列控系统七篇

2024-09-12

列控系统篇1

1 枢纽内列控系统方案设计需考虑的外部因素

1.1 枢纽内大型客站配置及客运规划

大型枢纽内往往设置多个客运车站, 分别衔接来自各方向别的铁路线路。例如上海枢纽设有上海西/上海、上海南和上海虹桥站, 其中上海西/上海站主要衔接既有京沪线, 上海南站衔接既有沪杭线, 上海虹桥站则是高铁客站, 衔接京沪高铁、沪宁城际和沪杭客专线路;武汉枢纽设有武昌、汉口和武汉站, 其中武昌站主要接发既有东、南方面的旅客列车, 汉口站是京广南北通道和沪汉蓉沿江通道的连接点, 武汉站则贯通南北京广客运通道。

从目前铁路线路建设情况看, 新建客专等高等级线路引入枢纽后, 一般接入新建的客专车站, 但出于地理区位便利性、客站接发车能力等多种因素考虑, 枢纽内一般修建联络线与既有其他客站相连。为保证配备有CTCS-2/CTCS-3级列控系统的动车组能够进出既有大型客站、尽量减少级间转换次数, 相关联络线及衔接车站等必须进行相应的地面系统配套改造。上海枢纽内, 沪宁城际和京沪高铁在引入上海虹桥站的同时, 也有联络线衔接引入既有上海西/上海站;沪杭客专在引入上海虹桥站的同时也有联络线引入上海南站 (见图1) 。在武汉枢纽内, 京广高铁除引入武汉站外, 还有联络线可下线至汉口站, 武黄城际铁路除引入武汉站外, 还有联络线引入武昌站。在枢纽内列控系统方案设计时, 需充分考虑联络线至既有客站间途经的站、线地面信号设备的升级改造, 结合相关工程建设情况、动车走行进路方案, 合理有效配置地面列控等级。

1.2 枢纽内动车段所配置与动车检修计划

动车组检修分为一至五级修程, 一、二级检修为运用修, 三、四、五级检修为高级修。其中, 一、二级修程为4 000～30 000 km, 维修周期为2天～1个月;高级修程为45万～180万km, 周期为1～6年。动车运用所一般承担动车的一、二级维修任务, 而动车段除具备有一、二级维修能力外还具备高级修能力。

枢纽地区往往分布有动车段、动车所, 为动车组提供检维修服务。动车段所往往布置在大型客站附近, 通过动车走行线衔接。例如武汉动车段与武汉站通过4条动车走行线连接;汉口动车运用所与汉口站衔接;上海动车段东面通向上海站、西面经封浜通向上海虹桥站;上海虹桥动车应用所主要与上海虹桥站衔接, 其西面也与封浜站衔接, 进而可与上海站衔接;上海南动车运用所则与上海南站衔接。

由于动车段所布点固定、其检维修设备分级配置、各点检修和股道能力有限, 因此动车组的检修和存放计划有跨越枢纽内相关线路、行进至固定段所进行维修作业的情况。枢纽内列控方案设计中, 需充分考虑动车检维修作业需要走行的进路, 并根据车载设备对地面设备的配置需求, 进行合理的地面列控设备配套升级。例如武昌站始发终到的动车组若要进入汉口动车所整备, 由于CTCS-2级列控动车组具备兼容CTCS-0级列控地面设备的功能, 枢纽内动车走行进路上的列车暂无需改造;但如果汉口站始发终到京广客专的动车组需要进入武汉动车段进行整备或高级修, 为满足CTCS-3级列控动车组对地面设备的配套要求, 汉口站至武汉动车段的进路范围内, 地面设备则需进行CTCS-2级列控系统改造。

1.3 枢纽内折角动车开行方案

鉴于目前客运专线已逐渐成网, 线路间跨线运行可更大程度满足旅客方便出行的需求, 为此铁路局在编制列车运行图时可能考虑在枢纽内开行折角跨线运行列车。例如目前杭州站始发列车经沪杭客专运行至上海虹桥站后, 跨既有线始往上海站;也有动车组在上海虹桥站跨京沪高铁或沪宁城际, 驶往北京南或南京站。对于同列控等级客专间有联络线或接轨车站 (场) 顺接的线路, 信号系统无特殊改造需求, 对不同等级线路间的衔接则需考虑地面设备配套、等级转换等问题。例如上海枢纽内, 沪杭客专动车组运行至上海虹桥站后跨既有线始往上海站, 为满足CTCS-3级列控动车组对地面设备的配套要求, 上海虹桥—封浜—江桥镇—上海站的既有地面设备需改造为CTCS-2级;同理, 如果在武汉枢纽内要开行京广客专经武汉—谌家矶—丹水池—汉口跨线至沪汉蓉通道的折角列车, 也需将武汉—谌家矶—丹水池—汉口的既有地面设备改造为CTCS-2级。

1.4 工程工期衔接问题

部分工程在开通之初, 与其衔接的动车段所工程尚未开通, 需考虑枢纽内动车走行的配套措施;部分项目与其衔接的线路未能按照最终标准配套到位, 但为充分利用线路能力满足枢纽内车辆/动车组调配需求, 可考虑在工期衔接期内, 按照低列控等级地面设备配套过渡使用。

例如沪宁城际开通接入上海站时, 与其配套的上海动车段、上海虹桥站及上海虹桥动车运用所工程均未开通, 为保证沪宁城际CTCS-3级列控的动车组能进入动车所进行一、二级修, 需对上海—上海南站地面列控设备进行配套CTCS-2级改造。

1.5 不同列控类型的动车组具体应用

各线路上运行的动车组类型定义也影响地面设备配置, 在枢纽内列控方案设计时, 需充分考虑CTCS-3级列控动车组对地面设备的配套要求;目前车载设备对地面信息的获取和处理方式在细部上尚存在差异性, 部分情况下甚至需要考虑不同车型动车组对地面设备配置的细部差异性要求。

