CTCS-2中国铁路列车控制系统
CTCS-2列控系统司机班培训课件(1)
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3．防止列车溜逸。
针对中国铁路不同的线路、不同的传输信 息方式和闭塞技术，CTCS划分为5个等级， 依次为CTCS0—CTCS4级，以满足不同线 路速度需求。
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CTCS0级为既有线的现状，即由目前使用 的通用式机车信号和运行监控记录装置构 成。
CTCS1级为面向160km／h以下的区段，由 主体机车信号和加强型运行监控记录装置 组成。它需在既有没备的基础上强化改造， 达到机车信号主体化的要求，增加点式设 备，实现列车运行安全监控。
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提供进路参数 提供限速数据 A站
提供下行方向 区间线路数据
3 - 5 km
正向线路数据 反向线路数据
13 86
57 42
反向线路数据
正向线路数据
13 86
应答器布置示意图
B站
57 42
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图7-2-3 应答器布置示意图
进站信号机处设置有源应答器，以提供接 车进路参数及临时限速信息。
除进出站口外，区间可不设置专用于反向运行 的应答器。
根据需要可设置特殊用途的无源应答器(如CTCS 级间转换等)。
应答器的正线线路参数交叉覆盖，实现信息冗 余。
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（7）车站电码化
CTCS2级区段，ATP车载设备的锁频功能 通过应答器信息实现，若应答器信息丢失， 由机车乘务员按现行规则手动切换轨道电 路载频。
CTCS2列控系统的车-地通信方式采用两 种：点式应答器，轨道电路。
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（1）点式应答器技术原理
点式信息发送设备用于为机车信号提供下 列信息：
CTCS-2级列控系统概述
目标距离：9-2-0--0mm
=1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 = 9200m
速度曲线
码序 空闲分区数量
1300m 1250m 1300m
L5 L4 L3 765
1350m
L2 4
1300m
L 3
1350m
LU 2
1300m
U 1
1350m
HU 0
L2
1300m
L
1350m
LU
1300m
U
1350m
HU
二、C2系统技术方案——系统构成职武业汉技高能速训铁练路段
列控系统 车载设备
速度传感器
应答器天线
轨道电路天线
基于无线信息传输，机车乘务 员凭车载信号行车 。 用于300-350km/h线路。 基于应答器和轨道电路信息传输 ，机车乘务员凭车载信号行车。 已应用于200-250km/h线路。
由主体机车信号和安全型运行监 控记录装置组成。
CTCS-0
由通用机车信号和运行监控记录 装置构成。既有线现状 。
一、系统概述——C2&C3系统列控技职术武业汉平技高能速台训铁练路段
点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理。
测速模块 实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。
设备维护记录单元 对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。
车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成控制速度与目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。
人机界面 车载设备与机车乘务员交互的设备。
牵 引 系 统
制 动 系统 统
列 车 网 络 系运 输 计 划
CTCS2列控系统
既有线时速200公里电务新技术培训教材CTCS2列车控制系统简介既有线200km/h动车组CTCS2列控系统由地面和车载设备两部分组成。
地面设备由列控中心、K5B计算机联锁、CTC、ZPW-2000A轨道电路和应答器等设备组成。
车载设备安装在动车组上，ATP车载设备由车载安全计算机、轨道信息接收单元（STM）、应答器信息接收单元（BTM）、制动接口单元、记录单元、人机界面（DMI）、速度传感器、轨道信息接收天线、应答器信息接收天线等组成。
ATP车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运行。
同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。
CTCS2列控系统设备构成见下图。
CTCS2列控系统设备构成图从上图可以看出，CTCS2级区段地面信号系统中除了通过轨道电路向列车传输连续信息外，还要通过应答器把地面的一些线路静态数据、临时限速以及进路参数等发送到机车上，以保障列车安全行驶。
第一章列控系统地面设备列控系统地面设备主要由车站列控中心、应答器设备、ZPW-2000轨道电路等组成。
