列车运行控制技术.ppt
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- 列车 运行 控制 技术
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1、列车运行控制技术列车运行控制系统ATC(Automatic Train Control)ATC包括三个子系统:列车自动监控ATS (Automatic Train Supervision)列车自动防护ATP (Automatic Train Protection)列车自动运行ATO (Automatic Train Operation)列车运行控制系统作用:保障行车安全 提高运行效率列控如何实现其作用?采用技术方法,对运行列车进行间隔控制。(时间或空间)采取的技术:闭塞与防护 闭塞:间隔控制 防护:速度防护、安全防护 既有线的闭塞技术分类站间闭塞 用于单线区段固定闭塞 用于复线区段,追踪运行:
2、满足安全制动距离,缩短追踪间隔。三显示:红、黄、绿 四显示:红、黄、绿黄、绿 车载列控防护与自动闭塞 固定闭塞 准移动闭塞 (虚拟闭塞)移动闭塞固定闭塞与车载防护固定闭塞与车载防护 轨道电路构建闭塞分区,三显示/四显示 追踪运行,追踪间隔是若干个闭塞分区组成 分级(上图)速度防护模式 或目标距离(下图)速度防护模式 国产“列车运行监控记录装置”LKJ-2000。准移动闭塞准移动闭塞 安全防护点、目标点(牵引计算点)列车牵引计算-目标距离速度防护曲线 基础数据:行车许可、线路数据、车辆数据 车载列控防护采取目标距离防护模式追踪间隔由目标距离速度曲线决定 准移动闭塞:固定闭塞条件下的目标距离速度防
3、护102022-10-6 虚拟闭塞虚拟闭塞 构建逻辑闭塞分区是虚拟的,灵活设置 控制指标在准移动闭塞与移动闭塞之间 青藏铁路采用虚拟闭塞 引进GE增强型列车运行控制系统ITCS112022-10-6 安全防护点、目标点 追踪列车的安全防护点是前行列车的尾部 列车牵引计算:目标距离速度防护曲线 车载列控防护采用目标距离速度防护模式 追踪间隔由目标距离速度曲线决定 移动闭塞移动闭塞122022-10-6(一)日本DS-ATC系统(二)法国TVM430系统(三)德国LZB系统(四)欧洲列车运行控制系统(ETCS)国外高速铁路列控系统132022-10-6 使用使用有绝缘数字轨道电路有绝缘数字轨道电路
4、发送列车位置、目标速度、进路发送列车位置、目标速度、进路等信息;等信息;车载设备采用车载设备采用轨道电路信息和车载设备存储的线路数据轨道电路信息和车载设备存储的线路数据生生成成一次连续速度控制曲线一次连续速度控制曲线;列车制动采用列车制动采用设备控制优先设备控制优先方式。方式。二二、国外高速铁路列控系统、国外高速铁路列控系统日本日本DS-ATC系统系统地面设地面设备备6G列车当前位置进路条件列车当前位置进路条件停车区间轨道电路信息停车区间轨道电路信息10G5G制动曲线制动曲线车载设车载设备备142022-10-6 使用使用无绝缘数字轨道电路无绝缘数字轨道电路向列车发送行车许可;向列车发送行车许
5、可;列车制动采用列车制动采用司机控制优先司机控制优先方式。方式。车载设备根据车载设备根据轨道电路报文轨道电路报文生成生成分段连续速度控制曲线分段连续速度控制曲线。通信网络通信网络车站车站SEI设备设备区间区间SEI设备设备调度中心调度中心SICAM维护中心维护中心车载设备控车曲线车载设备控车曲线二二、国外高速铁路列控系统、国外高速铁路列控系统法国法国TVM430系统系统152022-10-6采用采用轨道电缆(交叉环线)轨道电缆(交叉环线)方式传输车方式传输车-地信息、使用地信息、使用S棒棒无绝缘轨道电路实现列车占用和完整性检查;无绝缘轨道电路实现列车占用和完整性检查;车载设备利用车载设备利用车
6、地传输的信息车地传输的信息生成生成一次一次连续速度控制曲线连续速度控制曲线列车制动采用列车制动采用司机控制优先司机控制优先方式。方式。S棒棒S棒棒轨道电缆轨道电缆控制中心控制中心轨道电路轨道电路轨道电缆轨道电缆轨道电缆轨道电缆车载设备车载设备环线环线收发器收发器环线环线收发器收发器二二、国外高速铁路列控系统、国外高速铁路列控系统德国德国LZB系统系统162022-10-6车载列控设备速度防护模式类型车载列控设备速度防护模式类型阶梯速度防护模式 出口速度检查方式 入口速度检查方式连续速度曲线防护模式 分级连续方式 目标距离方式172022-10-6阶梯速度防护阶梯速度防护出口速度检查方式出口速度
