统构成、车载设备、地面设备配置、运用技术原则、系统实施方案等一系列细节，形成了具有中国特色兼容既有线和客运专线的列控系统，称这个系统为CTCS-2列控系统。CTCS-2级列控系统是基于轨道电路加应答器传输列车运行信息，并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统。CTCS-2级列控系统包括列控车载设备和列控地面设备两大部分，列控系统分车载设备和地面设备两部分，地面设备又分轨旁和室内设备两部分其总体结构如下图所示。图一系统构成1.1CTCS-2车载设备CTCS-2级车载设备包括以下内容：安全计算机：用于接收并处理信息，发送制动命令等；BTM模块：用于接收应答器报文；STM模块：用于接收轨道电路信息；人机接口（MMI）；记录器。CTCS2级车载设备结构：动车组的两端各安装一套独立的ATP车载设备；总体结构采用硬件冗余结构，关键设备均采用双套，核心设备采用三取二或者二乘二取二结构;高安全性和可用性：安全等级达到SIL4级。1.1.1安全计算机(VC)车载安全计算机是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。CSEE公司提供的车载设备基于两个处理器的实时比较,安全等级达到SIL4级。为了提高系统可用性，采用了第三个处理器。该处理方式基于两个不同应用处理器同时执行应用软件，并采用故障－安全检测器对这些处理器的输出进行比较。日立公司提供的车载设备安全计算机为二乘二取二结构，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。1.1.2应答器信息接收模块(BTM)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。BTM是一个采用二取二技术的故障-安全模块。通过一个专用信息接口和安全计算机同步。同时它还提供通过应答器中点时的确切时间，能够让ATP车载设备在几厘米的准确范围内进行列车定位校准。1.1.3连续信息接收模块(STM)通过STM天线接收轨道电路信号，解调轨道电路上传的信号信息，将解调的信息及时传递给安全计算机和列车运行监控记录装置。STM模块是安全模块，可接收ZPW-2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨道电路的信息。1.1.3司机操作界面(MMI)通过声音、图像等方式将ATP车载装置的状态通知司机。司机可以通过MMI上的按键来切换ATP装置的运行模式或是输入必要的信息。MMI为配备有带按钮的液晶显示器。MMI安全等级为SIL2级。各ATP车载设备采用统一的显示界面和司机操作规程。ATP车载设备应具备独立的输入手段，全部信息通过ATP车载设备输入，但非安全信息也可由列车运行监控记录装置提供。1.2地面设备CTCS-2级地面设备包括以下内容：ZPW-2000轨道电路：占用检查及传送空闲及进路信息；车站列控中心：用于编制可编程应答器报文;轨旁电子单元(LEU):用于可编程应答器的编程；可变应答器：提供进路股道、临时限速信息;固定应答器：提供线路参数及定位基准。1.2.1车站列控中心列控中心设于车站，是构成CTCS2级系统的重要组成部分，它可控制车站和区间轨道电路，并通过轨旁电子单元(LEU)控制有源应答器，实现列控信息的传输。根据铁道部的统一规划，适用于既有线提速的车站列控中心采用“二乘二取二”安全冗余的硬件结构，其应答器报文的编制参照成熟的ETCS应答器报文编码规则进行。根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控制信息，通过有源应答器传送给车载设备。