第一节车站列控中心（TCC）车站列控中心设置在各车站机械室，是一套二乘二取二安全计算机系统，它与K5B计算机联锁、CTC车站自律机接口，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，通过安装在进、出站口的有源应答器传送给列车。
CTC调度中心的调度员向车站自律机发送临时限速命令（包括操作员姓名、命令号、限速起点、限速终点、限速级别、线路号和预计限速时间长度等相关内容），经车站值班员签收确认后，将限速命令发送给列控中心；列控中心通过P口与自律机通信，接收来自CTC的限速命令，并对收到的数据进行有效性检查；同时通过Q口与计算机联锁系统通信，获取进路信息、股道信息、区间运行方向信息，根据这些信息和限速命令在报文存储器内检索到相应报文，通过S口发送给LEU；LEU装设在列控中心机柜内，实时接收列控中心传送的数据报文并通过应答器数据传输电缆，送给对应室外有源应答器，实时更新有源应答器的数据，实现应答器对变化数据的发送。
CTCS-2级列车运行控制系统
铁路客运专线CTCS-2级列控系统配置及运用技术1. CTCS-2级列控系统技术路线按照CTCS-2级列控系统的总体技术目标，以及统一技术标准、技术平台、用户需求，主要依靠国内技术力量、借助国外先进经验，自主实施CTCS-2列控系统开发与集成，满足200～250km/h线路的运营要求，满足作为300～350km/h线路后备模式的运营要求。
在ZPW-2000轨道电路基础上，通过地面加装点式应答器、列控中心、临时限速服务器等，动车组装备列控车载设备，实现与车站联锁、行车指挥等设备的有机结合，由地面设备、车载设备、信号安全数据网，共同构成完整CTCS-2列控系统。
逐步建立完整的CTCS-2级列控系统技术体系，包括技术标准、产品标准、建设标准，以及联调联试、运用、维护规则等。
1.1. CTCS-2级列控系统原理客运专线CTCS-2级列控系统是基于轨道电路和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。
客运专线CTCS-2级列控系统由地面和车载设备构成。
地面设备由临时限速服务器、列控中心、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器设备等组成。
车载设备由车载安全计算机（VC）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录单元（DRU）、人机界面（DMI）等组成。
轨道电路实现列车占用检查，并连续向列车传送空闲闭塞分区数量等信息。
应答器向车载设备传输定位信息、线路参数、临时限速等信息。
列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站间安全信息（区间轨道电路状态、中继站临时限速信息、区间闭塞和方向条件等信息）传输等功能，根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息产生行车许可，通过轨道电路及有源应答器将行车许可传送给列车。
临时限速服务器完成临时限速命令的存储、校验、撤销、拆分、设置和取消及临时限速设置时机的辅助提示。
车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标-距离模式生成控制速度，监控列车安全运行。
CTCS-2中国铁路列车控制系统剖析
应答器报文组成
➢ 点式应答器报文码长1024bit，有效码长830bit，另包括校验、修正、扰码等； ➢ 无源应答器的报文采用特定的写入设备写入并固化在应答器中，信息是固定的； ➢ 有源应答器的报文固化在列控中心中，可存多条，列控中心根据需要选择具体条
目，在适当时机控制LEU向应答器传送； ➢ 考虑应答器信息涉及故障安全，无源应答器的报文是重叠覆盖的，有源应答器平
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三、轨道电路(ZPW2000A)
调谐区
主轨道电路
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➢CTCS-2级间转换原则
➢ CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给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。各应答器内 应同时提供前方一定距离内的线路数据，且各应答器位置信息应提供给列车运 行监控记录装置。
时有“缺省报文”并能进行监测； ➢ 应答器报文内容包括：应答器编号、链接关系、线路参数、线路里程、进路信息、
轨道电路或电码化载频、临时限速等等，报文按确定的编码规则进行编制；应答 器报文以信息包为单位，信息包有对应标识，一帧报文中可包含多个信息包 。
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应答器信息编码
➢ 部已制定了点式应答器编码规则，包括信息包定义、报文设计原则、 应答器用户报文构成等。
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CTCS-2 控车方 式
