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  • 列控系统的作用
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    2021-07-27 20:06:20

    刚开始用nodepad++记事本格式记得,粘贴过来格式错乱,只能把ppt原图贴过来参考一下吧,好多动图只能截个静态的。

    CTCS列控系统原理
    一、技术标准分为:CTCS-1、2、3、4级
        CTCS-2级:既有线提速和250km/h客运专线
        CTCS-3级:300Km/h及以上客运专线
        CTCS-4级:面向未来的列控系统
        
    二、列控系统构成

                                      

        (1)调度中心(CTC):调度中心下达运行图至车站CTC分机;;
        (2)CTC分机实时:
            向车站联锁下发进路命令
            向列控中心下达临时限速信息
        (3)车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔位置并进行处理。
            计算机联锁按照CTC下达进路的命令,空置道岔、信号机,排列进路。
        (4)计算机联塑将进路信息发送给列控中心,
                列控中心根据进路信息和临时限速信息:生成轨道电路编码和临时限速报文,
                    轨道电路编码发送给轨道电路,临时限速报文发送给应答器。
                车载设备接受到轨道电路码序和应答器报文信息后,计算生成控制模式曲线,监控列车安全运行。            
        (5)应答器:无源应答器、有源应答器
            无源应答器:在区间信号点设置,
                数据包括:应答器相对坐标、前方一定距离的线路基础数据、线路参数、线路限速。
            有源应答器:在车站进出站信号机处设置,
                作用包括:目标距离、接发车进路、临时限速。    


        (6)轨道电路:
                功能:轨道占用检查、列车完整性检查、地车间连续信息传输;
                设备:采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。ZPW2000A轨道电路具有完全的自主知识产权,技术先进。
        
    三、车载系统 
    3.1 CTCS-2级列控系统:
        雷达传感器、速度传感器、应答器天线、轨道电路天线、车载安全计算机VC、车载电路信息接收SM、应答器传输模块BTM、人机界面DMI、
        1、CTCS-2级系统结构:
            CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用【目标距离连续】速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。
                包括:轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等;


        2、CTCS-2级系统功能:
                A、轨道电路功能:实现列车占用检查、提供行车许可及闭塞分区数量;
                B、应答器功能:提供临时限速和进路信息、线路允许速度和闭塞分区长度等;
                C、车载设备功能:综合轨道电路、应答器信息和动车组参数,自动生成连续速度控制模式曲线,实时监控列车安全运行;


        3、C2生成行车许可核心工作原理
            轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。
            应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。


        4、C2的运行许可工作原理:
            例如:
                    当前码序:L5,空闲数量:7,目标距离:9200m
                    L5=1250+1300+1350+1300+1350+1300+1350=9200 速度曲线
                    
                    码序:     L5 L4 L3 L2 L LU U HU 
            空闲分区数量: 7 6   5  4  3   2  1  0 


        5、CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换
                CTCS-2区段              正向预告点                    方向预告点            CTCS-0区域
                CTCS车载控车                         切换执行点                            LKJ控车
            ZPW-2000轨道电路---------应答器-----------应答器-----ZPW-2000轨道电路--------

     

     

    3.2 CTCS-3级列控系统:
        1、CTCS-3级系统结构:
            CTCS-3级系统是基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输,无线闭塞中心(RBC)生成行车许可,轨道电路实现列车占用检查,应答器实现列车定位,并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。
                包括:无线闭塞中心RBC、GSM-R网络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等;
            (1)地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络。
            (2)车载设备增加GSM-R无线通信单元及天线。
            (3)RBC向列车提供行车许可。(速度曲线)
            (4)车地实现连续、双向、大容量信息传输。
            
       3、CTCS-3级各部分功能:
            (1)无线闭塞中心RBC:
                A、根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可。
                B、通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备。
                C、通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息。
            (2)GSM-R网络:
                用于实现车载设备与地面设备之间连续、双向、大容量信息传输。
            (3)应答器:
                A、向车载设备传输定位和等级转换信息;
                B、向车载设备传送线路参数和临时限速等信息,满足后备系统的需要;
            (4)车载设备:
                根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数,按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线,监控列车的安全运行。
            (5)轨道电路:
                A、实现列车占用检查;
                B、发送行车许可信息,满足后备系统的需要。
            
