动车组信号系统课件.ppt

1,第九章 动车组信号系统,随着运输需求的发展，监控装置逐渐成为了列车车载运行信息中心，为多种安全监测、运行信息传输提供基础。,2,第九章 动车组信号系统,一般说来，以保障运行安全为目的，以监测运行速度为手段对列车进行控制的系统我们称为列车自动防护系统ATP(Automatic Train Protection)。通常，ATP系统由运行指令信息传递、运行所处线路参数信息传递、列车自身运行状况信息采集等信息获取环节和对信息进行处理并做出控制的主机来组成。,3,第九章 动车组信号系统,监控装置以在中国铁路已普遍使用的轨道电路及机车信号设备作为列车运行指令信息源，以线路数据预置于主机的独特方式获取运行线路参数信息，采用计算机智能处理对列车运行速度进行安全监控，实现ATP功能。,4,第九章 动车组信号系统,我国监控装置的研究开发从1990年代初开始，1995年起形成全路普及使用的规模。LKJ2000型监控装置吸取了JK-2H型和LKJ-93型监控装置的成熟技术经验，在技术等级、功能、性能和可靠性等方面都有了较大程度的提高。,5,第九章 动车组信号系统,在功能扩展性和与各项发展中的技术设备的接口配合方面作了适应设计，是监控装置的新一代设备。与JK-2H型及LKJ-93型装置相比，LKJ2000型监控装置的技术性能具有明显优势。,6,第九章 动车组信号系统,一、系统组成 LKJ2000型列车运行监控记录装置基本组成结构主要由主机箱、显示器、事故状态记录器(选件)、速度传感器、压力传感器以及双针速度表组成(见图9.25)。,7,第九章 动车组信号系统,图9.25 LKJ2000型监控装置系统结构图,8,第九章 动车组信号系统,显示器分数码显示器与屏幕显示器两种。速度信息来自安装在机车轮对上的TQGl5型或DFl6型光电式速度传感器，速度信号的基本配置为二通道(可扩充至三通道)。,9,第九章 动车组信号系统,如果二通道速度信号相位相差90，则可以满足装置相位防溜功能的需要。在无相位防溜功能的情况下，二通道速度信号可分别取自两个速度传感器。,10,第九章 动车组信号系统,机车信号信息可取自JTl-A(SJ93)、JT1-B(SJ94)型通用式机车信号装置的点灯条件，也可通过RS485/RS422串行通信方式获取。,11,第九章 动车组信号系统,压力信息除了检测列车管压力外，还检测机车均衡风缸压力及制动缸压力。均衡风缸压力信号用于反馈控制以提高常用制动减压量控制精度；制动缸压力信号主要在机车单机运行时作为状态记录依据。,12,第九章 动车组信号系统,压力传感器可采用TQGl4型机车压力变送器，指针式速度指示可采用ZL型或EGZ3/8型双针速度表，双针速度表实际速度与限制速度指针依靠装置主机驱动，驱动信号为020mA的电流信号。,13,第九章 动车组信号系统,在装置关机情况下，实际速度指针可由数/模转换盒驱动。工端双针速度表的里程计指示可由监控装置驱动，在安装了数/模转换盒的情况下，也可由数/模转换盒驱动。双针速度表照明电源采用机车照明电源。,14,第九章 动车组信号系统,1.主机箱 主机箱采用6Ul60mm标准机箱结构，其宽度尺寸为84R。主机箱为系统控制中心，其内部由A、B二组完全相同的控制单元组成，每组有8个插件位置(包括一个预留位置)，各插件位置以机箱中心线为基准对称排列，从中心线开始往左、右排列。,15,第九章 动车组信号系统,各插件排列顺序依次为：监控记录、地面信息、通信、模拟量输入/出、预留、数字量输入、数字量输人/出、电源。各插件之间采用VME标准总线母板连接。机箱采用背板对外出线方式，所有输入输出信号均通过机箱背部连接器引出。,16,第九章 动车组信号系统,2屏幕显示器 作为人机界面的显示器、采用10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏，以屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度(或线路允许速度)曲线。