北京交通大學(xué)《鐵路信號運營基礎(chǔ)》第四章

第四章列車運行控制第一節(jié)機車信號第二節(jié)列車運行控制系統(tǒng)2023/9/231第一節(jié)機車信號一機車信號的作用二機車信號的分類三機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成2023/9/232為了保證行車安全，提高運輸效率及改善司機的勞動條件，在自動閉塞及半自動閉塞區(qū)段運行的列車上都要安裝機車信號。當(dāng)采用了機車信號設(shè)備后，能避免自然條件干擾的影響，提高司機接受信號的可靠性。一、機車信號的作用2023/9/233一、機車信號的作用機車信號是用設(shè)于機車駕駛室內(nèi)的設(shè)備自動反映運行條件，指示司機運行的一種信號顯示制度，又稱機車自動信號。機車信號是保證行車安全的重要技術(shù)設(shè)備。2023/9/234

二、機車信號的分類機車上必須采用機車信號設(shè)備，以保證行車安全，提高列車運行效率。隨著列車速度和機車信號可靠程度的不斷提高，機車信號正從輔助信號變?yōu)橹黧w信號。2023/9/235機車信號設(shè)備根據(jù)其功能不同有：一、以機車內(nèi)信號顯示功能為主的設(shè)備稱為機車信號；二、以控制列車運行功能為主的則稱為列車自動停車或列車自動監(jiān)督和控制。二、機車信號的分類2023/9/236機車信號根據(jù)其信號顯示的作用不同有兩種：一、機車信號，僅用來復(fù)示地面固定信號機，還不能作為主體信號使用。二、機車信號作為主體信號使用，采用這種顯示方式則可以取消地面信號機。二、機車信號的分類2023/9/237機車信號設(shè)備的控制命令是由地面?zhèn)鬟f給機車的，因此機車信號設(shè)備的信息傳遞方式分為：連續(xù)式點式接近連續(xù)式二、機車信號的分類2023/9/238

1、連續(xù)式機車信號是指在某一區(qū)段線路上不間斷地向機車傳遞信息，所以連續(xù)式機車信號能連續(xù)不斷地把地面信號顯示情況復(fù)示給司機。這種制式主要用在自動閉塞區(qū)段上。連續(xù)式機車信號是在整個線路上連續(xù)不斷地反映線路狀態(tài)和運行條件的機車信號，用于自動閉塞區(qū)段。它的特點是能連續(xù)不斷地把地面信號顯示情況反映給司機，大大改善其勞動條件。二、機車信號的分類2023/9/239

2、接近連續(xù)式機車信號是指從車站進站信號機外方大于列車制動距離以上的地點(即接近區(qū)段)起，機車信號可連續(xù)復(fù)示進站信號機的顯示。接近連續(xù)式機車信號一般用在非自動閉塞區(qū)段。接近連續(xù)式機車信號是在固定地段的線路連續(xù)地反映地面信號顯示的機車信號，廣泛用于非自動附塞區(qū)段。二、機車信號的分類2023/9/2310

3、點式機車信號是指在線路上某些固定地點設(shè)置地面發(fā)送設(shè)備，機車信號只能在固定地點才能接收到信息。點式機車信號是在線路上的某些固定地點設(shè)置地面設(shè)備，向機車傳遞信息的機車信號，用于非自動閉塞區(qū)段。它的特點是：設(shè)備簡單、建設(shè)費用低、地面不耗能、安裝容易、施工快。二、機車信號的分類2023/9/2311三、機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成

《技規(guī)》規(guī)定：“機車信號作為行車憑證，是由車載信號和地面信號設(shè)備共同構(gòu)成的系統(tǒng)，必須符合故障——安全的原則，車載設(shè)備應(yīng)具有運行數(shù)據(jù)記錄的功能；地面信號設(shè)備應(yīng)具有閉環(huán)檢查功能，提高正確發(fā)送信息。”2023/9/2312三、機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成在一個機車交路內(nèi)可能有幾種不同制式的自動閉塞，為了使機車在整個機車交路內(nèi)運行能不間斷地使用機車信號，因此要采用通用式機車信號。系統(tǒng)包括：地面發(fā)送設(shè)備、通道、機車接收設(shè)備、機車色燈信號機等。

2023/9/2313三、機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成圖4-1機車信號系統(tǒng)框圖2023/9/2314JT1-CZ2000主體化機車信號車載系統(tǒng)介紹1.設(shè)備構(gòu)成2023/9/2315返回2023/9/2316機車1室

