CN1817709A

CN1817709A - 基于无线机车信号的ctcs2级列车控制系统

Info

Publication number: CN1817709A
Application number: CN 200610057568
Authority: CN
Inventors: 王俊峰; 王化深
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2006-08-16

Abstract

本发明公开了一种基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，该系统是无源应答器、区间轨道电路和无线信道传输列车控制信息的点连式系统，由动车组车载设备和地面设备两部分组成。动车组上安装ATP车载设备和无线机车信号车载设备，地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路。本发明的有益效果是充分利用了无线机车信号性能优势，省去了相应有源应答器，无须进行车站电码化，减少室外信号设备投资；通过无线信息传输闭环确认，保证了信息传输的可靠性；不存在轨道电路受到不同干扰问题，有利于实现机车信号主体化，大大提高了控制列车的安全性和行车效率。

Description

基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统

技术领域：

本发明涉及一种CTCS2级列车控制系统，特别涉及一种基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统。属于铁路信号技术领域。

背景技术：

目前我国铁路列车运行控制的技术水平尚不能满足高速、高密度的运输需要，高速客运专线列车运行控制关键技术和集成方法只能依赖进口。为了满足列车提速和运行安全需要，我国制定了“中国列车控制系统CTCS发展规划”。该发展规划参照欧洲列车控制系统ETCS并结合中国列车控制现状及未来发展需要，将中国列车控制系统分为CTCS0-CTCS4五级。在第六次提速中将开行200Km/h动车组，采用CTCS2级列控系统。CTCS2级对我国铁路信号是一项全新技术，其结构和实现方法尚未定型。

实现CTCS2级系统有不同方案，其中之一是通过增设车站列控中心，在动车组上安装列车超速防护(ATP)设备，在地面分别安装LEU、有源应答器和无源应答器等轨旁设备，实现地面向车载ATP设备提供临时限速值和列车进路等信息。目前这一方案通过引进国外技术，由中方和外方共同开发完成，其车载设备和地面设备已完成环形道初步试验，但尚未进行正式上道运营试验，将来上道试验的结果如何还待进一步确认。这一方案存在如下问题：

1.沿用轨道电路传输信息。轨道电路在传输信号方面存在很多先天不足。如受道碴材料、道床表面污染及周围环境潮湿度及温度等影响，轨道电路参数变化很大，信息传输不稳定；受轨道电路集肤效应影响，轨道电路的调制频率低，传输信息量小等。由于站内信号源的多样性，站内轨道电路存在着同频干扰、邻线干扰、带内干扰、外界干扰等不同类型的干扰。其中邻线干扰、牵引回流干扰比较明显，邻线干扰导致机车信号升级时有发生。

2.列控信息单向传输，不能闭环确认。列控信息通过轨道电路或应答器从地面传输到车载设备，车载设备无法将信息返回到地面。因此，地面无法确定发出的信号是否被机车信号接收到，或者接收到的信号正确与否。

3.站内轨道电路电码化存在许多弊端。站内轨道电路只具有列车占用检测功能，不能向机车传输信息。因而，向机车传输信息要靠叠加在车站轨道电路上的站内电码化来实现。站内轨道电路不能实现闭环检查，信息传输不可靠；侧线接发车不能做到进路电码化，造成机车信号显示不连续，岔区、侧线无信号；车站联锁为满足调车作业与提高效率要求，站内轨道电路划分过短，而股道上的轨道电路又很长，长、短轨道电路造成电码化困难；由于列车速度提高，站内轨道区段较短的地方，机车信号不能完整地接收到一组信息，造成机车信号掉码闪白灯；站内电码化是叠加在既有系统之上的，未经过系统设计，系统存在不够兼容、不协调、抗干扰性能差等问题。因此，常出现发码时间滞后、码型奇变、移频轨道电路与交流计数轨道电路结合部易出现掉码现象等等。

