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1、铁道信号远程控制电气学院 张永贤TEL:13576023587 E-mail:第四部分 列车运行控制系统中国列车运行控制系统CTCS（Chinese Train Control System）列车运行控制系统是我国铁路提速线路和 客运专线保证列车行车安全、提高列车运行效 率的重要技术装备，以有效的技术手段对列车 运行速度、运行间隔进行实时监控和超速防护 ；同时能够减轻司机劳动强度、改善工作条件 ，提高乘客舒适度。为什么发展CTCS既有线提速、客运专线和高速铁路建设， 对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供 了难得的发展机遇。 条件已成熟。10多年的实践摸索、经验积累； 欧盟的GSM-R/ET
2、CS已进入实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴。 需要对中国列车控制技术发展进行规划。代表世界先进水平的高速铁路列控系统p德国LZB系统：采用轨道环线电缆传送列控信息；p日本DS-ATC系统：采用有绝缘的数字轨道电路传送列 控信息；p法国UM2000+TVM430系统：采用无绝缘数字轨道 电路传送列控信息（分级控制）；以上三种高速列控系统均采用大量专有技术，相互间 不兼容，技术平台不开放。p欧洲ETCS系统：为实现欧洲铁路互联互通，欧盟组织 确定了适用于高速铁路列控的标准体系，技术平台开放； 基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并 已投入商业运营；欧洲正在建设和规划的高速
3、铁路均采用 ETCS列控系统，是未来高速列车控制系统的发展方向。欧洲铁路控制系统ERTMS/ETCS（欧洲铁路控制系统)GSM-R （铁路专用全球移动通信系统 ）ERTMS：即欧洲铁路运输管理系统(EUROPEAN RAIL TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM / EUROPEAN TRAIN CONTROL SYSTEM). ERTMSERTMS/ETMS（欧洲铁路交通管理系统）ETCS研究目的： p统一欧洲列控技术体系，使高速列车不受限制地穿越边界， 在欧洲跨国运行； p信号界面标准化，并减少国家的特殊要求； p鼓励设备市场开放，产生商业吸引力。 ETCS的关键目标:互联互
4、通；不同厂商的关键的子系统、车载 和地面设备，能够兼容互换；降低设备成本制定ETCS的欧洲六个主要的信号供应商p瑞典的ADTRANZ:（戴姆勒克莱斯勒铁道系统 公司），在1995年成立了它在中国的第一家合资 企业沈阳Adtranz信号系统有限公司，另外，它 与长春铁路车辆厂建立了长春安达轨道车辆有限公 司， Adtranz还参与了上海地铁的建设，并向香 港和广州新建的地铁网提供了配套设施。2000年 ，被Bombardier公司兼并。 pALCATEL:法国阿尔卡特SelTrac S40基于通信 的列车控制(CBTC)系统，它将列车自动运行 (ATO)功能与联锁和中央控制操作相结合，可实 现完
5、全无人驾驶的列车控制。p法国的ALSTOM:中国和阿尔斯通在交通领域的合作始于1958年，阿 尔斯通提供的25台电力机车曾在中国第一条电气化铁路宝 成线上服务。1958年至1970年期间，阿尔斯通共向中 国提供了115台内燃和电力机车。1985年，双方的合作 迈上新的台阶。中国铁路订购了150台“8k”双节电力机车 。 上海轨道交通网络中已建和在建的八条线路中有七条 都装备由阿尔斯通提供的车辆或者信号系统。进入21世纪以来，阿尔斯通在中国铁路机车车辆招标 中接连获胜，成为中国铁道部重要的国外供应商。阿尔斯通交通运输部已在华成立了4家合资企业: p卡斯柯信号有限公司：是由中国铁路通讯信号公司与阿
