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1、项目6高速铁路信号系统,项目6 高速铁路信号系统,学习目标,目录,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.2 计算机联锁系统,6.3 列车运行控制系统,6.4 分散自律调度集中系统,项目6 高速铁路信号系统,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,铁路信号是保证行车安全、提高区间和车站通过能力，以及编组站编解能力的自动控制及远程控制技术的总称。其主要功能是保证行车安全，提高运输效率。铁路信号设计的基本思想为故障安全原则，即信号系统发生故障时要导向安全，故障后不允许出现危及行车安全的结果，并且故障应能及时被发现或最迟应于下一次使用过程中被发现，这已成为铁路信号领域不可动摇
2、的原则，凡涉及行车安全的器械、部件和系统都必须具有故障安全性能。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,信号设备,信号系统,铁路信号,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,路车站基本是以建立进路的方式实现对列车和车列运行的控制。进路是由相关道岔和轨道区段组成，有信号机指示和防护的特定经路。为了保证行车安全，在进路建立之前，对车站内的信号、道岔、轨道电路等基本信号设备必须按照一定的条件和程序严格操作，我们称这些条件和程序为联锁，而实现联锁的技术称为联锁技术。联锁设备是铁路车站保证列车和车列正常、安全运行必不可少的核心基础设备。目前，联锁系统
3、主要有继电集中联锁和计算机联锁。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,继电集中联锁是通过电磁继电器及其电路来实现车站联锁逻辑控制功能的控制系统。目前，我国铁路继电集中联锁主要使用的是6502电气集中联锁系统。计算机联锁是用计算机和其他一些电子、继电器件组成具有故障安全性能的实时控制系统。计算机联锁的全部联锁关系是通过计算机程序实现的。它与继电集中联锁相比具有十分明显的技术经济优势，它是车站联锁设备的发展方向。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,区间一般是指两个车站（或者线路所）之间的铁路线路。为保证区间行车安全，要求按照一定的方法组
4、织列车在区间的运行，称为行车闭塞法，简称闭塞。（1）闭塞制度。闭塞制度包括时间间隔法和空间间隔法。时间间隔法是控制前行列车和追踪列车之间保持一定时间间隔的行车方法，空间间隔法是控制前行列车和追踪列车之间保持一定距离的行车方法。如今的闭塞就是指用信号或凭证保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,（2）闭塞设备,半自动闭塞,自动闭塞,移动闭塞,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,列车运行控制系统由地面设备和车载设备构成。该系统用于控制列车运行速度，保证列车安全、高效运行。列车运行控制系统根据列车的走行情
5、况（包括进路状态、轨道占用情况、线路状况及调度命令等）计算生成对应列车的行车许可，并通过地面设备或无线通信将行车许可发送至车载设备，车载计算机根据行车许可计算出列车的允许速度曲线，当列车的实际速度超过允许速度时自动实施制动，保证行车安全。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,铁道部于2002年确定构建了中国列车运行控制系统（Chinese train control system，CTCS）。以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计为原则，按系统的结构和功能将CTCS划分为0级、1级、2级、3级和4级。CTCS 0级由通用机车信号和列车运行监控装置组成。CTCS
6、1级由主体机车信号机和安全型列车运行监控装置组成，面向160 km/h以下区段。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的点连式列车运行控制系统。CTCS 2级面向提速干线和高速铁路，地面可不设通过信号机。CTCS 3级是基于无线通信的列车运行控制系统。CTCS 3级列车运行控制系统主要面向高速铁路，地面不设通过信号机。CTCS 4级是完全基于无线通信的列车运行控制系统。CTCS各级系统的车载设备应向下兼容，在系统故障条件下应允许降级使用。级间转换应自动完成，且级间转换应不影响列车正常运行。,6.1 高速铁路信号系统
