CTCS系统详细介绍

第一章 列车运行控制系统在国内外发展现状

近年来随着人工智能技术，计算机及其相关技术的飞速发展，世界各国都开始了用高新

技术改造传统铁路运输模式的研究，目的在于提高铁路运输效率，增强铁路运营安全，提高服务质量，减少环境污染。如作为欧洲21世纪干线铁路总统解决方案的欧洲铁路运输管理系统ERTMS，法国铁路的连续实时追踪自动化系统ASTREE，日本新干线的列车运营管理系统COMTRAC和COSMOS,北美的先进列车控制系统ATCS，列车间隔控制系统PTS和PTC，美国旧金山港湾铁路的先进列车控制系统AATC，日本的新一代列车控制系统ATACS及计算机和无线电辅助列车控制系统CARAT等。其中代表世界先进水平的高速铁路列控系统的如德国LZB系统：采用轨道环线电缆传送列控信息；日本DS-ATC系统：采用有绝缘的数字轨道电路传送列控信息；法国UM2000+TVM430系统：采用无绝缘数字轨道电路传送列控信息（分级控制）；但以上三种高速列控系统均采用大量专有技术，相互间不兼容，技术平台不开放。欧洲ETCS系统：为实现欧洲铁路互联互通，欧盟组织确定了适用于高速铁路列控的标准体系，技术平台开放；基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并已投入商业运营；欧洲正在建设和规划的高速铁路均采用ETCS列控系统，是未来高速列车控制系统的发展方向。

我国铁路地域广大、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一，同为绿灯却有多种速度含义。另外，我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行，这样必然要求客货列车均需装备ATP，从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外。 我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式，对列车运行实行开环控制，依靠司机严守信号保证行车安全。因此，习惯于现有机车信号＋监控装置的控车模式。目前，机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化，但轨道电路制式繁多，有的根本不能满足“主体化”的要求，将面临淘汰。信号基础装备薄弱，影响了是我国ATP的发展。GSM－R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台，技术上有明显优势，产品得到多家厂商的支持，这在欧盟已得到证明。我国GSM-R网络建设还在起步阶段，影响了基于GSM-R的CTCS的实施。我国铁路第六次大面积提速调图推出了一系列重大技术创新成果，铁道部经过深入研究和科学论证，立足于我国技术和设备，参照国际相关标准和经验，提出了符合我国技术和铁路运输需要的中国列车运行控

制系统CTCS技术体系和总体规划，在我国大力发展CTCS系统以保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。第六次大提速200km/h区段装备列车运行控制系统，CTCS-2级区段延展里程5500余公里，TVM430区段延展里程760余公里，共计延展里程6260公里，涉及十个铁路局的7条干线，包括16个区段，250余个车站。

第二章 CTCS系统

2.1 定义

CTCS是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。

2.2基本功能{

(1) 安全防护

 在任何情况下防止列车无行车许可运行。  防止列车超速运行。

 防止列车超过进路允许速度。  防止列车超过线路结构规定的速度。  防止列车超过机车车辆构造速度。  防止列车超过临时限速及紧急限速。  防止列车超过铁路有关运行设备的限速。

 防止列车溜逸。 (2)人机界面

 以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。  实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。

 具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和安全控制要求对输入数据进行有效性

检查。

(3) 检测功能

 开机自检功能和运行中动态检查功能。

 能够记录设备的关键数据以及关键动作，并提供监测接口。 (4) 可靠性和安全性

 按照信号故障—安全原则进行系统设计。  核心硬件设备须采用冗余结构。

 满足电磁兼容性相关标准。

2.3 CTCS体系结构

2.3.1CTCS的体系结构配置

CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置

铁路运输管理层 网络传输层 地面设备层  铁路运输管理层

铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCS为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。  网络传输层

CTCS网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。  地面设备层

地面设备层主要包括列控中心、轨道电路和点式设备、接口单元、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。  车载设备层

车载设备层 车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模

块、人机界面和记录单元等。

2.3.2 CTCS体系结构

参照国际标准，结合国情，从需求出发，按系统条件和功能划分等级。CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计。

