《高速列车概论》全套精品课件-第六章-高速列车控制与诊断系统

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CTCS包括铁路运输管理层、网络传输层、 地面设备层和车载设备层。
运输管理层是行车指挥中心，其通过通信网 络实现对列车运行的控制；网络传输层以无线 和有线的方式实现数据的传输。地面设备层包 括列控中心、点式设备、轨道电路等；车载设 备层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、无线通信模块等。
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2．列车控制级
列 车 控 制 级 主 要 由 动 力 车 上 的 主 控 单 元 (MCU) 执行以下任务：
(1)从动力车上获取司机操纵台(包括牵引/制动 指令)和列车自动防护装置(ATP)对列车控制的要 求，并将控制所需的状态信息经过处理后送至各 车辆的计算机接点，由后者再将状态的故障信息 反馈给该主控单元；
《高速列车概论》
全套精品课件
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第六章 高速列车控制与诊断系统
第一节 高速列车控制与诊断网络的组成 及功能
第二节 CTCS—2级列车运行控制系统 第三节 高速列车监测诊断系统
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第一节 高速列车控制与诊断网络 的组成及功能
一、高速列车监控与诊断网络的组成 二、高速列车控制系统
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一、高速列车监控与诊断网络的组成 高速高速列车的控制、监测与诊断系统是车载
分布式的计算机网络系统。
在每节车辆内通过车厢总线将分布在同一车厢内 的各计算机控制装置联网；通过列车总线把分布 在不同车厢中的主控单元(节点)联网，直至安装 在列车前、后端动车上的列车控制、诊断中心， 再通过动车司机操纵台上的显示屏，可选择显示 列车中各受控设备的工作状态。
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(2)实现前导动力车对其他动力车的重联控制；
(3) 牵引和动力制动级位的控制；
(4)传送列车速度、动力制动级位和ATP要求， 以便各动车和拖车的制动控制单元对各种制动设 备进行制动力的分配，包括列车超速时的调速制 动；
(5)在列车停站时按列车运行方向和站台位置， 控制拖车侧门的开启和关闭；
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(6)收集各车厢中主要设备的诊断数据，采取相 应的故障对策，并在显示屏上显示； (7)根据列车防护设备(ATP)的信号允许速度要求 和实际运行速度，对备用制动线输出控制要求， 以便在通信故障时，司机仍能对列车进行常用制 动和紧急制动的控制； (8)与旅客信息系统接口； (9)对列车总线和车厢总线的信息传输实施管理。 列车总线的拓朴结构如图7-2所示：
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(2)空气制动控制单元根据上一级指令对本动力 车的空气制动设备分配制动力，并进行防滑保护；
(3)对动力车电气部分的主要参数进行监测和安 全联锁的保护逻辑运算，并在必要时采取保护措 施，以避免事故扩大；
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(4)网侧变流器控制，使网侧功率因数接近于1， 并采取措施防止过分相区时的电流冲击； (5)司机室空调控制及轴温检测； (6)电机侧变流器控制； (7)辅助变流器控制； (8)通过列车总线传来的数据和人机接口查知本车 各计算机控制装置的状态。 动力车车厢总线的拓朴结构如图7-3所示：
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下图为我国高速试验列车监控与诊断系统的组 成框图:
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二、高速列车控制系统
1．车载设备 2．列车控制级 3．动力车车厢控制级 4．拖车车厢控制级
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1．车载设备
从80年代以后，在日本、法国和德国等国的高 速列车上发展新型控制系统,其主要特点是将列 车位置传感器放在车上，不需要轨道电路等地面 检测设备；在地面和车上之间的信息传输采用无 线方式，从而能高速地进行大量的信息交换。由 车载传感器接收地面的无线信息后，再通过车上 的微机处理，根据列车制动性能、线路坡度及限 速对制动模式进行计算，以防止超速和冒进。20Leabharlann 0/3/10中南大学信息院
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第二节 CTCS—2级列车运行控制系统
一． CTCS概述 CTCS是Chinese Train Control System 的缩写，即中国列车运行控制系统，它以 分级的形式满足不同线路运输需求，在不 干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地 保证列车运行的安全。
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CTCS具有的基本功能：
1．系统按照故障-安全原则、采用冗余结 构进行系统设计，在任何情况下防止列车 无行车许可证运行。
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2．防止列车超速运行，包括列车超过进路 允许速度、线路结构规定的速度、机车车 辆构造速度、临时限速和紧急限速、铁路 有关运行设备的限速；能够以字符、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；能够实时给出 列车超速、制动、允许缓解等表示以及设 备故障状态的报警。
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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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3．动力车车厢控制级
动力车车厢总线上的控制信息主要是牵引和转 向架控制单元、空气制动单元、空调装置与主控 制单元之间的交换信息，其任务如下：
(1)牵引控制单元根据来自主控单元的指令及列 车实际速度的目标控制值，分别对动力车的两个 转向架进行牵引/动力制动和防空转/滑行控制；
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4．拖车车厢控制级的任务 (1)拖车车门控制； (2)防滑控制； (3)轴温检测：分为预告、报警、故障三个档次； (4)拖车车厢内压力和温度的空调控制； (5)拖车制动控制：根据列车速度和从上一级接收 的制动指令计算目标控制值，自动地对本拖车的各 种制动设备分配制动力； (6)列车和拖车车厢供电控制。 拖车车厢控制级的拓朴结构见图7-4所示：