CTCS-2列控系统司机班培训课件.ppt
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1、2019/7/7,1,列车运行控制系统,200km/h动车组司机班,2019/7/7,2,第二节CTCS2列控系统原理,一 CTCS概述 CTCS是Chinese Train Control System的缩写,即中国列车运行控制系统,它以分级的形式满足不同线路运输需求,在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行的安全。,2019/7/7,3,CTCS包括铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层。 运输管理层是行车指挥中心,其通过通信网络实现对列车运行的控制;网络传输层以无线和有线的方式实现数据的传输。地面设备层包括列控中心、点式设备、轨道电路等;车载设备层包括车载安全计算
2、机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块等。,2019/7/7,4,CTCS具有的基本功能: 1系统按照故障-安全原则、采用冗余结构进行系统设计,在任何情况下防止列车无行车许可证运行。,2019/7/7,5,2防止列车超速运行,包括列车超过进路允许速度、线路结构规定的速度、机车车辆构造速度、临时限速和紧急限速、铁路有关运行设备的限速;能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离;能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。,2019/7/7,6,3防止列车溜逸。 针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术,CTCS划分为
3、5个等级,依次为CTCS0CTCS4级,以满足不同线路速度需求。,2019/7/7,7,CTCS0级为既有线的现状,即由目前使用的通用式机车信号和运行监控记录装置构成。 CTCS1级为面向160kmh以下的区段,由主体机车信号和加强型运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化改造,达到机车信号主体化的要求,增加点式设备,实现列车运行安全监控。,2019/7/7,8,CTCS2级为面向提速干线和高速新线,采用车地一体化设计,基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。,2019/7/7,9,CTCS3级为面向提速干线、高速新线
4、或特殊线路,基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。,2019/7/7,10,CTCS4级为面向高速新线或特殊线路,基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。列车定位和完整性检查由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成。,2019/7/7,11,二CTCS2系统技术原理,1CTCS2系统的组成 200kmh线路区段CTCS系统建设要达到CTCS2级。 200km/h线路分为既有线提速200km/h区段和客运专线200km/h区段,要求200km/h动车组列车能下线
5、运行在CTCS1和CTCS0线路区段。,2019/7/7,12,CTCS2列控技术条件见表7-2-1,2019/7/7,13,CTCS2列控是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式系统。CTCS2系统设备组成见图7-2-1。,2019/7/7,14,图7-2-1 CTCS2级列控系统结构图,2019/7/7,15,地面设备由轨道电路、车站电码化传输连续列控信息,由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。动车组车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据,生成控制速度和目标距离模式曲线,控制列车运行。同时,记录单元对列控系统有关数据及操作状态
6、信息实时动态记录。,2019/7/7,16,车载设备由车载安全计算机、轨道信息接收单元(STM)、应答器信息接收单元(BTM)、制动接口单元、记录单元、人机界面(DMI)、速度传感器、BTM天线、STM天线等组成。,2019/7/7,17,地面设备由车站列控中心,地面电子单元(LEU)、点式应答器、ZPW2000A(UM)系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。,2019/7/7,18,2CTCS2车站列控中心系统技术原理,(1)CTCS2列控中心系统的组成 车站列控中心设置于车站信号楼,是CTCS2地面设备的核心。 以ZPW2000系列轨道电路、应答器配合安全可靠的车载设备,构成
7、点-连式的列车运行控制系统,成为目前铁路列控主要制式进行建设和应用。,2019/7/7,19,图7-2-2是CTCS2车站列控中心系统组成框图。,2019/7/7,20,车站列控中心分别与车站信号联锁、CTC或TDCS(列车调度指挥系统)、微机监测、地面电子单元(LEU)等设备进行信息交换,获得行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态,通过安全逻辑运算,产生控车命令,通过有源应答器及轨道电路传送给列车,实现对运行列车的控制。,2019/7/7,21,(2)TDCS或CTC行车指挥设备,CTCS2级适应于装备TDCS或CTC行车指挥设备的线路。 车站列控中心与CTC或TDCS实现信息交换,按统
8、一时钟进行系统管理和控制。可以获得调度命令,包括接发车信息、临时限速信息(起点里程、长度、速度、车次、起止时间等)、运行方向信息等,传送给车载没备。,2019/7/7,22,在CTC或TDCS的车站车务终端上设有特定的列控中心人机界面,采用统一的格式,包括输入、确认、显示方式等。CTC或TDCS的车站分机与车站列控中心由通信接口设备连接,且接口及通道有冗余配置。,2019/7/7,23,临时限速调度命令,在调度中心以表格形式体现(包括界面、输入、回执),通过计算机网络发往TDCS或CTC车站分机,并在车站车务终端以与调度中心基本相同的形式显示。由车站分机将临时限速传至车站列控中心,适时发往通过
