一、CTCS应用等级综述

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1、世界各国列控系统的特点 ATP系统的组成 各闭塞方式的特点 日本列车自动控制系统ATC o日本新干线制动系统的运行控制分为三部 分：第一是自动列车控制系统ATC；第二 是操作柄控制制动，对列车的发车、加速 、时间调整及车站停车以及从30km/h到 停车地点的所有操作，均是司机通过手柄 来实现的；第三是紧急制动的操纵，当出 现意外事故时，司机操纵紧急制动开关 UBS来实现紧急制动。 欧洲列车控制系统ETCS o欧洲列车控制系统（ETCS）是为保证高速 列车在欧洲铁路网内互通运行而建立的统 一列车运行控制系统。ETCS是基于欧洲应 答器（可加局部欧洲环线）与车载设备配 合构成的点式列控系统，适应最

2、高运行速 度为200-250km/h。中央调度中心确定 列车进路和列车群运行秩序。车载设备根 据与前方列车之间的距离、速度要求等， 自动控制列车的运行。 美铁路列车控制系统ATCS o美铁路列车控制系统（ATCS）由5个主要功能模 块构成：调度指挥中心中央控制系统；机车车 载设备，实现列车控制、定位；无线数据通信系 统，列车与地面控制中心间的双向信息传输（语 音和数字通信）；地面设备，包括列车定位应答 器，无线中继的基站、天线等；线路维护的移动 终端。ATCS是采用计算机、无线和数字通信技术 的闭环分散控制系统，通过合理安排列车越行与 交会，辅助司机优化驾驶；调度指挥中心及时通 报列车或线路的

3、数据，与车载计算机随时监测运 营和设备的状况，及时采取措施消除隐患，增加 安全性；提供有效运行图和运行调整方案，引入 移动闭塞，增加现有线路的通过能力。 ATP设备的组成 o采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由 设于控制站的轨 旁单元 、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单 元和车载 ATP设备组成，并包括与ATS、ATO、联锁设 备的接口设备。 o连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向 列车连续地发送数据，允 许连续监 督和控制列车运行。对于ATP，由轨道电路 反映轨道状态，传 输ATP信息，在轨 旁无需其他传输设备。当轨道电路区段空 闲时，发送轨 道电路检测电码。当列车 占用时，向轨

4、道电路发送ATP信息。轨道旁 的轨道 电路连接箱内(发送、接收端各一 个)仅有电路调谐用的无源元件，包括轨道 耦合单元及长环线。 o车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的 强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP 设备包括：两套ATP模块(信号处理器和速度处理 器)、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口 、驾驶室内的操作和控制单元(MMI)等。车载ATP 设备根据地面传来的数据(由ATP天线接收)与预先 储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。 将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行 速度相比较，超过允许速度时，报警后启动制动 器。 o借助于MMI，司机可以按照ATP系统

5、的指示 运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接 口两个子功能。司机显示功能向司机显示 实际速度、最大允许速度、目标距离、目 标速度，ATP设备的运行状态，以及列车运 行时产生的重要故障信息，在某些情况伴 有音响警报。司机外部接口包括释放驾驶 室的设备、允许按钮、车门释放按钮以及 确认按钮。 闭塞方式的特点及应用 o从闭塞制式的角度来看，列车运行自动控 制的自动闭塞可分为三类：固定闭塞、准 移动闭塞（含虚拟闭塞）和移动闭塞。称 为准移动闭塞，说明它还不是移动闭塞， 所以有时仍把它归入固定闭塞。 固定闭塞特点 列控系统采取分级速度控制模式时采用固定闭 塞方式。运行列车间的空间间隔是若干个 闭塞分

6、区，闭塞分区数依划分的速度级别 而定。一般情况下，闭塞分区是用轨道电 路或计轴装置来划分的，它具有列车定位 和占用轨道的检查功能。固定闭塞的追踪 目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端 。空间间隔的长度是固定的，所以称为固 定闭塞。 o固定闭塞又称分级速度控制方式或台阶式速度控 制模式。其特点是采用固定划分区段的轨道电路 ，提供分级速度信息，实施台阶式的速度监督， 使列车由最高速度逐步降至零。列车超速时由设 备自动实施最大常用制动或紧急制动，使列车安 全停车。这种控制模式只需获得轨道电路提供的 速度信息即可完成列车超速防护，其制动安全性 由合理安排自动闭塞分区长度来保证。这种方式 所需传输的的信

7、息量少，对应每个闭塞分区只能 传送一个信息代码，即该区段所规定的最大速度 码或入口/出口速度命令码，系统构成简单，设备 也不复杂，因此成本相对较低。 准移动闭塞：准移动闭塞方式的列控系统采取 目标距离控制模式（又称连续式一次速度 控制）。目标距离控制模式根据目标距离 、目标速度及列车本身的性能确定列车制 动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级， 采用一次制动方式。 准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区 的始端，当然会留有一定的安全距离，而后行列 车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、 目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点 相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走 行而变化，而

8、制动的起始点是随线路参数和列车 本身性能不同而变化的（速度）。空间间隔的长 度是不固定的。 移动闭塞基本原理为:线路上的前行列车经 ATP车载设备将本车的实际位置，通过通信 系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将 此信息处理生成后续列车的运行权限，传 送给后续列车的ATP车载设备。后续列车与 前行列车总是保持一个“安全距离”。该安全 距离是介于后车的目标停车点和确认的前 车尾部之间的一个固定距离。在选择该距 离时，已充分考虑了在一系列最坏情况下 ，列车仍能够被安全地分隔开来。 一、CTCS应用等级 对不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术，CTCS划分为5个 等级，依次为CTCS-0CTCS-

