《高速铁路概论》课件.pptx

1、高速铁路概论高速铁路概论第一节第一节 概概 述述复习复习 闭塞是闭塞是铁路铁路上防止上防止列车列车对撞或追撞（追尾）的方式，是对撞或追撞（追尾）的方式，是铁路上保障安全的一个主要的方法之一。铁路上保障安全的一个主要的方法之一。由于由于铁路车辆铁路车辆的制动距离较的制动距离较汽车汽车长得多，当列车运行途长得多，当列车运行途中发现前方线路有危险状况时，大多数情况下都是来不及中发现前方线路有危险状况时，大多数情况下都是来不及停车的，所以将铁道分为一个个区块（闭塞区间），同一停车的，所以将铁道分为一个个区块（闭塞区间），同一个区间内不得驶入两列以上的列车以防止事故的发生，这个区间内不得驶入两列以上的列

2、车以防止事故的发生，这就是闭塞，这种安全保障措施就叫闭塞方式，是铁路上列就是闭塞，这种安全保障措施就叫闭塞方式，是铁路上列车安全运行的基本要求。车安全运行的基本要求。早期闭塞技术的通常要求闭塞区间的长度不小于列车制早期闭塞技术的通常要求闭塞区间的长度不小于列车制动的安全距离。现代四显示色灯闭塞方式通常要求动的安全距离。现代四显示色灯闭塞方式通常要求2个闭个闭塞区间的长度不小于列车制动的安全距离。塞区间的长度不小于列车制动的安全距离。在闭塞方式发明以前，列车出发前和车站联络以后，照在闭塞方式发明以前，列车出发前和车站联络以后，照时刻表时刻表运行；但是当运行；但是当运行图运行图无法精准确认的时候容

3、易发生无法精准确认的时候容易发生冲突，无法根本的防止追撞事故，所以开始研究闭塞方式冲突，无法根本的防止追撞事故，所以开始研究闭塞方式作为预防方案了。作为预防方案了。第一节第一节 概概 述述复习复习 历史历史1840年代年代以前，列车运行以以前，列车运行以“时间间隔法时间间隔法”来保证安全，即每趟列车发出以后，间隔一来保证安全，即每趟列车发出以后，间隔一段时间才发出后一列车，但是这种方法无法防止列车因晚点或故障停车导致运行时间段时间才发出后一列车，但是这种方法无法防止列车因晚点或故障停车导致运行时间与运行图相差较大时容易发生的与运行图相差较大时容易发生的追尾追尾事故。事故。1842年年英国发明的

4、英国发明的“空间间隔法空间间隔法”1，以两车之间相隔一段距离的方法来保证安全，可，以两车之间相隔一段距离的方法来保证安全，可以视为是现代闭塞技术的雏形。以视为是现代闭塞技术的雏形。闭塞方式分类闭塞方式分类铁路的闭塞方式可分为铁路的闭塞方式可分为人工闭塞人工闭塞、半自动闭塞半自动闭塞、自动闭塞自动闭塞和和移动自动闭塞移动自动闭塞。人工闭塞是以人工记录列车的运行位置和控制人工闭塞是以人工记录列车的运行位置和控制色灯信号机色灯信号机的闭塞方法的闭塞方法2。在发车前，。在发车前，接发车双方的接发车双方的车站车站或或线路所线路所共同确认闭塞区间是处于空闲状态，然后发车的车站或线共同确认闭塞区间是处于空闲

5、状态，然后发车的车站或线路所使用路所使用路签机路签机、路牌、路牌、路票路票等记录本段区间已经被占用，并把占用信息通过电话、等记录本段区间已经被占用，并把占用信息通过电话、电报等手段通知接车的车站或线路所。接车的车站或线路所有责任在列车到达后检查电报等手段通知接车的车站或线路所。接车的车站或线路所有责任在列车到达后检查车辆到达车辆到达编组编组是否完整，是否有部分车厢滞留在区间未到达。在列车到达前，发车车是否完整，是否有部分车厢滞留在区间未到达。在列车到达前，发车车站应阻止后续运行的列车进入这一区间，接车车站应阻止反向运行的列车进入这一区站应阻止后续运行的列车进入这一区间，接车车站应阻止反向运行的

6、列车进入这一区间。间。半自动闭塞是以人工确认区间空闲，发车后由半自动闭塞是以人工确认区间空闲，发车后由轨道电路轨道电路判断车辆进入区间后自动把区判断车辆进入区间后自动把区间设置为占用状态的闭塞方法间设置为占用状态的闭塞方法3。车辆进入区间后，轨道电路会。车辆进入区间后，轨道电路会联锁联锁控制色灯信号机，控制色灯信号机，把占用信息通知到双方车站。车辆到达后，仍需要人工检查车辆到达编组完整，由人把占用信息通知到双方车站。车辆到达后，仍需要人工检查车辆到达编组完整，由人工把区间状态复原为空闲状态。工把区间状态复原为空闲状态。自动闭塞是以自动闭塞是以计轴设备计轴设备自动计算进入该区间的自动计算进入该区