鉴于上述情况，本发明在CTCS2级技术条件框架基础上，提出一种实现CTCS2级列车控制系统新方案，即基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处和为了满足列车提速和运行安全需要，在CTCS2级技术条件框架基础上，提出一种实现CTCS2级列车控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：既有试验中CTCS2级列车控制系统，它包括在车站增设车站列控中心，在动车组上安装列车超速防护(ATP)设备，在地面分别安装LEU、有源应答器和无源应答器等轨旁设备，实现地面向车载ATP设备提供临时限速值和列车进路等信息。基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于该系统是无源应答器、区间轨道电路和无线信道传输列车控制信息的点连式系统，包括安装在动车组上车载设备和地面设备。动车组车载设备与地面设备之间通过无线信道传输列车控制信息。

所述的动车组上安装ATP车载设备和无线机车信号车载设备，其中ATP车载设备包括安全计算机、人机接口(DMI)、记录器、制动接口、轨道电路信息接收模块(STM)及天线、应答器信息接收模块(BTM)及天线和速度传感器等；车载安全计算机分别与DMI、STM、BTM、记录器、制动接口和无线机车信号车载设备相连接。

所述的地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路。其中无线机车信号地面设备包括无线机车信号地面控制柜、无线机车信号MMI、无线模块。所述无线机车信号地面控制柜分别与无线机车信号MMI和无线模块连接，并通过接口电路分别与计算机或6502电气集中联锁和CTC或TDCS站机连接。

车站列控中心的功能由无线机车信号地面设备和CTC或TDCS站机及其车务终端实现。无线机车信号地面控制柜从CTC或TDCS站机获取临时限速值，从联锁获取进路信息，通过无线直接发送到车载ATP设备。

动车组车载ATP设备根据地面提供的列控动态信息、线路静态信息、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，记录器对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。

本发明的有益效果是：

1.充分利用了无线机车信号的优势

(1)传输信息量大，无线机车信号除了提供机车信号信息外，还向车载ATP设备提供进路信息、临时限速等大量列控信息。

(2)无线机车信号采用数字信号传输，传输可靠性高，误码率低，信号稳定。而轨道电路传输模拟信号，由于受轨道条件及各种干扰影响，参数变化大，信号质量差。

(3)信息闭环确认，无线机车信号实现了车-地之间双向信息传输，地面发出的信号后，车载设备有回示信息，双方进行信息校核，保证信息传输的可靠性。

(4)信息连续显示，列车无论在区间或在车站任何区段上机车信号的显示是连续的。

2.提高了列控系统的安全性和控车效率

基于无线机车信号的CTCS2级系统地面设备，可以向车载ATP设备提供线路、进路信息和临时限速等列车控制信息。如：列车所在线路的坡度和弯度，列车进几股道、股道长度、道岔型号等，车载ATP可以按照实际情况，而非最小的道岔型号、最短的股道长度等，对列车进行安全防护，因此提高了车载ATP控车的安全性和控车效率。

3.彻底摆脱车站轨道电路电码化的困扰

车站轨道电路电码化是一个复杂而安全性要求很高的技术。电码化分为占用发码、切换发码、脉动发码、占用叠加发码和预叠加发码等方式。电码化需要针对不同制式轨道电路、不同长短轨道电路等进行，困难很大，信号质量较差。基于无线机车信号的CTCS2级系统无需进行轨道电路电码化，其信号信息和进路信息直接取自联锁，临时限速信息取自CTC或TDCS站机。系统不再受轨道电路各种干扰的影响。

4.提高了信息化管理水平

基于无线机车信号的CTCS2级系统可以接入管理网络、可进行远程诊断、可进行运行数据记录、回放及故障分析；提高了信息化管理水平。

5.减少室外信号设备

基于无线机车信号的CTCS2级系统在车站内采用无线信道取代轨道电路传输信息，不需要车站电码化设备，省去轨旁电子单元(LEU)和有源应答器。提高了系统性能及可靠性和安全性，有利于实现机车信号主体化。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明系统基本结构示意图。

