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1、第六章 列车运行控制系统,一、列控系统的基本概念 1、列车运行自动控制系统（ATC） 对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。其特征为列车通过获取的地面信息和命令，控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。,第六章 列车运行控制系统,2、列车自动防护（ATP） 实现列车停车点防护、超速防护、列车间隔控制（移动闭塞）、测速测距等功能的自动控制系统，是ATC的子系统之一。,第六章 列车运行控制系统,3、列车自动监督（ATS） 监督列车状态、自动调整列车运行、实现时刻表操作，故障诊断及报告、数据存储/读出、与外部系统接口等功能的自动控制系统，是ATC的子系统之一。,第六章 列车运行控
2、制系统,4、列车自动驾驶（ATO） 实现列车起动、速度调整、惰行、信号停车/起车、车站定点停车、列车识别、故障报告、车门控制、车站屏蔽门控制、旅客信息发布等，是ATC的子系统之一。,第六章 列车运行控制系统,二、列控系统的发展历程 1、地面人工信号 2、人工闭塞系统 3、基于轨道电路的闭塞系统 4、出现机车信号 5、自动停车系统 6、基于速度码控制的列控系统,第六章 列车运行控制系统,7、基于速度-距离曲线控制的列控系统 8、基于虚拟闭塞控制的列控系统 9、基于CBTC控制的移动闭塞系统 10、完全无人驾驶系统FAO,第六章 列车运行控制系统,三、列控系统的速度控制模式 1、分级速度控制 1）
3、阶梯式 阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式。 一个闭塞分区的进入速度称为入口速度，驶离速度称为出口速度。,第六章 列车运行控制系统,超前速度控制方式又称为出口速度控制方式，也称为入口端速度检查方式。给出列车的出口速度值，控制列车不超过出口速度。日本ATC采取超前式速度控制方式，采用设备控制优先的方法。如图所示，阶梯式实线为超前式速度控制线，粗虚线为列车实际减速运行线。因为列车驶出每一个闭塞分区前必须把速度降至超前式速度控制线以下，不然设备自动引发紧急制动，所以超前对出口速度进行了控制，不会冒出闭塞分区。,第六章 列车运行控制系统,滞后速度控制方式又称为入口速度控制方式，也称为出口端速度检查
4、方式。给出列车的入口速度值，监控列车在本闭塞分区不超过给定的入口速度值，采取人控优先的方法，控制列车不超过下一闭塞分区入口速度值。法国TVM-300列控系统采用人控优先的方法，进行滞后速度控制。必须要增加一个闭塞分区作为安全防护区段，俗称双红灯防护。如图所示，细虚线为列车实际减速运行线，从最高速至零速的列车实际减速运行线为分段曲线组成的一条不连贯曲线组。粗虚线为撞墙后的紧急制动曲线。,第六章 列车运行控制系统,2）曲线式 曲线式分级速度控制，根据列车运行的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。法国TVM430系统采取曲线式分级速度控制方式。如图所示，粗实线为曲线
5、式分级速度控制线，从最高速至零速的列车控制减速线为分段曲线组成的一条不连贯曲线组合，列车实际减速运行线只要在控制线以下就可以了，万一超速碰撞了速度控制线，设备自动引发紧急制动，可以不需增加一个闭塞分区作为安全防护区段。,第六章 列车运行控制系统,2、目标距离-速度控制 目标距离速度控制其采取的制动模式为连续式一次制动速度控制的方式，根据目标距离、目标速度及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。连续式一次速度控制模式若以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目标点，则为准移动闭塞；若以前方列车的尾部为追踪目标点，则为移动闭塞。欧洲ETCS12级、日本IATC和中国CTCS13级列
6、控系统。不需增加一个闭塞分 区作为安全防护区段。,第六章 列车运行控制系统,3、控制模式的比较,第六章 列车运行控制系统,四、列控系统的组成 一般由地面设备、车载设备和车地信息传输设备组成。 1、地面设备 1）轨旁设备 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。,第六章 列车运行控制系统,轨道电路：具有轨道占用检查、轨道完整性检查、沿轨道连续传送地车信息功能。 2）列控中心 基于安全计算机的控制系统，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，传输给车载子系统，保证其管辖范围内列车的安全运行
7、。,第六章 列车运行控制系统,3）地面通信网络设备 2、车载设备 1）列控车载设备 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。包括列车运行监控、测速定位、牵引制动接口等模块。,第六章 列车运行控制系统,2）无线系统车载设备 用于车载子系统和列控中心进行双向信息传输。 3、车地信息传输设备 1）地面信息传输设备 2）车载信息传输设备,第六章 列车运行控制系统,五、列控系统功能 1、基本功能 （1）列控系统的车载信号是列车运行的凭证； （2）按列车安全制动距离，自动调整列车运行追踪间隔； （3）防止列车运行速度超过线路允许速度、道岔侧向规定速度及列车构造速度，保证行车安全；
