列车运行控制系统毕业设计(编辑修改稿)

列车运行控制系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求，因此其速度监督由过去的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式，原TVM300 系统的保护区段可以取消，其线路通过能力有所提高，同时，其控制曲线已接近连续控制模式。 由于 TVM430仍然是按速度等级分段制动，其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和车速有关，而一般闭塞分区长度的确定是以线路上最坏性能的列车为依据，因此它一般适用于像法国高速线路上运行的列车性能基本一致的情况，而对于实行列车性能差别较大的高中速混合运行的线路，采用这种模式能力是要受到较大影响的。 TVM430系统通常与 SEI列控联锁一体化地面系统配套应用，在法国地中海线、海峡 伦敦线，我国的秦沈客运专线采用了此系统。 1． SEI／ TVM430系统主要功能 (1)SEI为 TVM430系统的车站区间一体化设备，即区间地面设备与 车站联锁集成为一体化。 SEI可根据列车运行的位置，前后列车之间的运行间隔、固定限速和临时限速等条件，产生列控车载系统所需要的全部地面信息，包括列车的目标速度、目标距离、线路的长度和坡度等，应能实现设置和向车载设备提供全区间限速和临时限速功能，并将这些信息通过轨道电路发送给车 载设备。 (2)TVM430系统车载设备接收地面传输来的信息，根据预先输入的列车参数 (牵引总重、牵引辆数、制动率、列车换长等 )实时计算列车当前运行的允许速度，生成分级连续速度一距离控制曲线，同时列控车载设备实时检测列车当前运行速度，司机可根据显示器上的允许速度、目标距离和实际速度驾驶列车运行。 当列车的实际速度超过允许速度，列控车载设备自动控制制动装置，使列车制动减速，保证列车在停车点前停车，或在限速点前速度降低到限速值以下。 与列车牵引和制动系统结合，实现对列车减速的自动控制和缓解的人工控制， 2． SEI系统设备 (1)SEI系统主要特点 ①轨道电路数字化。 SEI系统采用 UM2020轨道电路，实现了 27ht数字编码，可以满足基于轨道电路进行大量安全信息连续传输的要求。 ②列控联锁一体化。 SEI设备将车站联锁设备与区间的列控设备合二为一，列控、联锁接口由内部通信实现，二者结合紧密，信息传输延迟小，提高了系统设备的可用性和可靠性，符合信号系统发展方向。 ③站内、区间轨道电路同一制式。 SEI 系统站内及区间均采用 UM2020 轨道电路，即站内、区间一体化，真正实现了站内列 控信息无盲区，且易于实现站内发送、接收设备的转换，实现反方向追踪运行。 ④建立基于光纤安全信息传输的列控中心，实现设备集中控制。 SEI设备引入列控中心概念，中心计算机完成包含轨道电路、点式环线等列控地面设备的集中控制、信息编码和列车占用检查等功能。 车站与车站、车站与区间中继站之间的安全信息交换通过设于线路两侧的光缆中独立光 芯 方式传输。 (2)SEI系统结构 SEI系统结构如图 7117所示。 14 图 7117 SEI系统结构示意图 (3)UM2020轨道电路特性 UM2020轨道电路共传递 27 帧 t连续信息，其中有效信息 21bit，实际使用 19bit。 3． TVM430系统车载设备 TVM430 系统车载设备是实现列车自动追踪和超速防护的关键设备，除接收地面轨道电路发送的连续数字编码信息外，还可与数字点式环线 BSP 和模拟点式环线 EMBO结合，获取地面点式信息。 (1)TVM430系统车载设备的结构 TVM430系统车载设备由 ATC处理单元、人机接口单元及显示 DMI、连续信息接收天线和点式信息接收天线等组成，以该系统在我国秦沈线应用为例，车 载设备之间的关系如图7118所示。 TVM430设备是控制机车安全运行的超速防护设备，根据中国机车特性，采用“人控为主，设备控制为辅”的控制方式，即只有司机驾驶超速时，设备才开始动作，采用常用制动或紧急制动方式使车速降至监督曲线以下。 按照我国机车运用实际情况， TVM430系统还要与列车运行监控记录装置和机车信号设备接口。 图 7118 TVM430系统 车 载没备结构 TVM430 超防处理单元为二乘二取二的安全计算机结构，测速单元为三取二结构，整个TVM430形成两大 A、 B处理链，实现了高可靠性 、高安全性控制结构。 TVM430系统采用数字 15 通信技术使车地间的信息传输量有较大增加，传输的信息更可靠、更安全，这些信息除原有用于列车间隔的速度等级外，还可满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求，因此其速度 监督由 TVM300的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式 (见图 719)。 (2)TVM430系统主要特点 ①接收和处理地面有关列控的多种信息 (目标距离、线路坡度、线路允许速度及目标速度等 )，结合列车的性能 (制动、车长、车重等 )进行综合计 算，构成目标 距离的速度控制模式。 ② 列车实施常用制动后不能自动缓解，只有在列车速度低于允许速度后，司机根据线路情况，在保证行车安全条件下，可人工进行缓解。 列车执行紧急制动时，必须在停车后，方可缓解。 ③车载测速单元测量和计算列车走行速度和列车位置，测速精度小于或等于 2％，测距精度小于或等于 1％； ④车载的人机接口 DMI设备如图 7119所示。 图 7119 DMI设备 可输人列车的制动性能、长度、重量等参数。 可显示列车实际速度、允许速度、目标速度、目标距离。 缓解等按钮。 超速、制动、缓解、故障等 表示。 维护、检测、机车工况等显示。 16 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。 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机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块等。 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 c 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。 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 5 个等级，依次为 CTCS0— CTCS4 级，以满足不同线路速度需求。 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 160km／ h 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。 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。 CTCS3 级为面向提速干线、高速新线或特殊线路，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。 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。 二． CTCS2系统技术原理 1． CTCS2 系统的组成 200km／ h 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动车组列车能下线运行在 CTCS1 和 CTCS0 线路区段。 CTCS2 列控技术条件见表 721 17 表 721CTC2 列控技术条件 CTC 级别 地 面 设 备 车 载 设 备 闭 塞 方 式 设 备 名 称 作 用 设 备 名 称 作 用 CTCS2 基于轨道电路的固定闭塞 轨道电路 列车占用检测和列车完整性查、连续向列车 传送控制信息 连续信息 接收模块 完成轨道电路 信息的接收与理 点式信息 设 备 用于向车载设备传输定位信息、 进路参数、 线路参数、 限速和停车信等 点式信息 接收模块 测速模块 完成点式信息 的接收与处理 实时检测 列车运行速度 并计算走行距离 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 721。 图 721 CTCS2 级列控系统结构图 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信息实时动态记录。 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。 地面设备由车站列控中心，地面电子单元 (LEU)、点式应答 器、 ZPW— 2020A(UM)系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。 2． CTCS2 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 ZPW— 2020 系列轨道电路、应答器配合安全可靠的车载设备 ， 构成点 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。 图 722 是 CTCS2 车站列控中心系统组成框图。 18 P 口：调度命令、临时限速 接收； 执行情况信息反馈 Q 口：联锁信息接收； 进站信号机控制输出 R 口：微机监测信息 S 口： LEU 控制（ 2 套） P Q S R 图 722 CTCS2 列控中心系统组成框图 车站列控中心分别与车站信号联锁、 CTC 或 FDCS、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 （ 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。 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。 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，适时发往通过列车。 （ 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。 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。 （ 4）车站微。