圖

JTI型機車信號設(shè)備平面布置圖1300傳感器13001150八顯示燈

33030790．八顯示燈150傳感器446100機車信號主機接線盒100機車II室機械室2023/9/2317實際連接圖2023/9/23182023/9/23192023/9/23202023/9/2321結(jié)構(gòu)特征及技術(shù)條件1.主機采用冗余結(jié)構(gòu)。2.采用2×2取2結(jié)構(gòu)，工作機故障自動切換到備用機，切換時間不大于0.5s。工作機和備用機都有工作正?；蚬收媳硎?。3.主機有開機自檢功能，自檢正常后進入工作狀態(tài)并給出工作正常表示。4.主機對外具有并行和串行接口。5.主機具有良好的可測試性，在檢修時可利用測試設(shè)備自動測試各項功能及指標(biāo)。6.主機應(yīng)安裝在機車內(nèi)便于檢測的地方。7.滿足TB/3021-2001《鐵道機車車輛電子裝置》規(guī)定的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。2023/9/23222023/9/2323簡答題JT1-CZ2000型主體化機車信號車載系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成？答：主體化機車信號主機、機車信號帶電源接線盒、機車信號雙路接收線圈、機車信號顯示器,通機開關(guān)盒、主體化機車信號系統(tǒng)接線電纜構(gòu)成。2023/9/2324

簡答題JT1-CZ2000型主體化機車信號,主機板二取二容錯安全結(jié)構(gòu)的含義?答:主機板采用二取二，其含義是每塊主機板中有2路獨立接收譯碼通道，2路的譯碼輸出進行比較，比較一致才有有效輸出。2023/9/2325主體化機車信號記錄板2023/9/23262、JT1-CZ2000主體化機車信號車載系統(tǒng)介紹記錄內(nèi)容：記錄器記錄機車信號的以下狀態(tài)信息，狀態(tài)信息的累計記錄容量不低于70h。1）機車信號輸入信息：上/下行開關(guān)輸入、I/II端條件輸入2）機車信號輸出信息：燈位顯示信息、速度等級信息、制式區(qū)分信息、過絕緣節(jié)信息、主機內(nèi)雙套工作正常表示及工作狀態(tài)、主機譯出的地面信號低頻、載頻、信號幅度，主機工作代碼，其它主機串口輸出信息；3）運用環(huán)境信息：主機內(nèi)溫度、110V供電狀態(tài)；4）輔助信息:記錄器內(nèi)時刻、來自TAX2箱的車次、列車速度、線路公里標(biāo)、車站號、信號機號碼、信號機類型、機車號碼、機車類型、監(jiān)控裝置時刻、司機代號等。2023/9/23272023/9/23282023/9/23292023/9/2330現(xiàn)場經(jīng)驗：常見故障分析

1系統(tǒng)故障初步定位機車信號系統(tǒng)是由地面信號、接收線圈、接線盒、電纜、接收主機、顯示器等設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)，系統(tǒng)中任何部分故障都可能導(dǎo)致機車信號顯示輸出異常。下表列出了一些主要的故障現(xiàn)象和產(chǎn)生該現(xiàn)象的一些可能的原因。2023/9/2331故障現(xiàn)象車上原因地面原因上電后不點燈接線盒內(nèi)電源故障；顯示器故障；主機故障；電纜或電纜插頭故障；點燈線上負載過大；無某一燈位故障顯示器故障；主機故障；電纜或電纜插頭故障；輸出線上負載過大；無燒保險主機故障；接線盒內(nèi)電源故障；機車電源故障接地；無2023/9/2332點白燈后不譯碼上/下行開關(guān)電路故障；前后端切換電路故障；主機故障；接收線圈故障或接線錯誤；電纜或插頭故障；地面信號故障上行或下行某一方向不譯碼上/下行開關(guān)電路故障；主機故障；某一端接收線圈及線路故障；

機車接收靈敏度不合格接收線圈安裝位置、參數(shù)不對或接線錯誤；主機故障；無2023/9/2333使用中閃白燈電纜及插頭接觸不良；接線盒內(nèi)接觸不良；上/下行開關(guān)接觸不良；前后端切換條件不穩(wěn)；主機不良；接收線圈安裝位置、參數(shù)不對；接收線圈電纜屏蔽層沒有單點接地；地面信號故障2023/9/2334當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，維修人員對具體的現(xiàn)象分析調(diào)查清楚，如是個別機車還是多臺機車發(fā)生，是固定地點發(fā)生還是隨機發(fā)生等等。維修人員通過以下手段對故障進行定位：（1）通過機車信號記錄器記錄數(shù)據(jù)進行一般分析，確定故障類型；（2）采用便攜式的機車信號系統(tǒng)測試儀對車載系統(tǒng)進行測試來判斷故障在哪部分；（3）通過人工測試替換設(shè)備的辦法確定是哪部分故障。2023/9/2335三、機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成列車超速防護系統(tǒng)列車自動停車能實現(xiàn)在地面信號顯示禁止信號時，發(fā)出報警信號，如果司機失去警惕能自動地使列車停車。但是這種裝置不能監(jiān)督列車運行速度。2023/9/2336三、機車信號系統(tǒng)的構(gòu)成列車超速防護系統(tǒng)列車自動限速系統(tǒng)是比列車速度監(jiān)督系統(tǒng)高一級的列車自動控制系統(tǒng)。它可以根據(jù)調(diào)度、線路及行車的條件需要列車減速時，使列車速度自動地降低到規(guī)定值以下。2023/9/2337第二節(jié)列車運行控制系統(tǒng)一列控系統(tǒng)的速度控制模式二中國列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）三國外典型的列控系統(tǒng)2023/9/2338一、列控系統(tǒng)的速度控制模式列車運行自動控制系統(tǒng)（ATC）