地面子系统由应答器、轨道电路列车控制中心（TCC）/无线闭塞中心（RBC）、 无线通信网络（GSM-R）组成。

车载子系统包括列车车载设备和车载无线通信模块。 系统结构如图所示。

列车 机车乘务 输入模块 输出模块 人机界面运行管理 记录单元 测速模块车载安全计算机 无线通信模块 设备维护 记录单元 点式信息接收模块 连续信息接收模块 车载设备 点式 设备 轨道 电路 无线通信 GSM-R 相邻列控中列控中心 地面设 维护管理中 联锁设备 调度集中系

2.4 CTCS 分级

CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0～4级。

CTCS-0级(简称C0级)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统，适用于列车最高运行速度为120km/h以下的区段。

CTCS-1级(简称C1级)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。适用于列车最高运行速度为160km/h以下的区段。

CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采用车地一体化设计的列车运行控制系统。面向提速干线和客运专线，适用于各种线路速度区段，地面可不设通过信号机。

CTCS-3级(简称C3级)：基于无线传输信息，并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统，点式设备主要传送定位信息。C3级列控系统可以叠加在C2级列控系统上。 CTCS-4 级(简称C4级)：完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由无线闭塞中心和列控车载设备共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。

2.5 CTCS级间关系

2.5.1 CTCS级间关系原则

 符合CTCS规范的列车超速防护系统应能满足一套车载设备全程控制的运用要求。  系统车载设备向下兼容。  系统级间转换应自动完成。

 系统地面、车载配置如具备条件，在系统故障条件下应允许降级使用。  系统级间转换应不影响列车正常运行。  系统各级状态应有清晰的表示。

2.5.2 CTCS级间转换

CTCS车载设备向下兼容，通过系统设计，系统级间切换可以自动完成，级间切换不影响列车正常运行，如既有线提速区段，配置CTCS2级车载设备的列车可以在运行过程中自动完成CTCS1/0级至CTCS2级或CTCS2级至CTCS1/0级的切换。

 CTCS级间转换原则上在区间自动转换(不应在进站信号机处转换)，并向司机提供相

应的声光警示，由司机按压确认按钮，解除警示。自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息，手动转换。

 CTCS级间转换应分别设置具有预告、执行功能的固定信息应答器。每个运行方向

需要单独设置预告点应答器，执行点应答器可与区间固定应答器合用。

 在级间转换时，应保证控车权可靠平稳交接。控车权的交接以ATP车载设备为主。  级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成，司机缓解后，自动转换。

2.6 CTCS规范

 CTCS技术规范总则  CTCS功能需求规范

 CTCS系统需求规范  查询应答器技术规范  列控中心技术规范  MMI功能接口规范  与车载其他系统接口规范  无线信息传输功能接口规范

第三章CTCS-2级列控系

CTCS2级列控系统是在我国既有成熟信号系统技术设备基础上，通过适当增加其它信号设备(如：应答器、车站列控中心、ATP车载设备)，构成具有中国特色、实现目标距离速度控制功能并基于轨道电路的连续式列控系统。CTCS2系统为统一制式，与既有线信号系统兼容。ATP地面设备与ATP车载设备采用一体化系统设计，适用于200 km／h线路。

3.1 CTCS2的总体功能需求，

主要包括：功能实现的基本方法、地面设备、车载设备、信息传输、设备模块化、性能和安全性、与现有列控系统的兼容性、系统启动和数据输入、操作状态及转换、默认值。 (1)操作功能

车载设备的启动和检测、列车和司机的数据输入、调车、部分监督、完全监督、CTCS2车载设备的隔离、与现有列车控制系统和防护系统的兼容性。 (2)基础设施功能

基础设施的数据收集、运行权限终点、对列车驶入被占用轨道区段的监控、对车挡的监控、线路设备的临时隔离。 (3)车载功能

列控数据采集，静态列车速度曲线计算、动态列车速度曲线的计算、缓解速度的计算、列车定位、速度的计算和表示、运行权限和限速在MMI上的表示。运行权限和限速的监控，在任何情况下防止列车无行车许可地运行，防止列车超速运行，防止列车溜逸。列车

