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第8章行车自动化系统28.1系统概要)()(交会越行控制运行调整进路控制系统调度行车指挥间隔控制速度控制列车运行控制系统)(列车控制与调度系统行车自动化系统38.2行车指挥自动化系统日本新干线COMTRAC调度集中CTCPRCV90×3EDPM260×2MAPV90×2字符、图形显示CTC控制台外存基本运行图新干线MIS其它用户进路控制行车指挥外围显示调度员4进路控制处理流程START进路控制输出条件校核进路控制输出回示校核END报警显示不成立不成立成立成立5时刻运行图列车状态进路状态12CPUCTC进路输入信息进路控制输出信息68.3列车运行控制系统列车运行控制系统ATC（AutomaticTrainControl）列车超速防护系统（AutomaticTrainProtection）列车自动驾驶系统（AutomaticTrainOperation）列车自动监控系统（AutomaticTrainSupervision）78.3.1ATP概述列车自动防护ATP（AutomaticTrainProtetion）UM71谐振式无绝缘轨道电路—TVM300型机车信号系统UM2000数字轨道电路—TVM430列车运行控制系统目前，研制或引进已投入运营或进行试验的超速防护系统有：①京广线郑武段投入运营的TVM300系统；②广深线投入运营的ZLSK和LSK系统；③京九线商阜段试验的LCF系统；④通过北京环行铁道试验线试验的为秦沈客运专线研发的点连式LSK—2000和LCF—200系统；⑤在秦沈客运专线投入运营的TVM430系统。81.ATP的基本概念列车制动距离与其运行速度成正比。当列车速度提高到140km/h时，紧急制动距离为1100m；提高到160km/h时，紧急制动距离为1400m；而提高到200km/h时，紧急制动距离为2000m。当人的视距小于列车制动距离和操作所需的时间(司机视觉能力对信号做出判断的最少时间为3～5s)时，传统的信号控制系统以及以人为主的保证行车安全的控制方式，已不能适应列车运行安全的需要。ATP的核心是铁路信号速度化，要求信号信息具备明确的速度含义，并根据这些信息对列车运行速度实时连续监控。9ATP的主要功能：停车点防护超速防护列车间隔控制测速、测距车门控制10ATP系统的构成车载设备地面设备ATP系统11地面列控信息主要根据进路、线路条件以及前后列车的运行位置，在分级速度控制时，产生不同的出口速度信息；在采用速度—距离模式曲线控制时，产生目标距离、目标速度等信息。ATP车载设备依据接收到的信息，根据列车构造速度、制动性能计算出控制曲线，对列车是否遵守信号(速度)指令进行实际运行速度的监控。当列车在允许速度控制曲线以下运行时，ATP车载设备相当于“机车信号”，只不过信号显示已不仅是灯光颜色，而是允许速度值的量化显示；当列车的实际运行速度接近、超过允许速度曲线时，ATP车载设备就报警、卸载、制动。122.ATP按地面信息的传输方式分点式ATP车上设备接收信号点或标志点的应答器信息，还接收列车速度和制动压力信息，输出控制命令和向司机显示。地面应答器向列车传送每一信号点的允许速度、目标速度、目标距离、线路坡度、信号机号码等信息连续式ATP轨道电路方式轨间电缆方式无线方式133.分级制动和一级制动分级制动：以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区依据进路条件、前后列车位置，采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分为：阶梯型曲线型14阶梯型分级制动曲线图15一级制动按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距运行前方停车点的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。16抛物线形限速线（制动模式曲线）174.测速和测距（1）测速车载设备自测测速发电机路程脉冲发生器光电式传感器霍尔式脉冲转速传感器系统测量卫星测速雷达测速（2）测距通过测速与轮径完成的。必须不断地对轮径进行修正。185.紧急制动和常用制动紧急制动是将压缩空气全部排入大气，使副风缸内压缩空气很快推动活塞，施行制动，使列车很快停下来。紧急制动时，列车冲击大，中途不能缓解，充风时间长，不能使列车安全平稳地运行。常用制动是直接控制列车主管压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了制动空走时间，大大减小了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行更安全、舒适。198.3.2列车运行控制系统的速度控制模式列车控制系统ATC(AutomaticTrainControl)就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。其特征为：列车通过获取的地面信息和命令，控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。201.分级速度控制分级速度控制是以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控制。（1）阶梯式分级速度控制21（2）曲线式分级速度控制根据列车运行的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。分段曲线式分级速度控制连续曲线式分级速度控制222.目标距离—速度控制连续式一次制动速度控制方式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。列控设备给出的一次连续的制动速度控制曲线是根据目标距离、线路参数和列车自身的性能计算而定的，线路参数可以通过地对车信息实时传输，也可以事先在车载信号设备中存储通过核对取得。238.4列车控制与行车一体化8.4.1先进的列车控制系统ATCS24查询应答器25地面信息包括：应答器与前方线路上的曲线、道岔、坡道及其它限速地点间的距离、有关参数及限速值；应答器与前方另一个应答器之间的距离；应答器与区间通过信号机和进、出站信号机之间的距离、有关参数及信号限速值。