7、基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,行车调度指挥控制系统包括列车调度指挥系统（train operation dispatching command system，TDCS）和调度集中（centralized traffic control，CTC）系统，行车调度指挥控制系统在信息处理、信息交换、实时控制及调度决策等方面的功能日趋完善，对提高运输生产效率有显著作用。TDCS由铁路总公司调度指挥中心局域网、铁路局调度指挥中心局域网、基层网3层网络结构组成，为调度人员提供及时的、可靠的、丰富的信息和决策依据。TDCS具有先进性、开放性、互操作性、可扩展性等特点。CTC系统基本覆盖了TDCS的
8、所有功能，除此之外还实现了遥控功能，即值班人员能在调度所远距离集中控制信号设备及进路的建立和开放。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,编组站装备有现代化铁路信号设备，能够办理大量货物列车的解体和编组作业，其中驼峰调车控制系统是编组站的重要技术设备，其主要包括驼峰推峰机车速度自动控制、驼峰溜放进路自动控制和驼峰溜放速度自动控制等子系统。驼峰调车控制系统对于提高编组站的解编能力效果显著。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,道口信号系统采集列车接近与否的信息，通过逻辑部件对采集信息进行分析和判断，最终得出是否向道口下达警示命令的结果。道
9、口信号包括听觉信号和视觉信号，当道口无人看守时，道口信号系统向道路方面显示能否通过道口的信号；当道口有人看守时，道口信号系统向道口看守员发出声、光报警信号，由道口看守员负责清理道口。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.1 铁路信号系统的结构,信号微机监测系统是电务安全的“黑匣子”，是保证行车安全、加强信号设备管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统能够反映信号设备的主要运行状态，并具有数据逻辑判断能力，当设备出现故障时能及时报警。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,6.1.2 各种信号系统和设备的关系,行车调度指挥控制系统和列车运行控制系统在上述所有的信号子系统中
10、是处于最关键、最重要的位置，行车调度指挥控制系统负责列车运行的总体调度安排，而列车运行控制系统直接与列车运行速度相关。车站联锁和区间闭塞是这两个系统的基础设备，为其提供相应的行车相关信息，列车运行控制系统根据数据信息发送行车许可凭证，通过车站联锁完成遥控功能。信号微机监测系统则对各种信号设备进行检测，保证设备的运用质量。,6.1 高速铁路信号系统基础知识,图6-1 各种信号系统和设备的关系,6.2 计算机联锁系统,6.2 计算机联锁系统,6.2.1 计算机联锁系统的结构和功能,计算机联锁系统是以计算机技术为核心，综合采用通信、控制、容错、故障安全等技术来实现车站联锁逻辑控制功能的，具有较高可靠
11、性和故障安全性要求的实时控制系统。计算机联锁系统的硬件部分一般采用分层结构形式，根据功能和设置位置的不同，分为人机对话层、联锁运算层和执行表示层。,图6-2 计算机联锁系统的硬件结构,6.2 计算机联锁系统,6.2.1 计算机联锁系统的结构和功能,1.人机对话层,6.2 计算机联锁系统,6.2.1 计算机联锁系统的结构和功能,2.联锁运算层,6.2 计算机联锁系统,6.2.1 计算机联锁系统的结构和功能,3.执行表示层,6.2 计算机联锁系统,6.2.2 计算机联锁系统软件,6.2 计算机联锁系统,6.2.2 计算机联锁系统软件,1.联锁数据,联锁数据根据其在联锁处理过程中是否发生变化，可以分
12、为静态数据和动态数据。,6.2 计算机联锁系统,6.2.2 计算机联锁系统软件,1.联锁数据,6.2 计算机联锁系统,6.2.2 计算机联锁系统软件,2.应用程序,6.2 计算机联锁系统,6.2.3 计算机联锁系统的可靠性和安全性,6.2 计算机联锁系统,6.2.3 计算机联锁系统的可靠性和安全性,1.双机热备冗余,图6-3 双机热备冗余结构,6.2 计算机联锁系统,6.2.3 计算机联锁系统的可靠性和安全性,2.三取二冗余,图6-4 三取二冗余结构,6.2 计算机联锁系统,6.2.3 计算机联锁系统的可靠性和安全性,3.二乘二取二冗余,图6-5 二乘二取二冗余结构,6.2 计算机联锁系统,6
