列车运行控制系统期末考试重点总结.docx

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列车运行控制系统期末考试重点总结

列控定义：

列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统，可以根据列车在线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整。

列控作用：

（1）保障行车安全。

识别、消除或减弱危及安全的因素。

发现时，向列车发出停车或降速命令

（2）保证运输效率。

列控系统确定列车最小安全制动距离，最大限度提高线路通过能力。

列控原理：

地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速（允许速度）后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。

列控功能：

1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。

2.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。

3.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。

4.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。

分级特点：

干线铁路装备的既有铁路信号设备；地面设备：

国产轨道电路构建三显示/四显示自动闭塞，轨道电路实现；车载设备：

通用机车信号，列车运行监控记录装置LKJ；固定闭塞由主体机车信号+安全型运行监控装置组成，面向160km/h及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。

提速干线、高速铁路；应答器、ZPW-2000A轨道电路共同完成车地通信；配置车站列控中心TCC，根据地面信号系统计算列车移动授权凭证；车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车；可下线在CTCS1/0线路；准移动闭塞，地面可不设区间通过信号机主要面向高速铁路；车载配置ATP，凭车载信号行车；RBC基于地面信号系统计算列车移动授权；无线通信（GSM-R）传输车地信息；轨道电路检查列车占用，应答器为列车定标；地面可不设区间通过信号机；可下线在CTCS2线路；准移动闭塞；等同于ETCS-2面向高速铁路；CTCS车载设备ATP，凭车载信号行车；车载设备发送列车参数，无线闭塞中心RBC跟踪；列车位置并计算列车移动授权；取消区间轨道电路和通过信号机（移动闭塞）；无线通信（例如：

GSM-R、LTE-R等）；列车完整性检查由地面RBC和列车完整性验证系统完成；等同于ETCS-3

加速牵引：

C=F-W匀速惰行：

C=-W减速制动：

C=-（B+W）F牵引力，B制动力，W阻力

牵引力分析：

轮轨间的纵向水平作用力超过最大静摩擦力时，轮轨接触点将发生相对滑动，机车动轮在强大力矩的作用下快速转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其数值比最大静摩擦力小很多，而列车运行速度很低，这种状态称为“空转”。

空转的危害：

局部与车轮接触的钢轨将受到严重摩擦，造成严重耗损钢轨，甚至导致车轮陷入钢轨磨损产生的深坑内。

该状态下牵引力反而大幅降低，钢轨和车轮都将遭受剧烈磨损。

打滑（制动力）:

当制动力大于黏着力时，轮轨将发生滑行，即车轮将被“抱死”。

此时制动力变为轮轨间的滑动摩擦系数，闸瓦间的摩擦力由动摩擦力变为静摩擦力。

由于滑动摩擦系数远小于滚动摩擦系数，因此轮对一旦滑行，制动力将迅速下降。

基本阻力：

列车在理想线路条件下，沿平直轨道运行时遇到的阻力，列车运行中任何情况下都存在的阻力。

是列车内部或外界之间的相互摩擦和冲击产生的，包括：

机械阻力和气动阻力。

列车基本阻力的公式w0=W0/M

式中：

M—列车总重；W0—列车运行基本阻力；Q—中间车辆数；v—列车运行速（km/h）；△v—逆风风速（km/h）;a、b、c—与机械阻力相关的系数；d—每辆车车与空气阻力相关的阻力系数；e—头车和尾车空气阻力相关的阻力系数之和。