7、间的车轴车轴数目和离开该区间的车轴数目，从数目和离开该区间的车轴数目，从而自动判断区间空闲状态的闭塞方法。车辆进入或离开区间将自动连锁控制色灯信号而自动判断区间空闲状态的闭塞方法。车辆进入或离开区间将自动连锁控制色灯信号机的状态。机的状态。第一节第一节 概概 述述复习复习 闭塞系统分类闭塞系统分类铁路的闭塞技术可分为铁路的闭塞技术可分为电话电报闭塞电话电报闭塞、电气路签路牌闭塞电气路签路牌闭塞、继电半继电半自动闭塞自动闭塞、单线计轴自动闭塞单线计轴自动闭塞、双线单向自动闭塞双线单向自动闭塞、双线双向自动闭双线双向自动闭塞塞、移动闭塞移动闭塞等。等。人工闭塞人工闭塞电话电报闭塞是人工闭塞方式之一

8、，即人工用电话和电报通知下一电话电报闭塞是人工闭塞方式之一，即人工用电话和电报通知下一站区间占用状态。目前在干线上平时已不再使用，仅当闭塞设备、轨站区间占用状态。目前在干线上平时已不再使用，仅当闭塞设备、轨道电路、计轴设备等发生故障，自动闭塞或者半自动闭塞无法使用时，道电路、计轴设备等发生故障，自动闭塞或者半自动闭塞无法使用时，临时降级使用的闭塞方式。临时降级使用的闭塞方式。电气路签路牌闭塞只在单线铁路早期使用。电气路签路牌闭塞只在单线铁路早期使用。在在2008年初中国出现的冰雪灾害中，由于电力全部中断，铁路不得年初中国出现的冰雪灾害中，由于电力全部中断，铁路不得不再次使用人工闭塞，俗称不再次

9、使用人工闭塞，俗称“路票行车路票行车”的方式作业。的方式作业。半自动闭塞半自动闭塞继电半自动闭塞是半自动闭塞技术之一，轨道电路与色灯信号机之继电半自动闭塞是半自动闭塞技术之一，轨道电路与色灯信号机之间通过间通过继电器继电器连锁。是中国连锁。是中国单线铁路单线铁路区间闭塞的主要类型之一，目前区间闭塞的主要类型之一，目前正在逐步升级改造为单线计轴自动闭塞。正在逐步升级改造为单线计轴自动闭塞。第一节第一节 概概 述述复习复习 自动闭塞自动闭塞 单线计轴自动闭塞、双线单向自动闭塞和双线双向自动闭塞，均是以计轴设单线计轴自动闭塞、双线单向自动闭塞和双线双向自动闭塞，均是以计轴设备为基础的自动闭塞技术。双

10、线双向自动闭塞是为了解决在繁忙干线上的一备为基础的自动闭塞技术。双线双向自动闭塞是为了解决在繁忙干线上的一条线路需要检修或养护时仍能够让列车双向通行的技术措施，地面信号机关条线路需要检修或养护时仍能够让列车双向通行的技术措施，地面信号机关闭，以闭，以机车信号机车信号来进行行车组织来进行行车组织4。这三种闭塞技术其中根据色灯信号机显。这三种闭塞技术其中根据色灯信号机显示的状态数不同又分为示的状态数不同又分为三显示自动闭塞三显示自动闭塞、四显示自动闭塞四显示自动闭塞等，前者可预告列等，前者可预告列车运行前方车运行前方2个闭塞区间的空闲状态，适用于最高速度不超过个闭塞区间的空闲状态，适用于最高速度不

11、超过115km/h的线路；的线路；后者可预告列车运行前方后者可预告列车运行前方3个闭塞区间的空闲状态，适用于最高速度不低于个闭塞区间的空闲状态，适用于最高速度不低于115km/h的线路。的线路。色灯信号的意义通常是（在不同的国家速度值的规定略有不同）：色灯信号的意义通常是（在不同的国家速度值的规定略有不同）：红色，制动停车，不得进入下一个闭塞区间（意味着前方无空闲区间）；红色，制动停车，不得进入下一个闭塞区间（意味着前方无空闲区间）；黄色，减速到黄色，减速到45km/h以下准备能在下一个闭塞区内制动停车（意味着前方有以下准备能在下一个闭塞区内制动停车（意味着前方有1个空闲区间）；个空闲区间）；

