1、列車運行控制系統原理一、列車運行控制系統的組成及分類 1.定義: 列車運行控制系統是將先進的控制技術、通信技術、計算機技術與鐵路信號容于一體的行車指揮、控制、管理自動化系統。 2.名稱問題: 1)日本新干線ATC （Automatic Train Control）列車 自動控制系統） 2)法國TGV的 TVM系統；（地面-機車信息傳輸系統） 3)英國及瑞典的ATP；（Automatic Train Protection） 4)德國LZB；（ATP增加了表示“連續式”的 5）地鐵ATP系統；等等。 這些系統名稱不同，但有一個共同點，即自動監控列車運行速度，通過車內信號顯示指示列車應遵守運行速度，

2、為了便于討論，將軌道交通的列車超速防護系統稱為列車運行控制系統。列車運行控制系統原理3.組成1）車載設備（列車運行監控模塊、測速/定位模塊、顯示器模塊、牽引制動接口、運行記錄器模塊）.2）地面設備（軌旁設備、列控中心、地面通信網絡設備）3）地車信息傳輸設備（地面信息傳輸設備、車載信息傳輸設備、地面信息傳輸網絡、車載信息傳輸網絡）4.分類 1）按功能、人機分工和自動化程度分：ATP系統、ATC系統 2）按控制模式分： 階梯控制模式：出口檢查方式、入口檢查方式 速度距離模式曲線控制方式 3）按照閉塞方式：固定閉塞、移動閉塞 4）按地車信息傳輸方式：點式列車運行自動控制系統連續式列車運行自動控制系統

3、點連式列車運行自動控制系統 列車運行控制系統原理 階梯控制方式，在一個閉塞分區內只控制一個速度等級，不需要距離信息，只要在最高速度與停車信號間增加若干個速度信號，列車從最高速度停車分段降速，直至停車。分為出口檢查方式和入口檢查方式。.階梯控制方式列車運行控制系統原理分段速度-距離控制方式列車運行控制系統原理 速度-距離模式曲線是根據目標速度、線路參數、列車參數、制動性能等確定的反映列車允許速度與目標距離間關系的曲線。反映各點允許速度值。速度距離控制模式方式 測速和定位的精度從根本上制約著列車運行自動控制系統的控制精度。列車運行自動控制系統要求列車隨時知道當時的速度和位置，才能保證列車的安全運行

4、和準點達到。二、測速和定位技術列車運行控制系統原理 測速方式的分類和基本原理1.利用輪軸旋轉信息的測速方法（在軸承上安裝有數字或按模擬原理工作的發生器。車輪每轉一周，發生器輸出多至200個脈沖或波信號，對發生器撥信號進行計數，即可得到距離，測出出現的頻率即可得出速度）。優點：簡單、經濟、小型化缺點：車輪空轉或打滑產生誤差多普勒雷達測量列車速度不受列車空轉打滑影響脈沖速度傳感器 測量列車速度 測速電機方式：測速電機包括個齒輪和兩組帶有永久磁鐵的線圈。齒輪固定在機車輪軸上，隨車輪轉動。線圈固定在軸箱上。輪軸轉動，帶動齒輪切割磁力線，在線圈上產生感生電動勢，其頻率與列車速度（齒輪的轉速）成正比。這樣

5、列車的速度信息就包含在感應電動勢的頻率特征里。經過頻率一電壓變化后，把列車實際運行的速度變換為電壓值，通過測量電壓的幅度得到速度值。-低速列車使用脈沖轉速傳感器方式：脈沖轉速傳感器安裝在輪軸上，輪軸每轉動一周，傳感器輸出一定數目的脈沖，這樣脈沖的頻率就與輪軸的轉速成正比。輸出脈沖經過隔離和整形后，直接輸入到微處理器進行頻率測量并換算成速度和走行距離。 -數字化處理，精度高，列車運行控制系統原理2.利用無線方式，直接檢測列車的速度。 列車運行控制系統原理無線測速定位方式拋開輪軸旋轉產生的速度信息，利用外加信號直接測量車體的速度和位置，因此又稱為外部信號法。目前提出的有雷達測速方式和衛星定位方式等

6、。由于這類方法不由輪輪旋轉獲得信息，因此能有效地避免車輪空轉、滑行等產生的誤差，但精度受到無線電波的傳播特性等素的影響。這一類方法盡管目前正得到推廣應用，預計在設備小型化、可靠性、適用性和價格等方面取得更大突破后，將逐漸取代傳統方式而成為未來列車測速定位方式的主流。這一類方法包括雷達測速方式、GPS測速定位方式等。1）雷達測速：利用多普勒效應，在車車上安裝雷達，它始終向軌面發射電磁波，由于機車和軌面之間有相對運動，因此，在發射波和反射波之間產生頻率，通過策頻計算出速度。-目前在鐵路上處于試驗階段。列車運行控制系統原理2）GPS測速定位方式：GPS（全球定位系統）是美軍70年代在子午儀（Tran

