现代列车运行控制系统_同济大学精品课程

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1、轨道交通运行控制与管理 同济大学 Tongji Univisity 交通运输工程学院 课程前言 一。教材和参考书 二。课程安排 三。本课程的特点 四。本课程总要求 五。学习建议 目录 1.内容简介 2.发展历史与发展展望 3.ATC系统 4.ERTMS/ETCS以及CTCS 5.CBTC 6.案例 列车运行控制系统简介 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 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。 基本概念 列车运行控制系统简介 地面设备：产生出列车控制所需要的全 部基础数据 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

2、制数据 及列车制动模式，用来监督或控制列车 安全运行 列车运行控制系统分类 目录 1.内容简介 2.发展历史与发展展望 3.ATC系统 4.ERTMS/ETCS以及CTCS 5.CBTC 6.案例 列车运行控制系统发展概况 国外发展情况 早期: 列车运行控制系统发展概况 国外发展情况 初期: 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 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 。 列车运行控制系统发展概况 初步发展时期: 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了 更高的要求，随着地面信息传输技术和

3、 列车信息接收技术的不断完善，出现了 点式ATC系统，点连式ATC系统和连续 式ATC系统. 国外发展情况 列车运行控制系统发展概况 快速发展时期: 八十年代，随着信息传输量的增加、 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 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、 自动驾驶、节能运行指导等。 国外发展情况 列车运行控制系统发展概况 国外发展情况 从九十年代后,城市轨道交通ATC系统向数字 化ATC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 度等信息，实现列车与地面之间的通信，因此 列车运行的安全性得

4、到增强，效率得到提高， 效益明显改善。 目前数字ATC是发展的主流。 列车运行控制系统发展概况 国内发展情况 2O世纪大部分时间，全路机车都安装 了机车“三大件”，即机车信号、自动停 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，但 还存在不少问题。 列车运行控制系统发展概况 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 路和车载ATP系统。以此为标志，开始 我国运行控制现代化系统的发展 国内发展情况 列车运行控制系统发展概况 九十年代我国列车运行控制系统结出硕果。 国家“八五”攻关项目“LSK旅客列车速度分级 控制系统”在广深线160200 kmh的列

5、车上 投入运营。LSK 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、 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，构成新型人机关系的 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 破。 同济大学交通运输工程学院 国内发展情况 列车运行控制系统发展趋势 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 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 员工劳动条件 等将发挥重要的作用。 同济大学交通运输工程学院 列车运行控制系统的发展趋势 列车运行控

6、制系统发展趋势 同济大学交通运输工程学院 列车运行控制系统的发展技术 随着计算机技术（Computer）、通信技 术（Communication）和控制技术（ Control）的飞跃发展，综合利用3C技术 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3C 为基础的综合信息技术的集成系统。 列车运行控制系统发展趋势 现代列车控制系统的核心是通信技术的 应用与发展。 同济大学交通运输工程学院 列车运行控制系统的发展技术 目录 1.内容简介 2.发展历史与发展展望 3.ATC系统 4.ERTMS/ETCS以及CTCS 5.CBTC 6.案例 轨道交通列车运行控制系统 同济大学交通

7、运输工程学院 轨道交通列车运行控制系统 同济大学交通运输工程学院 列车自动防护系统 列车自动运行系统 列车自动监控 系统 轨道交通列车运行控制系统组成 轨道交通列车运行控制系统 同济大学交通运输工程学院 ATP（Automatic Train Protection， 简称ATP）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 现列车的安全间隔控制、超速防护及车门 控制, 保证行车安全 。 列车自动防护系统(ATP) 轨道交通列车运行控制系统 ATO (Automatic Train Operation，简称 ATO)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,

8、 并能接受控制中 心的运行调度命令, 实现列车的运行自动调 整。 列车自动运行系统(ATO) 轨道交通列车运行控制系统 ATS (Automatic Train Supervision， 简称ATS)子系统的主要功能是监控列车运 行状态, 采用软件方法实现联网、通信及列 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 轨道交通列车运行控制系统组成示意图 轨道交通列车运行控制系统类型 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 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 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 泛。其主

9、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 ，可靠性高。 点式自动列车运行控制系统简介 点式自动列车运行控制系统 地面应答器 道旁电子单元LEU（信号接口） 车载设备 点式自动列车运行控制系统组成 点式自动列车运行控制系统 点式自动列车运行控制系统示意图 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适应高 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。 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 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3 部分组成：地面控制中心，传输媒介以 及车载设备。 连续式自动列车

