列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

列車運(yùn)行掌握系統(tǒng)CTCS系統(tǒng)描述□定義CTCS是為了保證列車平安運(yùn)行，并以分級形式滿意不同線路運(yùn)輸需求的列車運(yùn)行掌握系統(tǒng)?；竟δ?1)平安防護(hù)在任何狀況下防止列車無行車許可運(yùn)行。防止列車超速運(yùn)行。防止列車超過進(jìn)路允許速度。防止列車超過線路結(jié)構(gòu)規(guī)定的速度。防止列車超過機(jī)車車輛構(gòu)造速度。防止列車超過臨時限速及緊急限速。防止列車超過鐵路有關(guān)運(yùn)行設(shè)施的限速。需要時，實(shí)時檢測列車運(yùn)行速度并計(jì)算列車走行距離。設(shè)施維護(hù)紀(jì)錄單元對接收信息、系統(tǒng)狀態(tài)和掌握動作進(jìn)行紀(jì)錄。車載平安計(jì)算機(jī)對列車運(yùn)行掌握信息進(jìn)行綜合處理，生成目標(biāo)距離模式曲線，掌握列車按命令運(yùn)行。人機(jī)接口車載設(shè)施與機(jī)車乘務(wù)員交互的接口。全球衛(wèi)星定位或其他設(shè)施供應(yīng)列車定位及列車速度信息列車完整性檢查設(shè)施運(yùn)行管理紀(jì)錄單元法律規(guī)范機(jī)車乘務(wù)員駕駛，紀(jì)錄與運(yùn)行管理相關(guān)的數(shù)據(jù)CTCS2功能和技術(shù)條件CTCS2功能:CTCS2的總體功能需求，包括：功能實(shí)現(xiàn)的基本方法、地面設(shè)施、車載設(shè)施、信息傳輸、設(shè)施模塊化、性能和平安性、與現(xiàn)有列控系統(tǒng)的兼容性、系統(tǒng)啟動和數(shù)據(jù)輸入、操作狀態(tài)及轉(zhuǎn)換、默認(rèn)值。操作功能：車載設(shè)施的啟動和檢測、列車和司機(jī)的數(shù)據(jù)輸入、調(diào)車、部分監(jiān)督、完全監(jiān)督、CTCS2車載設(shè)施的隔離、與現(xiàn)有列車掌握系統(tǒng)和防護(hù)系統(tǒng)的兼容性?；A(chǔ)設(shè)施功能：基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)收集、運(yùn)行權(quán)限終點(diǎn)、對列車駛?cè)氡徽加密壍绤^(qū)段的監(jiān)控、對車擋的監(jiān)控、線路設(shè)施的臨時隔離。車載功能：列控?cái)?shù)據(jù)采集，靜態(tài)列車速度曲線計(jì)算、動態(tài)列車速度曲線的計(jì)算、緩解速度的計(jì)算、列車定位、速度的計(jì)算和表示、運(yùn)行權(quán)限和限速在MMI上的表示。運(yùn)行權(quán)限和限速的監(jiān)控，在任何狀況下防止列車無行車許可地運(yùn)行，防止列車超速運(yùn)行，防止列車溜逸。列車超速時，車載設(shè)施的超速防護(hù)具備實(shí)行聲光報警、切除牽引力、動力制動、空氣常用制動、緊急制動等措施。車載設(shè)施發(fā)生故障時，準(zhǔn)時報警提示機(jī)車乘務(wù)員并對故障設(shè)施進(jìn)行必要的隔離。司機(jī)行為的監(jiān)控、反向運(yùn)行防護(hù)、CTCS2信息的紀(jì)錄。車站列車掌握中心功能：依據(jù)其管轄范圍內(nèi)務(wù)列車位置、聯(lián)鎖進(jìn)路以及線路限速狀況等信息，確定各列車運(yùn)行許可，并通過軌道電路及點(diǎn)式應(yīng)答器實(shí)時傳送給相關(guān)列車。其他功能：□級間轉(zhuǎn)換功能□車載設(shè)施發(fā)生故障后隔離功能□不同條件下，多種監(jiān)控模式CTCS2系統(tǒng)主要技術(shù)條件總體要求(1)系統(tǒng)適應(yīng)列車最高允許運(yùn)行速度250km/h,正向運(yùn)行時動車組最小追蹤間隔5分鐘要求。(2)系統(tǒng)采納自動閉塞，閉塞分區(qū)劃分及軌道電路信息定義應(yīng)滿意250km/h動車組控車要求，同時滿意四顯示自動閉塞的行車要求。(3)列車正向按自動閉塞追蹤運(yùn)行，反向按自動站間閉塞運(yùn)行。