2 信号系统内部需考虑的因素

2.1 调度台划分与CTC、TSRS、TCC的设置

根据运输需求, 枢纽内相邻车站可能所辖于不同的调度台, 临时限速服务器 (TSRS) 的设置方案不同、各调度台限速管辖方法也不尽相同, 合理考虑TSRS、列控中心 (TCC) 的设置方案是枢纽内列控设计需考虑的因素之一。

枢纽内接入一条新客专线路后, 要根据铁路局调度台的部署方案、接入线路的等级标准, 确定枢纽内地面设备的列控等级, 然后合理配置相应的TSRS和TCC设备。

根据科技运[2007]44号文《既有线CTCS-2级列控系统车站列控中心技术规范 (暂行) 》, 既有线车站列控中心限速管辖范围包括本站站内, 上、下行方面区间并延伸至邻站正线出发信号机处;根据科技运[2008]151号文《客专列控系统临时限速技术规范》的规定, 列控中心单方向临时限速管辖范围是从本站进站口开始至前方出站 (中继站) 第2个有源应答器组再加1个制动距离;此外, 在级间转换处在上下行双方向都有向前延伸移动授权 (MA) 的要求, 各车站需掌握其移动授权延伸范围内的临时限速 (TSR) 信息;为此, 调度台相邻车站 (或相邻几个车站) 需要了解临台TSR信息。

2.1.1 相邻调度台间为同等级列控线路、临时限速命令下达方式一致

这种情况下, 考虑遵循两侧调度台既定方式下达临时限速。 (1) 若两侧调度台均未设置TSRS, 则跨台的临时限速需要两侧调度员分别下达。该方式下, 两侧调度人员分别跨台下达TSR命令, 且两者间无校核机制, 因此可能存在两调度员下达命令不一致的情况。 (2) 若两侧调度台均设置TSRS, 则跨台临时限速按照调度台辖区人工拆分为2个, 分别由各台调度员下达给TSRS, 调度员均下达本调度台范围内TSR, 由TSRS间相互通信, 将车站所需的本台范围的以及延伸MA部分的TSR信息向车站TCC下达。

2.1.2 相邻调度台间为不同等级列控系统、临时限速命令下达方式不同

这种情况下, 需考虑调度台分界处存在不同调度台间、不同临时限速命令下达方式间的配合, 以及调度台分界站间区间有临时限速时, 临时限速的完整性问题。

(1) CTCS-2调度台与CTCS-0调度台衔接。如果CTCS-2调度台未设置TSRS, 这种情况下如有跨台临时限速, 两侧调度员分别下达, 情况分析同2.1.1中第 (1) 点。如果CTCS-2调度台设置TSRS, 这种情况下可考虑人工方式, 情况分析同2.1.1中的第 (1) 点;如果调度台相邻两站均设置有TCC, 且站间有安全数据网络连接, 则可考虑将CTCS-0侧调度台分界口车站TCC设置成转换站TCC, 跨台临时限速按照调度台辖区人工拆分为2个, 有TSRS一侧调度员将TSR信息下达给TSRS, CTCS-0侧调度员将TSR信息下达给转换站TCC, 通过TSRS和转换站TCC间交互信息, 进而获取调度台分界口站所需的延伸MA部分的TSR信息;若CTCS-0侧交界口车站安全数据网联通或TCC设置有困难, 则考虑级间转换点设置尽量靠近CTCS-2车站, 且TSRS临时限速管辖至CTCS-2侧交界口站所需的延伸MA部分终点处, 只是这种方式会略增加调度员的工作负担。转换站TCC方案和TSRS管辖延伸方案见图2。

(2) 两相邻调度台均为CTCS-3/2, 仅一侧线路设置TSRS。该情况可比照图2“转换站TCC方案”, 联通调度台相邻两站的安全信息网, 在未设置TSRS调度台一侧接口车站设置转换站TCC (如果该站为中继站, 则要考虑将其主控站设置为转换站TCC) ;如考虑图2中TSRS管辖延伸方案时, 由于未设置TSRS调度台侧同样需要其MA延伸范围内TSR信息, 故存在两侧人工下达TSR不一致问题 (两侧调度台均需跨台下达TSR命令, 且相互间无校核机制) , 不推荐使用。

(3) 相邻3个或以上调度台枢纽内经常遇到客专线路“T”型接入或“十”字交叉接入, 相衔接车站分属不同调度台, 且各调度台不全配置有TSRS的情况。这种情况下, 需综合考虑设备设置、调度台划分。

当客专线路“T”型接入时, 按2.1.2所述原则, 在图3中B站设置转换站TCC, 但若维持图3所示调度台区划, A—B—D (含反向) 方向上的跨AB台临时限速按调度台分界拆分、人工无需越台下达TSR;但A—B—C (含反向) 方向上的跨台临时限速中, 跨AB、BC的部分需要人工越台下达。这种情况下, 该分界口处调度员工作将十分复杂、容易带来人工差错。为此可考虑将调度台管辖分界稍加调整, 或增加TSRS服务器等方案以解决调度人员工作繁琐问题 (见图4) 。

当客专线路“十”字交叉接入时, 如果其所衔接的线路等级、所属调度台区域、临时限速下达方式等有所不同, 则线路间设备衔接关系更为复杂。在这种情况下, 需要分析“十”字交叉环节各运行方向上临时限速命令下达方式的可行性、设备配置方案及设备可实现性, 具体方案可参见“T”型接入的相关分析。

2.1.3 调度台及列控相关设备配置小结

针对连通不同等级线路、不同调度台的枢纽衔接站, 信号设备配置既要满足规程规范的要求, 更要满足各种邻站设备条件下, 客专列控系统控车对地面信息的需求, 并以此为指导, 根据工程具体条件调整或优化系统配置。

2.2 枢纽内或多个车场车站的RBC设置

枢纽内站间距较短, 部分大型客站还常设有多个车场, 且往往有2个甚至以上车场按照CTCS-3级列控等级配套。例如上海虹桥站设置有京沪高速场、综合场;杭州东站设置有沪杭长场、宁杭甬场和普速场;长沙南站设计有武广场和杭长场。这些情况下的无线闭塞控制系统 (RBC) 设备配置除考虑RBC容量和接口能力外, 还需考虑并场车站、短站间车站RBC设置方案的特殊要求。

