现代列车运行控制系统课件.ppt
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1、同济大学Tongji Univisity交通运输工程学院交通运输工程学院一。教材和参考书一。教材和参考书二。课程安排二。课程安排三。本课程的特点三。本课程的特点四。本课程总要求四。本课程总要求五。学习建议五。学习建议1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例 列车运行控制系统是根据列车在铁路列车运行控制系统是根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况,对线路上运行的客观条件和实际情况,对列车运行速度及制动方式等状态进行监列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。督、控制和调整的技术装备。 地面设备:产生出列车控制
2、所需要的全地面设备:产生出列车控制所需要的全 部基础数据部基础数据 车载部分:通过媒体将地面传来的信号车载部分:通过媒体将地面传来的信号进行信息处理,形成列车速度控制数据进行信息处理,形成列车速度控制数据及列车制动模式,用来监督或控制列车及列车制动模式,用来监督或控制列车安全运行安全运行 1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例早期早期:初期初期: 六十年代之前,列车运行控制系统由路旁信六十年代之前,列车运行控制系统由路旁信号机来传递信息,列车运行安全取决于司机的号机来传递信息,列车运行安全取决于司机的视觉驾驶技术和经验,前后列车
3、间的空间间隔视觉驾驶技术和经验,前后列车间的空间间隔由相邻信号机之间的距离来实现由相邻信号机之间的距离来实现 。初步发展时期初步发展时期: 七十年代之后,列车速度的提高对列七十年代之后,列车速度的提高对列车运行控制系统在安全和效率方面提出车运行控制系统在安全和效率方面提出了更高的要求,随着地面信息传输技术了更高的要求,随着地面信息传输技术和列车信息接收技术的不断完善,出现和列车信息接收技术的不断完善,出现了点式了点式ATC系统,点连式系统,点连式ATC系统和连系统和连续式续式ATC系统系统.快速发展时期快速发展时期: 八十年代,随着信息传输量的增加、八十年代,随着信息传输量的增加、自动控制技术
4、的完善和微电子技术的发自动控制技术的完善和微电子技术的发展,使得列车运行控制的车载系统功能展,使得列车运行控制的车载系统功能不断扩大,如实时计算距离一速度模式不断扩大,如实时计算距离一速度模式曲线、自动实施常用制动和紧急制动、曲线、自动实施常用制动和紧急制动、自动驾驶、节能运行指导等。自动驾驶、节能运行指导等。 从九十年代后从九十年代后,城市轨道交通城市轨道交通ATC系统向数字系统向数字化化ATC发展,通过不同信息传输媒体,采用信发展,通过不同信息传输媒体,采用信息编码传送目标速度、目标距离和轨道电路长息编码传送目标速度、目标距离和轨道电路长度等信息,实现列车与地面之间的通信,因此度等信息,实
5、现列车与地面之间的通信,因此列车运行的安全性得到增强,效率得到提高,列车运行的安全性得到增强,效率得到提高,效益明显改善。效益明显改善。 目前数字目前数字ATC是发展的主流。是发展的主流。 2O世纪大部分时间,全路机车都安装世纪大部分时间,全路机车都安装了机车了机车“三大件三大件”,即机车信号、自动,即机车信号、自动停车和无线列调,行车安全得到了很好停车和无线列调,行车安全得到了很好的保障,促进了铁路事业的快速发展,的保障,促进了铁路事业的快速发展,但还存在不少问题。但还存在不少问题。同济大学交通运输工程学院 1985年我国引进国外的无绝缘轨道电年我国引进国外的无绝缘轨道电路和车载路和车载AT