➢ 动车组同时装备ATP车载设备与列车运行监控记录装置。 ➢ 在CTCS2级以上区段，由ATP车载设备控车。 ➢ 在CTCS0级、1级区段或在2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。 ➢ 正常情况下，两种控车模式通过CTCS级间转换应答器自动转换（无需停车 转换）；故障情况下，停车手动转换。 ➢ 两种控车模式的转换通过ATP车载设备实现，LKJ通过ATP车载设备接收或记 录有关列控状态数据及其对应的操作状态信息。
高速铁路信号系统-第四章 CTCS-2级列控系统
4.3 系统构成
CTCS-2 列控系统分为车载设备和地面设备两部分，地面设备又分为轨旁和室内设 备两部分
图4.1 CTCS-2系统构成图
4.3 系统构成
1．地面设备 列控中心的硬件设备结构要求与车站计算机联锁相同，采用联锁列控一体 化结构，根据列车占用情况及进路状态，通过对轨道电路及可变应答器信 息的控制产生行车许可信息和进路相关的线路静态速度曲线，并传送给列 车。 轨道电路采用ZPW-2000系列，完成列车占用检测及列车完整性检查，连 续向列车传送允许移动的控制信息。
4.4 技术规范
1．总体要求 （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）系统设备的可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）应符合EN50126 的有关规定。
4.4 技术规范
3．车站列控中心技术要求 （1）车站设置车站列控中心，主要用于实现对有源应答器报文的存储与控制。 报文存储器应至少有 20% 的余量。 （2）当车站联锁建立列车进路后，车站列控中心通过控制进站端处有源应答器 为列车提供车站进路信息和车站及区间的限速信息，车站进路信息报文包括：应 答器链接、线路速度、线路坡度、限速、轨道区段等信息；车站列控中心通过控 制出站端处有源应答器为列车提供限速信息，根据需要还可提供区间线路参数、 应答器链统
1 4.1 概述
2 4.2 技术条件
3 4.3 系统构成
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4.4 技术规范
4.1 概 述
根据《CTCS技术规范总则》的描述，CTCS-2级列车控制系统是基于轨道电路和点式设备传 输信息的列车运行控制系统。它面向客运专线、提速干线，适用于各种限速区段，机车乘 务员凭车载信号行车。CTCS-2是结合中国实际情况，具有中国特色的列车控制系统，具有 以下特点： （1）基于轨道电路和应答器进行车地间信息传输。 （2）采用目标距离的控制模式，实现一次连续制动的控制方式。 （3）能在既有提速线路上叠加，实现在同一线路上与既有信号系统的兼容。 （4）采用了具有自主知识产权的ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，采用国内已有厂家试制 成功的欧标应答器，这就意味着地面设备已能国产化。车载信号设备已通过引进设备实现 技术引进，最终实现国产化。
CTCS2列车控制系统介绍
郑铁科技通讯 1/200636一、系统概述CTCS2级列控系统是列控系统的一种，是基于轨道电路和点式设备传输信息的列车运行控制系统。
它主要用于客运专线、提速干线，适用于各种限速区段、机车乘务员凭车载信号行车。
1. “CTCS2级”本身是《CTCS技术规范总则》中根据系统配置按功能划分的一个等级标准，有相应的技术条件。
近期在铁道部的组织下，基本确定了一种符合CTCS2级标准的列控系统，明确了其系统构成、设备和具体规定，初步形成具备了设计条件的列控系统，即CTCS2列控系统。
2. 欧洲ETCS1级列控系统是为了实现互连互通的目的，仅把轨道电路作为轨道占用设备，摒弃了不同制式轨道电路地对车信息传输方式，完全采用应答器或点式设备来传输线路参数和目标距离，构成了点连式列控系统。
我国铁路鉴于已确定的统一采用ZPW-2000系列轨道电路的实况，为充分发挥18信息的作用，确定CTCS2级的目标距离（移动授权凭证）由轨道电路进行连续信息传输，构成了近似连续式的列控系统。
这在系统功能上就优于欧洲ETCS1级，它具有中国特色。
3. CTCS2级线路数据由地面传送，而CTCS1级的线路数据是在车上贮存的，这是两者的主要区别。
4. CTCS2级用于200km/h既有线时，为了少改动，少投资，地面应答器相对少设；用于350km/h客车专线时，地面应答器相对多设。
二、系统构成列控系统分为车载设备和地面设备两部分，地面设备又分轨旁和室内设备两部分。
其总体结构见图。
1. 地面设备1.1 车站列控中心：既有线暂按独立列控方式设置，将来要求与车站计算机联锁相同，采用联锁、列控、区间一体化结构。
1.2 轨道电路：采用ZPW-2000系列轨道电路，完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送允许移动控制信息。
1.3 站内轨道电路：车站正线及股道采用与区间同制式轨道电路。
1.4 车站联锁：采用计算机联锁或6502型电气集中。
1.5 点式应答器：采用电气特性与欧洲ETCS技术规范相同的大容量应答器（分固定和可变应答器两种）。
CTCS-2列控系统
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中国列车运行控制系统-CTCS