(4)系統(tǒng)采納目標(biāo)距離模式曲線監(jiān)控列車平安運(yùn)行。生成監(jiān)控曲線所需的行車許可、線路參數(shù)、限速等信息由軌道電路和應(yīng)答器供應(yīng)。(5)列控車載設(shè)施具有設(shè)施制動優(yōu)先和司機(jī)制動優(yōu)先兩種控車模式，一般應(yīng)采納設(shè)施制動優(yōu)先控車模式。(6)系統(tǒng)設(shè)施的平安完善度等級(SIL)應(yīng)達(dá)到IEC61508規(guī)定的4級。⑺系統(tǒng)設(shè)施工作環(huán)境應(yīng)符合TB/T-1433、TB/T-3021(8)系統(tǒng)設(shè)施電磁兼容性應(yīng)符合TB/T-3073.TB/T-3074的有關(guān)規(guī)定。(9)系統(tǒng)設(shè)施牢靠性、可用性、可維護(hù)性和平安性(RAMS)應(yīng)符合EN50126的有關(guān)規(guī)定?；疽?1)防止列車冒進(jìn)禁止信號，應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)平安要求設(shè)置平安防護(hù)距離。(2)應(yīng)具有冒進(jìn)防護(hù)措施。(3)防止列車越過規(guī)定的停車點(diǎn)。(4)防止列車超過允許速度、固定限速和臨時限速運(yùn)行，臨時限速命令由調(diào)度中心或本地限速盤給出，限速等級及區(qū)域應(yīng)滿意運(yùn)營需要。(5)應(yīng)具有車尾限速保持功能。(6)防止列車超過規(guī)定速度引導(dǎo)進(jìn)站。(7)防止機(jī)車超過規(guī)定速度進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。(8)車輪打滑和空轉(zhuǎn)不得影響車載設(shè)施正常工作。CTCS2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要內(nèi)容既有線信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既有線信號系統(tǒng)設(shè)施存在主要問題CTCS2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既有線列控系統(tǒng)面對120km/h以下的區(qū)段：既有線的現(xiàn)狀(即CTCS0級)，由通用機(jī)車信號和運(yùn)行監(jiān)控紀(jì)錄裝置構(gòu)成面對160km/h以下的區(qū)段：由主體機(jī)車信號+平安型運(yùn)行監(jiān)控紀(jì)錄裝置組成。面對160km/h以下的區(qū)段，在既有設(shè)施基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)到機(jī)車信號主體化要求，增加點(diǎn)式設(shè)施，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行平安監(jiān)控功能。既有線列控系統(tǒng)設(shè)施存在主要問題Q)閉塞設(shè)施方面我們國家鐵路自動閉塞2萬公里，其中溝通計(jì)數(shù)自動閉塞3100多公里，極頻自動閉塞近1700公里，4信息移頻4500多公里。這些制式技術(shù)落后，平安性差，存在信息量不足，應(yīng)變時間過長，抗干擾力量差，不適應(yīng)電化等問題，在進(jìn)展CTCS時必需逐步淘汰。18信息移頻自動閉塞采納了大規(guī)模集成電路和軟件技術(shù)，信息量達(dá)到18個，與60年月末期相比，技術(shù)上有很大進(jìn)步，但其載頻選擇、調(diào)制頻偏等始終沒有轉(zhuǎn)變，固有問題沒有得到解決，例如軌道電路傳輸特性差，存在鄰線干擾、半邊侵入和低頻信息不統(tǒng)一等問題。由于丟失分路或鄰線干擾而導(dǎo)致的機(jī)車信號升級等事故時有發(fā)生。特殊是不具備斷軌檢查功能，甚至將鋼軌移走一節(jié)，信號可照舊開放，存在肯定平安隱患。