9、列车。,2019/7/7,24,(3)车站信号联锁设备,CTCS2级适应于装备计算机联锁的车站:, CTCS2由列控中心接收联锁设备提供的车站进路和相关信息,包括接车进路、发车进路、通过进路、运行方向、股道号等。在办理通过进路且离去区段有临时限速时,CTCS2车站列控中心根据牵引计算及动车组制动需要,输出进站或进路信号机点黄灯,对应接近区段轨道电路发黄码控制条件,由联锁系统完成联锁、控制及驱动。,2019/7/7,25,计算机联锁与车站列控中心采用计算机通信接口设备连接,通信接口及通道有冗余配置。,2019/7/7,26,(4)车站微机监测系统,车站列控中心与车站微机监测系统接口,向车站微机监
10、测系统传送列控中心的相关监测信息,包括应答器的监测、通道监测、值班员操作过程实时记录等相关信息。,2019/7/7,27,(5)地面电子单元(LEU),LEU接收车站列控中心实际报文,并实时向有源应答器传送。LEU应具有自检测、监测与有源应答器间通信状态等功能,应将检测数据实时传送给车站列控中心。,2019/7/7,28,(6)应答器,应答器依据在系统中的作用,其安装的位置不同,分别设在进站口、出站口及区间。图7-2-3为应答器布置示意图,2019/7/7,29,2019/7/7,30,图7-2-3 应答器布置示意图,进站信号机处设置有源应答器,以提供接车进路参数及临时限速信息。 接车进路建立
11、后,进站应答器发送相应的接车进路信息,具有直股发车进路的股道,同时提供直股发车进路及前方一定距离内的线路参数和临时限速信息。,2019/7/7,31,各有源应答器具有缺省报文,缺省值按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置。 当列车通过车站时,进站信号机处的应答器提供发车进路及前方一定距离(离去区段)内的线路参数和临时限速信息。其中还包括该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置。,2019/7/7,32,车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器提供前方一定距离内的线路参数等信息;有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信
12、息。出站信号机处(含股道)原则上不设置应答器。,2019/7/7,33,区间间隔35km成对设置的应答器分别提供列车运行前方(正向或反向)定距离内的线路参数及定位信息,车载设备可通过成对的应答器识别运行方向。 除进出站口外,区间可不设置专用于反向运行的应答器。 根据需要可设置特殊用途的无源应答器(如CTCS级间转换等)。 应答器的正线线路参数交叉覆盖,实现信息冗余。,2019/7/7,34,(7)车站电码化,CTCS2级区段,ATP车载设备的锁频功能通过应答器信息实现,若应答器信息丢失,由机车乘务员按现行规则手动切换轨道电路载频。,2019/7/7,35,车站正线电码化,接车进路和发车进路应采
13、用不同的载频(以下行正线正方向为例,若接车进路为1700Hz,则发车进路应为2300Hz);进站信号机前方轨道电路和接车进路电码化采用不同的载频。,2019/7/7,36,3CTCS2列控系统的车-地通信技术原理,各国列控系统车-地通信的技术手段有:轨道电路、轨道环线、漏泄电缆、应答器和无线通信等。 CTCS2列控系统的车-地通信方式采用两种:点式应答器,轨道电路。,2019/7/7,37,(1)点式应答器技术原理,点式信息发送设备用于为机车信号提供下列信息: 改变列车运行方向;列车速度监控;进出ZPW-2000A(UM)区域发送开、断TVM300信息。另外,点式设备还产生对点式环线完整与否的
14、检查信息。,2019/7/7,38,点式信息发送设备有3种类型:,DF型,发监控码和转线码,用于进站处。如DF1-DF4。 SK型,发临控码,用于站内股道。 如SKl-SK4。 DK型,发转线码和切断码,用于进、出ZPW-2000A(UM)区段。 如DK1、DK2。,2019/7/7,39,点式信息发送设备的使用原理见图7-2-4。,2019/7/7,40,点式信息发送设备的标志设于点式环线外轨中间位置。 DF型或SK型为三角形(黄色) DK型为梭形。 点式信息发送设备的标志见图7-2-5。,2019/7/7,41,图7-2-5点式信息发送设备的标志,2019/7/7,42,点式信息发送设备的
15、原理框图见图7-2-6(a)(b)。,图7-2-6(a),2019/7/7,43,图7-2-6 (b)点式信息发送设备的原理框图,2019/7/7,44,根据点式信息发送设备的安装位置,使用相应的点式发送器。图7-2-6中编码接点为进站或出站信号开放继电器接点和方向继电器接点,经编码接点可接通发送器EMBO中监控、转线、开、断等频率信号,经放大,通过电缆进入现场的匹配单元TADBP,提供环线上2 A的点式信号,供机车信号接收。,2019/7/7,45,点式应答器有5种单频信息,频率意义为:,3571Hz监控频率 4030kmh(客车速度/货车速度。) 3430Hz接通下行线 3290Hz接通上
16、行线 3008Hz切断车载设备进入非ZPW-2000A(UM)区段 2445Hz检查点式设备,2019/7/7,46,进站红灯时,点式环线断线,利用点式继电器接点的落下,使预告信号机转移红灯。这时,预告信号机显示红灯。,2019/7/7,47,(2)ZPW-2000A移频轨道电路,UM71无绝缘轨道电路是从法国引进的轨道电路制式,UM71的U为通用,M为调制,71为1971年研制成功。以UM71轨道电路构成的自动闭塞称为UM71自动闭塞。,2019/7/7,48,UM71自动闭塞设备与TVM300机车信号及超速防护设备组成的多信息区间列车间隔自动调整系统简称为UT系统。UT系统可以在交流电气化
17、区段或非电气化区段使用。在我国铁路郑武线、京郑线、广深线、沈山线等线路上使用着UT系统(机车信号有采用TVM300的,也有采用其他机车信号和自动停车装置的)。,2019/7/7,49,ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进、国产化基础上,结合国情,进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。,2019/7/7,50,ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路充分肯定、保持了UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势,并在传输安全性、传输长度、系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比、降低工程造价上,都有了提高,一般表示为ZPW2000A(UM)。,201
