CTCS2系統(tǒng)構(gòu)成及其速度控制模式

1、課程名稱：遠程控制設計題目：CTCS-2系統(tǒng)構(gòu)成及其控制模式 院 系： 計算機與通信工程系 專 業(yè)： 鐵道信號 年 級： 2006級 姓 名： 王仕忠 指導教師： 黃高勇 西南交通大學峨眉校區(qū) 年 月 日課 程 設 計 任 務 書專 業(yè) 鐵道信號 姓 名 王仕忠 學 號 20067034 開題日期： 2009 年4 月7日 完成日期： 2009年 6 月 5日題 目 CTCS-2系統(tǒng)構(gòu)成及其控制模式 一、設計的目的 為了滿足國內(nèi)日益增長的快速鐵路客運需要，時速達200k m/h的動車組已經(jīng)投入城際和客運專線營運。為了保證動車組200k m/h的運行安全，鐵道部組織有關單位，在借鑒歐洲和日本列控

2、系統(tǒng)的基礎上，引進、消化、研發(fā)了中國鐵路既有線200km/h動車組列控系統(tǒng)（CTCS-2）。本文著重對CTCS-2級列車控制系統(tǒng)進行了分析與研究，對CTCS-2級列控系統(tǒng)中地面設備和車載設備各組成部分的功能和技術(shù)特點進行了詳細描述，并對C TCS2級列控系統(tǒng)的控制模式進行了簡要說明。CTCS-2 級列控系統(tǒng)主要是針對既有線的運營現(xiàn)狀和技術(shù)裝備水平、盡量減少對既有裝備的改造的需求進行開發(fā)的，隨著客運專線技術(shù)裝備標準的提高、運輸需求的改變，既有線CTCS-2 級列控系統(tǒng)能否適應客運專線新的要求，有必要進行研究、了解。 二、設計的內(nèi)容及要求 （1）相關資料的收集和學習 （課外2學時） （2）具體實現(xiàn)

3、方案（課內(nèi)2學時，課外4學時） （3）完成課程設計報告 （課內(nèi)2學時，課外2學時） 三、指導教師評語 四、成 績 指導教師 (簽章) 年 月 日CTCS-2系統(tǒng)構(gòu)成及其速度控制模式引言近年來，我國鐵路建設飛速發(fā)展，為了進一步適應鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，鐵道部已經(jīng)制定了中國列車控制系統(tǒng)(CTCS)技術(shù)規(guī)范總則(暫行)和相應C T C S技術(shù)條件，以保證我國鐵路運輸安全，滿足長交路運營的需求，適應提速戰(zhàn)略的實施。CTCS是參照歐洲列車控制系統(tǒng)(ETCS)制定的我國現(xiàn)代鐵路列車控制系統(tǒng)。CTCS-2級為一體化的列車運行控制系統(tǒng)。CTCS-2級面向提速干線和高速線，是基于軌道電路和點式信息設備傳輸信息的列

4、車運行控制系統(tǒng)，適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機。是一種點-連式列車運行控制系統(tǒng)，功能比較齊全并適合國情。司機憑車載信號行車。軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息；點式信息設備傳輸定位信息、進路參數(shù)、線路參數(shù)、限速和停車信息。CTCS-2級采取目標距離控制模式，采用一次制動方式。1. CTCS-2級列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS-2本身是一個列車運行控制系統(tǒng)標準，并不指定具體設備和細節(jié)，但鐵道部通過對CTCS-2級技術(shù)規(guī)范的多次深入研究和論證，確定了符合CTCS-2級標準的列控系統(tǒng)構(gòu)成、車載設備、地面設備配置、運用技術(shù)原則、系統(tǒng)實施方案等一系列細節(jié)，形成了具有中國特色兼容