        4、CTCS3不同动车组混合运行示意图:
                    300km/h及以上动车根据C3系统的无线命令行车;
                    200-250km/h动车组根据C2系统的轨道电路信息码(集合应答器信息)行车
                装备CTCS3车载ATP设备的高速动车组在300km/h及以上客运专线上按照CTCS3方式运行,当进入200-250km/h铁路,通过执行点应答器时列控车载设备自动切换到CTCS2控制方式,按照CTCS2方式运行。


        6、主要特点:
            (1)基于GSM-R实现大容量的连续信息传输。可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息。
            (2)CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。
            (3)通过在应答器里集成CTCS-2级报文,满足CTCS-2级列车上线运行,CTCS-2级同时作为CTCS-3级的后备系统。
            (4)车地双向信息传输。地面可以实时掌握列车速度、位置和工作状态等信息,并可在CTC系统上实时显示。
            (5)临时限速灵活设置。可以实现任意位置、任意长度和任意数量的临时限速设置。


        7、列控车载设备9种主要工作模式:


            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)、调车模式(SH)、待机模式(SB)、隔离模式(IS)、机车信号模式(CS)、休眠模式(SL)
            (1)完全监控模式(FS)
                C3系统的正常工作模式。
                当车载设备具备列控所需的全部基本数据(包括列车数据、行车测许可和线路数据等)时,列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线,监控列车安全运行;并通过人机界面显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息。
            (2)目视行车模式(OS)
                轨道电路故障时的非正常行车模式。
                列控车载设备显示禁止信号、列车停车后又需继续运行时,根据行车测管理办法(含调度命令),经司机操作并确认后,列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行,司机每确认一次,列车可运行一定距离(200m)或一定时间(60S).
            (3)引导模式(CO)
                车站不能正常办理接发车时的非正常行车模式
                当锁闭进路中存在不能检查列车占用的轨道区段时,车载设备根据地面设备提供的行车许可生成目标距离连续速度控制模式曲线,并通过人机界面显示列车运行速度、允许速度、目标速度等,列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行,司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。
            (4)    部分监控模式(PS)
                该模式仅用于CTCS-2级控车。在CTCS-2级,当车载设备接收到轨道电路允许行车信息,线路数据缺损时,列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度,监控列车运行。
            (5)调车模式(SH)
                进行调车作业时,司机按压调车按钮,列控车载设备按固定限制速度40km/h(顶棚),监控列车前进或折返运行。当工作在CTCS-3级下,经RBC同意,列控车载设备转入调车模式后与RBC断开连接,退出调车模式后重新与RBC进行连接。
            (6)待机模式(SB)
                列控车载涉笔被上电后,执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式,车载设备禁止列车移动。
            (7)隔离模式(IS)
                列控车载设备停用时,需在停车情况下,经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下,车载设备不具备安全监控功能。列控车载设备应能够监测隔离开关状态。
            (8)机车信号模式(CS)
                该模式仅用于CTCS-2级控车。列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2列控系统的区段,根据行车管理办法(含调度命令),经司机操作后,列控车载设备按固定限制速度80km/h监控列车运行,并显示机车信号。
            (9)休眠模式(SL)
                该模式用于非本务端列控车载设备。在该模式下,列控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录级间转换及RBC切换信息等功能。立折升为本务端后,车载设备可自动进入正常工作状态。
        8、主要场景