AutomaticTrainControl

就是對列車運行全過程或一部分作業(yè)實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。其特征為：列車通過獲取的地面信息和命令，控制列車運行，并調(diào)整與前行列車之間必須保持的距離。列車運行自動控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是保證列車按照空間間隔制運行的技術(shù)方法，它是靠控制列車運行速度的方式來實現(xiàn)的。2023/9/2339ATP車載設(shè)備組成圖6-1車載設(shè)備軌道電路信息接收STM應(yīng)答器信息接收BTM動車組ATP車載設(shè)備人機界面（DMI）2023/9/2340在城市軌道交通領(lǐng)域中，列車運行自動控制系統(tǒng)（ATC）包括三個子系統(tǒng)：列車超速防護系統(tǒng)（ATP）

AutomaticTrainProtection列車自動駕駛系統(tǒng)（ATO）

AutomaticTrainOperation列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

AutomaticTrainSupervision2023/9/2341從速度控制方式角度，對列車運行自動控制分為以下兩種模式：分級速度控制目標(biāo)距離速度控制2023/9/2342１７０２３０２７００３０目標(biāo)-距離控制模式ATC分級速度控制模式

ATC安裝目標(biāo)-距離控制模式ATC的追蹤列車先行列車制動點安裝分級速度控制模式ATC的追蹤列車鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展分級速度控制/目標(biāo)-距離控制模式

2023/9/2343列車運行控制系統(tǒng)地面設(shè)備框圖地面系統(tǒng)主要功能：

(1)檢查列車在區(qū)間的位置，

(2)形成速度信號，

(3)向列車傳送允許速度、線路參數(shù)等信息。

列車速度VMAX列車制動距離閉塞分區(qū)先行列車相鄰地面控制中心地面控制中心軌道電路信號機相鄰地面控制中心鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展2023/9/2344（一）分級速度控制分級速度控制是以一個閉塞分區(qū)為單位，根據(jù)列車運行的速度分級，對列車運行進行速度控制。分級速度控制系統(tǒng)的列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分、列車性能和速度有關(guān)。分級速度控制又可分為階梯式和分段曲線式。2023/9/23451、階梯式分級速度控制階梯式分級速度控制又分為超前式和滯后式。

（1）超前式速度控制超前式速度控制方式又稱為出口速度控制方式，給出列車的出口速度值，控制列車不超過出口速度。

2023/9/2346（2）滯后式速度控制

滯后式速度控制方式又稱為入口速度控制方式，給出列車的入口速度值，監(jiān)控列車在本閉塞分區(qū)不超過給定的入口速度值，采取人控優(yōu)先的的方法，控制列車不超過下一閉塞分區(qū)入口速度值。2023/9/2347

2、曲線式分級速度控制曲線式分級速度控制根據(jù)列車運行的速度分級，每一個閉塞分區(qū)給出一段速度控制曲線，對列車運行進行速度控制。

分段曲線式分級速度控制

連續(xù)曲線式分級速度控制2023/9/2348分段曲線式分級速度控制一般制動速度控制曲線是不連貫和不光滑的，可以利用計算機技術(shù)做成連貫和光滑的連續(xù)曲線。（二）目標(biāo)距離速度控制

目標(biāo)距離速度控制采取的制動模式為連續(xù)式一次制動速度控制的方式，根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設(shè)定每個閉塞分區(qū)速度等級。2023/9/2349連續(xù)式一次速度控制模式若以前方列車占用的閉塞分區(qū)入口為追蹤目標(biāo)點，則為準(zhǔn)移動閉塞；若以前方列車的尾部為追蹤目標(biāo)點，則為移動閉塞。目標(biāo)距離速度控制

