CTCS2列控系统概述

中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS2列控系统概述2006-11-12中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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技术体系中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22相关名词1.ETCS(EuropeTrainControlSystem)欧洲列车控制系统2.CTCS(ChineseTrainControlSystem)中国列车控制系统3.ATP(AutomaticTrainProtection)列车自动防护4.ATO（AutomaticTrainOperation）列车自动驾驶系统5.ATS（AutomaticTrainSupervision）列车自动监控系统6.CTC（CentralizedTrafficControl）调度集中7.TCC(TrainControlCenter)列控中心8.LEU（LinesideElectronicUnit）轨旁电子单元9.ATC(AutomaticTrainControl)列车自动控制系统10.GSMR（GlobalSystemForMobileCommunicationforRailway）铁路专用全球移动通信系统11.LKJ列车运行监控装置中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS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《CTCS2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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS分5级CTCS0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+列车运行监控装置中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS分5级CTCS1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。►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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS分5级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，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。CTCS2级中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS分级CTCS3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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS分5级CTCS4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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS2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►系统构成中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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；中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22CTCS2系统结构人机接口地面应答器STM天线BTM天线记录器制动接口BTMSTM车载计算机CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端信号楼动车组中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22速度－距离模式（1）►目标－距离（Distancetogo）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。监控曲线45驾驶曲线200中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22速度－距离模式（2）►轨道电路提供的信息：行车许可；空闲闭塞分区数量；道岔限速等监控曲线45驾驶曲线200中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22速度－距离模式（3）►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。监控曲线45驾驶曲线200中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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）中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22完全监控模式（FS）►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。控车曲线速度（km/h）200中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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模式中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22部分监控模式（侧线发车）►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。监控曲线速度（km/h）45UU码驾驶曲线中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22引导接车模式（CO）►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。监控曲线速度（km/h）20HB码200中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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。中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22目视行车模式（OS）控车曲线速度（km/h）20轨道电路故障中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22调车监控模式（SH）►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。控车曲线速度（km/h）40（30）中国铁路通信信号集团公司研究设计院2020/4/222020/4/22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2020/4/222020/4/22隔离模式（IS）►车载设备发生故障而无法继续完成监控功