超速时，车载设备的超速防护具备采取声光报警、切除牵引力、动力制动、空气

常用制动、紧急制动等措施。车载设备发生故障时，及时报警提醒机车乘务员并对故障设备进行必要的隔离。司机行为的监控、反向运行防护、CTCS2信息的记录。

(4)车站列车控制中心功能

根据其管辖范围内务列车位置、联锁进路以及线路限速状况等信息，确定各列车运行许可，并通过轨道电路及点式应答器实时传送给相关列车。 (5)其他功能

 级间转换功能

 车载设备发生故障后隔离功能  不同条件下，多种监控模式

3.2 CTCS2系统主要技术条件 3.2.1总体要求

(1)系统适应列车最高允许运行速度250km/h，正向运行时动车组最小追踪间隔5分钟要求。

(2)系统采用自动闭塞，闭塞分区划分及轨道电路信息定义应满足250km/h动车组控车要求，同时满足四显示自动闭塞的行车要求。

(3)列车正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行。

(4)系统采用目标距离模式曲线监控列车安全运行。生成监控曲线所需的行车许可、线路参数、限速等信息由轨道电路和应答器提供。

(5)列控车载设备具有设备制动优先和司机制动优先两种控车模式，一般应采用设备制动优先控车模式。

(6)系统设备的安全完善度等级（SIL）应达到IEC61508规定的4级。 (7)系统设备工作环境应符合TB/T-1433、TB/T-3021

(8)系统设备电磁兼容性应符合TB/T-3073、TB/T-3074的有关规定。

(9)系统设备可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）应符合EN50126的有关规定。

3.2.2基本要求

(1）防止列车冒进禁止信号，应根据系统安全要求设置 安全防护距离。 (2) 应具有冒进防护措施。 (3) 防止列车越过规定的停车点。

(4) 防止列车超过允许速度、固定限速和临时限速运行， 临时限速命令由调度中心或本地限速盘给出，限速等 级及区域应满足运营需要。

(5) 应具有车尾限速保持功能。 (6) 防止列车超过规定速度引导进站。 (7) 防止机车超过规定速度进行调车作业。 (8) 车轮打滑和空转不得影响车载设备正常工作。

3.3 CTCS2系统结构

(1)既有线列控系统

面向120km/h以下的区段:既有线的现状（即CTCS 0级），由通用机车信号和运行监控记录装置构成。

面向160km/h以下的区段:由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。 (2)CTCS2系统总体描述

既有线CTCS-2级列控系统是基于轨道电路加点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统（以下简称列控系统）。系统主要由车站列控中心、轨道电路、应答器、车载设备等构成。

车站列控中心根据进路状态、线路参数、限速命令等产生进路及限速等相关控车信息，通过有源应答器传送给列车。

 采用ZPW-2000（UM）系列轨道电路，按自动闭塞、站内电码化方式，完成列车占用

检测、产生列车运行许可并连续向列车传送。

 采用的应答器应设于各进站端、出站端、区间适当位置及特殊地点，向车载设备传输定

位信息、进路参数、线路参数、限速信息等。

 列控车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、限速信息及有关动车组信

息生成控制速度和目标距离模式曲线，监控列车安全运行。

 车载设备：车载ATP设备，包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元，机车

接口单元，测速单元，LKJ监控装置。

 地面设备：车站列控中心，轨道电路，轨旁电子单元LEU和有源应答器，区间无源应

答器。

记录器制动接口BTMSTM车务终端动车组车载计算机人机接口信号楼微机监测车站列控中心LEU微机联锁车站联锁轨道电路 BTM天线STM天线地面应答器

3.4 CTCS2工作原理及控制模式 3.4.1CTCS2列控信息

(1)连续信息由轨道电路提供,包括以下信息：  行车许可。

 空闲闭塞分区数量。  道岔限速等

ZPW—2000轨道电路

轨道电路码序按《机车信号信息定义及分配》(TB 3060－2002)执行，CTCS-2基本码序如下。

轨道空闲 8 7 6 5 4 3 2 1 0 HU 信号显示 L L L L L L LU U 信息名称 L6码 L5码 L4码 L3码 L2码 L码 LU码 U码 HU码 信息显示 L L L L L L LU U2 UU 信息名称 L6码 L5码 L4码 L3码 L2码 L码 LU码 U2码 UU码 信号显示 L L L L L L LU U2S UUS 信息名称 L6码 L5码 L4码 L3码 L2码 L码 LU码 U2S码 UUS码