2.2.1 RBC的切换过程

RBC的切换过程大致为:列车在通过RBC切换预告应答器组 (YG-R) 时, 向RBC1发送列车位置报告;RBC1接收到位置报告后, 向列车发送RBC切换命令, 同时向RBC2发送相关信息请求 (为保证列车不减速通过切换边界, RBC1提供的行车许可将在RBC2管辖区域延长一个40 s正常行驶距离+完整制动距离的长度) ;RBC2收到信息请求后向RBC1发送进路信息;列车根据RBC2电话号码与RBC2建立通信;列控越过RBC切换点后, 向RBC2发送列车位置报告, RBC2接管列车并向RBC1报告 (见图5) 。根据《CTCS-3级列控系统应答器应用原则 (V2.0) 》的规定, RBC切换应用组设置在RBC切换边界外按线路允许速度运行20 s的距离。

2.2.2 特殊问题考虑

枢纽或大站内配置RBC需要考虑的主要特殊问题是:RBC预告点位置设置的可行性、运行许可延长范围内线路、站场配置情况。其中预告点的设置地点需满足RBC无线连接的预告距离要求, 对于无源应答器组还需考虑列车经过该点后, 能有唯一进路通往执行点。

枢纽内站间距较短的车站, 站间距往往不能满足2倍于40 s正常行驶距离+完整制动距离的长度 (按照时速200 km, 该长度为15 km左右) 需求, 若在该站间设置RBC切换点, 则RBC2向RBC1发送的进路信息会涉及相邻站内的列车进路, 相关的控车信息涉及不同进路的移动授权范围、各进路分段线路坡度、静态限速、临时限速信息;若车站进路条件较为复杂, 则RBC需要处理的内容和信息较多, 增加系统复杂性。从设计角度考虑, RBC分界多以避开短区间分界方式处理, 但从目前RBC系统功能来看, 移动授权延伸至邻站将不再成为RBC设置方案的控制点。

需要进一步考虑的问题为:若相邻3站的站间距离均较短 (例如总间距15 km) , 若在某站间设置RBC切换点, RBC1延伸的进路可能与相邻站和相邻隔站同时发生联系, 此时RBC间及RBC和联锁间信息交互关系则变得更为复杂, 从尽量简化系统的角度出发, 建议设计方案重新考虑RBC管辖范围及配置方案。

对于一站多场、场间有列车走行的联络线时, RBC设备若考虑分场设置, 则需考虑RBC预告点的设置位置 (见图6) 。若分为2个车场的车站试图采用2个RBC分场控制, 则从各方向前往RBC切换点的进路均需考虑RBC切换预告, 图6中从A* (含A1—A4) 和B* (含B1—B4) 进路入口均需考虑RBC切换预告, 考虑线路允许速度200～350 km/h, 其切换预告点应设置在A*、B*口外方1～2 km处;若考虑从C*、D*方面接车折角往B*、A*方面的列车, 则在图6中X、Y的阴影区要设RBC切换预告, 考虑站内行车速度80 km/h, X、Y区域的切换预告距离RBC切换点要求约450 m, 这在短联络线场联情况下难以做到;另外, 由于列车从A*、B*口接入车站的进路条数很多, 不一定都是转场作业, 因此A*、B*口外方的RBC切换预告并非无条件发送信息, 需考虑根据进路开通状况, 设置有源应答器发送应答器切换预告信息, 目前的应答器应用原则并不支持这类引用方法。综上所述, 对于场间联络线距离小于线路允许速度20 s走行距离的, 或预告点后进路不唯一的站场, 建议尽量采用1套RBC设置的方案。

2.3 安全数据网络光纤预留方案

按照《客运专线信号系统安全数据网技术规范V2.0》的相关要求, 不同线路的网络应在线路分界处附近车站设置3层交换机实现, 左右两环网的3层交换机不应设在同一车站或中继站。为此, 在枢纽内可能有多条线路接入不同车站的方案, 需要充分考虑信号安全数据网对光纤的需求量。如图7中各线路接入枢纽情况下, S1—S2, A1—A2间信号对光纤芯数的需求量达到2×14芯, 车站B1—B2间信号对光纤芯数的需求量达到2×18芯。

2.4 级间转换设置

枢纽内车站往往衔接多条线路, 且往往是多条不同列控等级车站的交接口, 枢纽内列控等级转换常见问题包括转换距离不足、设置地点选择多样等。对转换距离不足的情况, 可极限地使用联络线长度, 尽可能满足转换距离要求;对车站口的级间转换, 可根据列车始发-终到过程级间切换尽可能少的原则, 确定在发车方向运行到出站口转换;甚至在有些情况下, 可考虑利用出站口CTCS-2/CTCS-3切换信息报文进行列控等级的转换。

2.5 信号显示问题

枢纽内车站往往是常态灭灯和常态点灯线路的衔接站, 合理设置信号机常态状态、设置出站信号机构是设计方案需要解决的问题。运基信号[2010]650号文《客运专线衔接站信号机设置主要技术原则V1.0》对衔接站的情况作了定义, 但对于线路所分界处、既有已开通而未按照650号文执行的情况则未有过多说明, 需根据具体情况进行设计。设计时可考虑遵循以下原则:信号机常态应满足线路运行车辆类型对地面信号机的要求, 且尽量减少值班员的开关灯操作;对于去往区间设置信号标志牌的出站信号机, 其绿色灯光点亮尽量设计由设备保证检查区间空闲后点亮, 以避免人工漏确认带来的非安全侧导向;对既有车站信号机构实施改造时, 需充分考虑股道间距和信号机安装位置。