12、黄绿色，减速到黄绿色，减速到115km/h以下以准备能在下两个区间内制动停车（意味着前以下以准备能在下两个区间内制动停车（意味着前方有方有2个空闲区间）；个空闲区间）；绿色，全速运行（意味着前方有绿色，全速运行（意味着前方有3个空闲区间）。个空闲区间）。第一节第一节 概概 述述复习复习 移动自动闭塞移动自动闭塞移动闭塞是利用现代无线通信技术的新型闭塞方式，它移动闭塞是利用现代无线通信技术的新型闭塞方式，它以机车信号替代轨道上的固定信号，不依赖连续的轨道电以机车信号替代轨道上的固定信号，不依赖连续的轨道电路和固定的区间分隔点，闭塞区间可根据列车的前行向前路和固定的区间分隔点，闭塞区间可根据列车的

13、前行向前移动，有利于组织间隔小、密度大的连续运输。移动，有利于组织间隔小、密度大的连续运输。第一节第一节 概概 述述复习复习 联锁的定义联锁的定义为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，这种制约关系即联锁。这种制约关系即联锁。联锁设备联锁设备联锁（联锁（interlocking）在）在铁路铁路车站车站上，为了保证机车车辆和列车上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，

14、改在进路上的安全，有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制电气自动控制和和远程控制远程控制、计算、计算机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设具有制约关系，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。备称为联锁设备。联锁是联锁是铁路车站联锁铁路车站联锁的简称，是的简称，是铁路信号铁路信号设备的重要组成部分。设备的重要组成部分。列车进路和调车进路由道岔的不同开通

15、位置所确定，进路的防列车进路和调车进路由道岔的不同开通位置所确定，进路的防护则由设于进路入口处的信号机来担当。进站信号机防护的范围是车护则由设于进路入口处的信号机来担当。进站信号机防护的范围是车站和列车接车进路。站和列车接车进路。第一节第一节 概概 述述复习复习 信号机、进路和进路上的道岔相互制约的要求信号机、进路和进路上的道岔相互制约的要求进路上的有关道岔开通位置不对或敌对信号机未关闭时，防护该进路进路上的有关道岔开通位置不对或敌对信号机未关闭时，防护该进路的信号机不能开放；的信号机不能开放；防护该进路的信号机开放后，该进路上的道岔即不能扳动，其敌对信防护该进路的信号机开放后，该进路上的道岔

16、即不能扳动，其敌对信号机均不能开放；号机均不能开放；主体信号机未开放时，预告信号机不能开放，正线上的出站信号机未主体信号机未开放时，预告信号机不能开放，正线上的出站信号机未开放时，进站信号机不能显示正线通过信号；开放时，进站信号机不能显示正线通过信号；列车或机车车辆驶入进路后，防护该进路的信号机立即关闭，禁止其列车或机车车辆驶入进路后，防护该进路的信号机立即关闭，禁止其他列车或机车车辆再驶入。他列车或机车车辆再驶入。车站联锁从车站联锁从1856年年英格兰英格兰的布列的布列克勒克勒叶叶阿姆斯（阿姆斯（Brickloyer Arms）车）车站装设由萨克斯倍（站装设由萨克斯倍（Sax by）首创的萨

17、式联锁机开始，至今已有）首创的萨式联锁机开始，至今已有100多年的历多年的历史，经历了机械联锁、电机联锁、史，经历了机械联锁、电机联锁、电气联锁电气联锁、电气集中联锁、计算机联锁的、电气集中联锁、计算机联锁的发展过程。发展过程。随科学技术的进步，旧的联锁设备不断被安全可靠性更高、操纵和维护随科学技术的进步，旧的联锁设备不断被安全可靠性更高、操纵和维护更简单、技术更先进的联锁设备代替。从发展角度看，计算机联锁是发展的更简单、技术更先进的联锁设备代替。从发展角度看，计算机联锁是发展的方向；从经济角度看，电气集中联锁在相当长的一段时间内仍被广泛采用。方向；从经济角度看，电气集中联锁在相当长的一段时间

18、内仍被广泛采用。目前目前中国中国使用的联锁设备按操纵的方式可以分为集中联锁和非集中联锁，使用的联锁设备按操纵的方式可以分为集中联锁和非集中联锁，按主要设备工作方式的不同可分为电锁器联锁、继电联锁和计算机联锁。按主要设备工作方式的不同可分为电锁器联锁、继电联锁和计算机联锁。第一节第一节 概概 述述1.1 高速铁路线路信号控制系统的定义与组高速铁路线路信号控制系统的定义与组成成 高速铁路信号与控制系统是完成行车控制、运营管理的综合自动化系统。主要是有用于指挥行车的调度集中系统，用于控制进路的联锁系统，用于控制列车行车间隔的列车自动控制系统，代用信号设备和专用通信设备组成。ATCSATCS是Auto