(2)站內(nèi)電碼化方面我們國家站內(nèi)軌道電路制式與區(qū)間完全不同，由于使用單一頻率，只具有檢查列車占用功能，不能向機(jī)車傳送信息，因而存在三大問題：a向機(jī)車信號傳送信息的站內(nèi)電碼化是"兩層皮"結(jié)構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)檢查；b側(cè)線接發(fā)車以及半自動閉塞區(qū)段的正線發(fā)車不能做到進(jìn)路電碼化，咽喉區(qū)無碼，不能準(zhǔn)時反映信號變化；c我們國家車站聯(lián)鎖為滿意調(diào)車作業(yè)與提高效率要求，站內(nèi)軌道區(qū)段劃分過短，當(dāng)列車超過肯定速度后，短區(qū)段保證不了信息完整接收，簡單消失掉碼閃白燈問題。(3)機(jī)車信號方面提速后，通用機(jī)車信號雖已普及，但僅解決了不同制式兼容套跑問題，其平安性沒有得到明顯改善，距主體化機(jī)車信號車載設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)仍有很大差距。若要實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化，除對地面設(shè)施進(jìn)行強(qiáng)化改造外，車載機(jī)車信號也必需同步升級改造，使之達(dá)到故障平安和高牢靠性的要求。(4)監(jiān)控裝置方面機(jī)車監(jiān)控裝置的普及和不斷升級，對加強(qiáng)司乘人員法律規(guī)范管理，防止"兩冒一超"發(fā)揮了重要作用，但從ATP所要求的故障平安來看，還存在以下問題：信息源頭不行靠。監(jiān)控裝置的平安防護(hù)功能是建立在現(xiàn)有機(jī)車信號基礎(chǔ)上的。機(jī)車信號在沒有達(dá)到主體化之前，尚存在肯定的平安和牢靠性問題，只能作為幫助信號。因此,建立在這樣信息源頭基礎(chǔ)上的系統(tǒng)，其平安防護(hù)功能也是不行靠的。未實(shí)現(xiàn)故障平安。監(jiān)控裝置進(jìn)展到2000型，采納了冗余技術(shù)和先進(jìn)器件，但距故障平安要求尚有肯定差距，需從軟硬件方面按故障平安的原則進(jìn)行改造。人工干預(yù)較多。限于現(xiàn)有信號技術(shù)水平和裝備水平，監(jiān)控裝置必需依靠司機(jī)人工輸入大量數(shù)據(jù)和進(jìn)行人工修正。若司機(jī)人工干預(yù)錯了，將可能導(dǎo)致?lián)娜暮蠊?。這不符合ATP的基本原則。接口非故障平安。監(jiān)控裝置從機(jī)車信號僅獲得8個燈位信息不能滿意速度監(jiān)控需要,要通過機(jī)車信號速度編碼接口，區(qū)分同一燈位不同的速度。速度值是平安信息，但目前的接口是非動態(tài)平安電路，混線后可能導(dǎo)致危急后果。非地車一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從世界各國鐵路ATP技術(shù)進(jìn)展來看，系統(tǒng)只有按ATP的技術(shù)條件和地車設(shè)施一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)高平安、高牢靠的要求。歷史地看，我們國家的自動閉塞、機(jī)車信號、監(jiān)控裝置都是先后投資，分步建設(shè)安裝的，整個系統(tǒng)未按ATP來定位設(shè)計(jì)，是以"搭積木”的方式逐步拼裝進(jìn)展起來的，存在肯定的平安弊端。CTCS2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS2系統(tǒng)總體描述：既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)是基于軌道電路加點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸列車運(yùn)行許可信息并采納目標(biāo)距離模式監(jiān)控列車平安運(yùn)行的列車運(yùn)行掌握系統(tǒng)(以下簡稱列控系統(tǒng))o系統(tǒng)主要由車站列控中心、軌道電路、應(yīng)答器、車載設(shè)施等構(gòu)成。車站列控中心依據(jù)進(jìn)路狀態(tài)、線路參數(shù)、限速命令等產(chǎn)生進(jìn)路及限速等相關(guān)控車信息,通過有源應(yīng)答器傳送給列車。