6、P系统。以此为标志,开始系统。以此为标志,开始我国运行控制现代化系统的发展我国运行控制现代化系统的发展 九十年代我国列车运行控制系统结出硕果。九十年代我国列车运行控制系统结出硕果。 国家国家“八五八五”攻关项目攻关项目“LSK旅客列车速度分旅客列车速度分级控制系统级控制系统”在广深线在广深线160200 kmh的列车的列车上投入运营。上投入运营。LSK 系统作为我国自行研制的准系统作为我国自行研制的准高速旅客列车超速防护系统综合信号安全技术、高速旅客列车超速防护系统综合信号安全技术、机电控制技术、计算机和网络通信技术,以及机电控制技术、计算机和网络通信技术,以及可靠性与故障安全理论,构成新型人
7、机关系的可靠性与故障安全理论,构成新型人机关系的信号安全防护系统,并首次以车载信号作为行信号安全防护系统,并首次以车载信号作为行车凭证,实现了我国超速防护系统历史性的突车凭证,实现了我国超速防护系统历史性的突破。破。同济大学交通运输工程学院 发展中的列车控制系统将成为一个集列车运发展中的列车控制系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。它在保为一体的综合业务管理的自动化系统。它在保证行车安全、提高运输效率、节省能源、改善证行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件员工劳动条件 等将发挥重要的作
8、用。等将发挥重要的作用。 同济大学交通运输工程学院同济大学交通运输工程学院 随着计算机技术(随着计算机技术(ComputerComputer)、通信技)、通信技术(术(CommunicationCommunication)和控制技术)和控制技术(ControlControl)的飞跃发展,综合利用)的飞跃发展,综合利用3C3C技技术给列车控制系统带来很好的发展机遇。术给列车控制系统带来很好的发展机遇。未来的列车运行控制系统将是以未来的列车运行控制系统将是以3C3C 为基础的综合信息技术的集成系统。为基础的综合信息技术的集成系统。 现代列车控制系统的核心是通信技术的现代列车控制系统的核心是通信技术
9、的应用与发展。应用与发展。同济大学交通运输工程学院1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例 同济大学交通运输工程学院 同济大学交通运输工程学院 列车自动防护系统列车自动防护系统 列车自动运行系统列车自动运行系统 列车自动监控列车自动监控 系统系统轨道交通列车运行控制系统组成 同济大学交通运输工程学院 ATP(Automatic Train Protection,简称简称ATP)子系统的主要功能是通过车载)子系统的主要功能是通过车载ATP系统和地面设备间的信息传输,来实系统和地面设备间的信息传输,来实现列车的安全间隔控制、超速防护及
10、车门现列车的安全间隔控制、超速防护及车门控制控制, 保证行车安全保证行车安全 。 ATO (Automatic Train Operation,简称,简称 ATO)子系统主要完成站间自动运行、列车子系统主要完成站间自动运行、列车速度调节和进站定点停车速度调节和进站定点停车, 并能接受控制中并能接受控制中心的运行调度命令心的运行调度命令, 实现列车的运行自动调实现列车的运行自动调整。整。 ATS (Automatic Train Supervision,简称简称ATS)子系统的主要功能是监控列车运子系统的主要功能是监控列车运行状态行状态, 采用软件方法实现联网、通信及列采用软件方法实现联网、通信
11、及列车运行管理自动化。车运行管理自动化。 列车自动监控系统(ATS) 轨道交通列车运行控制系统组成示意图 点式自动列车运行控制系统点式自动列车运行控制系统 连续式自动列车运行控制系统连续式自动列车运行控制系统 轨道交通列车运行控制系统分类 点式自动列车运行控制系统在欧洲的点式自动列车运行控制系统在欧洲的干线铁路及城市轨道交通中应用十分广干线铁路及城市轨道交通中应用十分广泛。其主要优点是采用无源、高信息容泛。其主要优点是采用无源、高信息容量的地面应答器,结果简单。安装灵活,量的地面应答器,结果简单。安装灵活,可靠性高。可靠性高。 地面应答器地面应答器道旁电子单元道旁电子单元LEU(信号接口)(信