在既有线CTCS-2级列控系统和客专线CTCS-2级列控系统衔接车站, 还需考虑进站信号机点灯降级问题。

2.6 既有线CTCS-2级列控系统及半自动闭塞系统的适用性

枢纽内存在既有线CTCS-2列控系统的车站, 有些出站口衔接方向有半自动闭塞区段。当客专CTCS-2/CTCS-3列控系统线路引入这些车站时, 需充分考虑各种控车模式发车时, 对地面点式和连续式信息的需求, 对既有地面设备进行改造, 或在工程暂不具备改造条件时, 与行车管理办法相结合, 保证动车组在这些车站的顺畅运行。图8所示既有线CTCS-2车站, 若有客专CTCS-2线路从A方面引入, 且有列车A方面折返作业, 需考虑发车进路按码序递推向动车车载设备发送地面信息 (无反向运行报文) 或股道加装应答器发送反向运行报文;如果该站C口衔接有半自动闭塞口通往其他客站, 则需考虑将该半自动闭塞口外方线路进行四显示自动闭塞改造, 以解决码序一致性或发车后转入完全监控模式后再进行级间转换的需求。工程条件不具备时, 则考虑与运输部门的统筹解决方案, 如人工切换等措施。

2.7 信号设备接口能力问题

客专信号系统与传统铁路信号系统最大的不同在于:客专信号系统通过各种网络和接口连接为一体, 各信号子系统间需要交互的内容、信息大量增加, 对系统设备接口和信息交互能力与以往信号系统设备有很大不同。

在枢纽引入客专线路后, 为了向列控系统提供必要的控车信息, 联锁、CTC和监测系统需要与列控系统结合。由于技术平台体系问题, 既有线路上既有的信号联锁、CTC和监测系统可能存在接口方面的缺陷, 在做枢纽列控方案时, 需关注既有系统的接口能力。

此外, 由于各型设备间均存在接口要求, 而单系统设备的接口数量有限, 因此在枢纽信号系统配置时尤其要关注各信号系统的接口容量。

3 结束语

从外部条件看, 列控系统方案规划除考虑与线路标准等级配套外, 还需考虑枢纽内客运、整备设施的设置和规划, 同时充分考虑不同等级动车组对地面设备配置需求。

随着客专和高铁建设的发展, 客专线路和普速线路在枢纽地区相互结合, 给既有信号系统和客专信号系统都提出了需要研究的新课题, 列控系统方案设计要充分考虑系统设备设置条件和枢纽内特殊的线路及站场布局, 考虑线间运行的合理顺接方案。整体方面应减少不同类型动车组车载设备对地面设备需求的不同性, 减少不同厂家设备间差异性, 将地面设备尽可能统一到客专CTCS-2级标准, 甚至考虑CTCS-3级列控车载设备对CTCS-0级地面设备的兼容性, 可有效克服枢纽内线路的互联互通问题。

参考文献

[1]铁科技[2008]34号CTCS-3级列控系统总体技术方案V1.0[S]

[2]科技运[2010]138号关于印发《列控中心技术规范》的通知[S]

[3]科技运[2008]151号客运专线列控系统临时限速技术规范 (V.10) [S]

[4]运基信号[2010]821号关于印发《客运专线信号系统安全数据网技术规范V2.0》的通知[S]

[5]科技运[2007]45号既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范 (暂行) [S]

[6]中铁第四勘察设计集团有限公司.沪宁城际铁路信号施工设计说明书, 2010

[7]中铁第四勘察设计集团有限公司.沪杭客专信号施工设计说明书, 2010

[8]中铁第四勘察设计集团有限公司.郑武客专信号施工设计说明书, 2012

[9]中铁第四勘察设计集团有限公司.汉宜铁路信号施工设计说明书 (初稿) , 2012

列控系统篇2

关键词：安全性,CTCS-2 THR

1 概述

近年来我国铁路事业迅猛发展, 对于铁路信号的安全性要求越来越高。系统安全性需求由安全完整性需求和安全功能需求组成。安全完整性需求即随机失效完整性和系统性失效完整性。对于系统性失效和安全功能的完整性一般采用安全完善度等级SIL来使其符合安全完整性需求;而对于硬件一般采用THR来设定安全目标。

本文参照ETCS的THR分配方法, 导出我国广泛使用的CTCS-2的安全性目标。

2 CTCS-2级列控系统THR分配

参照Subset-091和088的THR分配:

(1) 分析ETCS顶层核心隐患, 将其THR分配至各要素群;

(2) 根据互联互通技术规范的要求, 将THR平均分配至轨旁和车载设备;

(3) 进行功能分析, 得出的各隐患事件, 并将其分配至各隐患事件。

(1) CTCS-2核心功能:为司机提供安全驾驶的相关信息, 并强制要求司机遵守这些信息;其核心隐患:超出安全速度或距离。

(2) CTCS-2由轨旁、车载和信息传输子系统组成。针对引起系统核心隐患发生的原因事件分析如图1所示。

系统安全性需求, 即需保证任何一个隐患事件的发生都不会导致系统核心隐患的THR超过22..00 1100ÁÁÁÁÁhhÁÁÁÂÂÂ。。

(3) 将系统THR平均分配给三个子系统, 即轨旁子、车载和传输子系统THR分为00..6677 1100ÁÁÁÁÁhhÁÁÁÂÂÂ。。。其其其中中中传传传输输输子子子系系系统统统相相相关关关功功功能能能实实实际际际上是由轨旁或车载设备执行的, 因此将一半分配至轨旁子系统, 另外一半分配至车载子系统, 分配结果如图2所示。

(1) 轨旁部分安全需求

CTCS-2轨旁子系统包含的相关隐患事件应满足上述要求:列控中心TCC-H1~3、轨道电路TC-H1~3-H7~8、轨旁电子单元LEU-H4。

(2) 车载部分安全需求

CTCS-2车载子系统各部分的相关隐患事件应满足上述要求:车载核心VC-H1~23、应答器传输模块BTM-H4、测速测距单元SDU-H1~4、轨道电路信息接收单元TCR-H2、列车接口单元TTTIIIUUU--H1~6、人机界面DMI-H1~4。

(3) 传输部分安全需求

3 结论

本文以CTCS-2级列控系统为对象, 首先阐述了系统安全性需求的相关内容, 然后根据ETCS的THR分配方法推导得出了我国CTCS-2中车载、轨旁和传输子系统的安全性目标值, 对我国列控系统的安全性论证及系统开发、改进都具有重要的参考价值。

参考文献

[1]SUBSET-088.ETCS Application Levels 1&2-Safety Analysis Part 3-THR Apportionment[S].V2.2.10.UNISIG, 2005, 7.