7、检查方式2.1.1 出口速度检查控制方式v TGV早期TVM300系统,ATP在闭塞分区出口检查防护v 地面UM71轨道电路,采用双红灯防护v 我国铁路曾装备UM71:京郑、郑武、沈大、广深(含TVM300)182022-10-6阶梯速度防护阶梯速度防护入口速度检查方式入口速度检查方式新干线早期使用ATC在闭塞分区入口检查进行防护采用快速制动,自动缓解的控制方式192022-10-6分级速度制动方式存在的问题(1)制动距离长(2)旅行舒适度差(3)不能实现一次制动方式202022-10-6连续速度曲线防护连续速度曲线防护两种方式:v分级连续方式v目标距离方式(DISTANCE TO GO)21
8、2022-10-6分级速度曲线模式TGV铁路TVM430车地通信:UM2000数字轨道电路我国秦沈客专装备TVM430系统222022-10-6连续速度防护模式连续速度防护模式目标距离方式目标距离方式典型系统:v德国LZB系统v日本数字ATC系统232022-10-6德国德国LZB系统系统车地通信:交叉环线目标距离速度防护模式242022-10-6日本新干线数字ATC车地通信:数字轨道电路目标距离速度防护模式252022-10-6欧洲铁路列车运行控制系统欧洲铁路列车运行控制系统 ETCS 1993年,欧洲铁路制定“欧洲铁路运输管理系统”ERTMS:v欧洲交通管理系统ETMS(European
9、Transportation Management System)v欧洲铁路列车运行控制系统ETCS(0-3)(European Train Control System)。v欧洲铁路综合移动通信系统GSM-R (Global System for Mobile Communications)262022-10-6 ETCS-0ETCS-0级:列车装备ETCS设备,无车地通信数据.司机凭地面信号行车。ETCS-0+级:加装机车信号STM,提供通用机车信号功能272022-10-6 ETCS-1应答器车地通信,发送移动授权凭证和线路数据轨道电路:列车占用检测ETCS车载设备,凭车载信号行车准移动
10、闭塞282022-10-6ETCS-2铁路综合移动通信系统GSM-R无线闭塞中心RBC计算列车移动授权凭证轨道电路:列车占用检测应答器:列车定标ETCS车载设备,凭车载信号行车准移动闭塞292022-10-6ETCS-3铁路综合移动通信系统GSM-R取消区间的轨道电路,采用移动闭塞车载设备发送列车数据,RBC基于车载信息定位列车RBC计算列车的移动授权凭证列车完整性检查由列车完整性验证系统与地面RBC共同完成ETCS车载设备,凭车载信号行车302022-10-6中国铁路列车运行控制系统中国铁路列车运行控制系统CTCS(Chinese Train Control System)v中国铁路CTCS
11、 参照欧洲铁路ETCS,根据中国铁路特点,CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础,采用车载与地面设备统一设计。v中国铁路GSM-R312022-10-6CTCS应用等级应用等级vCTCS列控系统划分为了5个应用等级,即04级,其中:vCTCS系统对既有线的兼容能力是通过0级和1级来反映的v2级、3级、4级则是对现代列控系统技术的展现。vCTCS各级均可通过技术装备实现向下兼容。322022-10-6CTCS简介简介CTCS体系结构CTCS系统结构图332022-10-6中国铁路列车运行控制系统中国铁路列车运行控制系统CTCS(Chinese Train Control System)CTCS
12、系统组成框图 342022-10-6 CTCS-0v装备为120 km/h既有铁路信号设备v地面设备:v国产轨道电路构建三显示/四显示固定闭塞v车载设备:通用机车信号 列车运行监控记录装置(普通型)v固定闭塞352022-10-6CTCS-1v既有铁路160 km/h及以下的区段v装备为既有铁路信号设备v地面设备:国产化轨道电路ZPW-2000构建四显示固定闭塞v车载设备:主体机车信号LKJ2000v固定闭塞362022-10-6CTCS-2v提速干线、客专和特殊线路v应答器、ZPW-2000A/K轨道电路共同完成车地通信。v配置车站列控中心TCCv车载ATP计算列车行车许可凭证v车载ATP+