,17,第九章 动车组信号系统,以图形、符号和文字形式显示地面信号机的位置、种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口等信息，同时可显示指导性机车优化操纵运行速度曲线和手柄级位曲线，以便提示或引导乘务员操作。,18,第九章 动车组信号系统,屏幕显示器内部采用PC/104模块结构，并具备语音提示功能以及大容量IC卡数据读写功能。,19,第九章 动车组信号系统,3事故状态记录器 列车事故状态记录器(黑匣子)将记录30min以内的最新列车运行状态数据(事故发生后将自动停止记录)，并且其记录密度大大高于监控主机数据记录密度，列车走行距离超过5m时，将产生一次相关参数记录。,20,第九章 动车组信号系统,事故状态记录器在发生严重事故后可提供详细、准确的列车运行状态数据。事故状态记录器具备抗冲击性能。,21,第九章 动车组信号系统,4转储器 转储器可将车载记录数据转录至地面微机系统以供分析处理。其内部数据存储器采用大容量非易失性数据存储器。转储器与车载主机的数据传输以及与地面微机的数据转录均采用RS232标准通信方式，通信具备数据校验功能。,22,第九章 动车组信号系统,转储器既可转储LKJ2000型监控装置数据，也可转储LKJ-93型监控装置数据，并且能自动识别不同设备类型及记录数据格式。,23,第九章 动车组信号系统,二、系统通信结构 装置主机采用双套热备冗余工作方式，由A、B二组完全独立的控制单元组成。每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口模块，单元内部各不带CPU的模块之间采用VME并行总线与监控记录模块连接。,24,第九章 动车组信号系统,不带CPU的模块包括模拟量输入/输出模块、数字量输入模块、数字量输入/输出模块及电源模块，监控记录模块作为VME并行总线的主机单元。,25,第九章 动车组信号系统,带CPU的模块之间采用CAN标准串行总线连接，这些模块包括监控记录模块、地面信息处理模块及通信模块。系统内部串行通信网络CAN也采用A、B组冗余方式。,26,第九章 动车组信号系统,由于CAN总线采用多主通信方式，CAN总线各模块在通信上不存在主/从关系，因此任何模块均可主动对外发送数据，而CAN的数据链路层协议可以避免数据的冲突问题。,27,第九章 动车组信号系统,系统A、B组监控记录模块之间采用同步通信方式进行数据交换，同步通信主要用于A、B机记录数据的传输，以实现二机记录数据的完全一致。主机箱与显示器及事故状态记录器之间采用与主机箱内部网络相同的双路CAN网络进行连接。系统通信结构如图9.26所示。,28,第九章 动车组信号系统,系统通信框图图9.26,29,第九章 动车组信号系统,三、车载软件系统结构 1.车载软件构成 LKJ2000型监控装置车载软件包含四部分独立的软件：监控记录插件软件、对外通信软件、地面信息处理插件软件、显示器软件。,30,第九章 动车组信号系统,各软件的功能：1）监控记录插件软件 依据预先存储的地面数据、乘务信息卡揭示，接受过机信息，接受乘务人员操作，监控列车防冒进防超速。,31,第九章 动车组信号系统,实时发送列车运行的状态，例如速度、距离、公里标、管压、柴速等信息，以供显示器进行显示。,32,第九章 动车组信号系统,记录列车运行的各种状态、设定信息、乘务人员操作、监控装置自身的状态，并可通过显示器、转储器进行运行记录的转储。,33,第九章 动车组信号系统,2）地面信息处理插件软件 轨道过机信号的识别：将通过机感线圈感应出的地面轨道信号，通过AD采样量化，根据监控记录插件发来的地面制式信息，进行相应的数字处理，识别出过机信息，然后以中断方式实时通知监控记录插件。,34,第九章 动车组信号系统,通过双口RAM与地面点式信息设备通信，并将收到的地面点式信息发送至CAN总线上(此项功能需要附加点式信息选件)。将自身的自检报告发送至CAN总线上。,35,第九章 动车组信号系统,3）对外通信软件 将CAN总线上的LKJ2000型信息转换为LKJ93A的格式发送至RS485总线上。