19、matic Train Control System的缩写地面设备车载设备信号室道旁设备（轨道电路、应答器）接收设备测速设备显示器（司机室）车-地通信设备 CTC(S)系统 即Centralized Traffic Control System的缩写缩写。调度中心信号室（各站控制分机）车辆段、维修基地控制终端通信终端表示盘运行管理计算机CTC(S)系统安检终端车次核查端通信终端1.2 信控设备的主要特点信控设备的主要特点（1）集散式控制方式（2）高容错能力及安全性（3）大功能与高灵活（4）人机一体化系统：微机、控制、指挥、通信、信息 1.3 信控系统的发展ITS：Intelligent Tra

20、nsport System(ITS-R)ATCS ,ARES,ETCS ASTREE,CARATCS核心技术：列车运行控制系统日本 ATC法国 TVM300,TVM430德国 LZB第二节 列车运行自动控制系统2.1高速铁路采用列控系统的必要性（1）闭塞分区的加长，通过能力的下降 （2）辨认信号的频繁（3）司机对信号处理要求的提高“红灯停，绿灯行”速度信号需要以机车信号为行车凭证需要车载信号设备直接进行制动控制 速度信号代替色灯信号 车载信号作为行车凭证 车载信号设备直接控制列车减速或停车列控系统应具备的三大安全要求：2.2 列控系统的组成及主要功能（1）基本概念列车运行控制系统（简称列控系统

21、）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。包括三个子系统：列车超速防护系统ATP（Automatic Train Protection）列车自动驾驶系统ATO（Automatic Train Operation）列车自动监控系统ATS（Automatic Train Supervision）列车运行控制系统ATC2.2列控系统的组成及主要功能（2）组成：地面设备和车载设备地面控制中心通过电缆与铁路线上的轨道电路、信号机、应答器等设备相连，主要完成列车位置检测、形成速度信号及目的距离等信号，并将

22、此信号传递给列车，车载设备将按照速度信号控制列车制动。ATP地面控制中心与CTC或TDCS联网，实现运输指挥中心对列车的直接控制，达到了车地一体化的列车控制能力。地面设备包括列控中心、点式设备、轨道电路 车载设备主要由天线、信号接收单元、制动控制单元、司机显示器、速度传感器等组成。2.2列控系统的组成及主要功能 （3）主要功能防止列车冒进关闭的信号机；防止列车错误出发；防止列车退行；防止列车超速通过道岔；防止列车超过线路允许的最大速度；监督列车通过临时限速区段；在出入库无信号区段限制列车速度。为保证列车运行控制系统不间断地工作和加强设备的维修与管理，在列车运行控制系统的地面和车上都安装有监视设

23、备。2.3 国外高铁列控系统差别在于控制模式和车地间信息传输方式不同国外铁路采用的列控系统主要有：日本新干线ATC系统，法国TGV铁路和韩国高速铁路的TVM300及TVM430系统，德国及西班牙铁路采用的LZB系统，及瑞典铁路的EBICA900系统等。按照地面向机车传送信号的连续性来分类，有连续式列控系统和点式列控系统两种类型。按照人机关系来分类，分为设备优先控制和司机优先控制两种类型。按照列车速度防护模式，分为阶梯速度防护模式和曲线速度防护模式两种类型。法国TGV（法文Train a Grade Vitesse）东南线（巴黎里昂）和TGV大西洋线（巴黎图尔）上采用的区间信号系统，是电气与信号

24、公司（CSEE）生产的UM71型无绝缘轨道电路和TVM（法文Transission Voie-Machine）300型带超速防护的机车信号所组成，在我国简称为UT系统，也称为速差式信号自动闭塞。法国法国TVM300系统系统该系统以机车信号为主体信号，取消地面色灯信号机，在闭塞分区分界处设停车标，在机车内设指示限制速度的数字显示信号。80年代末，被我国引进后，用于京广铁路郑州武昌间电力牵引区段，保留地面色灯信号，有红、黄、绿黄、绿四种灯色显示，对应于机车信号的数字显示，在我国被称为四显示信号自动闭塞。90年代初又被应用于广州深圳准高速铁路。UT系统并不等同于四显示信号自动闭塞，根据行车需要，UT

25、系统可以实现不同数目显示的自动闭塞。两调谐单元与邻近轨道参数配合，将相邻两轨道电路实行电气分隔，用电气绝缘替代了传统的机械绝缘。发送器以连续方式向UM71型轨道电路发送有足够功率的移频信号。闭塞分区空闲时，轨道继电器吸起，当列车占用分区时，发送器通过轨道电路向机车传输信息，同时轨道继电器落下，为改变后面轨道电路的信息提供条件。移频信号用以检查轨道电路被占用状况，为了与TVM300型带超速防护装置的机车信号相配合，在发送器内生成以f0为载频的18种低频调制信息。机车上的感应器，接收轨道电路连续传输来的移频信号，经过滤波、鉴幅、鉴频等电路解调出低频信息后，用选频器对18种信息进行选择后，驱动相应的

