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中国列车运行控制系统CTCS

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中国列车运行控制系统CTCS_第1页
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wordCTCSCTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写,中文意为中国列车运行控制系统CTCS系统有两个子系统,即车载子系统和地面子系统CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级,分为0~4级1. CTCS概述TDCS是铁路调度指挥信息管理系统,主要完成调度指挥信息的记录、分析、车次号校核、自动报点、正晚点统计、运行图自动绘制、调度命令与计划的下达、行车日志自动生成等功能,换句话说就是原来行车调度员和车站值班员需要用笔记下的东西现在都可以由TDCS自动完成中国铁路调度指挥系统参考欧洲ETCS规X,中国逐步形成了自己的CTCS〔Chinese Train Control System〕标准体系如何吸收ETCS规X并结合中国国情更好地再创新,是值得深入研究的课题铁路是国民经济的大动脉,是中国社会和经济开展的先行产业,是社会的根底设施,铁路运输部门又是国民经济中的一个重要部门,它肩负着国民经济各种物资运输的重任,对中国社会主义建设事业的开展有着举足轻重的作用为了满足国民对铁路运输的要求,进入二十一世纪以后,铁路部门致力于高速铁路和客运专线的建设,并取得了骄人的成绩。

为了适应中国高速铁路、客运专线的迅速开展和保证铁路运输安全的需要,铁道部有关部门研制成功了“CTCS系统〞〔即:铁路列车控制系统,是Chinese Train Control System的缩写“CTCS〞〕2. 产生背景由于早期欧洲铁路的列车运行控制系统种类繁多,且各国信号制式复杂、互不兼容,为有效解决各种列车控制系统之间的兼容性问题,保证高速列车在欧洲铁路网内跨线、跨国互通运行,1982年12月欧洲运输部长会议做出决定,就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案2001年欧盟通过立法形式确定ETCS〔European Train Control System〕为强制性技术规XETCS的主要目标是互通互用、安全高效、降低本钱、扩展市场,在规X的设计上融入了欧洲各主要列控系统的功能,制定了比拟丰富的互联互通接口经过长期的开展,ETCS系统目前已经比拟成熟,得到了欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可中国人口密集,资源紧X,城市化开展非常迅速一直处于开展中的中国铁路,始终存在着运量与运能之间的突出矛盾铁路运输至今仍相当程度地制约着国民经济的快速开展,铁路仍是我国国民经济开展中的一个薄弱环节。

为了缓解铁路运输的压力,铁路部门先后实行了六次大提速与此同时,高速铁路的蓬勃开展,对铁路的中枢神经——信号系统也提出了新的技术要求但由于历史与技术原因,中国铁路存在多种信号系统,严重影响了运输效率铁路信号系统迫切需要建立统一的技术标准,确立数字化、网络化、智能化、一体化开展方向,国产高速铁路列车运行控制系统标准的制定迫在眉睫为实现高铁战略,铁道部组织相关专家开始制定适合我国国情的中国列车控制系统CTCS〔Chinese Train Control System〕在CTCS 技术规X中,根据系统配置CTCS按功能可划分为5 级为满足客运专线和高速铁路建设需求,通过对ETCS标准的引进、消化、吸收,并结合成功应用的CTCS-2级列车运行控制系统的建设和运营经验,我国构建了具有自主知识产权的CTCS-3级列控系统标准CTCS-3级列车运行控制系统是基于GSM-R无线通信的重要技术装备,是中国铁路技术体系和装备现代化的重要组成局部,是保证高速列车运行安全、可靠、高效的核心技术之一3. 系统组成地面子系统可由以下局部组成:应答器、轨道电路、无线通信网络〔GSM-R〕、列车控制中心〔TCC〕/无线闭塞中心〔RBC〕。

其中GSM-R不属于CTCS设备,但是重要组成局部应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备,既可以传送固定信息,也可连接轨旁单元传送可变信息轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能,应采用UM系列轨道电路或数字轨道电路无线通信网络〔GSM-R〕是用于车载子系统和列车控制中心进展双向信息传输的车地通信系统列车控制中心是基于安全计算机的控制系统,它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息,如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令,并通过车地信息传输系统传输给车载子系统,保证列车控制中心管辖内列车的运行安全车载子系统可由以下局部组成:CTCS车载设备、无线系统车载模块CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统,通过与地面子系统交换信息来控制列车运行无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进展双向信息交换4. 应用等级CTCS应用等级0(以下简称L0):由通用机车信号+列车运行监控装置组成,为既有系统CTCS应用等级1(以下简称L1):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应用等级2(以下简称L2):是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应用等级3(以下简称L3):是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应用等级4(以下简称L4):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和完整性检查,实现虚拟闭塞或移动闭塞同条线路上可以实现多种应用级别,L2、L3和L4可向下兼容4.1 CTCS 0级为了规X的一致性,将目前干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为0级0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成,对这一定义,业内尚有不同的看法0级到底是在等级内还是在等级外不够明确,目前的通用机车信号尚未能成为主体机车信号,列车运行监控装置尚未能被公认为安全系统,所以称列车运行控制系统还是不够格的,但目前确实在运用,并起着保证安全的作用0级 的控制模式也是目标距离式,它在既有地面信号设备的根底上,采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线如能在每个进出站口增加点式设备,加强核对地址,就能大大减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