6、 尔斯通公司于1986年成立的合资企业, 主要提供干线列车 的信号业务。p上海阿尔斯通交通电气有限公司：是阿尔斯通公司与上 海电气(集团)总公司于1999年成立的合资企业， 主要提 供列车牵引系统设备。p上海阿尔斯通交通设备有限公司：车辆的组装与维修。p 青岛阿尔斯通铁路设备有限公司：致力于液体油压减振 器的生产，维修及服务。 p意大利的ANSALDO (安萨尔多) ：现被美 国联合转辙器信号国际公司(Union Switch p临时限速报文发送;p进站信号机降级显示;p6502电气集中进路识别。l与TDCS、CTC站机连接(P口)(1)从TDCS、CTC中获得调度命令，包括接发车 信息、临时
7、限速信息(起点里程、长度、速度、车 次、起止时间等)、运行方向信息等。(2)临时限速信息也可由值班员在列控中心人机 界面人工输入，通过TDCS、CTC站机向列控中 心传送。(3)对于TDCS，控制指令需经车站值班员人工 确认后方可执行。(4)应能自动反馈执行结果，出现问题及时报警 。l与车站联锁系统连接(Q口)(1)从车站联锁系统获得得车站进路和相关实时信息，包 括进站、出站、通过、进路、股道号、信号机开放等。(2)根据需要，输出进站或进路信号机点黄灯、接近区段 轨道电路发黄码控制条件，由联锁完成控制及驱动。(3)对于站型简单、6502电气集中中间站，在保证安全 控车的前提下，Q口可考虑简化处
8、理：对进站能区分进站 信号机、正线通过、道岔直向或侧向接车，对出站能区分 是正向还是反向发车。l与车站微机监测系统连接(R口)列控中心应具有自检、自诊、监测功能，含有源应答器 的监测、接口与通道监测、值班员操作过程实时记录，并 向车站微机监测系统传送相关信息。l与地面电子单元(LEU)连接(S口)(1)LEU按照列控中心产生的应答器报文地址，实时 选择对应的报文向有源应答器传送。(2)未办理进路或LEU与应答器通信中断时，应答器 应有保证行车安全的缺省报文。(3)有源应答器的报文按应答器编码规则编制，各报 文均固化在LEU中，内容包括编号、链接关系、临时 限速(至限速始点距离、限速区长度、限速
9、速度)、进 路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。l具有完备的维护、测试、管理手段，具有软件功 能测试端口，并能进行脱机测试。列控中心关系图车车站采用计计算机联锁时联锁时 的列控中心关系图图车车站采用6502电电气集中时时的列控中心关系图图图5-2列 控 中 心 基 本 结 构LKD1-T 车站列控中心系统结构LKD1-Y 车站列控中心系统结构应答器应答器设备向列控车载设备传送以下信息：（1）线路基本参数：如线路坡度、轨道区段 等参数； （2）线路速度信息：如线路最大允许速度、 列车最大允许速度等； （3）临时限速信息：当由于施工等原因引起 的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临 时限速
10、信息；（4）车站进路信息：根据车站接发车进路，向列 车提供“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区段”等线 路参数； （5）道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行 的速度； （6）特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、鸣笛 、列车定位等； （7）其他信息：固定障碍物信息、列车运行目标 数据、链接数据等。 序号信息包号信息包名称序号信息包号信息包名称1ETCS-5应答器链接7ETCS-254默认报文2ETCS-21线路坡度8ETCS-255信息结束3ETCS-27线路速度9CTCS-1轨道区段4ETCS-41列控等级切换10CTCS-2临时限速5ETCS-44欧洲标准以外 的信息包11CTCS-3区间反
11、向运行6ETCS-132调车危险12CTCS-4大号码道岔应答器信息包应答器相关接口描述应答器设备与其他设备 连接以及报文传输主要有以下接口：A接口应答器与列控车载设备无线传输接口； C接口LEU与有源应答器间报文传输接口； S接口列控中心与LEU间串行通信接口。 LEU和有源应答器(一)LEU的功能p接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发。p接收外部发送的控制命令，根据控制命令选择一条预 先存储的报文并连续向应答器发送。p存储几百条至上千条报文。p当输入通道故障或LEU内部有故障时，向应答器发送 预先存储的默认报文。p 当有车载天线经过有源应答器上方时，LEU 不转换新的报文。p 一台L