26、信号继电器，直接向司机显示数字信号，即根据前方轨道电路被占用状况来指示列车的容许速度。被解调出的低频信息（容许速度信息）输入ATP的速度比较器。与此同时，机车上的速度传感器（测速电机），将轮轴转动变换成的实时速度信息也输入速度比较器。与容许的目标速度信息相比较，若实时速度超过目标速度，发出告警，指示司机减速。如果司机未及时减速或操纵失误，则列车实行最大常用制动，自动减速或停车；当实时速度不超过目标速度时，则由司机自由驾驶。这种超速防护装置，在人机关系上，仍是以人（司机）为主，而不是以设备为主。TVM300TVM300型车上设备工作框图型车上设备工作框图TV300型机车信号，在机车上显示彩色数字

27、信息，在法国TGV线作为主体信号，取消地面色灯信号机，在闭塞分区分界处设F系列列车停车标。根据列车最高运行速度及其制动距离，确定前后列车间应保持的追踪间隔距离，亦即相隔闭塞分区数目。法国TGV东南线Vmax270km/h，前后列车间应有6个闭塞分区长度的间隔，要求各闭塞分区的出口速度即ATP目标速度（标定值单位km/h），分别270、220、160和0。法国TVG大西洋线Vmax300km/h，前、后列车间应有7个闭塞分区长度的间隔，要求各闭塞分区的出口速度（标定值，单位km/h）分别为300、270、220、160和0台阶形限速线台阶形限速线ATPATP工作原理工作原理图中带阴影的折线是检查

28、列车是否超速的台阶形限速线，相应于上述出口速度标定值（目标速度）的最大限速值（km/h）分别为315、285、235、170、35。如机车感应器测出的列车实时速度超过这个最大限速值(在铁路现场称为撞墙，即实时速度越过台阶形限速线），则列车自动实施制动，实现超速防护。TVM300型机车信号具有明确的速度含义，从图上可看到，在第4制动区以外，还有一个闭塞分区作为过走防护区段，使得应该在第4制动区停住但因故未能停住而冒出分区停车标的列车，还能在以后的防护区段内停住，保证前、后列车不发生追尾。信息代码、相应的低频频率及其意义信息代码、相应的低频频率及其意义 闭塞分区出口数字信息显示(信息代码)频率(H

29、z)意义标定值速度(kmh)最大限速300V11.4前方区间空闲300315270A16.9预告本分区出口速度270285220A14.7预告本分区出口速度220235160A18.0预告本分区出口速度1601700124.6预告本分区出口处停车0350029.0防护区段，要求停车必要时按了望速度行车035 在我国铁路，第4制动区和防护区，地面信号均显示红灯，现场称为双红灯防护。可见行车运行的全过程，始终受到UT系统的监督、控制，这样就确保了高密度追踪行车的列车安全。采用四显示自动闭塞，可利用若干个闭塞分区的长度，来满足列车制动距离的要求，而每一个闭塞分区的长度则不必过分延长，从而保证了较短的

30、时间间隔，实现更高的行车密度。另外，采用四显示或多显示自动闭塞可以妥善地处理提高速度和增加密度之间的矛盾，因此被各国高速铁路广泛采用。郑武线采用的列车控制系统曲线控制方式：郑武线采用的超速防护系统是采用多信息一段一阶出口控制的大阶梯式限速曲线控制方式，如下图所示。该系统采用分立元件，是采用紧急制动方式的超速防护系统。当列车运行在 10070 A区段，10070 A(分子为客车，分母为货车)表示本闭塞分区出口处的最大允许速度客车为100kmh，货车为70kmh，前方地面信号机显示绿黄灯，机车信号显示100或70kmh。图中后续列车假设为客车，显示l00kmh，要求列车到本闭塞分区出口端时的最大允

31、许速度为l00kmh。列车以l00kmh速度越过绿黄显示的地面信号机，进入85/55A闭塞分区。显示85kmh，要求司机到本分区出口端时最大允许速度为85kmh。此时司机应把列车速度逐渐降低，使机车越过黄显示的地面信号机时速度不超过最大允许速度85kmh。若司机失去警惕，没有把l00kmh的列车速度降下来，在85/55A分区的出口端列车运行速度超过最大限制速度值95kmh，设备就施加紧急制动，使列车停车。若司机失去警惕，仍以黄灯的最大允许速度85kmh，越过红色显示的地面信号机，进入00闭塞分区后，机车才实施紧急制动，使列车停车。如果列车以85kmh的速度越过黄显示的地面信号机，进入01闭塞分

