列控A4终结版.doc

1.轨道交通的运行特点:速度快、质量重、制动距离长、不能自行导向。列控系统的核心任务:保证列车安全、高效的运行。铁路信号分为:列控系统、调度指挥系统、联锁系统。
2.列控系统的发展历程:(1)地面人工信号。(2)地面自动信号。(3)机车信号。(4)自动停车装置。(5)列控自动防护系统。
3.列控系统发展的推动力:(1)重大事故驱动。2)运营需求引导。;(3)技术发展推动。
4.列控系统功能需求:(1)间隔控制(2)速度防护(3)安全防护。主要安全措施：是列车停车或关闭牵引供电。
5.列车运行控制系统主要功能:(1)保证列车不超过其规定的限速及线路限速;(2)列车在有限的许可区域内以正确方向上运行;(3)给每一个列车分配一个区域，每一个区域内仅有一列车;(4)正确地确定每一列车的行车许可
1.作用在列车上的力：列车牵引力（由牵引机车或动车的动力装置发出的内力经传动装置传递，在轮周上形成切线方向力，再通过轮轨间的黏着产生的、由钢轨反作用于轮周上的外力，从而使列车发生平移运动）、列车运行阻力（基本阻力<包括机械阻力和气动阻力>和附加阻力）、列车制动力（可分为摩擦制动（包括闸瓦制动和盘形制动）、动力制动(再生制动、电阻制动)和电磁制动）。列车运动状态：牵引—加速、惰行—匀速、制动-减速。
2.空转(牵引力)：轮轨间的纵向水平作用力超过最大静摩擦力，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，而机车运行速度则很低。
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”(不转动)。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。
两者造成的影响:使测速不准确。
4.列车制动距离的计算：第一段从实施制动开始到tk，称为空走过程，tk称为空走时间，列车在空走时间内惰性的距离称为空走距离Sk；
第二段从这假设的瞬间开始到列车完全停稳，称为实制动过程，其经历的时间称为实制动时间te，该过程中列车所运行的距离称为实制动距离Se。Sz=Sk+Se
1.闭塞的目的：为避免发生列车正面冲突或追尾事故，应在列车向区间发车时确认区间没有列车。行车闭塞法(简称闭塞)：使用信号或凭证，遵循一定规律，来保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。闭塞的基本过程：检查凭证(确认区间空闲)；发放凭证；使用凭证(区间行车)；使用完毕后上交凭证。
闭塞的实现方法：人工闭塞：半自动闭塞；自动站间闭塞：站间或所间闭塞只准走行一列车；有区间占用检查设备；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。自动闭塞(复线铁路基本采用此方法)：站间划分为若干闭塞分区，有分区检查设备，一般设有通过信号机；站间能实现列车追踪；办理发车进路时自动办理闭塞手续，自动变换通过信号机的显示。
自动闭塞的实现方法：
固定闭塞:<三显示、四显示、多显示>基本原则：列车不能授权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虚拟闭塞；准移动闭塞；移动闭塞:后行列车以前行列车的尾部——移动的闭塞分区的“入口”为目标，实时与前车保持安全制动距离。移动闭塞“撞软墙”，考虑前车速度，以相对制动距离为基础的列车间隔控制；移动闭塞“撞硬墙”：前车瞬时静止，以绝对制动距离为基础的列车间隔控制
2.速度防护：阶梯控制（入口、出口速度检查）、速度-距离模式曲线控制（分段、连续曲线控制）。速差式显示方式固定闭塞系统特点：后车与前车间的空间间隔被划分为若干个闭塞分区；闭塞分区的数量以划分的速度级别而定；列车在闭塞分区运行时速度信号是“固定”的。
入口速度检查控制（提前速度控制）：每段的允许速度为本区段的目标速度，车载设备根据入口速度监控列车运行速度（设备优先）
出口速度检查控制（ 滞后式控制）：列控给出的速度信号包含列车本区段的入口速度和本分区的目标速度，车载设备根据入口速度监控列车，司机根据目标速度驾驶列车（人控优先），(增加一个闭塞闭塞分区作为安全防护区段，俗称双红灯防护)。
速度-距离曲线控制：分段曲线控制、目标距离控制(根据目标距离、目标速度及列车制动性能参数等按列车制动模型形成列车连续的速度控制曲线，而不必考虑每个闭塞分区速度等级，这种以禁止信号或前行列车尾部等为前方目标点构成连续速度-距离曲线的控制方式称为目标距离控制（Distance-to-Go），俗称一次制动速度控制的方式 。
4. 行车许可（MA）指允许列车在基础设施限制内可运行到的轨道上指定的区域，在国内城市轨道交通中也称为移动授权.行车许可终点（EOA：End of Authority）是行车防护界限点。包括：被占用闭塞区间的入口处（线路按固定闭塞运行）前行列车安全后端的位置（线路按移动闭塞运行）为进路设置的道岔警冲标（线路按固定闭塞或移动闭塞运行）.行车许可描述：距行车许可终点的距离，确定列车还能走“多远”。通过行车许可终点时的速度，即EOA的目标速度，确定列车能走“多快”。当目标速度不为零时，EOA被称为限制性许可（LOA：Limit of Authority）。行车许可有效的时间，确定运行许可的“时效”。
5. 行车许可与信号显示区别:信号显示：以前车为核心防护闭塞分区，仅适用固定闭塞。行车许可：以后车为核心确定允许行车多远、多快。(固定闭塞、移动闭塞)
行车许可生成原理：列车的占用检查由地面设备负责；地面设备计算和给出行车许可 —— 信号显示顺序；两车追踪，地面设备根据前车的占用情况，向后计算信号的显示顺序.
