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1、列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统兰州交通大学兰州交通大学自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院一、列控系统概述一、列控系统概述ZPW- 2000无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路相当总长 7.5km相当总长 7.5km调 谐 单 元调 谐 单 元空 芯 线 圈接 收匹 配 变 压 器电 缆 模 拟 网 络ZCO3 电 缆发 送室内室外调谐区主轨道电路调谐区100m补偿电容GJ匹 配 变 压 器电 缆 模 拟 网 络ZCO3 电 缆调 谐 单 元调 谐 单 元空 芯 线 圈轨道电路码序轨道电路码序4LL2码3LL码2LULU码1UU码0
2、HUHU码5LL3码6LL3码轨道空闲信号显示信息名称LL2码LL码LULU码U2U2码UUUU码LL3码LL3码信号显示信息名称LL2码LL码LULU码U2SU2S码UUSUUS码LL3码LL3码信号显示信息名称应答器应答器载频： 车地： 27.095MHz5K Hz 地车： 4.234MHz200 KHz 信息量： 报文码长：1023 bit 可用码长：830 bit应答器应答器应答器分两种：无源应答器（固定信息应答器）；有源应答器（可变信息应答器）。应答器可提供的信息应答器可提供的信息线路参数；临时限速；行车许可；级间转换；线路里程；等列控系统是确保行车安全的信号系统。利用地面提列控系统
3、是确保行车安全的信号系统。利用地面提 供的线路信息、前车供的线路信息、前车(目标目标)距离和进路状态，列控车载距离和进路状态，列控车载 设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实时与列设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实时与列 车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。分级分级连续控制模式的发展控制模式的发展控制模式的发展控制模式的发展控制模式的发展控制模式的发展一次连续350km/h1 借鉴借鉴ETCS发展思路和国外高速铁路列控系统运发展思路和国外高速铁路列控系统运 用经验，结合我国铁路运输特点，遵循全路统一规用经验，结合我国铁路运输特点，遵循全路
4、统一规 划的原则，铁道部确定构建中国的列车运行控制系划的原则，铁道部确定构建中国的列车运行控制系 统技术体系（统技术体系（CTCS）。）。CTCS应用分为应用分为5级。级。 CTCS的目标是提高安全性能和运输效率，满足的目标是提高安全性能和运输效率，满足 互通运营，规范系统设计，适应发展需求。互通运营，规范系统设计，适应发展需求。一、概述一、概述中国列车运行控制系统（中国列车运行控制系统（CTCS）1. CTCS技术体系技术体系借鉴欧洲列控系统（借鉴欧洲列控系统（借鉴欧洲列控系统（借鉴欧洲列控系统（ETCSETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点）建设经验，结合我国铁路运输特点）建设经验，结合
5、我国铁路运输特点）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统CTCSCTCS技技技技 术标准，分为术标准，分为术标准，分为术标准，分为CTCSCTCS- - 0 0、1 1、2 2、3 3、4 4级。级。级。级。CTCS技术体系的形成过程技术体系的形成过程CTCSCTCS技术体系的形成过程技术体系的形成过程技术体系的形成过程技术体系的形成过程既有线提速和既有线提速和250km/h客运专线客运专线既有线