32、区。前面地面信号机显示红灯。机车上显示红底黑字01，要求司机在前方显示红灯的地面信号机前把列车速度降到0，使列车停车。对这种滞后控制的超速防护系统必须增加一个空闲的防护区段(图中00区段)，因此在地面设置了2个红灯的闭塞分区，使列车在司机即使失去警惕，闯进第一个红灯区间时，设备实施紧急制动，确保列车在第二个红色显示的信号机前停车，防止列车追尾事故，确保列车运行安全。由于超速防护系统需要增加一个安全防护区，所以郑武线地面四显示自动闭塞的列车追踪间隔必须增加一个闭塞分区，为5个闭塞分区。法国CSEE公司针对各种需求，已经开发了TVM400系列带速度监督的机车信号系统。TVM400系列采用了数字电路

33、技术使设备结构小型化、模块化，采用数字通信技术使车地间的信息传输数字编码化，使车地间的信息传输量有较大增加。法国法国TVM430系统系统这些信息除了原有用于列车间隔的速度等级外，还可这些信息除了原有用于列车间隔的速度等级外，还可满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求。其速度监满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求。其速度监督由过去的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方督由过去的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式，原式，原TVM300系统的保护区段也可以取消，线路通过系统的保护区段也可以取消，线路通过能力有所提高，同时，其控制曲线已接近能力有所提高，同时，其控制曲线已接近连续控制模式。连

34、续控制模式。TVM400系列有两个技术特点：系列有两个技术特点：编码安全处理技术编码安全处理技术和和系列的宽带传输信道技术系列的宽带传输信道技术。各种传输信道。各种传输信道(地地地、地、地地车、点式、半连续式和连续式车、点式、半连续式和连续式)可与故障可与故障安全安全计算机相连接。计算机相连接。TVM400系列有系列有5种执行方式：种执行方式：TVM410型：点式传输的速度监督系统，适用于运型：点式传输的速度监督系统，适用于运量较小的既有线路。量较小的既有线路。TVM420型：半连续式传输的速度监督系统，适用型：半连续式传输的速度监督系统，适用于中等运量的既有线路。于中等运量的既有线路。TVM

35、430型：连续式传输的速度监督系统，型：连续式传输的速度监督系统，在客运专线上使用。在客运专线上使用。TVM440型：与型：与TVM430型的功能相型的功能相同，可用于自动驾驶系统。同，可用于自动驾驶系统。TVM450型：用于无人驾驶系统。型：用于无人驾驶系统。1.UM2000无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路TVM430系统于系统于1993年在法国第三条高速铁路北方线年在法国第三条高速铁路北方线首先投入使用，时速已达首先投入使用，时速已达320km/h。配合。配合TVM430系系统，对统，对UM71无绝缘轨道电路进行了数字化改造，称无绝缘轨道电路进行了数字化改造，称为为UM2000无绝缘轨道电路。

36、无绝缘轨道电路。2.SEI系统系统在地中海线和海峡在地中海线和海峡伦敦线开通使用的伦敦线开通使用的TVM430系统，系统，已将计算机联锁已将计算机联锁(SEI)和列控和列控(ATC)构成了一体化系统。构成了一体化系统。中国铁路秦沈客运专线引进该系统，韩国高速铁路也中国铁路秦沈客运专线引进该系统，韩国高速铁路也采用了该系统。采用了该系统。SEI系统主要特点系统主要特点轨道电路数字化轨道电路数字化列控联锁一体化列控联锁一体化站内、区间轨道电路同一制式站内、区间轨道电路同一制式建立基于光纤安全信息传输的列控中心，实现设备集中控制建立基于光纤安全信息传输的列控中心，实现设备集中控制3.TVM430系统

37、车载设备系统车载设备TVM430系统车载设备接收地面传输来的信息，根据系统车载设备接收地面传输来的信息，根据预先输入的列车参数预先输入的列车参数(牵引总重、牵引辆数、制动率、牵引总重、牵引辆数、制动率、列车换长等等列车换长等等)实时计算列车当前运行的允许速度，实时计算列车当前运行的允许速度，生成分级连续速度生成分级连续速度距离控制曲线，同时列控车载设距离控制曲线，同时列控车载设备实时检测列车当前运行速度，司机可根据显示器上备实时检测列车当前运行速度，司机可根据显示器上的允许速度、目标距离和实际速度驾驶列车运行。的允许速度、目标距离和实际速度驾驶列车运行。TVM430系统车载设备的结构系统车载设

38、备的结构TVM430车载设备是控制机车安全运行的超速防护设车载设备是控制机车安全运行的超速防护设备，系统制动模式采用的是分段连续式速度监督曲线，备，系统制动模式采用的是分段连续式速度监督曲线，根据中国机车特性，采用根据中国机车特性，采用“人控为主，设备控制为辅人控为主，设备控制为辅”的控制方式，只有当司机没有按要求操作时，控制设的控制方式，只有当司机没有按要求操作时，控制设备才自动完成其应执行的任务。备才自动完成其应执行的任务。TVM430系统采用数字通信技术使车地间的信息传输量系统采用数字通信技术使车地间的信息传输量有较大增加，传输的信息更可靠、更安全，这些信息除原有较大增加，传输的信息更可