低频信息按下表进行分配

轨道电路采用标准载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz。 频偏:11Hz,低频:10.3+n*1.1Hz 序号 信息名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U2S码 20.2 L5码 L4码 L3码 L2码 L码 23.5 10.3 12.5 11.4 LU码 LU2码 U码 13.6 15.8 16.9 频率（Hz） 21.3 序号 信息名称 10 11 12 13 14 15 16 17 18 载频切占用L6码（预U2 码 UUS码 UU 码 HB 码 HU 码 H 码 换 频率（Hz） 14.7

轨道电路信息满足最高250km/h速度列车安全运行的要求，基本码序为： ●停车：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU ●侧线接车（默认速度45km/h）： L5-L4-L3-L2-L-LU-U2-UU ●侧线接车（默认速度80km/h）：

L5-L4-L3-L2-L-LU-U2S-UUS

 L6码（预留）：表示运行前方8个及以上闭塞分区空闲。  L5码：表示运行前方7个及以上闭塞分区空闲。  L4码：表示运行前方6个及以上闭塞分区空闲。  L3码：表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲.  L2码：表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲。  L码：表示运行前方3个及以上闭塞分区空闲

检查 留） 27.9 22.4 19.1 18 24.6 26.8 29 25.7  LU码：表示运行前方2个闭塞分区空闲。

 LU2码：表示列车运行前方2个闭塞分区空闲（不推荐使用）  U码：表示列车运行前方1个闭塞分区空闲。

 U2S码：要求列车限速运行，预告列车运行前方闭塞分区为UUS码。  U2码：要求列车限速运行，预告列车运行前方闭塞分区为UU码。

 UUS码：要求列车限速运行（默认限速值：80km/h），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的直向或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。

 UU码：要求列车限速运行（限速值：45km/h），表示列车接近的地面信号机开放经

道岔侧向位置的进路。

 HB码：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码：要求及时采取停车措施。  H码：要求立即采取紧急停车措施。

(2)点式信息由有源应答器和无源应答器提供，包括以下的信息：  线路长度(以闭塞分区为单位提供)。  线路坡度。  线路固定限速。  临时限速。  级间切换。  列车定位等信息。

3.4.2 CTCS2工作原理

 允许速度:列车运行过程中允许达到的最高安全速度。  目标速度;列车到达前方目标点时允许的最高速度。  目标距离:列车前端至运行前方目标点的距离。

 目标-距离模式曲线:以目标速度、目标距离、线路条件、列车特性为基础生成的保

证列车安全运行的制动模式曲线

 目标距离－速度控制:目标距离－速度控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身

的性能，确定列车制动曲线，采取连续式一次制动模式控制列车运行。

如图所示，实线为目标距离速度监控曲线，从最高速至零的列车速度监控曲线为一条连贯光滑的曲线，虚线为列车实际驾驶速度曲线，列车实际减速运行只要在监控曲线之下就可以了，如果超速碰撞了速度监控曲线，列控车载设备将自动触发常用制动或紧急制动，防止列车超速运行。

200 驾驶曲线 监控曲线 45

目标距离－速度控制

列控车载设备给出的一次连续的制动速度控制曲线是根据目标距离、线路参数和列车本身的性能计算而定的。

为计算得到速度监控曲线，由轨道电路发送行车许可和前方空闲闭塞分区数量信息，由应答器发送闭塞分区长度、线路速度、线路坡度等固定信息，列控车载设备接收上述信息，通过“前方空闲闭塞分区数量”和“闭塞分区长度”信息，获得目标距离长度，并结合线路速度、线路坡度和对应列车的制动性能等固定参数，实时计算得到速度监控曲线，并监控实际驾驶曲线处于速度监控曲线下方，保证列车安全运行。

3.4.3系统总体技术方案

CTCS-2列控系统通过 ZPW--2000轨道电路发送行车许可，列控车载设备根据轨道电路信息码，并结合应答器信息控制列车安全行车。

CTC图标说明：有源应答器无源应答器车站联锁列控中心列控中心列控中心车站联锁 道岔、 应答器、信号机轨道电路 轨道电路 应答器、 道岔、轨道电路信号机 ZPW2000轨道电路码发送CTCS2的行车许可 L5L4L3L2LLUUHU。