附加阻力是指列车在非理想线路条件上运行时受到的额外阻力。

坡道附加阻力：

，其中BC/AB=sinθ

曲线附加阻力：

Wr=600g/R（N/t）R——曲线半径（m）

Wr=αg/Lr（N/kN）Lr——曲线长度（m），α——曲线转角

隧道空气附加阻力：

有限制坡道时ws=²（N/kN）

无限制坡道时ws=Ls—隧道长度（km），Vs—列车在隧道内的运行速度

制动方式：

1.摩擦制动

（1）闸瓦制动（踏面制动）

（2）盘形制动：

制动盘固定于车轴上时称为轴盘式盘型制动，制动盘连接在车轮上，称为轮盘式盘形制动。

2.动力制动分为：

电阻制动、再生制动、圆盘涡流制动和线性涡流制动。

制动力计算：

全列车的制动力等于全列车的闸瓦压力与轮瓦摩擦系数的乘积之和。

制动力也要受到轮轨间黏着条件的限制：

式中Q—轴荷重，μ—轮轴间的制动粘着系数

A.滑动现象在空车中更容易发生；

B.当轨面状况不好时，黏着系数下降，易出现滑行。

C.紧急制动时，闸瓦压力K大，容易出现滑行。

D.当速度降低时，黏着系数略大，而摩擦系数随速度下降急剧增加，因此在低速尤其是快停车时，更容易滑行。

制动距离的计算：

式中S—制动距离（m）;v—制动末速度（km/h）;v0—制动初速度（km/h）

式中Sk—空走距离；Se—实制动距离

式中tk—空走时间（s）;v0—制动初速（km/h）

行车闭塞：

按照一定的规定和信号设备组织行车（使用信号或凭证），对追踪列车进行间隔控制（空间间隔制），避免列车追尾或相撞。

空间闭塞（间隔）法：

将线路划分为若干个区段，在每个区段内同时只准许一列列车运行的行车方法。

人工闭塞：

采用电气路签或路牌作为列车占用该区间的凭证，由接车站值班员检查区间是否空闲。

依靠人工完成。

半自动闭塞：

人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，车站信号机自动关闭。

特点：

站间或所间只准许行一列车；人工办理闭塞手续；人工确认列车完整到达；人工恢复闭塞。

自动站间闭塞：

在有区间占用检查条件下，自动办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，车站信号机自动关闭。

特点：

有区间占用检查设备；站间或所间闭塞只准走行一列车；办理发车进路时自动办理闭塞手续；自动确认列车到达和自动恢复闭塞。

自动（区间）闭塞：

将站间划分为若干个闭塞分区，设置闭塞分区占用检查设备，每个闭塞分区的起点装设通过信号机，根据列车运行及轨道占用检查，自动控制信号机的显示，司机凭信号显示行车。

办理发车进路时自动办理闭塞手续，通过信号自动变换。

可以实现站间的列车追踪运行，提高了运输效率。

用于双线铁路。

虚拟闭塞:

是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。

固定闭塞：

两列运行列车之间的空间间隔是若干个长度固定的闭塞分区，一般设地面通过信号机，保证列车按照空间间隔制运行。

基本原则：

不能授权列车进入已被另一列车占用的分区；两追踪列车之间的间隔距离必须始终大于后车的制动距离，保证两辆列车不会追尾。

三显示自动闭塞：

绿灯（通行）：

表示前方两个闭塞分区空闲，列车可以按规定速度运行；黄灯（警惕）：

表示前方只有一个闭塞分区空闲，列车可以越过黄灯后再开始制动；红灯（停车）：

表示列车在红灯前停车。

进路式信号：

信号没有速度含义，仅表示前方闭塞分区是否空闲以及空闲状态

四显示自动闭塞：

绿灯（通行）：

表示160/160，入口速度为160km/h，出口速度（即目标速度）为160km/h；绿黄（警惕）：

表示160/115；黄灯（限速）：

表示115/0；红灯（停车）：

表示0km/h，即前方占用，不得冒进。

比较：

三显示用一个闭塞分区满足列车全制动距离的需要，四显示用两个较短的闭塞分区满足列车全制动距离的需要，适应了提速的需求，缩短了列车追踪间隔，提高了运输能力。

准移动闭塞:

基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。

这种闭塞方式称为准移动闭塞。

移动闭塞：

追踪列车的目标点是前行列车的尾部加一个安全距离，实时与前车保持安全制动距离，闭塞分区随列车移动而“移动”

最限制速度:

综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。

速度防护曲线模式：

速度-距离模式曲线是根据目标速度、目标距离、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间的关系曲线。

