中國列車運行控制系統(tǒng)(CTCS)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上CTCSCTCS是(Chinese Train Control System)的英文縮寫，中文意為中國列車運行控制系統(tǒng)。CTCS系統(tǒng)有兩個子系統(tǒng)，即車載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。CTCS根據(jù)功能要求和設配置劃分應用等級，分為04級。1. CTCS概述TDCS是鐵路調度指揮，主要完成調度指揮信息的、分析、車次號校核、自動報點、正晚點統(tǒng)計、運行圖自動繪制、調度命令及計劃的下達、行車日志自動生成等功能，換句話說就是原來行車調度員和車站值班員需要用筆記下的東西現(xiàn)在都可以由TDCS自動完成。中國鐵路調度指揮系統(tǒng)參考歐洲ETCS規(guī)范，逐步形成了自己的CTCS（Chinese Train

2、 Control System）標準體系。如何吸收ETCS規(guī)范并結合中國國情更好地再創(chuàng)新，是值得深入研究的。鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈，是和經(jīng)濟發(fā)展的先行產(chǎn)業(yè)，是社會的基礎設施，鐵路運輸部門又是國民經(jīng)濟中的一個重要部門，它肩負著國民經(jīng)濟各種物資運輸?shù)闹厝?，對中國社會主義建設事業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。為了滿足國民對鐵路運輸?shù)囊?，進入二十一世紀以后，鐵路部門致力于和客運專線的建設，并取得了驕人的成績。為了適應、客運專線的迅速發(fā)展和保證鐵路運輸?shù)男枰?，鐵道部有關部門研制成功了“CTCS系統(tǒng)”（即：鐵路列車控制系統(tǒng)，是Chinese Train Control System的縮寫“CTCS”）2.

3、產(chǎn)生背景由于早期鐵路的列車運行控制系統(tǒng)種類繁多，且各國信號制式復雜、互不兼容，為有效解決各種列車控制系統(tǒng)之間的兼容性問題，保證高速列車在歐洲鐵路網(wǎng)內跨線、跨國互通運行，1982年12月歐洲運輸部長會議做出決定，就歐洲大陸鐵路互聯(lián)互通中的技術問題尋找解決方案。2001年歐盟通過立法形式確定ETCS（European Train Control System）為強制性技術規(guī)范。ETCS的主要目標是互通互用、安全高效、降低成本、擴展市場，在規(guī)范的設計上融入了歐洲各主要列控系統(tǒng)的，制定了比較豐富的互聯(lián)互通接口。經(jīng)過長期的發(fā)展，ETCS系統(tǒng)目前已經(jīng)比較成熟，得到了歐洲各國鐵路公司和供貨商的廣泛認可。密集

4、，緊張，城市化發(fā)展非常迅速。一直處于鐵路，始終存在著運量與運能之間的突出矛盾。鐵路運輸至今仍相當程度地制約著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，鐵路仍是我國國民經(jīng)濟發(fā)展中的一個薄弱環(huán)節(jié)。為了緩解鐵路運輸?shù)膲毫?，鐵路部門先后實行了六次大提速。與此同時，高速鐵路的蓬勃發(fā)展，對的中樞神經(jīng)信號系統(tǒng)也提出了新的技術要求。但由于歷史及技術原因，中國鐵路存在多種信號系統(tǒng)，嚴重影響了運輸效率。鐵路信號系統(tǒng)迫切需要建立統(tǒng)一的技術標準，確立數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、一體化發(fā)展方向，國產(chǎn)高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)標準的制定迫在眉睫。為實現(xiàn)戰(zhàn)略，鐵道部組織相關專家開始制定適合我國國情的中國列車控制系統(tǒng)CTCS（Chinese Train

5、 Control System）。在CTCS 技術規(guī)范中，根據(jù)CTCS按功能可劃分為5 級。為滿足客運專線和高速鐵路建設需求，通過對ETCS標準的引進、消化、吸收，并結合成功應用的CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)的建設和運營經(jīng)驗，我國構建了具有的CTCS-3級列控系統(tǒng)標準。CTCS-3級列車運行控制系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信的重要技術裝備，是中國鐵路技術體系和裝備現(xiàn)代化的重要組成部分，是保證高速列車運行安全、可靠、高效的核心技術之一。3. 系統(tǒng)組成地面子系統(tǒng)可由以下部分組成：應答器、軌道電路、無線通信網(wǎng)絡（GSM-R）、列車控制中心（TCC）/無線閉塞中心（RBC）。其中GSM-R不屬于CTC

6、S設備，但是重要組成部分。應答器是一種能向車載子系統(tǒng)發(fā)送報文信息的傳輸設備，既可以傳送固定信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。軌道電路具有軌道占用檢查、沿軌道連續(xù)傳送地車信息功能，應采用UM系列軌道電路或數(shù)字軌道電路。無線通信網(wǎng)絡（GSM-R）是用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進行雙向信息傳輸?shù)能嚨赝ㄐ畔到y(tǒng)。列車控制中心是基于安全計算機的控制系統(tǒng)，它根據(jù)地面子系統(tǒng)或來自外部的信息，如軌道占用信息、聯(lián)鎖狀態(tài)等產(chǎn)生列車行車許可命令，并通過車地信息傳輸系統(tǒng)傳輸給車載子系統(tǒng)，保證列車控制中心管轄內列車的運行安全。車載子系統(tǒng)可由以下部分組成：CTCS車載設備、無線系統(tǒng)車載模塊。CTCS車載設備是基于安全計算