采納ZPW-2000(UM)系列軌道電路，按自動閉塞、站內(nèi)電碼化方式，完成列車占用檢測、產(chǎn)生列車運(yùn)行許可并連續(xù)向列車傳送。采納的應(yīng)答器應(yīng)設(shè)于各進(jìn)站端、出站端、區(qū)間適當(dāng)位置及特殊地點(diǎn)，向車載設(shè)施傳輸定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速信息等。列控車載設(shè)施依據(jù)地面設(shè)施供應(yīng)的信號動態(tài)信息、線路參數(shù)、限速信息及有關(guān)動車組信息生成掌握速度和目標(biāo)距離模式曲線，監(jiān)控列車平安運(yùn)行。?防止列車溜逸。(2)人機(jī)界面以字符、數(shù)字及圖形等方式顯示列車運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離。實(shí)時給出列車超速、制動、允許緩解等表示以及設(shè)施故障狀態(tài)的報警。具有標(biāo)準(zhǔn)的列車數(shù)據(jù)輸入界面，可依據(jù)運(yùn)營和平安掌握要求對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性檢查。(3)檢測功能開機(jī)自檢功能和運(yùn)行中動態(tài)檢查功能。能夠紀(jì)錄設(shè)施的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及關(guān)鍵動作，并供應(yīng)監(jiān)測接口。(4)牢靠性和平安性依據(jù)信號故障一平安原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。核心硬件設(shè)施須采納冗余結(jié)構(gòu)。滿意電磁兼容性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我們國家進(jìn)展ATP的難點(diǎn):難點(diǎn)之一我們國家鐵路地域廣闊、列車種類繁多、提速以后線路允許速度不統(tǒng)一，同為綠燈卻有多種速度含義。此外，我們國家鐵路行車主要特點(diǎn)是客貨混跑、凹凸速列車共線運(yùn)行，這樣必定要求客貨列車均需裝備ATP,從而使得我們國家進(jìn)展ATP的難度明顯大于國外。難點(diǎn)之二我們國家鐵路實(shí)行以地面信號為主、以機(jī)車信號為輔的行車方式，對列車運(yùn)行實(shí)行開環(huán)掌握，依靠司機(jī)嚴(yán)守信號保證行車平安。因此，習(xí)慣于現(xiàn)有機(jī)車信號+監(jiān)控裝置的控車模式。難點(diǎn)之三目前，機(jī)車普遍安裝的通用機(jī)車信號未達(dá)到主體化的水平。機(jī)車信號基于軌道電路和站內(nèi)電碼化，但軌道電路制式繁多，有的根本不能滿意"主體化”的要求，將面臨淘汰。信號基礎(chǔ)裝備薄弱，影響了是我們國家ATP的進(jìn)展。難點(diǎn)之四GSM-R移動通信系統(tǒng)用于鐵路信號、用于ATP系統(tǒng)和鐵路綜合移動信息平臺，技術(shù)上有明顯優(yōu)勢，產(chǎn)品得到多家廠商的支持，這在歐盟已得到證明。我們國家GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還在起步階段，影響了基于GSM-R的CTCS的實(shí)施?？傮w規(guī)劃原則借鑒世界各國閱歷，結(jié)合我們國家國情路情，制定我們國家統(tǒng)一的ATP系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律規(guī)范；實(shí)行跨專業(yè)合作，集中全路專家才智，共同確定總體技術(shù)方案和總體規(guī)劃；堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)成熟、經(jīng)濟(jì)合理，等級配置的原則；堅(jiān)持通信信號一體化的方向，新線建設(shè)優(yōu)先進(jìn)展基于無線的ATP;堅(jiān)持新線建設(shè)與既有線改造并重，在總體規(guī)劃的指導(dǎo)下，分步實(shí)施，有序進(jìn)展；堅(jiān)持機(jī)車信號主體化與進(jìn)展ATP相結(jié)合。