行车许可生成过程：在固定闭塞方式下，两车追踪的情况中，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，实现行车许可的生成。在移动闭塞方式下，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，地面设备将前车的位置连同本列车前方所有障碍点、限速点等信息发送给本列车，可见前车的位置对于本列车来说等同于线路上其他障碍点，只是限速为零，本列车从自身车头开始向前搜索，将所有障碍点的限速信息综合考虑，计算当前的允许速度，进行速度监控。
移动闭塞列控系统运行过程：列车实时计算自身的位置，并且依赖点式应答器的定位信息实现精确定位，并通过无线传输发送到地面子系统，地面子系统将目标停车点（前方列车尾部）连同其他线路上的障碍点信息（位置、限速等）发送给列车，车载子系统利用这些信息进行相应的计算，将计算的允许速度通过人机界面通知司机，按照允许速度进行驾驶。
移动闭塞列控系统地面设备：增加了无线传输方式，地面设备没有轨道电路设备而是增加了无线闭塞中心，车载子系统也不依靠信号行车。地车信息传输方式仍然采用的是点-连式传输方式，包含连续式的无线传输，也包含点式的应答器等方式。
固定闭塞列控系统特点：依靠地面检查列车占用情况，两车追踪时以前车为参考点向后顺序开放信号，为后续的列车生成行车许可。
移动闭塞列控系统特点：依靠列车自行实现精确定位并报告给地面，两车追踪时后车获取前方信息后向前计算行车许可。
基于移动闭塞的目标距离控制 没有轨道电路，担忧无线信息传输模块。
1.轨道电路设备功能：列车位置检测、地到车信息传输。附带具有断轨检查功能
2.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。几个参数：列车分路电阻：列车分路轨道电路所形成的短路电阻称为列车分路电阻分路灵敏度：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，叫做轨道电路的分路灵敏度。我国规定0.06欧。
3. 轨道电路的主要故障模式：“红光带”故障，轨道区段没车占用，但控制台显示有车占用；影响效率；主要原因：送电电压低、道床潮湿肮脏使漏泄电流大、轨道电路断线或断轨、绝缘双破损。分路不良故障，轨道区段有车占用，但轨道继电器不落下；影响安全；主要原因：轻车、轨道不清洁（生锈、油污）、轮对高阻。
4.地车信息传输：中心频率的使用1700Hz、2300Hz用于下行；2000Hz、2600Hz用于上行；防止邻线干扰；极性交叉可保证在绝缘破损的情况下，导致信号机关闭和道岔锁闭，即符合“故障-安全”原则
C2系统工作原理：调度中心下达运行图至车站CTC分机；CTC分机实时:向车站联锁联锁下发进路命令，向列控中心下达临时限速信息；车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔位置并进行处理；计算机联锁按照CTC下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路；计算机联锁将进路信息发送给列控中心列控中心根据进路信息和临时限速信息:生成轨道电路编码和临时限速报文；轨道电路编码发送给轨道电路；临时限速报文发送给应答器；车载设备接收到轨道电路码序和应答器报文信息后，计算生成控制模式曲线，监控列车安全运行。
轨道电路功能：实现列车占用检查，提供列车运行前方空闲闭塞分区数量；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；车载设备功能：生成行车许可，实时计算连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。车载设备综合生成行车许可，实时计算速度曲线。
6. 应答器用于在特定地点从地面向列车传送信息. 无源应答器: 应答器内存储的信息固定，信息修改必须使用专门的仪器, 无需供电. 有源应答器: 应答器内存储的信息可变，通过LEU可实时修改应答器内信息, 需要供电，需要有电缆和LEU连接.