13、LKJ2000,凭车载信号行车v可下线在CTCS1/0线路v准移动闭塞,地面可不设区间通过信号机372022-10-6CTCS-3v提速干线、客专和特殊线路v无线通信(GSM-R)传输车地信息v轨道电路检查列车占用,应答器为列车定标v无线闭塞中心RBC计算行车许可 向列车进行移动授权v车载配置ATP,凭车载信号行车v可下线在CTCS2线路v准移动闭塞,地面可不设区间通过信号机v等同于ETCS-2382022-10-6CTCS-4级级v面向高速新线或特殊线路v取消了区间轨道电路和通过信号机v无线通信系统(GSM-R)完成车地通信v车载设备发送列车位置与参数 无线闭塞中心RBC跟踪列车位置vRBC
14、计算行车许可向列车列车移动授权v地面RBC和与车载设备核对列车完整性验证vCTCS车载设备ATP,凭车载信号行车v移动闭塞v 等同于ETCS-3392022-10-6CTCS-2示意图示意图402022-10-6CTCS-2级列控系统框图级列控系统框图 412022-10-6点式应答器点式应答器欧标应欧标应答器:答器:无源应答器(静态数据)无源应答器(静态数据)有源应答器(动态数据)有源应答器(动态数据)应答器工作电源:应答器工作电源:(启动启动)车载设备辐射高频能量车载设备辐射高频能量地面电子泵地面电子泵-工作电源工作电源-地面发送数据地面发送数据422022-10-6点式应答器点式应答器v
15、 欧标应答器可存储1023位数据报文,利用应答器主要可以传送以下信息:v 线路基本参数:如线路坡度、轨道区段长度、轨道区段编号等;v 线路速度信息:如线路最大允许速度、列车最大允许速度等:v 临时限速信息:如因施工、天气等原因引起的临时限速信息;v 车站进路信息:如接发车进路信息,以及相关的线路参数;v 道岔限速信息:如给出前方道岔的侧向限速值;v 特殊定位信息:如变相点、进出隧道、列车停位等;v 其他信息:如固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。432022-10-6提速干线应答器布置示意图提速干线应答器布置示意图442022-10-6客专客专CTCS-2级列控系统级列控系统应答器布
16、置应答器布置 进进/出站出站 有源应答器有源应答器+无源应答器:提供临时限速、侧线接车信息无源应答器:提供临时限速、侧线接车信息 区间区间单个无源应答器:提供线路数据,每个应答器包含前方单个无源应答器:提供线路数据,每个应答器包含前方10个轨道区段的信息。个轨道区段的信息。等级转换边界等级转换边界无源应答器组:提供等级预告、等级转换命令无源应答器组:提供等级预告、等级转换命令452022-10-6临时限速临时限速临时限速由调度中心集中管理,通过TDCS、CTC向临时限速管辖车站及邻站下达调度命令。两站一区间范围内只允许设置一处(三处)区间或站内临时限速;临时限速调度命令须经车站值班员签收后,方
17、可传临时限速调度命令须经车站值班员签收后,方可传至列控中心,通过应答器车地通信至列车。至列控中心,通过应答器车地通信至列车。车站值班员签收时确认限速起点里程、速度、长度、车站值班员签收时确认限速起点里程、速度、长度、车次、执行时间等;车次、执行时间等;462022-10-62临时限速设置精度临时限速设置精度 临时限速设临时限速设置置 限速区长度限速区长度8 8档:档:200200、500500、10001000、15001500、20002000、30003000、40004000、60006000 限速区长度超过限速区长度超过6000m6000m时,按照区间限速处理,时,按照区间限速处理,或
18、司机按调度命令控车或司机按调度命令控车 限速速度限速速度5 5档档:45 45、6060、8080、120120、160km/h160km/h 若遇限速速度小于若遇限速速度小于45 km/h45 km/h的特殊情况,司机按的特殊情况,司机按调度命令控车。调度命令控车。472022-10-6车站临时限速控制范围车站临时限速控制范围482022-10-6 临时限速应答器控制范围示意图 492022-10-6 区间区间临时限速示意图 502022-10-6站内正线临时限速示意图 512022-10-6CTCS-2级与CTCS-0/1级间转换级间转换原则上在区间自动转换(无需停车无需司机人工操作)地面
19、配置预告应答器、切换应答器自动转换失效时,司机可手动转换522022-10-6轨道电路原理示意图轨道电路原理示意图532022-10-6无绝缘轨道电路原理图无绝缘轨道电路原理图542022-10-6轨道电路车地通信轨道电路车地通信552022-10-6绝缘方式:机械绝缘绝缘方式:机械绝缘载频:载频:550Hz550Hz、650Hz650Hz、750Hz750Hz、850Hz850Hz下行线使用载频:下行线使用载频:550Hz550Hz、750Hz750Hz上行线使用载频:上行线使用载频:650Hz650Hz、850Hz850Hz低频信息:低频信息:4 4信息、信息、8 8信息、信息、1818信