列控系统篇3

关键词：铁路；列控系统；地面设备；维修系统

中图分类号： U284.48 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）22-163-2

0 引言

当前我国铁路信号维修体系主要是铁路局、电务局、车间与维修工区等组成的，对于信号设备的日常维修成为了铁路信号设备维修技术的标准与要求。铁路列控设备与现有的线路信号设备之间存在着较大的结构性差距与功能性差距，因此传统的铁路列控系统维修系统已经无法满足目前铁路列控系统的维修要求了。随着近些年来计算机网络技术的不断发展，有关的计算机管理系统在铁路列控系统中的应用极大地提高了铁路信号设备的管理质量，使得整个设备维修工作实现了系统化的整合和提升。

1 铁路列控系统地面设备简述

铁路列控系统是在轨道应答器传输列车运行的许可信息的前提下，采取目标距离模式来监控列车安全运行的控制系统。下面笔者就简单对铁路列控系统地面设备进行介绍。

1.1 应答器

主要分为无源应答器和有源应答器这两种，前者是储存一些固定的信息，从而实现列车定位校对核准功能，从而为列车提供更加准确的位置信息。而后者则是除了具备无源应答器功能之外，对列车提供相关进路线路参数数据以及一些临时限速的数据。

1.2 轨旁电子单元

轨旁电子单元主要是发送进路的数据以及临时限速数据，周期性地接收由TCC设备传送过来的报文，并且发送到应答器上。LEU与TCC设备经过串行的方式进行连接，把TCC设备中的报文持续不断地发送到应答器中，使得车载设备能够发送可变的信息。

1.3 ZPW—2000系列轨道电路

ZPW—2000系列轨道电路是用来检测各个线路的占用状况，将列车运行与信号显示等进行连接，也就是由ZPW—2000系列轨道电路向列车传送有关行车的数据。

1.4 列控系统

列控系统设备经过车站联锁所得到的进路信息、轨道电路占用信息、区间方向控制信息等，经过轨道编码接口来有效地控制地面各个轨道电路的频率发送，并且把连续性的数据传送到列车车载设备当中。TCC设备按照相关临时限速数据以及车站联锁的进路数据，选择有关的报文，同时借助应答器把其发送到列控车载设备中。车站间的TCC设备借助安全传送的通道来完成车站间安全数据的输送与区间运行方向电路的控制与管理功能，从而向车站发出允许条件。

1.5 无限闭塞中心

依据列车的具体情况，包括轨道占用状况、进路状况、临时限速命令等数据信息，会产生具有针对性的列车移动授权信息，并且经过无限通信技术传送到车载的子系统中，确保其控制范围内列车的行车安全。

2 铁路列控系统地面设备维修系统研究

2.1 铁路列控系统地面设备维修系统概述

铁路列控系统地面设备维修系统主要是基于“可预防”的理念进行设计的，通过人工智能来实现地面设备的故障查询、运行情况预测以及对列车运行情况进行综合评价。这样能够对那些点多线长的铁路维修、尤其是小站无人值守的状况进行改善，是一种经济、有效的解决方式。

2.1.1 设备故障可预防

相关的工作人员可以通过集中检测铁路列控系统地面设备维修系统，了解列车行车的具体记录以及其他设备运行的状况，从而进行有效的跟踪分析，进一步发现设备发生变化的规律与趋势，从而更好地为预防各种设备故障，减少不必要的设备维修工作。

2.1.2 提高故障处理率

按照专业人员所提供的故障检测结果以及诊断所形成的知识库，通过助理机，根据当时地面设备出现的故障现象，从而进行精准的推断，对各种故障进行准确的定位和检测，使得相关的设备维修人员能够加快故障诊断效率。

要知道铁路列控系统地面设备维修系统中各个模块功能是相互独立开来的，不过之间又是相互关联的，能够更好地实现信息数据的共享利用。

2.2 功能介绍

2.2.1 系统主界面

系统的主界面是被用户用于登陆并选择操作的界面。在主界面上，有标题、工具按钮、各功能模块选择窗口等项目。在选择窗口中随意点击一个模块进行到操作界面中，其他模块的操作方式也是相同的。

2.2.2 系统设备管理子系统

铁路列控系统地面设备维修系统子系统是为用户提供直接简单的操作方式对设备进行查询和统计等功能。

①基本信息管理模块。设备基本信息管理模块主要是对设备进行日常维修维护内容、集中检查维修内容、相关数据等进行浏览和编辑功能。②台帐管理模块。通过台帐可以全面掌握设备数量以及相关的增减情况，而各种设备的变化可以直接从设备查询中进行查看。在这个模块中还能够完成台帐编制信息的维护以及有关帐套转结处理的操作等。③查询模块。对各种地面设备进行具体的信息查询，例如地面设备厂家信息查询、各种设备综合查询以及其他查询，能够使有关维修人员对整个线路的地面设备进行掌握和了解。

2.2.3 设备实时故障信息查看

在这个模块中可以对地面设备的故障信息进行实时的查看，更好地指导维修人员进行维护维修，从而进一步提高设备的管理水平。

2.3 铁路列控系统地面设备维修系统特点

首先，整个系统具有开放性，也就是操作系统之间、各种应用软件之间具有较好的兼容。其次是具有实用性，也就是铁路列控系统地面设备维修系统具有较好的应用基础，是可行、可靠的。第三，系统具有可扩展性，在很长一段时间能够适应信息网络系统的发展。