CTCS2运行示意图

3.5.地面设备及技术条件

3.5.1. 车站列控中心

既有线暂按列控方式设置，将来可考虑联锁、列控、区间一体化设置。

(1)列控中心基本结构及总体描述

 车站列控中心是设于各个车站的列控核心安全设备，采用冗余的硬件结构。  车站列控中心与车站联锁、CTC/TDCS设备接口，根据调度命令、进路状态、线路

参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器传送给列车。  车站列控中心设于各车站，原则上区间不设列控中心和有源应答器。当站间距离过

大，总出站口设置一个有源应答器不能满足需求时，可增设有源应答器。

列控中心基本结构

(2)列控中心主要功能

 接车进路报文发送;  临时限速报文发送;  进站信号机降级显示;  6502电气集中进路识别。 (3)与TDCS、CTC站机连接(P口)

 从TDCS、CTC中获得调度命令，包括接发车信息、临时限速信息(起点里程、长度、

速度、车次、起止时间等)、运行方向信息等。

 临时限速信息也可由值班员在列控中心人机界面人工输入，通过TDCS、CTC站机向列

控中心传送。

 对于TDCS，控制指令需经车站值班员人工确认后方可执行。  应能自动反馈执行结果，出现问题及时报警

(4)与车站联锁系统连接(Q口)

 从车站联锁系统获得得车站进路和相关实时信息，包括进站、出站、通过、进路、股道

号、信号机开放等。

 根据需要，输出进站或进路信号机点黄灯、接近区段轨道电路发黄码控制条

件，由联锁完成控制及驱动。

 对于站型简单、6502电气集中中间站，在保证安全控车的前提下，Q口可考

虑简化处理：对进站能区分进站信号机、正线通过、道岔直向或侧向接车，对出站能区分是正向还是反向发车。

车站采用计算机联锁时的列控中心关系图 车务终端 微机监测

车站采用6502电气集中时的列控中心关系图 进站信号机点灯接近区段发码

TDCS或CTC调度中心TDCS或CTC车站分机QP车站列控中心S进站信号机点灯接近区段发码RLEU软件测试端口车载ATPBTM STM计算机联锁上位机应答器TDCS或CTC调度中心车务终端TDCS或CTC车站分机QP车站列控中心SRLEU软件测试端口车载ATPBTM STM6502电气集中信息采集进站信号机黄灯及轨道电路发码控制继电器微机监测应答器

(5)与车站微机监测系统连接(R口)

列控中心应具有自检、自诊、监测功能，含有源应答器的监测、接口与通道监测、值班员操作过程实时记录，并向车站微机监测系统传送相关信息。 (6)与地面电子单元(LEU)连接(S口)

 LEU按照列控中心产生的应答器报文地址，实时选择对应的报文向有源应答器传送。  未办理进路或LEU与应答器通信中断时，应答器应有保证行车安全的缺省报文。  有源应答器的报文按应答器编码规则编制，各报文均固化在LEU中，内容包括编号、

链接关系、临时限速(至限速始点距离、限速区长度、限速速度)、进路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。

 具有完备的维护、测试、管理手段，具有软件功能测试端口，并能进行脱机。

3.5..2应答器，

应答器包括有源应答器[含地面电子单元(LEU)]和无源应答器 （1）应答器设备向列控车载设备传送以下信息：

 线路基本参数：如线路坡度、轨道区段等参数；  线路速度信息：如线路最大允许速度、列车最大允许速度等；

 临时限速信息：当由于施工等原因引起的对列车运行速度进行时，向列车提供临时

限速信息；

 车站进路信息：根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区

段”等线路参数；

 道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行的速度；  特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等；  其他信息：固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。 （2）LEU和有源应答器功能及工作原理