7、機的控制系統(tǒng)，通過與地面子系統(tǒng)交換信息來控制列車運行。無線系統(tǒng)車載模塊用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進行雙向信息交換。4. 應用等級CTCS應用等級0(以下簡稱L0)：由通用機車信號+列車運行監(jiān)控裝置組成，為既有系統(tǒng)。CTCS應用等級1(以下簡稱L1)：由主體機車信號+安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成，點式信息作為連續(xù)信息的補充，可實現(xiàn)點連式超速防護功能。CTCS應用等級2(以下簡稱L2)：是基于軌道傳輸信息并采用車-地一體化系統(tǒng)設計的列車運行控制系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)行指-聯(lián)鎖-列控一體化、區(qū)間-車站一體化、通信-信號一體化和機電一體化。CTCS應用等級3(以下簡稱L3)：是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方

8、式檢查列車占用的列車運行控制系統(tǒng)。點式設備主要傳送定位信息。CTCS應用等級4(以下簡稱L4)：是完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。地面可取消軌道電路，由RBC和車載驗證系統(tǒng)共同完成列車定位和完整性檢查，實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞。同條線路上可以實現(xiàn)多種應用級別，L2、L3和L4可向下兼容。4.1 CTCS 0級為了規(guī)范的一致性，將目前干線應用的地面信號設備和車載設備定義為0級。0級由通用機車信號+列車運行監(jiān)控裝置組成，對這一定義，業(yè)內尚有不同的看法。0級到底是在等級內還是在等級外不夠明確，目前的通用機車信號尚未能成為主體機車信號，列車運行監(jiān)控裝置尚未能被公認為，所以稱列車運行控制系統(tǒng)還是不

9、夠格的，但目前確實在運用，并起著保證安全的作用。0級 的控制模式也是目標距離式，它在既有地面信號設備的基礎上，采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設備中，靠邏輯推斷地址調取所需的線路數(shù)據(jù)，結合列車性能計算給出目標距離式制動。如能在每個進出站口增加點式設備，加強核對地址，就能大大減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。的數(shù)字列車運行控制系統(tǒng)I-ATC就是采取車載信號設備貯存電子電圖，通過每一軌道區(qū)段的地址編碼來調取所需的線路數(shù)據(jù)，這種方式可以使地-車信息傳輸?shù)男畔⒌男枨罅繙p少。在歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS規(guī)范中也不排斥車載信號設備貯存線路數(shù)據(jù)的方式。正因為0級尚未成為安全系統(tǒng)，適用于列車最高運行速度

10、為160km/h及以下，一般自動閉塞設計仍按固定閉塞方式進行，采用四顯示自動閉塞，信號顯示具有分級速度控制的概念，其目標距離式制動曲線可作為參考。應該說這是一個過渡階段。4.2 CTCS 1級CTCS 1級由主體機車信號+加強型運行監(jiān)控裝置組成，面向160km/h及以下的區(qū)段，在既有設備基礎上強化改造，達到機車信號主體化要求，增加點式設備，實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能。利用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。1級的控制模式為目標距離式，采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設備中，靠邏輯推斷地址調取所需的線路數(shù)據(jù)，結合列車性能計算給出目標距離式制動曲線。在車站附近增加點

11、式信息設備，傳輸定位信息，以減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。1級與0級的差別在于全面提高了系統(tǒng)的安全性，是對0級的全面加強，可稱為線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設備上的列車運行控制系統(tǒng)。4.3 CTCS 2級CTCS 2級是基于軌道電路和點式信息設備傳輸信息的列車運行控 制系統(tǒng)，面向提速干線和高速新線，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)，功能比較齊全和適合國情。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)、限速成和停車信息。CTCS 2級采取目標距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）。目標距離控制模式

12、根據(jù)目標距離、目標速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設定每個閉塞分區(qū)速度等級，采用一次制動方式。CTCS 2級 采取閉塞方式稱為準移動閉塞方式，準移動閉塞的追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，留有一定的安全距離，而后行列車從最高速開始一次制動曲線的計算點是根據(jù)目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點相對固定，在同一閉塞分區(qū)內不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準移動閉塞。顯然其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。4.4 CTCS 3級CTCS 3級是基于無線通信（如GSM-

13、R）的列車運行控制系統(tǒng)， 它可以疊加在既有干線信號系統(tǒng)上。軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設備提供列車用于測距修正的信息。實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的信息傳輸，行車許可由地面列控中心產(chǎn)生，通過無線通信系統(tǒng)傳送到車上。CTCS 3級與2級一樣，采取目標距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）和準移動閉塞方式。由于其實現(xiàn)了地-車間連續(xù)、雙向的信息傳輸，所以功能更豐富些，實時性更強些。4.5 CTCS 4級CTCS 4級是完全基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統(tǒng)。由地面無線閉塞中心（RBC）和車載設備完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設備提供列車用于測距修正的定位基準信息。CT