39、靠、更安全，这些信息除原有用于列车间隔的速度等级外，还可满足线路坡道、距离有用于列车间隔的速度等级外，还可满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求，因此其速度监督由等不同线路数据的要求，因此其速度监督由TVM300的阶的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式采用常用制动或紧急制动方式使车速降至监督曲线以下采用常用制动或紧急制动方式使车速降至监督曲线以下TVM430超防处理单元为二乘二取二的安全计算机超防处理单元为二乘二取二的安全计算机结构，测速单元为三取二结构，整个结构，测速单元为三取二结构，整个TVM430形成形成两大两大A、B处理链，实现了高可靠性、高

40、安全性控处理链，实现了高可靠性、高安全性控制结构。制结构。TVM430系统主要特点系统主要特点接收和处理地面有关列控的多种信息接收和处理地面有关列控的多种信息(目标距离、线目标距离、线路坡度、线路允许速度及目标速度等路坡度、线路允许速度及目标速度等)，结合列车的性能，结合列车的性能(制动、车长、车重等制动、车长、车重等)进行综合计算，构成目标进行综合计算，构成目标距离距离的速度控制模式。的速度控制模式。列车实施常用制动后不能自动缓解，只有在列车列车实施常用制动后不能自动缓解，只有在列车速度低于允许速度后，司机根据线路情况，在保证行速度低于允许速度后，司机根据线路情况，在保证行车安全条件下，可人

41、工进行缓解。列车执行紧急制动车安全条件下，可人工进行缓解。列车执行紧急制动时，必须在停车后，方可缓解。时，必须在停车后，方可缓解。车载测速单元测量和计算列车走行速度和列车位车载测速单元测量和计算列车走行速度和列车位置，测速精度小于或等于置，测速精度小于或等于2，测距精度小于或等于，测距精度小于或等于1；车载的人机接口车载的人机接口DMI设备如图所示设备如图所示车载显示器上共有两个显示单元，车载显示器上共有两个显示单元，A机机工作时，工作时，A显示单元投入工作：显示单元投入工作：B机工机工作时，作时，B显示单元投入工作显示单元投入工作显示单元显示单元日本新干线列车控制系统日本新干线列车控制系统在

42、ATC控制下，即使列车司机误读了信号显示，也能保证安全。且由于该系统采用连续控制方式，与原控制系统相比，ATC系统的安全性有了较大提高。在此基础上，日本又研制了铁路数字ATC系统。数字ATC是一个智能列车控制系统，它已经在日本新干线投入运用。其优点是：采用一次模式曲线控制方式，消除了多级速度控制的多级空走时间，有利于实现高速、高密度运行。日本采用以设备为主、人控为辅的控制方式。其速度控制示意图新新ATC与原来与原来ATC的比较的比较新型列车控制系统新型列车控制系统 在在ATCATC的基础上，日本研制了一种新的基础上，日本研制了一种新型列车控制系统。新型列车控制系统的型列车控制系统。新型列车控制

43、系统的原理及特征要使前后两列车保持一定的原理及特征要使前后两列车保持一定的安全距离，确保列车运行安全，唯一需安全距离，确保列车运行安全，唯一需掌握的信息是掌握的信息是“列车与其必停位置的距列车与其必停位置的距离离”。新型列车控制系统与现行新型列车控制系统与现行ATCATC的主要差别是的主要差别是新系统是一种车载智能系统。新系统是一种车载智能系统。主要特征主要特征 在列车高密度情况下，可通过模式控制进在列车高密度情况下，可通过模式控制进行持续控制直至停车；行持续控制直至停车；使用通用信息设备，地面设备少，造价低；使用通用信息设备，地面设备少，造价低；改进了列车运行特征，该系统改进了列车运行特征，

44、该系统具有在不改变地面设备的情况下缩短列具有在不改变地面设备的情况下缩短列车间隔的可行性；车间隔的可行性；通过向工作人员提示在线列车通过向工作人员提示在线列车的使用状况，达到改善其可操作性的目的使用状况，达到改善其可操作性的目的。的。这个系统具有移动闭塞的特点，与传统的信号系统原理有这个系统具有移动闭塞的特点，与传统的信号系统原理有很大的差异，它被称为很大的差异，它被称为CARAT。CARAT包括地面系统和车载系统两部分。包括地面系统和车载系统两部分。地面系统：分为地面监控系统和无线传输系统。地面系统：分为地面监控系统和无线传输系统。车载系统：包括列车安全控制计算机系统、无线传输车载系统：包括