6、提速和既有线提速和250km/h客运专线客运专线CTCS- 2级级300km/h及以及以上上客运专线客运专线300km/h及以及以上上客运专线客运专线CTCS- 3级级面向面向未来的列控系统未来的列控系统面向面向未来的列控系统未来的列控系统CTCS- 4级级既有线既有线现状现状既有线既有线现状现状CTCS- 0级级列控系统构成列控系统构成列控系统构成列控系统构成列控系统构成列控系统构成CTC/TDCS 车站分机车站分机CTC/TDCS 车车站站分分机机调度中心调度中心 CTC调度调度中中心心 CTC车站联锁车站联锁车车站联锁站联锁列控中心列控中心列控中列控中心心轨道电路轨道电路轨轨道道电电路路
7、调度调度中中心下达心下达运行运行图至图至车车站站CTC分分机机应答器应答器应应答器答器信号机信号机信号信号机机道道岔岔道道岔岔运行运行图图联锁进联锁进路路命令命令临时限临时限速信速信息息轨轨道道电电路路编码编码进进路信路信息息应应答器报文答器报文 控 制控 制计计算机联锁按照算机联锁按照CTC下达进下达进路的路的命命 令令，控制道，控制道岔岔、信号、信号机机，排排列列进进路。路。CTC分分机实时机实时:向向车车站联锁联锁下站联锁联锁下发发进进路路命令命令 向向列控中列控中心下达临时限心下达临时限速信速信息息车车站联锁采集轨站联锁采集轨道道电电路的列车路的列车占占用信用信息息、道、道岔岔 位置并
8、进位置并进行行处理处理。计计算机联锁将进算机联锁将进路信路信息息发发送给送给列控中列控中心心 列控中列控中心根据进心根据进路信路信息息和和临时限临时限速信速信息息:生成轨生成轨道道电电路路编码编码和和临时限临时限速速报文报文轨轨道道电电路路编码编码发发送给轨送给轨道道电电路路;临时限临时限速速报文报文发发送给送给应应答器答器。车车载载设备设备接收到轨接收到轨道道电电路路码序码序 和应和应答器报文答器报文信信息后息后，计，计算生算生 成成控制控制模模式式曲曲线，线，监监控列车安控列车安 全运行。全运行。速速度曲度曲线线车载系统车载系统车载系统车载系统车载系统车载系统列车模拟运行列车模拟运行列车模
9、拟运行列车模拟运行列车模拟运行列车模拟运行二二 、CTCS- 2级列控系统级列控系统CTCS- 2级系统结构级系统结构CTCSCTCS- 2 2级系统结构级系统结构级系统结构级系统结构CTCS- 2级是级是基于轨基于轨道道电电路路 和应和应答器传答器传输列车行车输列车行车许可许可 信信息并采息并采用用目标目标距离连续距离连续速速 度度控制控制模模式式监监控列车安全运控列车安全运 行的列控系统。行的列控系统。 列控中心列控中心车站联锁车站联锁调度中心调度中心 CTC轨道轨道 电路电路应答器应答器道岔道岔信号机信号机车载设备车载设备包括包括:轨轨道道电电路、应路、应答器答器 列控中列控中心心、车、
10、车载载设备设备等等CTCS- 2级系统结构级系统结构CTCSCTCS- 2 2级系统结构级系统结构级系统结构级系统结构实现实现列车列车占占用用检查检查轨轨道道电电路路功功能能：线路线路允许允许速速度度和和闭塞闭塞分分区长度等区长度等提提供临时限供临时限速和速和进进路信路信息息应应答器功答器功能能：提提供供行车行车许可许可及及闭塞闭塞分分区数量区数量综综合合轨轨道道电电路、应路、应答器答器信信 息息和和动动车车组参数组参数，自动生自动生 成连续成连续速速度度控制控制模模式式曲曲线线 ，实时监实时监控列车安全运行控列车安全运行车车载载设备设备功功能能：轨轨道道电电路为路为 CTCS- 2提提供连续
11、供连续 的行车的行车许可许可速速度曲度曲线线01234567空闲分区空闲分区数量数量HUULULL2L3L4L5码序码序C2生成行车许生成行车许可核可核心心工作原理工作原理C2C2生成行车许生成行车许可核可核心心工作原理工作原理生成行车许生成行车许可核可核心心工作原理工作原理=1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 = 9250m应应答器答器提提供闭塞供闭塞分分区长度区长度和线路和线路允许允许速速度度。速速度曲度曲线线空闲空闲数量数量空闲空闲数量数量：目标距离目标距离目标距离目标距离：当当前前码序码序当当前前码序码序：- - - - m- - - -