13、.2.3 计算机联锁系统的可靠性和安全性,6.3 列车运行控制系统,6.3.1 机车信号,6.3 列车运行控制系统,6.3.1 机车信号,1.机车信号控制系统的类型,6.3 列车运行控制系统,6.3.1 机车信号,2.机车信号控制系统的构成,6.3 列车运行控制系统,6.3.1 机车信号,3.机车信号的种类,6.3 列车运行控制系统,6.3.1 机车信号,3.机车信号的种类,6.3 列车运行控制系统,图6-6 JT1-C2000型机车信号控制系统的结构,6.3 列车运行控制系统,6.3.2 列车运行监控装置,6.3 列车运行控制系统,6.3.2 列车运行监控装置,LKJ2000型列车运行监控装
14、置的功能如下：,防止列车越过关闭的地面信号机。防止列车超过线路（或道岔）允许速度及机车、车辆允许的构造速度。防止机车以高于规定的限制速度进行调车作业。在列车停车情况下，防止列车溜逸。,（1）监控功能,6.3 列车运行控制系统,6.3.2 列车运行监控装置,LKJ2000型列车运行监控装置的功能如下：,对运行参数、事故状态、插件故障等进行记录。,（2）记录功能,对列车运行的实际速度及目标速度、距前方信号机距离及前方信号机种类、运行线路状况等参数进行显示。,（3）显示及语音提示功能,将车载记录的列车运行数据经过翻译和整理，以直观的全程记录、运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代化
15、管理及事故分析提供强有力的工具。,（4）地面分析功能,6.3 列车运行控制系统,图6-7 CTCS 2级列车运行控制系统的结构,6.3.3 CTCS 2级列车运行控制系统,6.3 列车运行控制系统,1.地面设备,6.3.3 CTCS 2级列车运行控制系统,轨道电路,车站联锁,列控中心train control centre，TCC,应答器,6.3 列车运行控制系统,2.车载设备,6.3.3 CTCS 2级列车运行控制系统,车载安全计算机（EVC）,列车运行监控装置（LKJ2000型）,应答器信息接收模块（BTM）,连续信息接收模块（STM）,司机操作界面（DMI）,6.3 列车运行控制系统,图
16、6-8 CTCS 3级列车运行控制系统的结构GSMglobal system for mobile communications，全球移动通信系统,6.3.4 CTCS 3级列车运行控制系统,6.3 列车运行控制系统,6.3.4 CTCS 3级列车运行控制系统,1.地面设备,6.3 列车运行控制系统,图6-9 RBC切换,6.3.4 CTCS 3级列车运行控制系统,6.3 列车运行控制系统,6.3.4 CTCS 3级列车运行控制系统,2.车载设备,6.3 列车运行控制系统,6.3.4 CTCS 3级列车运行控制系统,2.车载设备,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.1 分散自律调度集中系统概
17、述,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.1 分散自律调度集中系统概述,1.分散自律技术,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.1 分散自律调度集中系统概述,2.分散自律调度集中系统的作用,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.1 分散自律调度集中系统概述,2.分散自律调度集中系统的作用,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.2 分散自律调度集中系统的控制模式,1.分散自律控制模式,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.2 分散自律调度集中系统的控制模式,2.非常站控模式,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,图6-10分散自律调度集中系统的结构,6.4
18、分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,1.调度中心系统,调度员工作站,助理调度员工作站,值班主任工作站,综合维修工作站,计划员工作站,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,1.调度中心系统,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,2.车站系统,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,2.车站系统,（1）车务终端,（2）车站自律机,（3）电务维护终端,（4）综合维修终端,车站系统,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,3.网络通信系统,6.4 分散自律调度集中系统,6.4.3 分散自律调度集中系统的结构及功能,3.网络通信系统,THANKS,