5、既有線和客運專線的列控系統(tǒng)，稱這個系統(tǒng)為CTCS-2列控系統(tǒng)。CTCS-2級列控系統(tǒng)是基于軌道電路加應答器傳輸列車運行信息，并采用目標距離模式監(jiān)控列車安全運行的列車運行控制系統(tǒng)。CTCS-2級列控系統(tǒng)包括列控車載設備和列控地面設備兩大部分，列控系統(tǒng)分車載設備和地面設備兩部分，地面設備又分軌旁和室內(nèi)設備兩部分其總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖一 系統(tǒng)構(gòu)成1.1 CTCS-2車載設備CTCS-2級車載設備包括以下內(nèi)容：l 安全計算機：用于接收并處理信息，發(fā)送制動命令等；l BTM模塊：用于接收應答器報文；l STM模塊：用于接收軌道電路信息；l 人機接口（MMI）；l 記錄器。CTCS 2級車載設備結(jié)構(gòu)：l

6、 動車組的兩端各安裝一套獨立的ATP車載設備；l 總體結(jié)構(gòu)采用硬件冗余結(jié)構(gòu)，關鍵設備均采用雙套，核心設備采用三取二或者二乘二取二結(jié)構(gòu);l 高安全性和可用性：安全等級達到SIL4級。安全計算機(VC)車載安全計算機是ATP裝置的核心部分，負責從ATP各個模塊搜集信息，生成制動模式曲線，必要時通過故障-安全電路向列車輸出制動信息，控制列車安全運行。CSEE公司提供的車載設備基于兩個處理器的實時比較,安全等級達到SIL4級。為了提高系統(tǒng)可用性，采用了第三個處理器。該處理方式基于兩個不同應用處理器同時執(zhí)行應用軟件，并采用故障安全檢測器對這些處理器的輸出進行比較。日立公司提供的車載設備安全計算機為二乘二

7、取二結(jié)構(gòu)，以保證列車控制的安全性和設備的冗余性。安全計算機的核心安全邏輯由FS-LSI實現(xiàn)。 應答器信息接收模塊(BTM)BTM天線接收來自地面應答器的信號，傳輸至BTM模塊進行信息解調(diào)處理。BTM是一個采用二取二技術(shù)的故障-安全模塊。通過一個專用信息接口和安全計算機同步。同時它還提供通過應答器中點時的確切時間，能夠讓ATP車載設備在幾厘米的準確范圍內(nèi)進行列車定位校準。1.1.3 連續(xù)信息接收模塊(STM)通過STM天線接收軌道電路信號，解調(diào)軌道電路上傳的信號信息，將解調(diào)的信息及時傳遞給安全計算機和列車運行監(jiān)控記錄裝置。S T M模塊是安全模塊，可接收Z P W-2000系列軌道電路及4信息、

8、8信息、18信息等傳統(tǒng)移頻軌道電路的信息。 司機操作界面 (MMI)通過聲音、圖像等方式將A T P車載裝置的狀態(tài)通知司機。司機可以通過MMI上的按鍵來切換ATP裝置的運行模式或是輸入必要的信息。MMI為配備有帶按鈕的液晶顯示器。MMI安全等級為SIL2級。各A T P車載設備采用統(tǒng)一的顯示界面和司機操作規(guī)程。ATP車載設備應具備獨立的輸入手段，全部信息通過A T P車載設備輸入，但非安全信息也可由列車運行監(jiān)控記錄裝置提供。1.2 地面設備l CTCS-2級地面設備包括以下內(nèi)容：l ZPW-2000軌道電路：占用檢查及傳送空閑及進路信息；l 車站列控中心：用于編制可編程應答器報文;l 軌旁電子

9、單元(L E U): 用于可編程應答器的編程；l 可變應答器：提供進路股道、臨時限速信息;l 固定應答器：提供線路參數(shù)及定位基準。 車站列控中心列控中心設于車站，是構(gòu)成CT CS2級系統(tǒng)的重要組成部分，它可控制車站和區(qū)間軌道電路，并通過軌旁電子單元(L E U)控制有源應答器，實現(xiàn)列控信息的傳輸。根據(jù)鐵道部的統(tǒng)一規(guī)劃，適用于既有線提速的車站列控中心采用“二乘二取二”安全冗余的硬件結(jié)構(gòu)，其應答器報文的編制參照成熟的ETCS應答器報文編碼規(guī)則進行。根據(jù)調(diào)度命令、進路狀態(tài)、線路參數(shù)等產(chǎn)生進路及臨時限速等相關控制信息，通過有源應答器傳送給車載設備。其主要技術(shù)要求：l 系統(tǒng)采用二乘二取二的冗余結(jié)構(gòu)；l