12、号接口)车载设备车载设备组成 连续式自动列车运行控制系统适应高连续式自动列车运行控制系统适应高速干线与高行车密度的轨道交通。根据速干线与高行车密度的轨道交通。根据传输媒介可分为有线与无线两大类传输媒介可分为有线与无线两大类。 连续式自动列车运行控制系统简介 连续式自动列车运行控制系统简介 连续式自动列车运行控制系统主要由连续式自动列车运行控制系统主要由3部分组成:地面控制中心,传输媒介以部分组成:地面控制中心,传输媒介以及车载设备。及车载设备。 连续式自动列车运行控制系统工作原理图列车运行控制系统信息传输媒介类型轨道电路轨道电路轨道电缆轨道电缆 点式设备点式设备 无线传输无线传输 1.内容简介
13、2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例ERTMSERTMSETCSETCS系统简介系统简介 ERTMS(欧洲铁路运输管理系统欧洲铁路运输管理系统)包括包括ETCS(欧洲铁路控制系统,又称为欧洲铁路控制系统,又称为ERTMSETCS)和和GSMR(铁路专用铁路专用全球移动通信系统全球移动通信系统)。ERTMSERTMSETCSETCS系统简介系统简介 ERTMSETCS (European Train Control System)系统是为克服欧洲各国系统是为克服欧洲各国信号制式互不兼容,保证高速列车在欧信号制式互不兼容,保证高速列车在欧洲铁
14、路网内互通运行,而联合制订的一洲铁路网内互通运行,而联合制订的一种列车运行控制系统技术规范。种列车运行控制系统技术规范。 ERTMSERTMSETCSETCS的研究目的的研究目的高速列车不受限制地穿越国界行使;高速列车不受限制地穿越国界行使;信号标准化,减少各国的特殊要求;信号标准化,减少各国的特殊要求;设备市场开放,产生商业吸引力;设备市场开放,产生商业吸引力;技术互用性,不同厂商系统兼容;技术互用性,不同厂商系统兼容;降低设备成本。降低设备成本。 为实现高速列车在欧洲境内穿越国境为实现高速列车在欧洲境内穿越国境时互通运营,结合欧洲各国铁路现状,时互通运营,结合欧洲各国铁路现状,兼顾既有设备
15、及今后列车运行控制系统兼顾既有设备及今后列车运行控制系统发展趋势,发展趋势,ERTMSETCS技术规范确技术规范确定了定了5个应用等级。个应用等级。 等级等级0:装备了:装备了ERTMSETCS的列车的列车可以在没有装备可以在没有装备ERTMSETCS地面设地面设备或者没有本国备或者没有本国(本地本地)信号系统的线路上信号系统的线路上运行,或者在试运行中的运行,或者在试运行中的ERTMSETCS线路中运行。线路中运行。等级等级STM:装备了:装备了ERTMSETCS的列车,的列车,在装备了本国有在装备了本国有(本地本地)信号系统的线路上信号系统的线路上运行,它们之间通过运行,它们之间通过STM
16、进行接口。进行接口。等级等级1(带注入或不带注入信息带注入或不带注入信息):装备了:装备了ERTMSETCS的列车,在装备有欧洲应的列车,在装备有欧洲应答器答器 (Eurobalise) 的线路上运行,线路的线路上运行,线路上可以安装欧洲环线或者无线注入单元。上可以安装欧洲环线或者无线注入单元。等级等级2:装备了:装备了ERTMSETCS的列车,的列车,在由无线闭塞中心控制的、装备了欧洲在由无线闭塞中心控制的、装备了欧洲应答器和欧洲无线的线路上运行,由地应答器和欧洲无线的线路上运行,由地面设备提供列车定位功能和列车完整性面设备提供列车定位功能和列车完整性检测。检测。等级等级3:与等级:与等级2
17、相同,但是列车定位相同,但是列车定位和列车完整性检测由车载设备实现。和列车完整性检测由车载设备实现。 ERTMSERTMSETCSETCS系统结构框图系统结构框图ERTMSERTMS 车载设备车载设备(EUROCAB): 车载计算机车载计算机(欧洲安全计算机欧洲安全计算机EVCEuropean Vital Computer),人机接口,人机接口(MMI-Man Machine Interface),里程计。,里程计。ERTMSERTMS 标准化的地面设备包括欧洲应答器,欧洲标准化的地面设备包括欧洲应答器,欧洲环线,欧洲无线,即环线,欧洲无线,即GSMR(不是不是ETCS规范的内容规范的内容),
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