2.4 维修维护业务

2.4.1 维修维护方式

为了提高地面设备的维修质量，对于设备的维修维护采取日常维护与集中检查维修的方式，也就是“值检分开”模式。工区分为实施日常维护的信号工区与集中检查维修工作的集中工区。其中集中检查维修工作采取天窗修的手段，只要影响行车的检查维修项目，都应该纳入天窗时间当中，若是出现影响行车安全的设备隐患时，务必要按照相关规定办理停用的手续，对地面设备进行维修。集中检查维修以及地面设备的巡视和检查务必要在天窗时间中进行，切不可利用行车时间作业。通过具有双套冗余配置的电子设备进行故障检查维修，实现完善的检测设备手段。

2.4.2 维修内容与人员安排

①LEU日常维护。对于轨旁电子单元进行检查、清扫，各个部分连线、接插件以及螺丝检查，一般一个月一次。还有一年一次对备用板进行试验。②ZPW—2000系列轨道电路日常维护。检查发送器和接收器工作状态指示灯是否正常；端子接触是否良好，配线是否正确、无破损或者混线，地面设备是否有过热现象等。③应答器日常维护。检查站内应答器安装状况是否良好；组成是否完整、安装位置是否符合有关的标准和要求；应答器表面是否有覆盖物如粉尘、石块、金属件等。④TCC日常维护。检查电源是否有自动报警；各个电源的电压和电流是否正常；检查各个驱动单元中没对卡中是否插好；风扇运转是否正常、通风是否良好；轨道电路通信接口每两块卡之间是否冗余、是否插好检查备用卡等。⑤无线闭塞中心日常维护。每个季度对接口服务器进行主备系倒换，接口重启主系计算机；检查铁路列控系统地面设备维修系统显示、切换是否正常；是否出现黑屏、不正常等情况；检查柜内交换机工作指示灯是否正常运行。

3 结束语

伴随着铁路行业的迅速发展，地面设备维修维护部门务必要在组织结构、管理方式与手段、维护维修系统等方面加大力度进行优化和提升。建立和运用铁路列控系统地面设备维修系统，能够更好地提高维护维修的管理水平与质量，具有相当重要的现实意义和价值。本篇文章中提到的铁路列控系统地面设备维修系统能够更多考虑需求的变化，从而提供更多的应对变化的手段，保证维修设备的便利性，降低铁路列控系统地面设备维修成本，为设备维修单位中发挥出越来越大的作用。

参考文献

列控系统篇4

欧洲列控系统与中国列控系统的比较

随着列车速度的提高,行车密度的.加大,信息量的增加,原有的信号控制系统已不能满足新的行车需求.介绍了欧洲列控系统的产生、发展及我国列控系统的分级,并对二者做了比较,为我国列控系统的发展指明了方向.

作者：鲁志彤作者单位：天津铁道职业技术学院,天津,300240 刊名：天津科技英文刊名：TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 36(2) 分类号：U2 关键词：欧洲铁路运输管理系(EKTMS/ETCS) 欧洲中国列控系统发展

列控系统篇5

CTCS3级列控系统是基于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，轨道电路实现列车定位的列车运行控制系统。现用的CTCS3级列控系统将CTCS2级列控系统作为备用系统。

1.1 系统结构

无线闭塞中心根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可，并通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS3列控级车载设备。同时，通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置等信息。列控系统具有轨道电路编码、应答器报文实时组帧，编码、校验与发送、站间安全信息传输、临时限速等功能，满足后背系统需求。应答器向车载设备传输定位，级间转换，应答器链接等信息。同时，向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统需要。车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。

1.2 主要功能和工作模式

主要功能为监控列车安全运行。主要工作模式为9种：冒后模式（PT）、目视行车模式（OS）、调车模式（SH）、引导模式（CO）、待机模式（SB）、隔离模式（IS）、冒进模式（TR）、休眠模式（SL）、完全监控模式（FS）。

1.3 主要运营场景

主要运营场景包含注册与启动、注销、进出动车段、等级转换、行车许可、RBC切换、自动过分相、重联与摘解、临时限速、降级情况、灾害防护、调车作业、人工解锁进路、特殊进路。

2 联调联试基本概念

完成静态验收后，通过采用检测车、试验列车及相关检测设备，对各系统的功能、性能、状态和系统间匹配关系进行综合检测、验证、调整和优化，使整体系统达到设计要求。

测试和验证系统相关设备的安装，调试正确，各设备子系统的功能正确，系统间接口正常，数据传输正确，确保各系统的功能，总体功能和整体性能满足工程设计和运营要求。子系统调试：是对各子系统基本工程和接口关系的调试，科在各子系统设备现场安装试验完成后进行，或采用仿真测试平台进行验证。静态调试：在各子系统调试完成或现场设备安装完成后进行，主要验证系统间接口关系，系统工程数据以及现场设备状态一致性。动态试验：以运营场景试验为主，重点验证列控系统的功能特征和功能需求，列控系统的兼容性以及列控工程数据的完整性与一致性。

列控系统联调联试是第三方进行的系统级的动态试验，通常借助列控车载设备，重点对列控系统基本功能和部分性能测试。它不同于一个全新列控系统的综合试验，也不同于厂家的验证和确认试验，更不是系统/设备层面的故障安全测试。其目的与意义在于验证列控系统的功能和与该系统相关的接口关系，为动态验收提供依据。

列控系统联调联试可以看作基于测试案例和测试场景的灰盒测试，即在关注输出对于输入的正确性的同时，也关注内部表现。但这种关注不像白盒那样详细、完整。只是通过一些表征性现象、事件、标志来判断内部的运行状态。有时候输出是正确的，但内部其实已经错误，可以理解为兼顾内外特征，提高测试效率的一种方法。

3 联调联试主要内容及基本原则

主要内容是以地面为主，测试正常情况和降级情况下的基本功能。包含CTCS2级列控系统和CTCS3级列控系统。其中CTCS2级列控系统包含内容为：正反向运行，正线接发车和通过，侧线接发车和通过，级间切换，临时限速，引导和调车模式，拉通试验。CTCS3级利空系统是结合信号系统相关设备功能的实际情况包括注册与启动，注销，行车许可，临时限速，自动过分相，RBC切换，级间切换，降级运行，灾害防护，进出动车段，人工解锁进路，调车作业等运营场景