日本的数字列车运行控制系统I-ATC就是采取车载信号设备贮存电子电图,通过每一轨道区段的地址编码来调取所需的线路数据,这种方式可以使地-车信息传输的信息的需求量减少在欧洲列车控制系统ETCS规X中也不排斥车载信号设备贮存线路数据的方式正因为0级尚未成为安全系统,适用于列车最高运行速度为160km/h与以下,一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进展,采用四显示自动闭塞,信号显示具有分级速度控制的概念,其目标距离式制动曲线可作为参考应该说这是一个过渡阶段4.2 CTCS 1级CTCS 1级由主体机车信号+加强型运行监控装置组成,面向160km/h与以下的区段,在既有设备根底上强化改造,达到机车信号主体化要求,增加点式设备,实现列车运行安全监控功能利用轨道电路完成列车占用检测与完整性检查,连续向列车传送控制信息1级的控制模式为目标距离式,采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线在车站附近增加点式信息设备,传输定位信息,以减少逻辑推断地址产生错误的可能性1级与0级的差异在于全面提高了系统的安全性,是对0级的全面加强,可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

4.3 CTCS 2级CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控 制系统,面向提速干线和高速新线,适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机是一种点-连式列车运行控制系统,功能比拟齐全和适合国情轨道电路完成列车占用检测与完整性检查,连续向列车传送控制信息;点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速成和停车信息CTCS 2级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、目标速度与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CTCS 2级 采取闭塞方式称为准移动闭塞方式,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,留有一定的安全距离,而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度与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空间间隔的长度是不固定的,由于要与移动闭塞相区别,所以称为准移动闭塞显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些4.4 CTCS 3级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。

轨道电路完成列车占用检测与完整性检查,点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输,行车许可由地面列控中心产生,通过无线通信系统传送到车上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4.5 CTCS 4级CTCS 4级是完全基于无线通信〔如GSM-R〕的列车运行控制系统由地面无线闭塞中心〔RBC〕和车载设备完成列车占用检测与完整性检查,点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息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,闭塞分区是以计算机技术虚拟设定的移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部,留有一定的安全距离,后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度与列车本身的性能计算决定的目标点是前行列车的尾部,与前行列车的走行和速度有关,是随时变化的,而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。

空间间隔的长度是不固定的,所以称为移动闭塞其追踪运行间隔要比准移动闭塞更小一些4.6等级对照分析CTCS的应用等级划分,发现有以下两个特点:① 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这是由于我国的列控系统的应用起步晚,起点高,因此一步就瞄准了比拟先进的控制模式在我国阶梯式和曲线式分级速度控制都用过,取得了经验,好在并未形成规模,CTCS推荐采用目标距离控制模式是适宜的,符合国际列控系统的开展趋势由于列控系统的控制模式是其主要特征和性能之一,控制模式决定了闭塞方式和列车运行间隔,从而决定了运输能力,所以说除移动闭塞外,各应用等级的主要功能几乎是一样的② 各应用等级是根据设备配置来划分的,其主要差异在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源基于国情多信息轨道电路〔UM系列18信息〕比拟成熟,达到国产化程度,所以以它为根底设备之一;欧标应答器通用性强,供货厂商多,也作为根底设备之一;轨道电缆和计轴器不准备推广;数字轨道电路国际上唯有日本用它实现了目标距离控制模式,国内研制尚未成熟,暂不于确定,数字轨道电路的生命力将取决于其国产化程度和进度;无线通信〔如GSM-R〕欧洲推广,能实现地-车间连续、双向的大信息量传输,有开展趋势,用于高等级列控系统。

线 路数据大贮存于车载数据库靠逻辑推算来提取相应数据的方式,用于较低等级列控系统;点式信息设备传输线路数据的方式,增加了线路数据的实时性,用于中等级列控系统,至于采用贮存电子地图和点式信息设备提供闭塞区段地址码的方式将在技术开展中比选;无线通信。

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