第13讲 CTCS-2级列控系统车载设备
一、CTCS2车载设备及其功能
主要功能：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DMI 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
EB, SB 图1 列控车载系统组成
CTCS 2级车载设备结构如图1所示，动车组的两端各安装一套独立的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，核心设备采用三取二或者二乘二取二结构; 力求达到高安全性和可用性：安全等级达到SIL4级。车载设备主要包括以下内容。
1）车载安全计算机(VC)：车载安全计算机是ATP 装置的核心部分，负责从ATP 各个模块搜集信息，生成制动模式曲线，必要时通过故障-安全电路向列车输出制动信息，控制列车安全运行。为了保证列车控制的安全性和设备的冗余性，安全计算机一般采用二乘二取二或者二取二冗余结构，安全等级达到SIL4级。
2）应答器信息接收模块(BTM)：BTM 天线接收来自地面应答器的信号，传输至BTM
模块进行信息解调处理。BTM 是一个采用二取二技术的故障-安全模块。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，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）连续信息接收模块(STM)：通过STM 天线接收轨道电路信号，解调轨道电路上传的信号信息，将解调的信息及时传递给安全计算机和列车运行监控记录装置。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。
4）司机操作界面 (DMI)：通过声音、图像等方式将ATP 车载装置的状态通知司机。司机可以通过MMI 上的按键来切换ATP 装置的运行模式或是输入必要的信息。MMI 为配备有带按钮的液晶显示器。MMI 安全等级为SIL2级。各ATP 车载设备采用统一的显示界面和司机操作规程。ATP 车载设备应具备独立的输入手段，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。
5） 列车运行监控装置LKJ-2000：200km/h动车组车载列控系统，同时装备ATP 车载设备和列车运行监控装置LKJ-2000。在CTCS2级区段，由ATP 车载设备控车。在CTC0、CTCS1级区段或在CTCS2级区段ATP 车载设备特定故障下，LKJ 结合ATP 车载设备提供的机车信号或主体机车信号功能，控制列车运行，最高速度不超过160km ／h 。
LKJ 通过ATP 车载设备接收或记录有关列控状态数据(含进路参数、列车位置等) 及其对应的操作状态信息。
二、200km ／h 动车组ATP 车载设备的工作模式
ATP 车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制动优先（人控优先）两种模式，通过ATP 车载设备内部设置选择其中一种模式。
设备优先的列控ATP 系统在列车速度高于目标速度后立即进行制动控制，当列车速度低于目标速度后自动缓解，不必司机参与。其优点是能最大限度减轻司机负担，有利于缩短列车追踪间隔。这种控制方式对设备本身的自动化程度及列车的制动缓解性能要求较高。
人控优先的方式只有在列车速度超过安全运行所允许的速度，设备才进行惩罚性的强迫制动。列车正常运行时设备不干预司机操作。人控优先的系统有助于加强司机的责任感，发挥其驾驶技巧。
ATP 车载设备主要工作模式有完全监控、部分监控、目视行车、调车监控、隔离模式等。
（1）完全监控模式
当车载设备具备列控所需的基本数据(轨道电路信息、应答器信息、列车数据) 时，ATP 车载设备可工作在完全监控模式。此时由ATP 车载设备生成目标距离模式曲线，通过DMI 显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。设备制动优先模式见图8-34。
图8-34 设备制动优先模式
（2）部分监控模式
当ATP 车载设备接收到轨道电路允许列车信息，但线路数据缺损时，ATP 车载设备工作于部分监控模式，其产生固定限速，监控列车运行。
连续两组及以上应答器的线路数据丢失，列车在ATP 车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，ATP 车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），控制列车运行。
侧线发车时，ATP 车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU 码或UUS 码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。
引导接车时，ATP 车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB 码），形成并保持固定限制速度（20km/h），控制列车运行。
（3）目视行车模式
当ATP 车载设备显示禁止信号时，ATP 处于目视行车模式。此时列车停车后，根据行车管理办法(含调度命令) ，ATP 生成固定限制速度(20km／h) ，列车在ATP 监控下运行，司机对安全负责。司机制动优先模式见图8-35，8-36。
图8-35 司机制动优先模式
EB
司机制动优先下的ATP 动作原理
图8-36 司机制动优先下的ATP 动作原理
（4）调车监控模式
当车列进行调车作业时，司机经过特殊操作后，转为调车模式，ATP 生成调车限制速度，控制列车运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。
（5）隔离模式
当ATP 车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，ATP 车载控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM 失效，ATP 车载设备提供机车信号，可人工转换为LKJ 控制列车。
既有提速线反向运行时，按照自动站间闭塞运行。
客运专线反向运行时，ATP 可反向追踪运行，ATP 车载设备的控制方式与正向相同，采用完全监控模式。