 接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发。

 接收外部发送的控制命令，根据控制命令选择一条预先存储的报文并连续向应答器发

送。

 存储几百条至上千条报文。

 当输入通道故障或LEU内部有故障时，向应答器发送预先存储的默认报文。  当有车载天线经过有源应答器上方时，LEU不转换新的报文。

 一台LEU可以同时向4台有源应答器发送不同信息内容的报文。  输出开路与短路检测信息。

 设备自检及事件记录，并向外部设备上传。

应答器工作原理

3.5.3 轨道电路

CTCS-2列控系统采用既有的 ZPW—2000（UM）系列轨道电路。为满足列车车载设备运行需要，强制要求车站正线电码化区段和发车区段轨道电路载频必须满足交叉配置，不能使用同一频率。

3.6 CTCS2列控车载设备及技术条件

3.6.1 CTCS2车载设备系统结构

 动车组的两端各安装一套的ATP车载设备。

 总体结构采用硬件冗余结构，关键设备均采用双套，核心设备采用3取2或者2×2取

2结构。

 高安全性和可用性：安全等级达到SIL4级 3.6.2CTCS2列控车载设备功能

（一）超速防护

 列控车载设备的超速防护功能监控列车允许的速度，包括：动车组构造速度、线路允许

速度、进路允许速度、临时限速和紧急限速。

 如果列车速度与允许速度之间的差距超过报警门限，列控车载设备提供相应报警信息。

 如果列车速度与允许速度之间的差距超过常用制动门限，列控车载设备会产生常用制

动。

 如果列车速度与允许速度之间的差距超过紧急制动门限，列控车载设备会产生紧急制

动，直到列车停车。 （二）生成目标距离控制模式曲线

根据来自轨道电路信息接收模块（STM）的轨道电路信息、来自应答器信息接收模块（BTM）的线路描述数据以及列车的特性，列控车载设备生成一次制动的连续控制模式曲线。

（三）机车信号功能

列控车载设备具备机车信号功能，并向列车运行监控记录装置输出机车信号信息。 (四)数据记录

(五)应答器信息接收与处理 (六)速度、距离计算及防滑防空转

列控车载设备实时监测列车运行速度并计算列车走行距离，校正空转或滑行对测速测距的影响。根据应答器信息进行位置校正，两个应答器的位置校正通过检测轨道电路的边界（绝缘节）实现。此外，列控车载设备可通过主机的拨码开关进行轮径补偿系数的设定。 （七）与乘务员进行信息交互

通过人机界面（DMI）设备，可以接受机车乘务员的信息输入，部分非安全信息也可通过运行监控记录装置（LKJ）提供，并向乘务员提供以下信息：列车实际速度、目标速度、速度、目标距离、机车信号等。显示和声音提示也可由DMI实现。 （八）防溜功能 （九） CTCS级间切换 （十）位置校正 （十一）载频锁定

 利用应答器信息锁定载频

 根据应答器信息中的【CTCS－1】信息包锁定轨道电路载频。  利用DMI的选择，根据DMI上下行载频按键选择锁定载频。  利用轨道电路信息锁定载频

 符合《主体化机车信号系统技术条件（暂行）》（科技运函［2004］114号）中有关载频

锁定的要求。

 各种载频锁定方法的相互关系

 在CTCS－1/0级区段，按上述DMI选择和轨道电路信息锁定载频的方法中最新接收的

指令锁定载频。

 在CTCS－2级区段，优先采用应答器信息锁定载频。如果未收到应答器信息，也可通

过DMI选择或轨道电路信息锁定载频。

3.6.3 ATP列控车载设备技术条件

 CTCS级别：满足CTCS2级，预留CTCS3级。

 速度目标值，满足250km／h，预留300km／h及以上扩展条件。  控制模式：目标一距离模式。

 驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。  信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。  兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。  列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。 机车信号功能：主体化机车信号功能，通用式机车信号功能 3.6.4 CTCS2系统关键设备

3.6.4.1车载安全计算机(VC)

以CSEE公司的CTCS2级设备为例，VC基于两个处理器的实时比较安全等级达到SIL4级。为了提高系统可用性，采用了第三个处理器。该处理方式基于两个不同应用处理器同时执行应用软件，并采用故障——安全检测器对这些处理器的输出进行比较。如果输出相同，检测器给出相关输出；若存在任何差异，检测器将输出设置为状态。 3.6.4.2 应答器信息接收模块(BTM)