铁道部ห้องสมุดไป่ตู้002年开始立项对ETCS技术规范进 行研究，提出发展CTCS的战略目标。
2004年铁道部发布了“CTCS技术规范总 则”、“CTCS-2技术条件”等规范文件。
使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向 所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通 信。
无线通信（GSM-R）地面设备
作为系统信息传输平台完成地－车间大容量的信息交换。
点式设备
主要提供列车定位信息。
轨道电路
主要用于列车占用检测及列车完整性检查。
车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成 目标距离模式曲线，控制列车按命令运行 。
人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。
CTCS-4级
CTCS 4级是基于无线传输信息的列车运行 控制系统；CTCS 4级面向高速新线或特殊线路 ，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或 移动闭塞；CTCS 4级由RBC和车载验证系统 共同完成列车定位和列车完整性检查；CTCS 4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信 号行车。
CTCS-2系统
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CTCS-2系统总体设计原则
在我国既有成熟信号系统技术设备基础上（如:自动闭塞、机车信号、 车站联锁、调度集中等），通过适当增加其它信号设备（如：应答器、列控 车载设备），构成具有先进连续速度控制功能并符合国际列控系 统功能需求规范（ETCS）的列控系统。
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CTCS-2级间转换原则
CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给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。各应答器内应 同时提供前方一定距离内的线路数据，且各应答器位置信息应提供给列车运行监 控记录装置。
开发策略：引进和自主研发并举、在消化吸收国外先 进技术的同时，对引进设备国产化，研究具有自主知 识产权的新一代列车超速防护系统
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CTCS体系结构
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铁路运输管理层
网络传输层
地面设备层
车载设备层
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CTCS根据系统配置按功能划分为5级
设备\等级
通用机车信号 主体机车信号 运行监控记录装置
模式曲线速度控制
轨道电路 GPS定位 点式设备 列控中心 无线闭塞中心（RBC）
无线通信（GSM-R）
地面信号
适用范围
CTCS0
√ X √
X √信息传输主体 X X X X
X √ 既有线现状
CTCS1
X √ √
X
√信息传输主体 X √ X X
X
√（X） 面向160km/h以下的 区段
CTCS2
X X X
√
√信息传输主体 X √ √ X
列控中心传输点式列控信息。 动车组车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限
速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运 行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。 适用于ZPW-2000（UM）系列自动闭塞，车站计算机联锁，行车指挥CTC或TDCS 调度区段。
为解决这一问题，1990年国际铁路联盟开始组 织专题研究与信号和列车控制有关的问题 。
历时15年（2004年），形成ERTMS/ETCS 体系 ERTMS /ETCS体系是关于运输管理和列车控制
的一系列最新标准规范
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ERTMS/ETCS特点及优势
实现了互联互通 最高适用于500 公里/小时高速铁路 具备超速防护功能 (ATP) 可实现更小的运行间隔 可最终实现移动闭塞 更高的安全保证 更低的成本
人机界面 jiemian 口
运行管理 记录单元
设备维护 记录单元
无线通信模块
车载设备
点式 设备
轨道 电路
无线通信模 块
列控中心
联锁设备 调度集中系统
地面设备
GSM-R 维护管理中心
相邻列控中心
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既有线200KM/H区段 CTCS-2级系统
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CTCS-2 总体描述