10、系統(tǒng)外部通訊接口進行冗余配置，采用部定l 標準的接口方式和協(xié)議；l 兩站一區(qū)間只允許設置一處臨時限速；l 限速區(qū)起點精度100m，限速區(qū)長度分8檔（200，500，1000，1500，2000，3000，4000，6000m），限速速度分5檔（45，60，80，120，160k m/h）。當限速長度超過6000m時，要求人工按照全區(qū)間限速處理。低于45k m/h的限速，由司機控制；l 站內(nèi)正線有臨時限速時或者辦理正線通過且離去區(qū)段（長度取決于制動距離）有臨時限速時，前方站出站口應答器及本站進站口應答器分別發(fā)送相應的臨時限速報文；l 區(qū)間其余地點有臨時限速時，只有出站口應答器發(fā)送臨時限速。1.1

11、.2 地面電子單元LEULEU是安全設備，使用標準的19英寸導軌安裝在列控中心內(nèi)。LEU經(jīng)過1個冗余的、安全的串行鏈路（接口S）接收列控中心發(fā)送的編碼，并通過接口C獨立地驅(qū)動4個有源應答器，向其實時發(fā)送報文。它采用特制的內(nèi)屏蔽數(shù)字電纜傳輸，電纜長度可達3.5k m。每個L E U可驅(qū)動4個獨立的輸出，檢測并記錄每次應答器通電時發(fā)送的“有列車”信息。LEU報文表中含有1個缺省報文，該報文包含所有內(nèi)部缺省值，特別是接口S傳輸中的故障。軌旁電子單元 LEU 功能：l 從列控中心接收報文；l 向有源應答器發(fā)送報文；l 檢測外部電纜狀態(tài)；l 記錄狀態(tài)信息。1.1.3 應答器應答器安裝在軌道中間。當列車經(jīng)

12、過時，應答器會以編碼信息的形式將信息發(fā)送到車載設備。根據(jù)報文來源不同，可分為有源應答器和無源應答器，也稱為可變數(shù)據(jù)應答器和固定數(shù)據(jù)應答器。1）進站信號機處設置有源應答器，提供接車進路參數(shù)及臨時限速信息。接車進路建立后，進站應答器發(fā)送相應的接車進路信息。具有直股發(fā)車進路的股道應提供直股發(fā)車進路、前方一定距離內(nèi)的線路參數(shù)和臨時限速信息。2）車站出站口處設置無源應答器和有源應答器。無源應答器提供前方一定距離內(nèi)的線路參數(shù)；有源應答器提供前方一定距離內(nèi)的臨時限速。出站信號機處（含股道）原則上不設置應答器。A T P車載設備通過成對的應答器識別運行方向。 3）區(qū)間間隔35k m設置無源應答器，提供正向運行

13、前方一定距離內(nèi)的線路參數(shù)及定位信息，原則上設置在閉塞分區(qū)分界處。除進出站口外，區(qū)間可不設置專用于反向運行的應答器。4）根據(jù)需要可設置特殊用途的無源應答器，如CTCS級間轉(zhuǎn)換等。CTCS級間轉(zhuǎn)換應分別設置具有預告、執(zhí)行功能的固定信息應答器。5）應答器的正線線路參數(shù)應交叉覆蓋，實現(xiàn)信息冗余。2. CTCS-2 列控系統(tǒng)速度控制模式CTCS-2 級列控系統(tǒng)采用目標-距離模式曲線控制方式，該速度控制方式以前方列車所占閉塞分區(qū)的入口為追蹤目標點，可實現(xiàn)一次制動，列車追蹤距離短，運輸效率高。列控設備生成的目標距離模式曲線（如下圖）是根據(jù)目標距離、目標速度、線路參數(shù)、列車本身性能計算而定。圖二 制動曲線示意圖制