12、 - - -9250m7L5轨轨道道电电路以路以码序形码序形式提式提供空闲闭塞供空闲闭塞分分区数量区数量。车车载载设备设备综综合计合计算出算出目标目标距离距离，生成生成速速度曲度曲线。线。C2的运行许的运行许可工作原理可工作原理C2C2的运行许的运行许可工作原理可工作原理的运行许的运行许可工作原理可工作原理1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 9200 空闲区段：空闲区段：7 7950 空闲区段：空闲区段：66650 空闲区段：空闲区段：55300 空闲区段：空闲区段：44000 空闲区段：空闲区段：32650 空闲区段：空闲区段：21350 空闲
13、区段：空闲区段：1速速度曲度曲线线0 空闲区段：空闲区段：0目标目标距离距离:CTCS2级级临临时时限限速设速设置流置流程程调度调度中中 心心车车站站列控中列控中心心ZPW2000轨道电路 可可变变应应答器答器可可变变应应答器答器限限速范速范围围限限速范速范围围限限制速制速度度限限制速制速度度调度中心向车站下达临时限速调度命 令1 1 1车站值班员签认调度命令2 2 2向车站列控中心传送临时限速3 3 3列控中心生成限速报文向应答器传送 并向调度中心回执4 4 4CTC(TDCS)车车站站分分 机机ATP正正正正 向向向向 预预预预 告告告告 点点点点切切切切 换换换换 执执执执 行行行行 点
14、点点点反反反反 向向向向 预预预预 告告告告 点点点点CTCS- 2区区域域 CTCS车载控车车载控车CTCS- 2区区域域 CTCS车载控车车载控车CTCS- 0区区域域 LKJ控车控车CTCS- 0区区域域 LKJ控车控车应应答器答器应应答器答器应应答器答器应应答器答器ZPWZPW- - 20002000轨轨道道电电路路轨轨道道电电路路ZPWZPW- - 20002000轨轨道道电电路路轨轨道道电电路路CTCS- 2区区段段和和CTCS- 0区区段段的的切换切换CTCSCTCS- 2 2区区段段和和区区段段和和CTCSCTCS- 0 0区区段段的的切换切换区区段段的的切换切换速度限制曲线时
15、速(km/h)目标停车点CTCS- 2区区段追踪段追踪运行模拟运行模拟CTCSCTCS- 2 2区区段追踪段追踪运行模拟运行模拟区区段追踪段追踪运行模拟运行模拟三三 、CTCS- 3级列控系统级列控系统CTCS- 3级系统结构级系统结构CTCSCTCS- 3 3级系统结构级系统结构级系统结构级系统结构CTCS- 3级系统是级系统是基于基于GSM- R无无线线通通信信 实实现现车车- 地信息地信息双向传输双向传输，无无线线闭塞闭塞中心中心 （RBC）生成行车许）生成行车许可可，轨道电路实，轨道电路实现现列车列车占占用用检查检查，应答器实，应答器实现现列车列车定位定位， 并并具具备备CTCS- 2
16、级级功能功能的列车运行控制的列车运行控制系统。系统。包括：无包括：无线线闭塞闭塞中心中心RBC、GSM- R网网 络络、轨道电路、应答器、列控中心、车、轨道电路、应答器、列控中心、车 载设备载设备等等 。调度中心调度中心 CTC车站联锁车站联锁道岔道岔信号机信号机轨道电路轨道电路列控中心列控中心应应 答答 器器车载设备车载设备无无线线闭塞闭塞 中心中心RBCGSM- R 室内室内设备设备无无线线闭塞闭塞 中心中心RBCGSM- R 室内室内设备设备C3级列控与级列控与C2级列控的比较级列控的比较C3C3级列控与级列控与级列控与级列控与C2C2级列控的比较级列控的比较级列控的比较级列控的比较(1)地地面面设备设备增加无增加无线线