列控中心（TCC，Train Control Center）基本功能：站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码，并控制轨道电路的发码方向；临时限速发送；完成区间信号机点灯控制（若设置区间信号机）；通过继电器与异物侵限系统接口，实现异物侵限灾害防护，并把灾害信息传送给联锁设备和集中监测设备。
9.CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输，轨道电路实现列车占用检查，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，应答器实现列车定位，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。
C3级列控与C2级列控的比较: 地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络；车载设备增加GSM-R无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。
CTCS-3级各部分功能：①无线闭塞中心RBC：根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可；通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备；通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息。②GSM-R网络：用于实现车载设备与地面设备的双向通信；GSM-R核心网包括移动交换子系统、GPRS子系统、智能网接口；采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，提高了车地通信的可靠性。③临时限速服务器：临时限速统一管理，包括规则校验、设置和取消；将临时限速拆分给列控中心及RBC分别执行，并反馈执行结果。④车载安全计算机：根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行。⑤应答器&轨道电路：地车信息传输；满足后备系统的需要。
C3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。
无线闭塞中心（RBC）的主要功能：RBC根据从外部地面系统接收到的信息以及与车载设备交换的信息（位置报告）生成发送给列车的控制命令，主要是提供行车许可，使列车在RBC管辖范围内的线路上安全运行，完成列车间隔控制和列车防护。
位置坐标系：以应答器作为系统中描述位置参考坐标系； 每个应答器组的坐标原点由应答器组内编号为1的应答器（称为位置参考点）给出； 将组内应答器编号增加的方向定义为每个应答器组的正向； 列车位置、限速点位置等信息均以应答器坐标系为进行描述； 列车每经过一个定位参考应答器组进行一次定位修正，并更新一次应答器坐标系，并称列车经过并正确读取的最后一个应答器组为LRBG（最近相关应答器组，Last Relevant Balise Group）。
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：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。 )
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③记录功能。
10. CBTC地面设备主要包括地面ATP系统、联锁系统以及运行调度指挥系统，地面ATP系统的主要功能包括：对辖区内所有运行列车的管理、行车许可生成、以及保证列车进入和驶离管辖区域的运行安全等。地面ATP系统： 安装在轨旁的地面ATP系统可以接收其控制范围内列车发出的所有位置信息。根据轨道上障碍物的位置，向辖区内的所有列车提供行车许可。所谓“障碍物”包括前行列车、关闭区域、失去位置表示的道岔，以及任何外部产生的因素如-紧急停车按钮、站台屏蔽门、防淹门和隔离保护门等。同时，地面ATP系统还负责对相邻地面ATP系统的行车许可请求作出响应，完成列车从一个区域到另一个区域的交接。
11. 列车安全定位：地面ATP设备在对列车进行安全防护及生成MA过程中，需使用车载报告的列车位置信息。但此位置信息不安全，地面ATP系统必须对此信息进行安全处理。
造成位置误差的因素有：车-地通信延时、丢数等。地面ATP系统需根据列车参数及预估的通信延时对列车位置增加相应的包络，从而保证列车的安全。经过安全包络处理后的列车位置称为列车的安全位置，列车汇报给地面ATP系统的列车位置称为列车的非安全位置。
测速定位误差主要来自于两个方面：1.计数误差：主要由车轮空转、滑行、蠕滑等造成； 2.轮径磨耗：车轮空转、车轮滑行.
列车位置的置信区间: 置信区间随列车驶离最近的位置基准的距离而增加; 当检测到下一个链接应答器组时，置信区间应复位。
列车安全定位: 列车运行工况十分复杂，难以彻底消除定位误差； 列车追踪间隔越来越小，定位的精度和安全性要求提高； 对列车的测量位置进行合理的安全处理，计算列车的“安全位置”；
3.速度监控曲线基本构成：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。列车在顶棚速度监督区（GSM区域）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，车载设备在顶棚速度监视区进行的速度监控称为顶棚速度监控。目标速度监控区域是指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，车载设备在目标速度监控区进行的速度监视被称为目标速度监控。由于列车制动模型参数、速度及位置测量等存在误差，列车行车许可的终点与实际被保护的危险点之间必须要添加一段考虑了计算误差的安全距离。