根据制动曲线的形状，速度-距离模式曲线可分为分段曲线控制和目标-距离控制。

根据所需信号含义和速度控制方式，分为：

阶梯速度控制方式和速度-距离模式曲线控制方式

从列车安全间隔距离的构成与计算，比较速度防护方式在运输效率的差别。

（1）阶梯速度控制（防护）方式和分段曲线控制（防护）方式的安全间隔距离构成基本相同,计算式为：

S=（S1+S2+S3+S4）n，其中：

S1—车载设备接收地面列控信号响应过程中列车走行距离；S2—列车制动设备响应过程中列车走行距离；S3—列车制动距离（性能最差列车的最大安全制动距离：

含空走和有效走行）；S4—安全防护距离（过走防护距离）；n—列车从最高速度停车制动所需阶梯（分区数）。

（2）基于固定闭塞（准移动闭塞）的目标距离控制（防护）方式的列车防护目标距离（小于安全追踪间隔距离）为：

L=L0+Lz+L3，其中：

L0—列控设备反映时间内走行距离;Lz—每列车的实际最大安全制动距离（列车性能好数值小，性能差数值大）；L3—列车过走防护距离。

（3）基于移动闭塞的目标距离控制（防护）方式的安全追踪间隔距离（等于列车防护目标距离）为：

S=Sl+S2+S3+S4，其中：

Sl—车载设备接收地面列控信号反映时间距离；S2—列车制动响应时间距离；S3—每列车的实际最大安全制动距离；S4—过走防护距离。

比较分析：

阶梯速度控制（防护）和分段曲线控制（防护）方式是按照制动性能最差列车安全制动距离要求，以一定的速度等级将轨道划分成若干固定区段，所以对制动性能好的列车其能力将不能得到充分发挥，而目标距离控制（速度—距离模式曲线控制）则由于车载设备按本车实际性能实时计算控制模式曲线，可以列车实际性能自行控制其追踪间隔，使各个列车的性能得以充分发挥。

因此，目标距离模式的运输效率高于阶梯速度方式和分段曲线控制方式。

行车许可（移动授权MA），允许列车在基础设施限制内运行到轨道上指定的位置。

行车许可终点（EOA）是行车防护界限点，目标点与它的距离为安全距离。

EOA包括：

被占用闭塞分区的入口（固定闭塞或准移动闭塞）、前行列车安全后端（移动闭塞）、为进路设置的道岔警冲标等。

行车许可证原理：

固定闭塞：

地面设备通过检测前车的占用，以前车所在的闭塞分区的起点向后车方向顺序控制信号的开放，生成行车许可。

移动闭塞：

两车追踪的情况中，列车实时计算自身的位置，并通知地面设备，地面设备结合前行列车位置及线路状况等信息为后行列车确定行车许可。

在固定闭塞（含准移动）的方式下，根据车地信息传输方式的不同，可将列控系统分为：

点式、点-连式和连续式（基于通信的）列车运行控制系统。

基于轮轴的测速原理：

利用车轮的周长作为“尺子”测量列车的走行距离，据测量得到的列车走行距离测算出列车运行速度，基本公式：

D—车轮直径，φ—车轮转速

速度监控曲线：

列车运行全过程的各点位置的限制速度构成的速度-距离曲线。

分为顶棚速度监控区（运行时不需要考虑前方目标点，只需控制列车速度不超过该区域规定的固定限制速度）目标速度监控区（限制速度下降到较低的限制速度值或限制速度为0km/h的目标点的区域）以及安全距离区。

CTCS-3级系统：

基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。

包括：

地面设备：

无线闭塞中心RBC、GSM-R通信接口设备、轨道电路、应答器、列控中心。

车载设备：

车载安全计算机（VC），GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块、记录单元、人机界面、列车接口单元。

无线闭塞中心RBC：

接受车载设备发送的位置和列车数据等信息；根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可；将行车许可、线路参数、临时限速传输给车载设备。