18、9/7/7,51,ZPW-2000A(UM)移频自动闭塞是以移频轨道电路为基础的自动闭塞,它选用频率参数作为控制信息,采用频率调制的方法,把低频信息(Fc)调制到较高频率(载频f0)上,以形成振幅不变、频率随低频信息的幅度作周期性变化的调制信号。将此信号用两根钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示,达到自动指挥列车运行的目的。,2019/7/7,52,在CTCS2区段,ZPW-2000A(UM)采用四显示自动闭塞,这是一种新型自动闭塞制式,它增加了种绿黄显示,通过信号机显示灯位自上而下为绿、红、黄。除了显示绿、黄、红灯外,增加了绿黄灯显示。,2019/7/7,53,能预告列车运行前方至少三个闭
19、塞分区的空闲状态,列车从最高速度到停车的制动距离为两个(或多个)闭塞分区,这样既可适当缩短闭塞分区的长度,从而缩短了列车追踪的间隔,增加了区间通过列车的对数,又能满足列车制动距离的要求。因此采用四显示自动闭塞对提高区间通过能力、提高运行速度、保证行车安全都是十分有利的。,2019/7/7,54,ZPW-2000A(UM)发送器产生的移频信号载频频率为: 下行:1700Hz、2300 Hz 上行:2000Hz、2600Hz 载频布置示意图见图7-2-7,2019/7/7,55,图7-2-7 ZPW-2000A(UM)载频布置示意图,2019/7/7,56,(3)低频信息意义,ZPW-2000A(
20、UM)发送器发出的低频信息都具有速度的含义。列车速度是分级控制的。连续式机车信号接收设备,接收地面ZPW-2000A(UM)信息,以提供列车允许行驶的速度值。机车上装有测速设备,可以测出列车实际行驶速度。列车实际行驶速度若比列车允许行驶速度高7kmh时,则无论在哪个速度等级运行,都将产生紧急制动。,2019/7/7,57,此前定义的主体化机车信号(小于或等于200km/h)的14个低频信息 ZPW2000A(UM)系统具共有18个低频信息,此前定义了14个信息使用标准,即: 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15. 8 Hz、16.9Hz、18 H
21、z、19.1 Hz、20.2 Hz、22.4 Hz、24.6Hz、26.8Hz、29Hz。余4个未作定义:21.3 Hz、23.5 Hz、25.7 Hz、27.9Hz。,2019/7/7,58,此前定义的主体化机车信号的14个低频信息(小于或等于200km/h)见表7-2-2,2019/7/7,59,表7-2-2主体化机车信号的14个低频信息定义,注:1U2S码和U2码在采用双红灯防护的自动闭塞区段,地面显示U灯。,2019/7/7,60,主体化机车信号的14个低频信息意义如下: L3码:准许列车按规定速度运行,表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲,机车信号机显示一个绿色灯。 L2码:准许列车按
22、规定速度运行,表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲,机车信号机显示一个绿色灯光。,2019/7/7,61,L码:准许列车按规定速度运行,机车信号机显示一个绿色灯光。 LU码:准许列车按规定速度注意运行,机车信号机显示一个半绿半黄灯光。 LU2码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机,并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光,机车信号机显示一个黄色灯光。,2019/7/7,62,U码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机,机车信号机显示一个黄色灯光。 U2S码:要求列车减速到规定的速度筹级越过接近的地面信号机,并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和个黄色灯光,机车信号机显示
23、一个带“2”字的黄色闪光灯光。,2019/7/7,63,U2码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机,并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光,机车信号机显示一个带“2”字的黄色灯光。,2019/7/7,64,U3码:要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机,表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光,并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示个红色灯光,机车信号机显示一卟黄色灯光(仅适用于双红灯防护的自动闭塞区段)。,2019/7/7,65,UUS码:要求列车限速运行,表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路,且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向
24、位置进路;或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路,机车信号机显示一个双半苹色闪光灯光。,2019/7/7,66,UU码:要求列车限速运行,表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路,机车信号机显示一个双半黄色灯光。 HB码:表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号,机车信号机显示一个半红半黄色闪光灯光。,2019/7/7,67,HU码:要求及时采取停车措施,机车信号机显示一个半红半黄色灯光。 H码:要求立即采取紧急停车措施,机车信号显示一个红色灯光。,2019/7/7,68,列车在既有线特殊区段(小于或等于200km/h
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