基本原则：根据试验大纲，测试案例全覆盖。包括：基本进路遍历和动车组可能走行的变通进路；临时限速基本类型遍历；有关互联互通试验，整改后复测。重点是系统接口，交界点，结合部，特殊设计，典型案例，变更部分。

4 列控系统联调联试的前提

如若进行列控系统联调联试则需要满足以下前提。一是自身条件要完成系统/设备功能、性能测试，故障-安全测试（实验室，现场测试）。二是外界条件要完成逐级提速试验，具备信号联调联试条件（线路，传输通道，试验车，测试设备等）。三是内部条件要签字确认的系统/设备的型号、版本号。试验开始前必须有与验证试验相关的各系统设备的版本号，在试验过程中版本号有变更的应及时更新，必须和当前试验的版本号相匹配。应向被试部门声明，如果现场不提供最新版本号的，试验只对之前的版本号系统负责，如果现场不提供版本号的，不对该信号系统负责。四是试验大纲通过评审。五是完成静态验收报告。

5 标准流程

进行列控系统联调联试需遵循以下标准流程。试验大纲：结合现场实际提出的试验大纲。试验计划：根据批复的试验大纲编制试验计划。动态试验：根据试验计划进行动态检测。动态检测日报：真实记录试验情况形成联调联试日报。问题库：建立问题库。动态检测报告：跟踪分析试验中发现的问题，提交动检报告。

6 动检报告

动检报告基本结构为检测单位资质情况，概述（工程概况，检测任务来源），动态检测概况，动态检测内容分析（轨道，路基，桥梁，隧道气动效应，牵引供电，接触网，通信，信号，综合接地，电磁环境，噪声振动，客服系统，列车运行图参数设置），动态检测结论与建议（各专业结论，总结论，建议）。附录（检查机构认可证书，实验室认可证书）

其中，列控系统动态检测内容分析应包含检测目的，检测内容，检测方法，评判标准，数据分析，结论与建议。

7 技术规范标准引用

应包含联调联试规范文件（指导意见，试验大纲，测试案例和测试计划，SRS等），设计文件（设计说明书，列控数据表，技术评审，批复文件等），地面子系统相关规范（TCC,RBC,TSRS,应答器技术规范等），车载子系统相关规范（C2,C3车载技术规范等）。

技术规范参考标准应为在本规范颁布时，所有版本均有效，所有标准规范都会被修订，适用技术规范时各方应探讨使用规范和标准的最新版本。再通过规范条款的引用，凡是注明日期的引用文件，其随后有所修改（不包括勘误内容），或修订版本均不适用于本规范。然而瑰丽根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。标准中含有其他出版物中标明日期的参考标准。标准中有些地方引用了这些参考标准。对于标明日期的参考标准，如果进行了修订或出了修订版，本标准应用修订后的版本。对于未标明日期的参考标准，则引用最新版本。其主要作用在于指导编写联调联试大纲，便于分析讨论问题，评定试验结果的依据，形成最终报告的基础。

参考文献

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列控系统篇6

铁路列控系统, 是通过钢轨传输一些由数字编码构成的控制信息, 从而对行驶列车实现控制[1]。当前我国的铁路干线上, 轨道移频信号主要有两种制式:国产18信息和UM-71无绝缘轨道电路信号。国产18信息自动闭塞电路信号, 上行线采用的中心频率是650 Hz和850 Hz两种载频频率交替配置, 下行线采用的中心频率是550 Hz和750 Hz两种载频频率交替配置, 其频偏为55 Hz;UM-71无绝缘移频上行线载频的中心频率是2 000 Hz和2 600 Hz, 下行线采用的中心频率是1 700 Hz和2 300 Hz两种载频频率, 频偏为11 Hz[2], 由于其上下边频频差小, 使对其实时高精度检测具有很大困难[3]。

目前对铁路移频信号检测方法主要有时域[4,5]与频域[3,6,7]的检测技术, 这些方法不是灵活性差、可靠性不高, 就是运算量大、实时性不高。自适应技术在信号检测、数字通信等许多领域中被广泛应用, 由于具有对干扰频率不敏感且其权值调整是基于对系统参数的优化等特点, 而越来越多地受到人们的关注。铁路的两种信号制式其表现形式均为二进制频移键控信号。采用RLS技术, 以信号中的其中一个边频作为自适应滤波器的期望信号[8], 提取其中某一频率分量, 进而得到调制信号的包络求解调制频率。

本文通过分析铁路列控音频信号的特点, 提出了基于RLS算法的一种检测技术, 通过MATLAB软件进行了算法验证, 结果表明, 该方法能有效地滤除某一边频, 可通过后续检波处理, 即可计算出列控音频的低频信号。以铁路实际列控音频信号试验, 实现了对信号的可靠检测, 取得了预期的效果, 有一定的应用价值。

1 频移键控FSK信号

移频信号采用相位连续的移频键控FSK (frequency-shift keying) 信号[9,10]。即通过频率调制的方法, 把低频调制信号搬移到较高频率 (载频f0) 上, 以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度作周期性变化的调频信号。设键控信号为低频调制信号f (t) , 周期为T, 时间表示式为:

其中A为方波的振幅, 低频调制信号输出低电位时, 载频f0向下偏移△f (称为频偏) , 为f0-△f即fl, 叫做下边频;当低频调制信号输出高电位时, 载频f0向上偏移△f, 为f0+△f即fh, 叫做上边频[9]。移频信号受低频信号的调制而作下边频和上边频交替变化, 两者在频率切换处相位连续并且单位时间内变化的次数与低频调制信号的频率相同。经过f (t) 调制后, 移频波的角频率和频率偏移量为△f=KA/2π式中K为系数, 代表移频器的灵敏度, 单位为Hz/V。移频波的瞬时角频率变化为:

移频波的瞬时相位为:

它是一个周期为T的周期函数, 而且g (t) =g (t+n T) , 因此移频波的表达式为:

移频信号的波形如图1所示。列控载频和调制频率承载了重要信息, 载频可以判定列车运行的上下行线, 低频代表了某种速度信息。

2 RLS算法

递推最小二乘 (RLS) 算法[11]是一种在自适应迭代的每一步都要求最优的迭代算法, 滤波器输出信号法, 滤波器输出信号y (n) 等于输入信号x (n) 与冲激响应序列ωi (n) 的卷积和, 即:

其中, Wk (n) 表示自适应滤波器在时刻n的权系数, x (n) 为时刻n的输入信号, y (n) 为期望输出值, L自适应滤波器的长度。

基于最小二乘准则, RLS算法决定自适应滤波器的权系数向量W (n) 使估计误差的加权平方和∑μn-i|e (i) |2最小。其中:

其中, μ是遗忘因子, 且0<μ<1。由此得权系数向量W (n) 的解为:

写成矩阵形式为:

RLS算法的迭代公式及步骤如下:

1) 初始化W (0) =0;R (0) =σ-1I, 其中I为单位矩阵, σ=Rxx (n) ;

2) 更新n=1, 2, …, 更新增益矢量:g (n) =R (n-1) X (n) /[μ+XT (n) R (n-1) X (n) ];

滤波:y (n) =WT (n-1) X (n) ;

误差估计:e (n) =d (n) -y (n) ;

更新权向量:W (n) =W (n-1) +g (n) e (n) ;

更新逆矩阵:R (n) =[R (n-1) -g (n) XT (n) R (n-1) ]/μ;其中, R (n) 为自相关矩阵Rxx (n) 的逆矩阵, 常数μ是遗忘因子, 且0<μ<1。

综上所述:算法实现的主要步骤为:

(1) 数据采集与生成, 取d (n) , X (n) ;

(2) 对参数的初始化;

(3) 自适应的滤波处理;

(4) 滤波器系数更新。

RLS滤波器通过对自身滤波系数进行调整, 由维纳滤波原理可知, 指数模式的暂态过程逐渐趋向于稳态, 将会收敛到最优权系数, 这个过程被称为学习过程。RLS算法的思想是尽可能让每个时刻对所有已经输入信号而言估计的平方误差的加权和最小, 这使得RLS算法对非平稳信号的适应性非常好。RLS算法采用时间平均, 所以得出的最优滤波器依赖于用于计算平均值的样本数。

3 MATLAB算法仿真

为了检验RLS滤波算法的性能, 利用数字工具MATLAB软件[12]对列控音频信号进行了计算机模拟仿真。计算机模拟仿真条件:

(1) RLS滤波器阶数L=16;

(2) 系统的FIR系数为W=[0, 0, …, 0];

(3) 输入信号载频为1 700 Hz、调制频率为11.4 Hz的列控音频信号。

输入信号的采样频率10 k Hz, 图2为低频调制信号与列控音频信号波形图。

系统首先判断输入列控移频信号的载频, 通过载频大小, 取列控音频的某一边频作为RLS滤波器的期望参考输入, 期望输入为1 689 Hz的下边频, 波形如图3所示。通过RLS自适应滤波后, 提取出输入FSK信号中与期望信号对应的1 711 Hz的频率分量, 而1 689 Hz频率分量的信号则被抑制。输出波形如图4所示, 图4的下部为误差信号。

观察图4发现, 输入信号中与1 689 Hz对应频率分量的部分虽得到有效抑制, 但其中仍含有一定幅度的输出, 经检波、低通滤波后, 波形如图5所示, 此时, 可以取一定的阈值, 对输出信号进行整形转换为方波信号, 波形如图5所示, 这样可以准确地计算列控音频FSK信号的调制频率。

方波信号就是所谓的低频调制信号, 因此只需提取出该方波信号周期, 便可得调制频率。该调制频率与标准频率求误差, 得到相应的误差数据。

利用该算法的系统已设计成功, 通过对实际列控音频进行实验, 记下数据如表1与表2所示。表1为两种信号制式的载频数据, 表2为相应低频调制信号的数据。

表1数据显示, 本算法系统测量的误差绝对值不超过1 Hz, 表2数据显示, 低频测量结果误差绝对值不超过0.1 Hz, 可见, 不管是载频还是低频, 本算法完全可以满足铁路通信系统的解调精度要求标准。

4 结语

本文介绍了铁路列控系统移频信号的特点, 讨论了基于RLS算法的自适应滤波器, 提出了一种基于RLS技术的列控音频检测新方法, 该方法首先检测列控音频的载频信号大小, 然后取列控音频的某一边频为RLS滤波器的期望参考输入。通过MATLAB软件进行了验证, 结果表明, 该方法能有效地滤除相应边频, 可以通过低通滤波求取低频包络信号。最后, 利用该算法对真实的列控音频信号进行了检测, 测量结果与实际相符合, 因此该算法是有效的, 具有一定的应用价值。且此检测方法实现简单, 运算方便, 具有很好的抗干扰性, 且设定合理的参数, 计算调制频率和载频得到较高的精度, 以铁路实际列控音频信号试验, 实现了对信号的可靠检测, 取得了预期的效果, 有一定的应用价值。

摘要：列控系统是列车运行安全的保证, 而音频信号又是列控系统的地面重要信息来源。为了对列控音频信息可靠检测, 介绍铁路列控系统移频信号的特点, 提出一种基于递推最小二乘 (RLS) 技术的列控音频检测新方法。该方法首先检测列控音频的载频信号大小, 然后取列控音频的某一边频为RLS滤波器的期望参考输入。通过MATLAB软件进行验证, 结果表明, 该方法能有效地滤除相应边频, 可以通过低通滤波求取低频包络信号。最后, 利用该算法对真实的列控音频信号进行检测, 测量结果与实际相符合, 因此该算法是有效的, 具有一定的应用价值。

关键词：列控音频,RLS,MATLAB,检测

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