GSM-R通信接口设备：

用于实现车载设备与地面设备之间连续、双向、大容量信息传输。

轨道电路实现列车占用检查；发送闭塞分区空闲信息，满足后备系统的需要。

临时限速服务器：

集中管理临时限速命令，分别向RBC、TCC传递临时限速信息。

列控中心（TCC）：

实现轨道电路编码，并向RBC传递列车占用信息；通过轨旁电子单元以及有源应答器向C2级列控车载设备传送限速信息和进路信息。

应答器向车载设备传输定位和等级转换信息；向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统的需要。

轨旁电子单元（LEU）根据地面设备提供的信息生成应答器所要传输报文的电子设备。

车载安全计算机根据与地面设备交换的信息监控列车安全运行。

轨道电路信息接收单元接受轨道电路的信息

应答器传输模块及应答器天线：

应答器传输模块通过与应答器天线连接，接收地面应答器的信息。

无线传输模块通过与GSM-R车载电台连接，实现车-地双向信息传输。

人机界面实现司机与车载设备之间的信息交互

列车接口单元提供安全计算机与列车相关设备之间的接口

测速测距单元接受测速传感器等设备的信号，测量列车运行速度和运行距离。

司法记录器记录与列车运行安全有关的数据，在需要时下载进行数据分析。

C3主要工作模式：

完全监控模式、目视行车模式、引导模式、调车模式、隔离模式、待机模式、休眠模式（部分监控模式、机车信号模式仅C2）

CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统

CTCS-2级列控车载设备：

由车载计算机、STM、BTM、人机接口、运行记录单元、应答器信息接收天线、速度传感器、列车接口单元、轨道电路信息接收天线等

列控地面设备列控中心、ZPW-2000系列无绝缘轨道电路、应答器。

C2行车许可包括目标距离：

距行车许可终点的距离；目标速度：

通过行车许可终点时的速度；线路数据：

坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、等级转换点等）；临时限速信息。

C2轨道电路：

完成列车占用检测、向车载设备发送列车前方空闲闭塞分区数量信息以及进站道岔侧向位置进路信息。

C2列控中心：

综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。

C2应答器提供临时限速和进路信息，线路允许速度和闭塞分区长度等。

C2与C3的地面设备构成与功能方面的差异与相同点：

设备构成方面：

CTCS-2级列控系统地面设备主要由车站列控中心、轨道电路和应答器构成。

CTCS-3级列控系统地面设备是在CTCS-2级列控系统基础上，主要增加了无线闭塞中心（RBC）、临时限速服务器和GSM-R通信接口设备。

功能方面：

CTCS-3级列控系统的行车许可由地面设备RBC生成，行车命令由GSM_R通信接口设备传输，轨道电路只实现列车占用检查功能，应答器提供列车定位和等级转换信息的功能。

与CTCS-3级列控系统相比，CTCS-2列控系统的地面设备轨道电路，除了实现列车占用检查功能外，还需承担向车载设备发送行车许可信息的功能；地面设备应答器，除了提供列车定位和等级转换信息功能外，还需承担传输进路状态、临时限速和线路参数等信息的功能。

Zpw2000A无绝缘轨道电路的组成：

室内包括发送器、接收器、衰耗器、站防雷、电缆模拟网络；室外包括屏蔽数字信号电缆、匹配变压器、调谐单元、空心线圈、补偿电容。

功能：

设备状态检查、列车占用检查、地-车信息传输。

轨道电路工作状态：

调整状态-空闲；分路状态-占用；断轨状态-占用（一种是列车在钢轨上行驶的冲击力使钢轨折断，另一种是工务施工或自然灾害等使钢轨折断。

防护设备显示轨道电路“占用”信息，禁止列车驶入本轨道电路。

）。

列车分路电阻：

列车分路轨道电路所形成的短路电阻分路灵敏度：

当轨道电路被列车或其它导体分路，恰好使轨道电路接收设备能反映轨道占用状态的列车分路电阻或该导体的电阻值极限分路灵敏度：

轨道电路各点的分路灵敏度不同，对某一段具体轨道电路来说，该段轨道电路的极限分路灵敏度是取各点分路灵敏度的最小值。

标准分路灵敏度规定的最小分路电阻,我国规定欧。

极性交叉：

在绝缘的两侧要求轨面电压具有不同的极性或载频。

L5（）准许规速行运行，前方7及以上闭塞分区空闲

L（）准许规速行运行，前方三个空闲

LU（）准许规速行运行，2空闲

UU（18）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

UUS（）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直向或18号及以上道岔侧向位置进路

HB（）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

HU（）要求及时采取停车措施

H（29）要求列车采取紧急停车措施

U2（14,7）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

U2S（）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闪光和一个黄色灯光

LU2（）注意运行，预告次一架显两黄

U（）减速到规定速度等级越过接近的地面信号机，次一架显红

列控中心主要功能：

1.根据列车进路和轨道区段状态等信息，实现站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码和发送功能，控制轨道电路发码方向2.根据临时限速设置和列车进路开通情况，实现应答器报文的实时组帧、编码、校验和向LEU发送的功能3.实现TCC站间安全信息的实时传输4.区间运行方向和闭塞的控制5.区间信号机点灯控制6.无配线车站进出站信号机的驱动采集7.通过继电器与异物侵限系统接口，实现异物侵限灾害防护8.向CTC设备传输区间闭塞分区状态、编码、方向和设备状态9.具有自诊断与维护功能