CTCS分級CTCS依據(jù)功能要求和設(shè)施配置劃分應(yīng)用等級，分為0~4級。CTCS-0級（簡稱CO級）:由通用機(jī)車信號+列車運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，為既有系統(tǒng)，適用于列車最高運(yùn)行速度為120km/h以下的區(qū)段。CTCS-1級（簡稱C1級）:由主體機(jī)車信號+平安型運(yùn)行監(jiān)控紀(jì)錄裝置組成，點(diǎn)式信息作為連續(xù)信息的補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)連式超速防護(hù)功能。適用于列車最高運(yùn)行速度為160km/h以下的區(qū)段。（1）地面子系統(tǒng)組成軌道電路：完成列車占用檢測及列車完整性檢查，連續(xù)向列車傳送掌握信息。車站正線采納與區(qū)間同制式的軌道電路，側(cè)線采納與區(qū)間同制式的疊加電碼化設(shè)施。點(diǎn)式信息設(shè)施宜設(shè)置在車站四周，主要用于向車載設(shè)施傳輸定位信息。(2)車載子系統(tǒng)組成主體機(jī)車信號點(diǎn)式信息接收模塊平安型運(yùn)行監(jiān)控紀(jì)錄裝置CTCS-2級(簡稱C2級)：基于軌道電路和點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸控車信息，并采納車地一體化設(shè)計(jì)的列車運(yùn)行掌握系統(tǒng)。面對提速干線和客運(yùn)專線，適用于各種線路速度區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號機(jī)。(1)地面子系統(tǒng)組成列控中心依據(jù)列車占用狀況及進(jìn)路狀態(tài)計(jì)算行車許可及靜態(tài)列車速度曲線并傳送給列車。軌道電路完成列車占用檢測及列車完整性檢查，連續(xù)向列車傳送掌握信息。車站與區(qū)間采納同制式的軌道電路。點(diǎn)式應(yīng)答器(2)車載子系統(tǒng)組成連續(xù)信息接收模塊點(diǎn)式信息接收模塊測速模塊設(shè)施維護(hù)紀(jì)錄單元車載平安計(jì)算機(jī)對列車運(yùn)行掌握信息進(jìn)行綜合處理，生成掌握速度與目標(biāo)距離模式曲線，掌握列車按命令運(yùn)行。口人機(jī)界面運(yùn)行管理紀(jì)錄單元法律規(guī)范機(jī)車乘務(wù)員駕駛，紀(jì)錄與運(yùn)行管理相關(guān)的數(shù)據(jù)。預(yù)留無線通信接口。CTCS-3級（簡稱C3級）：基于無線傳輸信息，并采納軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行掌握系統(tǒng)，點(diǎn)式設(shè)施主要傳送定位信息。C3級列控系統(tǒng)可以疊加在C2級列控系統(tǒng)上。（1）地面子系統(tǒng)組成無線閉塞中心（RBC）使用無線通信手段的地面列車間隔掌握系統(tǒng)。它依據(jù)列車占用狀況及進(jìn)路狀態(tài)向所管轄列車發(fā)出行車許可和列車掌握信息。所使用的平安數(shù)據(jù)通道不能用于話音通信。無線通信（GSM-R）地面設(shè)施作為系統(tǒng)信息傳輸平臺完成地-車間大容量的信息交換。點(diǎn)式設(shè)施主要供應(yīng)列車定位信息。軌道電路主要用于列車占用檢測及列車完整性檢查。(2)車載子系統(tǒng)組成無線通信(GSM-R)車載設(shè)施作為系統(tǒng)信息傳輸平臺完成車-地間大容量的信息交換。點(diǎn)式信息接收模塊完成點(diǎn)式信息的接收與處理測速模塊實(shí)時檢測列車運(yùn)行速度并計(jì)算列車走行距離。設(shè)施維護(hù)紀(jì)錄單元對接收信息、系統(tǒng)狀態(tài)和掌握動作進(jìn)行紀(jì)錄。車載平安計(jì)算機(jī)對列車運(yùn)行掌握信息進(jìn)行綜合處理，生成目標(biāo)距離模式曲線，掌握列車按命令運(yùn)行。人機(jī)接口車載設(shè)施與機(jī)車乘務(wù)員交互的接口?！踹\(yùn)行管理紀(jì)錄單元法律規(guī)范機(jī)車乘務(wù)員駕駛，紀(jì)錄與運(yùn)行