CTCS-2是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点-连式系统。 地面设备由轨道电路、车站电码化传输连续列控信息，由点式应答器、车站
P口
计算机联锁 Q口 车站列控中心
进站信号机 接近区段发码
S口 LEU
微机监测
R口
应答器
软件测试端口
车载ATP
BTM STM
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点式应答器
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LEU
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车站列控中心结构
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技术要求
系统设备、与安全有关的接口和通道必须符合故障安全原则 。 系统采用2×2取2安全冗余结构。 系统外部通信接口及通道应进行冗余配置，采用标准统一的接口方式、协议。 系统与LEU的接口形式为RS-485，基本配置为4个，根据需要可扩展至6或8个； 与CTC或TDCS、联锁、微机监测的接口形式为RS-422，皆为1个。 系统可靠性、可用性、可维护性和安全性，以及安全防护、安全通信等符合 EN-50126 、EN-50128、 ENV-50129、 EN-50159-1相关标准。 LEU与有源应答器之间通过应答器专用电缆连接，采用基带信息传输方式。
级间转换执行点应答器可与区间应答器合用。 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，停车或发出缓解指令后，由
手动转换。
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CTCS-2级（ATP) UU码
CTCS-0级（LKJ)
正向预告点 执行点 反向预告点
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CTCS-2 控车方式
动车组同时装备ATP车载设备与列车运行监控记录装置。 在CTCS2级以上区段，由ATP车载设备控车。 在CTCS0级、1级区段或在2级区段ATP车载设备特定故障下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱLKJ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。 正常情况下，两种控车模式通过CTCS级间转换应答器自动转换（无需停车 转换）；故障情况下，停车手动转换。 两种控车模式的转换通过ATP车载设备实现，LKJ通过ATP车载设备接收或 记录有关列控状态数据及其对应的操作状态信息。
X
√（X） 面向提速干线和高 速新线
CTCS3
X X X
√
√ X √ √ √
√
X（√） 面向提速干线、高 速新线或特殊线路
CTCS4
X X X
√
X √ √ √ √
√
X 面向高速新线或特 殊线路
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CTCS总体结构
列车
机车乘务员
输入模块
测速模块入模 块
点式信息接收 模块
输出模块
车载安全计算机
连续信息接收 模块
5
CTCS体系的建立
目前国内系统虽大大降低了铁路行车重大、大事故发 生率和险性事故发生率，但尚不能满足铁路跨越式发 展的需求。
为确保列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备 性能先进、安全可靠的列车运行控制系统。
铁道部战略决策：研究ERTMS/ETCS体系，结合中国特 点，创立CTCS体系
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主要功能
（1） 原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处 转换），司机应确认。保留手动转换功能。
（2） 预告点、执行点。 （3） 控车权的交接以ATP车载设备为主。 （4） 级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成。
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CTCS-2地面设备
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一、既有线车站列控中心
CTC或TDCS
车务终端
车站分机
中国列车控制系统(CTCS)
1
主要内容
CTCS与ETCS CTCS体系结构 既有线200KM/H区段CTCS-2级
系统 临时限速命令的设置流程
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CTCS与ETCS
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ERTMS/ETCS历史
ERTMS/ETCS出现之前欧洲列控设备有六大供应 商提供的13种型号的系统，互不兼容