2023/9/2350列控設(shè)備給出的一次連續(xù)的制動速度控制曲線是根據(jù)目標(biāo)距離、線路參數(shù)和列車自身的性能計算而定，線路參數(shù)可以通過地對車信息實時傳輸，也可以事先在車載信號設(shè)備中存儲通過核對取得。2023/9/2351（三）列控系統(tǒng)各種控制模式簡表

控制模式分級速度(速差式)目標(biāo)距離

制動模式

臺階式

分段曲線式

一次連續(xù)式

閉塞制式

固定閉塞

準(zhǔn)移動閉塞

移動閉塞

虛擬閉塞車地信息傳輸多信息軌道電路+點式設(shè)備數(shù)字軌道電路多信息軌道電路+點式設(shè)備

無線通信數(shù)字軌道電路軌道電纜多信息軌道電路+點式設(shè)備

無線通信

無線通信

軌道占用檢查軌道電路

軌道電路

軌道電路計軸設(shè)備

無線定位應(yīng)答器

無線定位應(yīng)答器

制動模式圖示

列車運行間隔雙紅燈防護X+1L設(shè)為對照值XL一次連續(xù)制動始點可變小于XL一次連續(xù)制動始點可變小于XL

移動閉塞更小于XL2023/9/2352二、中國列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）我國正在編制中國列車運行控制系統(tǒng)（簡稱CTCS）的技術(shù)規(guī)范，著手全力發(fā)展和裝備列車運行控制系統(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)。2023/9/2353（一）系統(tǒng)構(gòu)成地面子系統(tǒng)可由以下部分組成：應(yīng)答器、軌道電路、無線通信網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）、列車控制中心（TCT）/無線閉塞中心（RBC）。車載子系統(tǒng)可由以下部分組成：CTCS車載設(shè)備、無線系統(tǒng)車載模塊。2023/9/23542023/9/2355CTCS-3級列控系統(tǒng)構(gòu)成2023/9/23562023/9/23572023/9/2358（二）CTCS應(yīng)用等級

CTCS根據(jù)功能要求和設(shè)備配置劃分應(yīng)用等級分，分為0~4級。

CTCS應(yīng)用等級0(以下簡稱C0)：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(yīng)用等級1(以下簡稱C1)：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。2023/9/2359

CTCS應(yīng)用等級2(以下簡稱C2)：是基于軌道傳輸信息并采用車-地一體化系統(tǒng)設(shè)計的列車運行控制系統(tǒng)。

CTCS應(yīng)用等級3(以下簡稱C3)：是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統(tǒng)。

CTCS應(yīng)用等級4(以下簡稱C4)：是完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。2023/9/2360

列車運行控制系統(tǒng)包括地面設(shè)備和車載設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5級。CTCS0級

CTCS0級為既有線的現(xiàn)狀，由通用機車信號和運行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。

2023/9/2361CTCS1級

由主體機車信號+安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成。面向160km/h以下的區(qū)段，在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強化改造，達到機車信號主體化要求，增加點式設(shè)備，實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能。(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)向列車傳送控制信息。車站正線采用與區(qū)間同制式的軌道電路，側(cè)線采用與區(qū)間同制式的疊加電碼化設(shè)備。2023/9/2362點式信息設(shè)備

宜設(shè)置在車站附近，主要用于向車載設(shè)備傳輸定位信息。(2)車載子系統(tǒng)組成主體機車信號

完成軌道電路信息的接收與處理。點式信息接收模塊

完成點式信息的接收與處理。安全型運行監(jiān)控記錄裝置

實時檢測列車運行速度，對列車運行控制信息進行綜合處理，控制列車按命令運行。2023/9/2363

1級的控制模式為目標(biāo)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(shè)備中，靠邏輯推斷地址調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，結(jié)合列車性能計算給出目標(biāo)距離式制動曲線。

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(shè)備上的列車運行控制系統(tǒng)。

2023/9/2364CTCS2級

CTCS2級是基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)；CTCS2級面向提速干線和高速新線，采用車-地一體化設(shè)計；CTCS2級適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號機，機車乘務(wù)員憑車載信號行車。(1)地面子系統(tǒng)組成列控中心

根據(jù)列車占用情況及進路狀態(tài)計算行車許可及靜態(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)向列車傳送控制信息。車站與區(qū)間采用同制式的軌道電路。2023/9/2365連續(xù)信息

軌道電路碼序軌道空閑

6

5

4

3

2

1

0信號顯示

L

L

L

L

LU

U

HU信息名稱

L3碼

I。3碼

L2碼

L碼

LU碼

U碼

HU碼2023/9/2366(2)車載子系統(tǒng)組成連續(xù)信息接收模塊

完成軌道電路信息的接收與處理。點式信息接收模塊