9、4级，同条线路上可以实现多种应用级 别，向下兼容，以满足不同线路速度需求。 1. CTCS-0级 CTCS-0级适用于列车最高运行速度为160km/h及以下，适 合既有线的现状，控制模式是目标距离式 ，上行载频为 650MHZ850MHZ，下行载频为500MHZ750MHZ。采用机械绝 缘车载设备由通用机车信号+列车运行监控装置组成 。 2. CTCS-1级 CTCS-1级面向160km/h及以下的区段，地面采用 UM71（轨道电路 U为通用 M为调制）或ZPW-2000 型移频轨道电路完成车地通信 ，CTCS-1级的控 制模式为目标距离式 。上行载频为 2000MHZ2600MHZ,下行载频

10、为1700MHZ2300MHZ ，绝缘方式为电气谐振，调谐长度为26米。TCS- 1级与CTCS-0级的差别在于全面提高了系统的安 全性，是对CTCS-0级的全面加强，可称为线路数 据全部储存在车载设备上的列车运行控制系统。 3. CTCS-2级 CTCS-2级面向提速干线和高速新线，地面采用 ZPW-2000A型轨道电路和点式信息设备完成车地通 信，车载设备由ATP+LKJ2000装置组成。CTCS-2级 采用目标距离控制模式（又称为连续式一次速度 控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标 速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设 定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。 上行载频为2

11、000-1、2000-2、2600-1、2600-2MHZ ，下行载频为1700-1、1700-2、2300-1、2300- 2MHZ。（-1是加1.4 -2是减1.3）调谐区长度为 29米。 4. CTCS-3级 面向提速干线、高速新线或特殊线路，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。适用于各种限速区段，地 面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行 车。 CTCS-3级是基于无线通信（如GSM-R）的 列车运行控制系统，它可以叠加在既有干线信号 系统上 ，CTCS-3级与2级一样，采取目标距离控 制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭 塞方式。由于其实

12、现了地车间连续、双向的信息 传输，所以功能更丰富些，实时性更强些。 5. CTCS-4级 面向高速新线或特殊线路，基于无线传输信息的 列车运行控制系统。地面不设通过信号机，机车 乘务员凭车载信号行车。列车定位和完整性检查 由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成，实现 虚拟闭塞或移动闭塞。载频切换：应答器、DMI切 换、流经轨道电路上的载频锁定、UU或UUS码之后 无信号。CTCS-4级采取目标距离控制模式，列车 按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。 虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设 轨道占用检查设备，采取无线定位方式来实现列 车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是在逻 辑上以虚拟技术实现的。

13、 二、CTCS应用等级划分的特点 o1. 各应用等级均采用目标距离控制模式，采取连 续一次制动方式 o2. 各应用等级是根据设备配置来划分的，其主要 差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来 源 。 三、CTCS-2列控系统组成 1. 系统总体构成 CTCS-2列控系统分车载设备和地面设备两部 分，地面设备又分轨旁和室内设备两部分 地面设备：地面设备由车站列控中心，地面电 子单元（LEU）、点式应答器、ZPW-2000（UM） 系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机 联锁等组成。 车载设备 ：由车载安全计算机、轨道信息接 收单元（STM）、应答器信息接收单元（BTM） 、制动接口单元、记录

14、单元、人机界面（DMI） 、速度传感器、BTM天线、STM天线等组成。 四、CTCS-2应答器 应答器分有源应答器（可变应答器）和无源应 答器（固定应答器）两种类型，为便于维护，原 则上区间不设有源应答器。如果应答器所需传输 的数据量较大（有效数据超过772bit），一个应 答器不能满足要求，可以使用一组（最多8个） 应答器来完成。 地面应答器的编号 (1) 每个应答器（组）的编号由车站编号+应答器（ 组）编号共同构成，车站编号与 ETCS系统车站 编号规则相同，每个车站编码在全国是唯一的。 (2) 应答器编号以每个应答器（组）为一个基本单 元进行编写，编号顺序以列车正运行方向为参照 ，按从小

15、到大的原则进行编排。 五、CTCS级间转换 (1) 原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信 号机处转换），司机应确认，保留手动转换功能 。 (2) 预告点、执行点的选定。 (3） 控车权的交接以ATP车载设备为主。 (4） 级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用 完成 ATP系统组成及功能 o地面设备由车站列控中心，地面电子单元（LEU ）、点式应答器、ZPW-2000A（UM）系列轨道电 路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。 o车载设备由车载安全计算机（VC）、轨道信息接 收单元（STM）、应答器信息接收单元（BTM）、 制动接口单元、记录单元、人机界面（DMI）、 速度传感器、

16、BTM天线、STM天线等组成。 1. ATP主要功能 (1)轨道电路信息接收 (2)载频切换 (3)应答器信息接收 (4)速度、距离计算 (5)位置校正 (6)速度核对及模式编制 (7)制动输出 (8)显示功能 (9)异常检测功能 (10)记录功能 ATP车载设备的工作模式 列控车载设备有待机模式（SB）、完全监控模式（FS） 、部分监控模式（PS）、目视行车模式（OS）、调车模 式（SH）、隔离模式（IS） 、反向运行模式（RO）、引 导模式（CO）、应答器故障模式(BF)、机车信号模式（ CS） o 1待机模式SB： 投入电源后，系统就直接转入待机 模式。在本模式下ATP车载装置的接收轨道电路信息、接 收应答器信息等功能有效。但不进行速度比较等控制， 同时，无条件地输出制动。在待机模式下，不进行临时 限速控制。 在待机模式下不存在机控优先和人控优先