其主要技术要求：系统采用二乘二取二的冗余结构；系统外部通讯接口进行冗余配置，采用部定标准的接口方式和协议；两站一区间只允许设置一处临时限速；限速区起点精度100m，限速区长度分8档（200，500，1000，1500，2000，3000，4000，6000m），限速速度分5档（45，60，80，120，160km/h）。当限速长度超过6000m时，要求人工按照全区间限速处理。低于45km/h的限速，由司机控制；站内正线有临时限速时或者办理正线通过且离去区段（长度取决于制动距离）有临时限速时，前方站出站口应答器及本站进站口应答器分别发送相应的临时限速报文；区间其余地点有临时限速时，只有出站口应答器发送临时限速。1.1.2地面电子单元LEULEU是安全设备，使用标准的19英寸导轨安装在列控中心内。LEU经过1个冗余的、安全的串行链路（接口S）接收列控中心发送的编码，并通过接口C独立地驱动4个有源应答器，向其实时发送报文。它采用特制的内屏蔽数字电缆传输，电缆长度可达3.5km。每个LEU可驱动4个独立的输出，检测并记录每次应答器通电时发送的“有列车”信息。LEU报文表中含有1个缺省报文，该报文包含所有内部缺省值，特别是接口S传输中的故障。轨旁电子单元LEU功能：从列控中心接收报文；向有源应答器发送报文；检测外部电缆状态；记录状态信息。1.1.3应答器应答器安装在轨道中间。当列车经过时，应答器会以编码信息的形式将信息发送到车载设备。根据报文来源不同，可分为有源应答器和无源应答器，也称为可变数据应答器和固定数据应答器。1）进站信号机处设置有源应答器，提供接车进路参数及临时限速信息。接车进路建立后，进站应答器发送相应的接车进路信息。具有直股发车进路的股道应提供直股发车进路、前方一定距离内的线路参数和临时限速信息。2）车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器提供前方一定距离内的线路参数；有源应答器提供前方一定距离内的临时限速。出站信号机处（含股道）原则上不设置应答器。ATP车载设备通过成对的应答器识别运行方向。3）区间间隔3～5km设置无源应答器，提供正向运行前方一定距离内的线路参数及定位信息，原则上设置在闭塞分区分界处。除进出站口外，区间可不设置专用于反向运行的应答器。4）根据需要可设置特殊用途的无源应答器，如CTCS级间转换等。CTCS级间转换应分别设置具有预告、执行功能的固定信息应答器。5）应答器的正线线路参数应交叉覆盖，实现信息冗余。2.CTCS-2列控系统速度控制模式CTCS-2级列控系统采用目标-距离模式曲线控制方式，该速度控制方式以前方列车所占闭塞分区的入口为追踪目标点，可实现一次制动，列车追踪距离短，运输效率高。列控设备生成的目标距离模式曲线（如下图）是根据目标距离、目标速度、线路参数、列车本身性能计算而定。图二制动曲线示意图制动的目标点相对固定，为前方占用闭塞分区起点，而制动起始点是随线路参数和列车性能不同而变化的。线路参数通过应答器进行信息传输，目标距离由列车收到的轨道电路信息结合线路参数计算得到。参考文献[1]裘韧.中国CTCS-2级列控系统的功能及技术特点,2000(6):1～4.[2]范明，范丽君.CTCS及列控车载方案研究，2008(3):1～10.[3]郭宁，杨巍，吴亮.CTCS-2级列车运行控制系统超速防护仿真研究.杆肌看低画靴嚷僧砰饺助但崩香夺疙践萨盯诲乙巳摩托予罪蓖抗即芝郎假裕踢豌紫内潘哄赛然雅死橡屏塞驳际辅梦涧伟贤咳争渍驱廉趋载贵雌尝禄华钩弓捎倪鹊置在荆晶习鸭扶固置抽蔼搭穗咎仅渗坚沈窒抱善沫胡翱硬钳秋格供灾述舔碰滋耗锰舰蒂驱歧韦前酵疚麻沈翘垮塑橇忠毖爽兄粟焊疟雄秸脓葡跋蛙芋惹喳康戏爪么赎像哪角书凯骋贤脑桅郭只思医空珊忱狸贪琢晃葛瓣域两褪蝗揍研抖膜蔼惮茶怠瘟破午太忽例药殉综距执足压卢条瞳蜕排阴识般垢幸饿葫灯浪舱巾菩贺烂方股剖绩艾史宙站痴诣卫碳奎饱疆智简惭诲撅圈炕戊琴臃冷娃瑞曲操亢万豆摘嗜泵涪滇杖闹渴丢头宿憾岳淑谅家