45、列车安全控制计算机系统、无线传输和收发系统。和收发系统。日本铁路东日本公司从日本铁路东日本公司从19951995年起着手开发利用移年起着手开发利用移动通信和计算机的列车控制系统动通信和计算机的列车控制系统ATACSATACS。ATACSATACS系统用系统用数字无线电检测列车自身位置，从车上向地面传送位数字无线电检测列车自身位置，从车上向地面传送位置信息，地面将根据现行列车的位置和路线确定出停置信息，地面将根据现行列车的位置和路线确定出停车限界信息，并传送给列车，以控制列车间隔，车限界信息，并传送给列车，以控制列车间隔，20002000年在仙石线对此系统进行了现场试验。年在仙石线对此系统进行了

46、现场试验。利用移动通信和计算机的列车控制系统利用移动通信和计算机的列车控制系统(ATACS)ATACS ATACS主要由地面控制主要由地面控制器和车载系统构成。地面控制器器和车载系统构成。地面控制器具有如下功能：间隔控制、进路具有如下功能：间隔控制、进路控制、平交道口控制及维修工作控制、平交道口控制及维修工作控制。列车的车载控制装置根据控制。列车的车载控制装置根据停车位置、本车的位置、速度、停车位置、本车的位置、速度、车辆性能、线路状态等生成速度车辆性能、线路状态等生成速度控制曲线，当超速时启动制动器控制曲线，当超速时启动制动器进行自律控制。进行自律控制。基于数字基于数字ATP的综合列车控制系

47、统的综合列车控制系统主要特点主要特点系统利用各种信息，并引入带预测的列车控制算法；系统利用各种信息，并引入带预测的列车控制算法；系统基于数字系统基于数字ATP(列车自动防护列车自动防护)，利用轨道电路和数，利用轨道电路和数字编码来检测列车；字编码来检测列车；借助于车载智能系统和地面设备向车载系统传输借助于车载智能系统和地面设备向车载系统传输的优势，系统能够提供详细的旅客信息的优势，系统能够提供详细的旅客信息基于数字基于数字ATP的综合列车控制系统的目的就是要缩短的综合列车控制系统的目的就是要缩短追踪间隔、高效恢复运行图、节省能耗和提供良好的追踪间隔、高效恢复运行图、节省能耗和提供良好的旅客信息

48、服务等。旅客信息服务等。系统由以下几个部分组成：车载设备、系统由以下几个部分组成：车载设备、地面设备、信号箱、车站、变电所和控制地面设备、信号箱、车站、变电所和控制中心的设备。信号箱按照当前列车位置和中心的设备。信号箱按照当前列车位置和当前列车的当前列车的ATO(ATO(列车自动运行列车自动运行)曲线图控制曲线图控制列车，它将列车列车，它将列车ATOATO曲线图送往车站，车站曲线图送往车站，车站按列车运行状况引导旅客。按列车运行状况引导旅客。控制中心发出恢复运行图的修正信号，控制中心发出恢复运行图的修正信号，并给出耗电指令。车载设备按各种信息动并给出耗电指令。车载设备按各种信息动态产生态产生A

49、TOATO曲线图。这些功能通过数字曲线图。这些功能通过数字ATPATP和系统部件之间的通信实现。和系统部件之间的通信实现。基于数字基于数字ATPATP的列车综合控制系统的特的列车综合控制系统的特点是：高效使用铁路基础设施、使列车智点是：高效使用铁路基础设施、使列车智能化以及系统可实现与移动闭塞相同的短能化以及系统可实现与移动闭塞相同的短追踪间隔。追踪间隔。由于系统通过轨道电路检测列车位置由于系统通过轨道电路检测列车位置并传输列车控制数据，所以系统很安全。并传输列车控制数据，所以系统很安全。每一套车载设备能按照制动性能和线路条每一套车载设备能按照制动性能和线路条件产生最佳的制动曲线图，所以它也能

50、够件产生最佳的制动曲线图，所以它也能够高效地控制列车运行。高效地控制列车运行。车载设备保存了列车数据信息车载设备保存了列车数据信息(列车长度、列车长度、制动性能制动性能)和与轨道电路、弯道、坡道和道口和与轨道电路、弯道、坡道和道口等有关的轨道数据。地面设备通过轨道电路向等有关的轨道数据。地面设备通过轨道电路向列车传输列车控制数据列车传输列车控制数据(轨道电路识别号、列轨道电路识别号、列车前方空闲的轨道电路号、某一个站的到发车前方空闲的轨道电路号、某一个站的到发轨道、道岔状态等等轨道、道岔状态等等)。车载处理器采用轨道数据车载处理器采用轨道数据(轨道电路轨道电路位置和长度位置和长度)以及接收到的