第13讲 CTCS-2级列控系统车载设备
一、CTCS2车载设备及其功能
主要功能：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DMI 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
EB, SB 图1 列控车载系统组成
CTCS 2级车载设备结构如图1所示，动车组的两端各安装一套独立的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，核心设备采用三取二或者二乘二取二结构; 力求达到高安全性和可用性：安全等级达到SIL4级。车载设备主要包括以下内容。
1）车载安全计算机(VC)：车载安全计算机是ATP 装置的核心部分，负责从ATP 各个模块搜集信息，生成制动模式曲线，必要时通过故障-安全电路向列车输出制动信息，控制列车安全运行。为了保证列车控制的安全性和设备的冗余性，安全计算机一般采用二乘二取二或者二取二冗余结构，安全等级达到SIL4级。
2）应答器信息接收模块(BTM)：BTM 天线接收来自地面应答器的信号，传输至BTM
模块进行信息解调处理。BTM 是一个采用二取二技术的故障-安全模块。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，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）连续信息接收模块(STM)：通过STM 天线接收轨道电路信号，解调轨道电路上传的信号信息，将解调的信息及时传递给安全计算机和列车运行监控记录装置。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。
4）司机操作界面 (DMI)：通过声音、图像等方式将ATP 车载装置的状态通知司机。司机可以通过MMI 上的按键来切换ATP 装置的运行模式或是输入必要的信息。MMI 为配备有带按钮的液晶显示器。MMI 安全等级为SIL2级。各ATP 车载设备采用统一的显示界面和司机操作规程。ATP 车载设备应具备独立的输入手段，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。
5） 列车运行监控装置LKJ-2000：200km/h动车组车载列控系统，同时装备ATP 车载设备和列车运行监控装置LKJ-2000。在CTCS2级区段，由ATP 车载设备控车。在CTC0、CTCS1级区段或在CTCS2级区段ATP 车载设备特定故障下，LKJ 结合ATP 车载设备提供的机车信号或主体机车信号功能，控制列车运行，最高速度不超过160km ／h 。
LKJ 通过ATP 车载设备接收或记录有关列控状态数据(含进路参数、列车位置等) 及其对应的操作状态信息。
二、200km ／h 动车组ATP 车载设备的工作模式
ATP 车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制动优先（人控优先）两种模式，通过ATP 车载设备内部设置选择其中一种模式。
设备优先的列控ATP 系统在列车速度高于目标速度后立即进行制动控制，当列车速度低于目标速度后自动缓解，不必司机参与。其优点是能最大限度减轻司机负担，有利于缩短列车追踪间隔。这种控制方式对设备本身的自动化程度及列车的制动缓解性能要求较高。
人控优先的方式只有在列车速度超过安全运行所允许的速度，设备才进行惩罚性的强迫制动。列车正常运行时设备不干预司机操作。人控优先的系统有助于加强司机的责任感，发挥其驾驶技巧。
ATP 车载设备主要工作模式有完全监控、部分监控、目视行车、调车监控、隔离模式等。
（1）完全监控模式
当车载设备具备列控所需的基本数据(轨道电路信息、应答器信息、列车数据) 时，ATP 车载设备可工作在完全监控模式。此时由ATP 车载设备生成目标距离模式曲线，通过DMI 显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。设备制动优先模式见图8-34。
图8-34 设备制动优先模式
（2）部分监控模式
当ATP 车载设备接收到轨道电路允许列车信息，但线路数据缺损时，ATP 车载设备工作于部分监控模式，其产生固定限速，监控列车运行。
连续两组及以上应答器的线路数据丢失，列车在ATP 车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，ATP 车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），控制列车运行。
侧线发车时，ATP 车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU 码或UUS 码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。
引导接车时，ATP 车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB 码），形成并保持固定限制速度（20km/h），控制列车运行。
（3）目视行车模式
当ATP 车载设备显示禁止信号时，ATP 处于目视行车模式。此时列车停车后，根据行车管理办法(含调度命令) ，ATP 生成固定限制速度(20km／h) ，列车在ATP 监控下运行，司机对安全负责。司机制动优先模式见图8-35，8-36。
图8-35 司机制动优先模式
EB
司机制动优先下的ATP 动作原理
图8-36 司机制动优先下的ATP 动作原理
（4）调车监控模式
当车列进行调车作业时，司机经过特殊操作后，转为调车模式，ATP 生成调车限制速度，控制列车运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。
（5）隔离模式
当ATP 车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，ATP 车载控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM 失效，ATP 车载设备提供机车信号，可人工转换为LKJ 控制列车。
既有提速线反向运行时，按照自动站间闭塞运行。
客运专线反向运行时，ATP 可反向追踪运行，ATP 车载设备的控制方式与正向相同，采用完全监控模式。