            注册与启动、进出动车段、等级转换、行车许可、RBC切换、自动过分相、重联与摘解、临时限速、降级情况、灾害防护、调车作业、人工解锁进路、特殊进路、注销
            场景1:注册与启动
                描述停在车站股道或线路上的列车,从车载设备上电、司机开启驾驶台、具备发车条件至列车启动时信号系统的工作过程。
            场景2:注销
                描述了列车停车后,从注销列车信息至关闭车载设备电源工作过程。
            场景3:级间转换
                描述了列车在CTCS-3级区段和CTCS-2级区段边界,列控系统应遵守的原则和车载设备等级转换过程。
            场景4:RBC切换、自动过分相、重联与摘解、临时限速、降级情况、灾害防护、调车作业、人工解锁进路、特殊进路、注销    
                描述了在不同RBC边界处,实现类车在两个RBC间行车许可控制的安全切换过程。
            场景5:行车许可
                描述了在CTCS-3级区域,运营条件正常的情况下,列车获得行车许可,监控列车运行的过程。
            场景6:重联与摘解
                描述了列车进路方式将两列不同的列车从区间线路介入车站同一股道或将停在车站股道上的一列车摘解成两列车并分别以列车方式向区间线路发车的运输作业。
            场景7:调车作业
                描述了进入调车模式(SH)、调车作业防护、调车折返和退出调车模式(SH)的工作过程。
            场景8:人工解锁进路
                描述了取消已经办理的接发车进路的工作过程。
            场景9:进出动车段
                描述了在动车组进入和驶出动车段时信号系统的工作方式和流程。
            场景10:特殊进路
                描述了在特殊情况(如:未安装车载设备的列车、列车运行中途车载设备故障),列车将根据调度命令以地面信号作为行车凭证,按站间闭塞方式运行的过程。
            场景11:自动过分相
                描述了列控车载设备根据地面设备提供的分相区信息,在适当位置给动车组过分相装置发送指令,实现自动过分相。
            场景12:降级运行
                描述了在轨道电路非正常占用、道岔失表示、灯丝断丝、RBC故障、联锁通信故障、车载故障、应答器故障、无线故障情况下,系统将根据具体情况实施降级运行。
            场景13:临时限速
                描述了在调度中心设置、下达和取消临时限速命令的工作过程。
            场景14:灾害防护 
                描述当有意外情况发生时,信号系统紧急反应的处理情况。包括风、雨、雪的灾害防护、塌方、落物的灾害防护以及车站站台紧急情况的防护。
        9、GSM-R无线通信网络
            (1)移动台移动速度快,能够达到350km/h;
            (2)沿铁路沿线设置基站,不用蜂窝式覆盖;
            (3)沿线的地形覆盖,需要穿越不同的地址环境;
            (4)小区容量应能满足最繁忙运输条件的通信需求
            (5)为了能够保证实施可靠的传输列车数据,GSM-R较GSM网络的QOS也就更为严格


            GSM-R无线通信冗余网络
                (1)GSM-R采用单网交织的冗余覆盖方案;
                (2)只要不是相邻的基站同时故障,就不会影响GSM-R网络场强覆盖。
           
        10、CTCS-3级列控系统DMI显示规范
            DMI显示信息:
                警示信息:预警时间、目标距离、目标速度等;
                速度信息:列车当前速度、控制模式、运行状态、缓解速度等;
                设备状态信息:设备运行状态、列控车载设备制动、工作模式等;
                距离信息:距离坐标、开始实施制动的地理位置、命令和通告、坡度曲线、与速度曲线有关的信息、最不利限制速度曲线、起模点、列车位置及地理位置等;
                报警信息显示:车次号和司机号、日期和时间、文本信息、列车制动标识、司机活动监督、GSM-R状态监视等信息;

     


        11、CTCS-3级列控系统自动过分相
            (1)既有线磁钢自动过分相原理
                列车沿图方向从左向右运行时;
                动车组感应到G1预告信号并送出给动车组控制系统,动车组随即卸载并切断主断。
                动车出租感应到G2执行信号并送出一个强迫信号给动车组控制系统,此时要求动车组立即切断主断。
            ​​​​​​​
            (2)C3列控系统自动过分相原理


      
                                                          
            在C3区段,分相信息存储在RBC内,同事也存储在地面应答器内。
            C3ATP控车时,牵引供电分相信息与列车的行车许可一起由RBC提供给列车,分相区信息包括:至分相点距离、分相区长度等。
            
            ​​​​​​​
            
             
                1)列车按CTCS-3级列控系统控制运行时,CTCS-3级车载设备将向动车组发送并保持屏蔽“磁钢”信息指令。
                2)列车前段距分相区还有10秒走行距离时,车载设备向司机发送出提示;
                3)列车前端距分相区还有3秒走行距离时,车载设备向动车组发过分相指令;
                4)当列车前端越过分相区200m后,车载涉笔取消原触发动车组相关过分相的操作;
                5)当列车转为非CTCS-3级列控系统运行时,CTCS-3级车载设备将停止向动车组发送屏蔽“磁钢”信息指令。
            (3)C3列控系统C2单元自动过分相原理
         
            C2单元控车时,牵引供电分相信息由应答器提供,该信息与轨道区段信息同时发送,分相区信息包括:至分相点距离、分相区长度等。

            1)列车按CTCS-2级列控系统控制运行时,车载设备收到应答器68包将向动车组发送并保持屏蔽“磁钢”信息指令。
            2)列车前端距分相区还有10秒走行距离时,车载设备向司机发送出提示;
            3)列车前端距分相区还有3秒走行距离时,车载设备向动车组发过分相指令;
            4)当列车前端越过分相区200m后,车载涉笔取消原触发动车组相关过分相的操作;
            

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