20、息信息7 Hz7 Hz、8 Hz8 Hz、8.5 Hz8.5 Hz、9 Hz9 Hz、9.5 Hz9.5 Hz、11 Hz11 Hz、12.5 12.5 HzHz、13.5 Hz13.5 Hz、15 Hz15 Hz、16.5 Hz16.5 Hz、17.5 Hz17.5 Hz、18.5 Hz18.5 Hz、20 Hz20 Hz、21.5 Hz21.5 Hz、22.5 Hz22.5 Hz、23.5 Hz23.5 Hz、24.5 Hz24.5 Hz、26Hz26HzCTCS-0CTCS-0轨道电路(国产)轨道电路(国产)562022-10-6 载频交叉分布原载频交叉分布原理理572022-10-6序
21、号1234567信息名称L3码L2码L码LU码LU2码U码U2S码机车信号显示L绿L绿L绿LU绿黄U黄U黄U2S黄2闪频率Hz9.58.51113.512.51517.5地面信号显示LLLLLLULU或U序号891011121314信息名称U2码U3码UUS码UU码HB码HU码H码机车信号显示U2黄2U黄UUS双黄闪UU双黄HUS红黄闪HU红黄H红频率Hz16.518.521.52024.52623.5地面信号显示LU或UUUUUUH CTCS-0 CTCS-0轨道电路信息码轨道电路信息码582022-10-6 CTCS-1 CTCS-1轨道电路轨道电路 ZPW-2000 ZPW-2000(U
22、MUM)绝缘方式:电气谐振绝缘方式:电气谐振载频:载频:1700Hz1700Hz、2000Hz2000Hz、2300Hz2300Hz、2600Hz2600Hz下行线使用载频:下行线使用载频:1700Hz1700Hz、2300Hz2300Hz上行线使用载频:上行线使用载频:2000Hz2000Hz、2600Hz2600Hz低频信息有低频信息有1818个:个:10.3 Hz10.3 Hz、11.4 Hz11.4 Hz、12.5 Hz12.5 Hz、13.6 Hz13.6 Hz、14.7 Hz14.7 Hz、15.8 15.8 HzHz、16.9Hz16.9Hz、18 Hz18 Hz、19.1 Hz
23、19.1 Hz、20.2 Hz20.2 Hz、22.4 Hz22.4 Hz、24.6Hz24.6Hz、26.8Hz26.8Hz、29Hz29Hz。余。余4 4个未作定义:个未作定义:21.3 Hz21.3 Hz、23.5 23.5 HzHz、25.7 Hz25.7 Hz、27.9Hz27.9Hz。调谐区长度:调谐区长度:26m26m592022-10-6序号1234567信息名称L3码L2码L码LU码LU2码U码U2S码机车信号显示L绿L绿L绿LU绿黄U黄U黄U2S黄闪频率Hz10.312.511.413.615.816.920.2地面信号显示LLLLLLULU或U序号891011121314
24、信息名称U2码U3码UUS码UU码HB码HU码H码机车信号显示U2黄2U黄UUS双黄闪UU双黄HUS红黄闪HU红黄H红频率Hz14.722.419.118.024.626.829.0地面信号显示LU或UUUUUUH CTCS-1 CTCS-1轨道电路信息码轨道电路信息码602022-10-6CTCS-2CTCS-2轨道电路(轨道电路(ZPW-2000A/KZPW-2000A/K)8 8种载频频种载频频名称1700-11700-22000-12000-22300-12300-22600-12600-2频率Hz1701.41698.72001.41998.72301.42298.72601.425
25、98.7下行线使用载频:下行线使用载频:1700-11700-1、1700-21700-2、2300-12300-1、2300-22300-2上行线使用载频:上行线使用载频:2000-12000-1、2000-22000-2、2600-12600-1、2600-22600-2低频信息最多低频信息最多1818个:个:10.3 Hz10.3 Hz、11.4 Hz11.4 Hz、12.5 Hz12.5 Hz、13.6 Hz13.6 Hz、14.7 Hz14.7 Hz、15.8 Hz15.8 Hz、16.9 Hz16.9 Hz、18 Hz18 Hz、19.1 Hz19.1 Hz、20.2 Hz20.2
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