10、运行控制系统 连续式自动列车运行控制系统工作原理图 轨道交通列车运行控制的信息传输媒介 列车运行控制系统信息传输媒介类型 轨道电路 轨道电缆 点式设备 无线传输 目录 1.内容简介 2.发展历史与发展展望 3.ATC系统 4.ERTMS/ETCS以及CTCS 5.CBTC 6.案例 ERTMSETCS ERTMSETCS ERTMSETCS系统简介 ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)包括 ETCS(欧洲铁路控制系统，又称为 ERTMSETCS)和GSMR(铁路专用 全球移动通信系统)。 ERTMSETCS ERTMSETCS系统简介 ERTMSETCS (European Train Cont

11、rol System)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 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。 ERTMSETCS系统意义 ERTMSETCS的研究目的 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； 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； 降低设备成本。 ERTMSETCS 应用 设置ERTMSETCS 应用等级 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，兼 顾既有设备及今后列车运行控制系统发 展趋势，ERTMSETCS技术规范确定 了5个应用等级。 ERTMSETCS 应

12、用 ERTMSETCS 应用等级说明 等级0：装备了ERTMSETCS的列车 可以在没有装备ERTMSETCS地面设 备或者没有本国(本地)信号系统的线路上 运行，或者在试运行中的ERTMS ETCS线路中运行。 ERTMSETCS 应用 设置ERTMSETCS 应用等级 等级STM：装备了ERTMSETCS的列车 ，在装备了本国有(本地)信号系统的线路 上运行，它们之间通过STM进行接口。 ERTMSETCS 应用 设置ERTMSETCS 应用等级 等级1(带注入或不带注入信息)：装备了 ERTMSETCS的列车，在装备有欧洲应 答器 (Eurobalise) 的线路上运行，线路上 可以安装

13、欧洲环线或者无线注入单元。 ERTMSETCS 应用 设置ERTMSETCS 应用等级 等级2：装备了ERTMSETCS的列车， 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 面设备提供列车定位功能和列车完整性 检测。 ERTMSETCS 应用 设置ERTMSETCS 应用等级 等级3：与等级2相同，但是列车定位 和列车完整性检测由车载设备实现。 ERTMSETCS 系统结构 ERTMSETCS系统结构框图 ERTMSETCS 设备 ERTMS 标准化设备 车载设备(EUROCAB): 车载计算机( 欧洲安全计算机EVCEuropean Vital Computer)

14、，人机接口(MMI- Man Machine Interface)，里程计 。 ERTMSETCS 设备 ERTMS 标准化设备 标准化的地面设备包括欧洲应答器，欧洲 环线，欧洲无线，即GSMR(不是ETCS 规范的内容)，无线闭塞中心(RBC) ERTMSETCS核心技术 ERTMSETCS系统的主要技术特点 标准化:系统结构标准化、关键模块标准化 兼顾现实与未来发展 模块化 不同厂商设备在子系统模块级互换兼容 同济大学交通运输工程学院 ERTMSETCS技术规范的构成 强制性规范； 任选规范； 非强制性规范； 不需要的规范。 ERTMSETCS核心技术 ERTMSETCS 核心技术 ERT

15、MSETCS技术规范的构成图 CTCS CTCS简介 为确保列车运行安全、提高运输效 率，结合我国铁路的特点研究制定中 国列车运行控制系统 CTCS的技术规 范。参照欧洲列车运行控制系统（简 称ETCS）编制的。 CTCS CTCS系统组成 车载子系统 地面子系统 CTCS系统组成 CTCS地面子系统 应答器 轨道电路 无线通信网络（GSM-R） 列车控制中心（TCT）/无线闭塞 中心（RBC） CTCS系统组成 车载子系统组成 CTCS车载设备 无线系统车载模块 CTCS系统组成 CTCS系统结构示意图 CTCS系统组成 CTCS应用等级分类 CTCS应用等级0(L0) CTCS应用等级1(

16、L1) CTCS应用等级2(L2) CTCS应用等级3(L3) CTCS应用等级4(L4) CTCS应用 CTCS应用等级0 由通用机车信号+列车运行监控 装置组成，为既有系统。 CTCS应用 CTCS应用等级1 由主体机车信号+安全型运行监控 记录装置组成，点式信息作为连 续信息的补充，可实现点连式超 速防护功能。 CTCS应用 CTCS应用等级2 基于轨道传输信息并采用车-地一 体化系统设计的列车运行控制系 统。可实现行指-联锁-列控一体化 、区间-车站一体化、通信-信号一 体化和机电一体化。 CTCS应用 CTCS应用等级3 基于无线传输信息并采用轨道电 路等方式检查列车占用的列车运 行控制系统。点式设备主要传送 定位信息。 CTCS应用 CTCS应用等级4 是完全基于无线传输信息的列车 运行控制系统。地面可取消轨道 电路，由RBC和车载验证系统共 同完成列车定位