14、CS 4級采取目標距離控制模式，列車按移動閉塞或虛擬閉塞方式運行。虛擬閉塞是準移動閉塞的一種特殊方式，它不設軌道占用檢查設備，采取無線定位方式來實現(xiàn)列車定位和占用軌道的檢查功能，閉塞分區(qū)是以計算機技術虛擬設定的。移動閉塞的追蹤目標點是前行列車的尾部，留有一定的安全距離，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關，是隨時變化的，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運行間隔要比準移動閉塞更小一些。4.6等級對照分析CTCS的應用等級劃分，發(fā)

15、現(xiàn)有以下兩個特點： 各應用等級均采用目標距離控制模式，采取連續(xù)一次制動方式。這是由于我國的列控系統(tǒng)的應用起步晚，起點高，因此一步就瞄準了比較先進的控制模式。在我國階梯式和曲線式分級速度控制都用過，取得了經(jīng)驗，好在并未形成規(guī)模，CTCS推薦采用目標距離控制模式是適宜的，符合國際列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于列控系統(tǒng)的控制模式是其主要特征和性能之一，控制模式?jīng)Q定了閉塞方式和列車運行間隔，從而決定了運輸能力，所以說除移動閉塞外，各應用等級的主要功能幾乎是一樣的。 各應用等級是根據(jù)設備配置來劃分的，其主要差別在于地對車信息傳輸?shù)姆绞胶途€路數(shù)據(jù)的來源。基于國情多信息軌道電路（UM系列18信息）比較成熟，達到國

16、產(chǎn)化程度，所以以它為基礎設備之一；應答器通用性強，供貨廠商多，也作為基礎設備之一；軌道電纜和計軸器不準備推廣；數(shù)字軌道電路國際上唯有日本用它實現(xiàn)了目標距離控制模式，國內研制尚未成熟，暫不于確定，數(shù)字軌道電路的生命力將取決于其國產(chǎn)化程度和進度；無線通信（如GSM-R）歐洲推廣，能實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的大信息量傳輸，有發(fā)展趨勢，用于高等級列控系統(tǒng)。線 路數(shù)據(jù)大貯存于車載數(shù)據(jù)庫靠邏輯推算來提取相應數(shù)據(jù)的方式，用于較低等級列控系統(tǒng)；點式信息設備傳輸線路數(shù)據(jù)的方式，增加了線路數(shù)據(jù)的實時性，用于中等級列控系統(tǒng)，至于采用貯存電子地圖和點式信息設備提供閉塞區(qū)段地址碼的方式將在技術發(fā)展中比選；無線通信連續(xù)、雙

17、向信息傳輸，有大信息量和實時性的優(yōu)勢，用于高等級列控系統(tǒng)。為便于對照，用以下簡表歸納CTCS0CTCS1CTCS2CTCS3CTCS4地面 設備軌道電路軌道電路、應答器車站列控中心、 軌道電路、應答器 車站列控中心、GSM-R地面設備、軌道電路、無線閉塞中心 車站列控中心、GSM-R地面設備、無線閉塞中心 車載 設備通用機車信號、LKJ 主體機車信號、應答器接收裝置、LKJ ATP（含機車信號、應答器接收功能）、LKJ GSM-R接收模塊、ATP GSM-R接收模塊、ATP 地對車信息傳輸多信息軌道電路多信息軌道電路+應答器 多信息軌道電路+應答器無線通信雙向信息傳輸無線通信雙向信息傳輸適用區(qū)

18、段160km/h及以下160km/h及以下 200250km/h提速干線和高速新線300350km/h高速新線特殊新線對應ETCS ETCS-1 ETCS-2 ETCS-3 5. 級間關系（1）符合CTCS規(guī)范的列車超速防護系統(tǒng)應能滿足一套車載設備全程控制的運用要求（2）系統(tǒng)車載設備向下兼容（3）系統(tǒng)級間轉換應自動完成（4）系統(tǒng)地面，車載配置如具備條件，在系統(tǒng)故障的條件下應允許降級使用（5）系統(tǒng)級間轉換應不影響列車正常運行6.工作模式6.1 完全監(jiān)控模式（FS）當車載設備具備列控所需的全部基本數(shù)據(jù)（包括列車數(shù)據(jù)，行車許可和線路數(shù)據(jù)等），列控車載設備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線，并通過人機界面（DMI）顯示列車運行速度、允許速度、目標速度和目標距離等信息，監(jiān)控列車安全運行。6.2 調車模式（SH）當進行調車作業(yè)時，司機按下調車按鈕，列控車載設備按固定限制速度40km/h（頂棚）監(jiān)控列車前進或折返運行。當工作在CTCS-3級時，需要RBC（無線閉塞中心）給出授權，列控車載設備轉入調車模式（SH)后與RBC斷開連接，退出調車模式（SH)后，再與RBC重新連接。6.3休眠模式（SL）該模式用于非本務端列控車載設備。在這種模式下，列