具体实施方式：

既有正在试验中的CTCS2级列车控制系统，它包括在车站增设车站列控中心，在动车组上安装列车超速防护(ATP)设备，在地面分别安装电子单元(LEU)、有源应答器和无源应答器等轨旁设备，实现地面向车载ATP设备提供临时限速值和列车进路等信息。而本发明基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统是无源应答器、区间轨道电路和无线信道传输列车控制信息的点连式系统，其系统基本结构如图1所示。在动车组上安装车载ATP设备和无线机车信号车载设备，其中ATP车载设备包括安全计算机、人机接口(DMI)、记录器、制动接口、轨道电路信息接收模块(STM)及天线、应答器信息接收模块(BTM)及天线和速度传感器等；车载安全计算机分别与DMI、STM、BTM、记录器、制动接口和无线机车信号车载设备相连接。地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路。其中无线机车信号地面设备包括无线机车信号地面控制柜、无线机车信号MMI、无线模块。所述无线机车信号地面控制柜分别与无线机车信号MMI和无线模块连接，并通过接口电路分别与计算机或6502电气集中联锁和CTC或TDCS站机连接。

基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统的工作原理是：当列车运行在区间时由ZPW2000轨道电路传输连续信息，包括行车许可、空闲闭塞分区数量和道岔限速等；由欧标无源应答器传输点式信息，包括线路长度、线路坡度、线路固定限速和列车定位等。当列车运行在车站(以两端预告信号机为界)时由无线机车信号传输连续信息和点式信息，其中连续信息包括进站信号、出站信号等，点式信息包括进路、股道号、股道长度及临时限速的起点里程、长度、速度、车次、起止时间等。

车站列控中心功能由无线机车信号地面设备和CTC或TDCS站机及其车务终端实现，无线机车信号地面控制柜从CTC或TDCS分机获取临时限速值，从联锁获取进路信息，通过无线直接发送到车载ATP设备。在预告信号机处设置无源应答器(可与区间应答器共用)作为无线机车信号启动和结束标志，无线机车信号地面设备依此实现列车的注册和注销并建立列车与进路的对应关系。

动车组车载ATP设备根据地面提供的列控动态信息、线路静态信息、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。车载ATP设备主要控制模式分为：完全监控模式、部分监控模式、目视行车模式、调车模式、隔离模式和机车信号模式。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。

Claims

1、基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于：该系统是无源应答器、区间轨道电路和无线信道传输列车控制信息的点连式系统，由动车组车载设备和地面设备两部分组成；动车组上安装ATP车载设备和无线机车信号车载设备，地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路；动车组车载设备与地面设备之间通过无线信道传输列车控制信息。

2、根据权利要求1所述的基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于：动车组上安装ATP车载设备和无线机车信号车载设备，其中ATP车载设备包括安全计算机、人机接口(DMI)、记录器、制动接口、轨道电路信息接收模块(STM)及天线、应答器信息接收模块(BTM)及天线和速度传感器等；车载安全计算机分别与DMI、STM、BTM、记录器、制动接口和无线机车信号车载设备相连接。

3、根据权利要求1所述的基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于：地面设备包括无线机车信号地面设备、欧标点式应答器、ZPW2000轨道电路，以及与计算机或6502电气集中联锁接口电路，与调度集中或列车调度指挥系统(CTC或TDCS)的接口电路；其中无线机车信号地面设备包括无线机车信号地面控制柜、无线机车信号MMI、无线模块；所述无线机车信号地面控制柜分别与无线机车信号MMI和无线模块连接，并通过接口电路分别与计算机或6502电气集中联锁和CTC或TDCS站机连接。

4、根据权利要求1、2、3所述的基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于：所述列控中心的功能由无线机车信号地面设备和CTC或TDCS站机及其车务终端实现；无线机车信号地面控制柜从CTC或TDCS站机获取临时限速值，从联锁获取进路信息，通过无线直接发送到车载ATP设备。

5、根据权利要求1、2、3所述的基于无线机车信号的CTCS2级列车控制系统，其特征在于：动车组车载ATP设备根据地面提供的列控动态信息、线路静态信息、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，记录器对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。