应答器：

基于电磁耦合原理实现的车地高速数据传输的点式设备，用于在特定地点从地面向列车传送报文信息。

应答器的组成：

地面应答器（应答器），轨旁电子单元（LEU），车载天线，应答器传输模块（BTM）

应答器功能：

有源应答器：

提供临时限速和进路信息；无源应答器：

提供闭塞分区长度、线路限速和换算坡度等。

应答器基本原理：

应答器安装在轨道中间轨枕上，不要求外加电源、处于休眠状态。

列车经过时地面应答器被车载天线发送的功率载波能量瞬时激活将接收到的电磁能量转换成电能，并利用这些电能调出存储信息经调制后循环向车载设备发送报文信号，车载天线接收应答器所发射的报文信号，经译码处理发送给列控车载设备安全计算机。

RBC设备采用硬件安全比较冗余结构，包括：

无线闭塞单元（RBU）、协议适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、操作控制终端和等设备组成。

RBC功能1.数据配置（根据列控数据表、信号平面图、RBC设备信息，建立内部拓扑图）2.地面动态状态映射（联锁：

进路信息，TSRS：

临时限速信息等）3.列车管理（连接、注册、断开连接、注销）生成切换（双电台、单电台）

RBC生成行车许可的过程

（1）形成许可（MA）定位：

RBC通过列车位置报告从列车获得当前的列车位置，并且在内部拓扑图上形成列车精确定位；

（2）形成许可数据：

RBC接收车站联锁和TSRS（临时限速服务器）的进路和临时限速信息，并将其映射到内部拓扑数据库；（3）确定许可范围：

RBC根据进路状态将列车前方尽可能多的进路分配给列车，计算进路长度，填充行车许可；（4）形成许可信息：

RBC根据进路上的线路与设备特征，填充链接信息、坡度曲线、静态速度曲线、等级转换、RBC切换、临时限速等信息，共同构成行车许可消息，发给车载设备。

映射技术：

1.进路映射技术：

根据来自联锁的进路编号和进路状态，找到RBC内部保存的对应进路，并更新其状态。

2.临时限速映射技术：

根据来自临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域。

临时限速是指线路固定速度以外的、具有时效性的限制速度

RBC管理临时限速：

RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域；RBC为列车生成行车许可中包含临时限速度区段时，向车载设备发送MA同时，发送临时限速信息，包括：

至限速区段的距离、限速区段长度、限速值等

等级转换：

正常的等级转换在等级边界（转换区域）自动进行。

等级转换区域内的转换命令由RBC/应答器提供

RBC切换：

列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报告位置；RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车经过切换应答器时，GSM-R车载移动电台与RBC2建立通信；RBC切换自动完成，列车受到RBC2的控制，车载设备终止与RBC1的通信；车载设备从RBC2接收到新的行车许可。

（双电台时：

列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信，RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制；列车尾部通过切换应答器后，终止与RBC1的通信，完成RBC切换。

列车根据RBC2提供的行车许可运行。

）注：

为使列车不减速越过切换边界，RBC1提供行车许可将在RBC2管辖区域延长：

一个40s正常行驶距离 + 完整制动距离的长度。

临时限速服务器主要功能：

①临时限速命令的接收与校验：

接收来自CTC的临时限速命令，对全线临时限速命令进行安全存储、校验、撤销、拆分、设置和取消，以及对临时限速设置时机的辅助提示等。

验证限速命令来源的合

法性、限速数据的有效性，校核发往两个目标系统（RBC和TCC）的临时限速一致性。

②临时限速命令的下达：

向RBC和TCC下达临时限速命令，并检查两个目标系统的临时限速执行情况，当发生一致性冲突或其他异常情况下，向目标系统发送导向安全的恢复指令，同时向操作员终端发送报警信息，提醒操作员处理。

③记录功能。