8、,第六章 列车运行控制系统,（4）防止列车冒进关闭的禁止信号机； （5）监督列车以低于30km/h的速度进行出入库作业； （6）与机车自身速度控制系统结合，实现对列车的减速、缓解、加速的自动控制； （7）与列车调度系统结合，实现对列车的简单自动驾驶； （8）测速定位功能；,第六章 列车运行控制系统,（9）车载显示功能：目标速度、目标距离、允许速度、实际速度等； （10）辅助报警功能：超速、制动、缓解、故障等报警。 2、其他功能 （1）环境状况监督 （2）列车状态检测 （3）人员和设备防护,第六章 列车运行控制系统,六、列控系统的应用等级 1、ETCS应用等级 （1）ETCS 应用等级0 是ET
9、CS的一种兼容功能，装备了ETCS设备的列车可以在没装备ETCS地面设备的线路上运行。,第六章 列车运行控制系统,（2）ETCS 应用等级STM 也是ETCS的兼容功能，装备了ETCS设备的列车可以在装备本国信号系统地面设备的线路上运行。车载设备需增加STM模块。 （3）ETCS 1级 欧洲点式应答器 欧洲点式应答器+欧洲环线 轨道电路检查列车占用和完整性；,第六章 列车运行控制系统,（4）ETCS 2级 欧洲点式应答器+GSM-R GSM-R实施移动授权，应答器实现列车定位，无线闭塞中心检查列车完整性； （5）ETCS 3级 欧洲点式应答器+GSM-R+无线列车检测 GSM-R实施移动授权，
10、应答器实现列车定位，车载设备检查列车完整性；,第六章 列车运行控制系统,2、CTCS应用等级 （1）CTCS应用等级0（简称L0） 通用机车信号+列车运行监控装置，为现有系统； （2）CTCS应用等级1（简称L1） 主体机车信号+安全型运行监控装置，可实现点连式超速防护；,第六章 列车运行控制系统,（3）CTCS应用等级2（简称L2） 基于轨道传输信息并采用车地一体化系统设计，可实现行车指挥-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,第六章 列车运行控制系统,（4）CTCS应用等级3（简称L3） 无线传输+轨道电路+点式设备 （5）CTCS应用等级4（简称L4） 完全基
11、于无线传输信息，可取消轨道电路,第六章 列车运行控制系统,七、典型的列控系统 1、法国U/T系统 法国高速铁路TGV区段的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71为基础，该列控系统简称UT系统。 TVM300系统在1981年于巴黎一里昂首先投入使用，系统构成简单，造价较低。采用无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的。,第六章 列车运行控制系统,TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投人使用。随着列车速度不断提高，时速已达320kmh，法国CS公司对模拟电路构成的UT系统进行了数字化
12、改造：数字电路技术使设备结构小型化、模块化；采用无绝缘轨道电路UM2000，数字通信技术使车一地间的信息传输数字编码化；其速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。,第六章 列车运行控制系统,2、日本ATC系统 日本于1964年开通了世界上第一条高速铁路一东海道新干线。日本新干线现有的ATC系统普遍采用超前阶梯式速度监控，它的制动方式是设备优先的模式，即列控车载设备根据轨道电路传送来的速度信息，对列车进行减速或缓解控制，使列车出口速度达到本区段的要求，它没有滞后控制所需的保护区段，在线路能力上较滞后控制有所提高。,第六章 列车运行控制系统,数字式ATC采用目标距离一次制动模式曲线方式，车载设备根据
13、地面轨道电路传送来的信息和各开通区间的长度，求取与前方列车所占用区间的距离，综合线路数据、制动性能和允许速度等计算出列车运行速度，若列车接近前方减速点时，即刻生成目标距离一次制动模式曲线。目标距离一次制动模式曲线缩短了制动距离，并可根据列车性能给出不同的模式曲 线，提高了运输效率。,第六章 列车运行控制系统,3、德国LZB系统 德国LZB系统是基于轨道电缆传输的列控系统，是世界上首次实现连续速度控制模式的列控系统，技术上是成熟的。1965年在慕尼黑一奥斯堡间首次运用，德国已装备了2000km铁路线，1992年开通了西班牙马德里一塞维利亚47lkm高速线。 LZB是1965年以前开发的系统。它利用轨道电缆作为车一地间双向信息传输的通道，另要轨道电路来检查列车占用，轨旁设备较多，给维修带来不便。LZB以地面控制中心为主计算制动曲线，车载信号设备智能化不够，与其它列控系统兼容比较困难。,第六章 列车运行控制系统,4、国内列车超速防护与速度监控系统 LCF型列车超速防护系统 LSK型列车速度分级控制系统 LKJ-93/2000型列车运行监控系统,