268.4.2先进的铁路电子系统ARES278.4.3关于移动自动闭塞固定闭塞示意图28准移动闭塞准移动闭塞方式的列控系统采取目标距离控制模式(又称连续式一次速度控制)。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不必设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，当然会留有一定的安全距离，而后行列车从最高速度开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。29移动闭塞（MovingAutoblock）区间线路不再划分为固定的闭塞分区，不再设地面信号机，也不再用轨道电路。采取目标距离控制模式。根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，采用一次制动方式。移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，留有一定的安全距离，后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。空间间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。移动闭塞一般采用无线通信和无线定位技术来实现。30移动闭塞的进一步发展相对速度移动闭塞318.4.4采用虚拟闭塞方式的列控系统美国GE公司开发的增强列车运行控制系统ITCS。ITCS是基于无线通信（GSM-R）的列控系统，以无线通信（GSM-R）完成车地间双向、实时和连续的信息传输，以GPS实现列车定位，采用虚拟闭塞方式。中小站及区间线路旁仅有道岔转辙装置，不设信号机、轨道电路或其它信号设备。采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区和轨旁信号机是以计算机技术虚拟设定的，仅在系统逻辑上存在有闭塞分区和信号机的概念。32系统的构成：地面设备：无线闭塞中心（RBC）安全型逻辑控制器（VHLC）GPS差分站始端站的RBC车载设备车载安全计算机（OBC）GPS接收器和天线司机操作显示系统开关传感器GSM-R电台列车完整性检查装置EOT33安全型逻辑控制器无线闭塞中心无线闭塞中心安全型逻辑控制器348.5CTCS：中国列车运行控制系统(ChineseTrainControlSystem)铁道部参照ETCS欧洲列控标准，研究制定了我国的CTCS发展装备暂行技术标准，分为5级：0级为既有线现状，由通用机车信号+运行监控记录装置组成的系统；1级为主体化机车信号+加强型运行监控记录装置组成的系统；2级为基于应答器和轨道电路(模拟或数字轨道电路)传输信息的列车运行控制系统；3级是基于无线传输信息(GSM-R)并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；4级是完全基于无线传输信息(GSM-R)的列车运行控制系统。35CTCS列控系统分级用于300-350km/h线路。CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1已应用于200-250km/h线路。由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。既有线现状。CTCS-4未来发展方向。36国产移频自动闭塞系统CTCS0载频：550Hz、650Hz、750Hz、850Hz低频信息最多18个绝缘方式：机械绝缘37CTCS1轨道电路：UM71、ZPW-2000载频：1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz低频信息有18个绝缘方式：电气绝缘调谐区长度：26m38TVM300型机上设备工作框图39CTCS2轨道电路：ZPW-2000A载频：8种低频信息最多18个绝缘方式：电气绝缘调谐区长度：29m名称1700-11700-22000-12000-22300-12300-22600-12600-2频率Hz1701.41698.72001.41998.72301.42298.72601.42598.7408.5.1CTCS-2系统CTCS2级列车控制系统是基于轨道电路和点式设备传输信息的列车运行控制系统。它面向客运专线、提速干线，适用于各种限速区段，机车乘务员凭车载信号行车。1.特点基于轨道电路和应答器进行车地间信息传输。采用目标距离的控制模式，实现一次连续制动方式。能在既有提速线路上叠加，实现在同一线路上与既有信号系统的兼容。采用了具有自主知识产权的ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，采用欧标应答器。412.技术条件（1/5）（1）基本要求防止列车冒进禁止信号，应根据系统安全要求设置安全防护距离。应具有冒进防护措施。防止列车越过规定的停车点。防止列车超过允许速度、固定限速和临时限速运行，临时限速命令由调度中心或本地限速盘给出，限速等级及区域应满足运营需要。应具有车尾限速保持功能。防止列车超过规定速度引导进站。防止机车超过规定速度进行调车作业。车轮打滑和空转不得影响车载设备正常工作。422.技术条件（2/5）（2）车载设备技术要求：车载设备的人机界面应为机车乘务员提供列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离的显示。人机界面应设有声光报警功能，能够及时给出列车超速、切除牵引力、制动、允许缓解或故障状态的报警和表示。人机界面应有数据输入功能，输入列车参数有关的信息，输入操作应简明并有清晰的表示。车载设备对机车乘务员输入的数据和操作过程应进行合理性和安全性校核。车载设备的人机界面应设置在机车乘务员便于观察及可接近的区域，符合标准化安装尺寸的要求。显示部分要便于观察，常用按钮、开关应易于机车乘务员操作。双端操纵的机车应设有两套功能完全相同的人机界面，分置于机车两端驾驶室，两套人机界面只有一套接收操作输入，只有在列车停车并办理必要手续后方可换端。动车组两端应各安装一套车载设备，运行中只有动车组头部的车载设备工作。车载设备从接收到新信息到给出相应显示的时间不大于3.5s，列车速度超过允许速度至车载设备给出制动指令时间不大于2s。车载设备的超速防护应采取声光报警、切除牵引力、常用制动、紧急制动等措