顶棚速度曲线生成: 静态速度限制是指由地面基础设施、列车特性、信号和车载设备的工作模式等方面的要求而产生的速度限制，与列车当前所处位置无关，是在线路和系统设计时就决定的。最限制速度曲线，即是所有速度限制因素中，最低值（最不利限制部分Most Restrictive Speed Profile，简称MRSP）的集合。
MRSP确定的基本原则：1：在特定地点的所有速度限制因素中，取其中的最低值；2：在从较低限速区域向较高限速区域跨越时，要考虑列车长度因素，即在全列车通过了限速较低的区域时才允许列车提速。
紧急制动是最高级别的制动，其目的是确保列车在允许范围内降到安全速度或停车，是防护列车安全的最后一道防线。因此，这是列车永不能超过的安全曲线。设备制动优先:车载设备以多条常用制动曲线监控列车运行速度，列车超过低等级常用制动的速度监控曲线则自动实施低等级常用；若列车速度未及时降低并触发较强等级的常用制动曲线，则实施较强等级常用制动，直至触发最大常用制动。当列车速度超过紧急制动制动曲线时，则实施紧急制动，使列车停车。
司机制动优先:常用制动：车载设备仅以最大常用制动曲线监控列车运行，不分级别;司机手动调整车速，当列车速度触发最大常用制动曲线（或较强等级常用制动）曲线时自动实施常用制动强迫列车降速或停车;当列车速度低于常用制动缓解速度时给出允许缓解指示，由司机按压缓解按钮缓解常用制动。
设备制动优先模式模拟了司机减速过程，列车在区间运行时速度调整可以自动进行，有效减少了司机劳动强度，提高列车运行服务质量。但设备制动优先模式对制动系统的自动化程度及制动性能要求非常高。
4. 列控车载设备人机界面： DMI基本功能:参数输入，列控系统所需的列车参数等；显示输出，实时地向司机显示有关列车速度、距前方目标距离、实时允许速度和前方线路信息；报警提示，及时通过声光等报警，提醒司机降速或停车
DIM基本原则：1、信息显示以容易理解和清晰，尽量避免不必要的制动干预；2、将更多的信息清晰地显示出来，在最大程度上保证列车的安全性。
DMI显示信息：警示信息：预警时间、目标距离、目标速度等；速度信息：列车当前速度、控制模式、运行状态、缓解速度等；设备状态信息：设备运行状态、列控车载设备制动、工作模式等；距离信息：距离坐标、开始实施制动的地理位置、命令和通告、坡度曲线、与速度曲线有关的信息、最不利限制速度曲线、起模点、列车位置及地理位置等；报警信息显示：车次号和司机号、日期和时间、文本信息、列车制动标识、司机活动监督、GSM-R状态监视等信息
DMI主要区组成:A制动信息窗、B速度控制窗、C辅助驾驶信息窗、D计划窗、E监督窗、F司机输入窗
2. ATC系统包含：
(1)ATS：主要功能是监督列车运行状态，采用软件方法实现联网、通信及列车运行管理自动化；(2)ATP：主要功能是通过列车ATP设备和地面ATP设备间的信息传输，来实现列车间隔控制与速度控制，保证行车安全；(3)ATO：通过车载ATO设备完成站间自动运行、列车速度调节和进站定点停车，并能接受控制中心的运行调度命令，实现列车的运行自动调整。(4)联锁：主要实现全线的进路控制，并把线路上的道岔、轨道区段、信号状态提供给地面ATP设备与ATS。
3. ATO与ATP的关系：在ATP的基础上安装了ATO系统，列车就可采用手动方式或自动方式进行驾驶。在选择自动驾驶方式时，ATO系统代替司机操纵，诸如列车启动加速、匀速惰行、制动等基本驾驶功能均能自动进行。然而，不论是由司机手动驾驶还是由ATO系统自动驾驶，ATP系统始终是执行其速度监督和超速防护功能。可以这样认为：手动驾驶＝司机人工驾驶＋ATP系统、自动驾驶 = ATO系统自动驾驶+ ATP系统。
4. CBTC基本原理：CBTC系统是一个连续数据传输的自动控制系统，利用高精度的列车定位，实现双向连续、大容量的车-地数据通信，能够执行列车自动防护（ATP），列车自动运行(ATO)以及列车自动监控(ATS)。ATP地面设备将根据前车的位置信息、线路障碍物的状态信息以及联锁设备状况为后车计算行车许可；ATP车载设备对自身位置和运行方向进行精确判定，实施速度监控功能；若配有自动列车驾驶设备（ATO），则ATO设备可根据代替司机自动控制列车运行。CBTC基本组成：移动设备（车载设备）、地面设备、通信网络
5.移动闭塞的优势：①运行间隔缩短②减少轨旁设备，便于安装维修：CBTC的轨旁设备只有轨旁无线单元、应答器、接近盘。无线通信网络具有扩展和改造灵活的特点，这使得在系统最初配置后的维护和更改工作中省去很多麻烦。③实现列车与轨旁设备实时双向通信：改变以往车-地相互隔离、以车为主的状态。④系统的灵活性和平稳性：能够有效地处理各种类型、各种车速的列车，克服了准移动闭塞和固定闭塞系统对车信息跳变的缺点，从而提高了列车运行的平稳性.
L：准许列车按规定速度运行。LU：准许列车按规定速度注意运行。U2：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。LU2：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灯光U：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红灯。UU：要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路。UUS：要求列车限速运行，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；或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路。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。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：要求列车采取紧急停车措施（仅适用于双红灯防护的自动闭塞区段）。