12、EU可以同时向4台有源应答器发送不 同信息内容的报文。p 输出开路与短路检测信息。p 设备自检及事件记录，并向外部设备上传。 图5-9LEU工作原理应答器工作原理 点式应答器的设置原则p在进站口外方设置有源和无源应答器组；p区间设置无源应答器（组）；p设置特殊用途的应答器（组）。 （一）进站口外方应答器组设置 在正向进站 信号机及反向进站信号机外方设置一个有源应答 器和一个无源应答器，构成应答器组。 1进站口应答器组设置p进站口第一个应答器为无源应答器，用于提供反 方向行车时所需要的数据，如反向链接、反向运 行、反向运行的轨道区段和调车危险信息包。p进站口第二个应答器为有源应答器，用于提供列
13、车正向进站所需要的数据，如正向链接、线路坡 度、轨道区段、临时限速信息包。当排列反向发 车时，发送反向运行、临时限速等信息。由于这 些信息随着排列不同的进路而变化，因此需要靠 有源应答器传送。2反向进站口应答器组设置 p按列车正向运行，该处第一个是有源应答器， 当排列正向发车时，有源应答器发送正向链接 信息包、临时限速信息包；当排列反向接车时 ，发送线路坡度、线路速度、轨道区段、临时 限速、反向运行信息包。 p第二个是无源应答器，提供正向运行的线路坡 度、轨道区段和调车危险信息包。 （二）区间无源应答器（组）设置p区间设置无源应答器（组），用于提供线路固定 参数，如线路坡度、线路允许速度、轨道
14、区段、 链接信息等。p区间每隔2个或3个闭塞分区，设置一个应答器， 如果数据量较大，则设置应答器组。 p对于正向运行的信息，应答器提供至运行前方第 二个应答器（组）的线路参数，并增加一个完整 列车常用制动距离的数据余量，同时还必须满足 覆盖前方应答器从次高允许码到HU码的闭塞分 区数量，即取上述两种条件下信息覆盖长度较大 值。 （三）特殊用途应答器（组）设置 特殊用途的应答器包括用于列控等级切换和大号 码道岔的应答器（组）。1等级切换应答器组设置 在列控系统等级 切换时，需要依靠应答器提供切换信息，使列控 车载设备自动切换到相应等级控车，设置方式如 图下图所示。p列控系统级间切换设置在区间线路
15、允许速度 160 km/h以下、列车较少使用制动的区段， 距进、出站端距离大于450 m。切换区段设预 告点应答组（2）、执行点应答器组（3）和反 向预告点应答器组（4）。p预告区段长度应满足列控车载设备投入正常工作 和司机确认所需要的时间，按5s设计，一般设 置距离为240m。 2大号码道岔应答器设置 p为了提高列车侧向通过道岔的速度，在大号码道岔（ 18号以上道岔）前产生U2S码的轨道电路入口处， 设置一个有源应答器，根据道岔区段排列进路条件， 给出道岔侧向允许列车运行的速度。 p根据道岔区段排列进路条件的不同，同一大号码道岔 其侧向允许列车运行的速度可以有多个等级。p当大号码道岔侧向允许
16、列车运行的速度小于或等于 80km/h时，应答器可以不给出“大号码道岔”报文 。 应答器数据范围应答器的正线线路参数应交叉覆盖，实现 信息冗余，提供线路参数的同一方向相邻两个 应答器（组）数据应交叉冗余，并有一个完整 列车常用制动距离的数据余量，可满足在丢失 1个应答器时不影响行车，在2个应答器时列车 的安全防护。11号数据范围2号数据范围数据余量数据余量234点式应答器的信息p点式应答器报文码长1023bit，有效码长830 bit，另包括校验、修正、扰码等。 p无源应答器的报文采用特定的写入设备写入并固 化在应答器中，信息是固定的。p有源应答器的报文固化在LEU中，可存多条，列 控中心根据需要选择具体条目，在适当时机控制 LEU向应答器传送。p考虑应答器信息涉及故障一安全，无源应答器 的报文是重叠覆盖的，有源应答器平时有“缺省 报文”并能进行监测。p应答器报文内容包括：应答器编号、链接关系 、线路参数、线路里程、进路信息、轨道电路 或电码化载频、临时限速等等。报文按确定