一个BTM模块包含电源板、接收板、传输板和接口板。 BTM是一个采用2取2技术的故障——安全模块。它通过应答器信息接收天线接收地面应答器的信息，并通过一个专用信息接口和安全计算机同步。同时它还提供通过应答器中点时的确切时间。这一时间足够精确，能够让ATP车载设备在几厘米的准确范围内进行列车定位校准。

3.6.4.3连续信息接收模块(STM)

STM模块是安全模块，可接收ZPW-2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等

传统移频轨道电路的信息。STM及时传输地面轨道电路信息给安全计算机(VC)和列车运行监控记录装置(LKJ)。 3.6.4.4 司机操作界面 (DMI)

 DMI为配备有带按钮的液晶显示器，屏幕尺寸为10英寸。  显示单元安装在驾驶室，便于设备通风，且避免阳光直射的位置。  DMI安全等级为SIL2级。

 各ATP车载设备应采用统一的显示界面和司机操作规程。ATP车载设备应具备的

输入手段，全部信息通过ATP车载设备输入，但非安全信息也可由列车运行监控记录装置提供。

3.6.4.5 DRU(ATP车载设备的记录器)

 ATP车载设备配备了内部记录器，主要用于设备状态和故障信息以及各种事件的记

录。

 事件包括司机对ATP设备的操作、轨道电路信息、ATP与机车的信息交换等。  维修人员可通过专用电脑或IC卡等进行数据下载。 3.6.4.6速度传感器

 ATP车载设备的测速系统要求配置两套速度传感器。

 ATP车载设备的速度传感器需要于机车配置，但可以为机车及其他车载设备提

供速度通道。

第四章CTCS-3级列车运行控制系统简介

CTCS-3级列车运行控制系统是我国铁路时速300~350km客运专线的重要技术设备，是我国铁路技术体系和装备现代化的重要组成部分，是保证高速列车运行安全可靠高效的核心技术之一。CTCS-3级列车运行控制系统是基于GSM-R无线通信实现车—地信息双向传输、无线闭塞中心（RBC）生成行车许可的列控系统，采用先进的技术手段对高速运行下的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护，以目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行，并可满足列车跨线运营的要求。该技术具有自主知识产权。其总体技术方案明确了在系统集成、列控车载设备、地面RRC软硬件技术、安全通信技术以及系统仿真和测试技术等五个方面的技术要求，该系统满足中国铁路运输需要。

总结

当前，随着国家多条客运专线建设和京沪铁路高速铁路的建设，随着北京、上海等城市地铁和轻轨系统的建设，中国铁路和城市轨道交通正处于一个在世界历史上前所未有的大发展时期，列车运行控制系统，作为确保行车安全和提高运输效率的核心技术和关键技术设备的作用会日益显著。做课程的过程查阅了大量关于铁路信号新技术和列控系统的资料。首先介绍了列车运行控制系统在国内外的发展现状，然后介绍了CTCS系统，其中CTCS-2的技术比较成熟，在本文做了比较详细的介绍，CTCS-3系统只作了粗略介绍。通过此次课设，对国内外的信号新技术发展状况有了深刻认识和了解，尤其是对列车运行控制系统这一方面做了进一步的掌握。很多信号新技术的发展都是伴随着人工智能技术、计算机、通信及其相关技术的飞速发展而发展的，因此我们铁路专业的学生既要掌握信号专业知识又要拓宽自己的知识面掌握一些通信、计算机等方面的知识，总之这次课设收获颇多！

参考文献

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【4】邱宽民等.JT1-CZ2000型机车信号车载系统. 北京:中国铁道出版社，2007. 【5】张曙光. CTCS-3级列控系统总体技术方案. 北京:中国铁道出版社，2009. 【6】李映红.高速铁路信号系统. 成都: 西南交通大学，2009年5月. 【7】钱立新等.世界高速铁路技术. 北京:中国铁道出版社，2005. 【8】傅世善.闭塞与列控概论. 北京:中国铁道出版社，2006. 【9】高继祥.铁路信号运营基础. 北京:中国铁道出版社，1998.

【10】林瑜筠等.铁路信号新技术概论. 北京:中国铁道出版社，2005.