7、sit）系統上發展起來的全球性衛星導航系統，它是目前技術上最成熟且已真正實用的一種衛星導航和定位系統，能在全球范圍內，在任意時刻、任意氣候條件下為用戶提供連續不斷的高精度的三維位置、速度和時間信息。測速和定位技術全球定位系統 （GPS）衛星定位和時間列車運行控制系統原理GPS測速定位的原理是：衛星連續地發送可跟蹤的唯一編碼序列，用戶接收機調出衛星到接收天線的傳播時間，乘上電波傳播速度，可以算出衛星到用戶的距離。若接收到4顆衛星的信號，即可實現3維定位（經度、緯度和高度），進而求出速度。GPS采用兩類碼型：CA碼又稱明碼，提供民用定位，其精度較差，定位精度大約在50米之內； P碼為保密碼，不對民

8、用開放，它用于精度較高的測距，其三維空間定位精度優于10米。小結：從目前應用情況看，測速電機方式還存在，但由于其不可避免的缺陷，正處于被逐步淘汰的過程中，而以輪軸脈沖轉速傳感器方式作為主流產品。無線方式測速目前還存在一些價格、適用等方面的問題，但該方式也將是未來的測速首選方式。列車運行控制系統原理三、列車運行控制系統的發展方向1.系統化。向集調度指揮、運行控制及自動駕駛為一體的功能完善、層次分明的綜合自動化系統方向發展。2.網絡化。地面局域網、廣域網及車地間的無線通信網將控制中心、車站及列車連成一個有機整體。3.信息化。網絡化使各類信息上通下達，準確獲得各類實時信息，在保證安全、高效運營的同時

9、，大大提高維護、旅客服務水平智能化。4.智能化。智能化使調度指揮系統根據運輸實時情況，借助先進技術及時自動調整，實現列車的無人駕駛。5.標準化和開放化。 建國五十年，我國鐵路運用的列車運行控制系統經過了只有地面信號、以地面信號為主機車上裝備三大件（機車信號、自動停車、無線列調）到以地面信號為主機車上裝備通用（或兼容式）機車信號、列車運行監控記錄裝置、無線列調發展過程。并研制出了列車超速防護系統、列車速度分級控制系統。我國鐵路列車運行安全由單純靠人逐步向依靠先進安全技術裝備方向發展，基本滿足了我國鐵路重載、提速、高密度發展的需要。(一)繼續加快路網建設四縱四橫客運專線建設規劃德國LZB系統：采用

10、軌道環線電纜傳送列控信息；日本DS-ATC系統：采用有絕緣的數字軌道電路傳送列控信息；法國UM2000+TVM430系統：采用無絕緣數字軌道電路傳送列控信息（分級控制）；以上三種高速列控系統均采用大量專有技術，相互間不兼容，技術平臺不開放。歐洲ETCS系統：為實現歐洲鐵路互聯互通，歐盟組織確定了適用于高速鐵路列控的標準體系，技術平臺開放；基于GSM-R無線傳輸方式的ETCS2系統，技術先進，并已投入商業運營；歐洲正在建設和規劃的高速鐵路均采用ETCS列控系統，是未來高速列車控制系統的發展方向。代表世界先進水平的高速鐵路列控系統有：ERTMS/ETCS等級ERTMS/ETCS等級（0，STM，1

11、，2，3）ERTMS/ETCS等級0 裝備了ERTMS/ETCS的列車可以在沒有裝備ERTMS/ETCS地面設備或者無本國信號系統的線路上運行，或者在試運行中的ERTMS/ETCS線路上運行。ERTMS/ETCS等級STM裝備了ERTMS/ETCS的列車，在裝備了本國信號系統的線路上運行。它們之間通過STM進行接口。ERTMS/ETCS等級1裝備了ERTMS/ETCS的列車，在裝備有點式傳輸設備歐洲應答器Eurobalise的線路上運行，線路上可以安裝歐洲環線或者無線注入單元。ERTMS/ETCS等級2裝備了ERTMS/ETCS的列車，在由無線閉塞中心控制的、并且裝備了Eurobalise和Euroradio的線路上運行。由地面設備提供列車定位功能和列車完整性檢查。ERTMS/ETCS等級3與等級2相同，但是列車定位和列車完整性檢測由車載設備實現。學習動物精神11、機智應變的猴子