RS485总线上目前接有TAX2机车安全信息综合监测装置。,36,第九章 动车组信号系统,与地面点式应答器通信，并将收到的地面点式应答器信息发送至CAN总线上(此项功能需要附加点式应答器设备)。,37,第九章 动车组信号系统,UT系统并不等同于四显示信号自动闭塞，根据行车需要，UT系统可以实现不同数目显示的自动闭塞。,38,第九章 动车组信号系统,4）显示器软件 通过CAN总线与监控记录插件通信，显示列车运行的各种状态。接收乘务人员的操作及乘务信息卡设定信息及揭示，发送至监控记录插件。,39,第九章 动车组信号系统,可将运行记录转储至乘务信息卡。,40,第九章 动车组信号系统,四、各部分软件之间信息流向 信息流向示意图如图9.27所示。,41,第九章 动车组信号系统,图9.27 信息流向示意图,42,第九章 动车组信号系统,1.监控信息 1）列车运行状态信息；2）监控装置状态信息；3）双机通信；,43,第九章 动车组信号系统,4）运行记录数据；5）揭示处理信息；6）转储用运行记录文件目录和数据；7）地面制式信息。,44,第九章 动车组信号系统,2.显示器信息 1）按键信息；2）设定参数信息；3）从乘务信息卡上读取的揭示信息；4）运行记录文件目录或数据转储请求。,45,第九章 动车组信号系统,3.公共信息 1）各软件需要发送自身硬件的自检报告；2）显示器需要接收监控信息中的有关内容；3）监控记录软件接收所有其他软件发送的信息。,46,第九章 动车组信号系统,五、LKJ2000型监控装置的特点 1.车载存储线路参数 LKJ2000型监控装置继承了各型监控装置获取线路参数的成熟技术，将列车运行全部线路设施资料预先存储于主机中，不用在地面增设附加设备。既节省设备投资，又节省维护管理费用。,47,第九章 动车组信号系统,大量线路资料载于车上，不需要复杂的地面至车上的传输环节，稳定可靠。对于地点特征、特殊要求信息，LKJ2000型监控装置设计了接受地面传输信息的接口。,48,第九章 动车组信号系统,2.采用连续平滑速度模式曲线控制 与各型监控装置相同，将线路设施固定限速、闭塞指令限速等各种控制要求的控制值沿运行里程形成连续平滑速度模式曲线。,49,第九章 动车组信号系统,这样最大限度地适应司机正常人工操纵和运行效率的提高，提高了控制精度。连续平滑曲线控制模式符合当今国际ATP控制方式发展方向。,50,第九章 动车组信号系统,3.实时计算取得速度控制值 LKJ2000型监控装置继承了LKJ93型和JK-2H型等前代监控装置的成熟经验，对每一速度控制值均针对限速目标按验证成熟的数学模型进行计算取得。,51,第九章 动车组信号系统,LKJ2000型监控装置采用了先进的32位CPU作为系统主机，比前代装置具有更高的运行速度、控制精度和更强的数据处理能力。,52,第九章 动车组信号系统,在实时计算中考虑了本列车设备类别和状况、本地线路参数、本地特殊控制要求等随机变化因素，最大限度地使控制符合运行实际。,53,第九章 动车组信号系统,4.装置主要控制过程全部采用计算机实现 系统做到了全国铁路采用统一的硬件和统一的基本控制软件，对各运行区域的不同线路条件和不同行车要求，通过写入不同的线路资料和控制条件予以适应，因此，适应性强，便于规范管理。,54,第九章 动车组信号系统,5.提高可靠性设计 LKJ2000型监控装置系统采用模块级主从机热备冗余。当工作机发生故障，便自动切换到热备机工作；当任何一个单元或通道出现故障，便自动启动备用单元和备用通道。,55,第九章 动车组信号系统,采用控制器局域网(CAN)作系统内部通信方式进行数据交换，具有高强的检错与纠错能力，传输可靠性大为提高。系统设计除了满足机车振动、温度等环境的国家标准要求外，它的电磁兼容性满足IEC61000标准的三级要求。,56,第九章 动车组信号系统,6.提高安全性设计 LKJ2000型监控装置的故障安全措施较前代做了很大加强。在双机数据处理方面，在速度信号故障、轨道绝缘节识别故障、通信故障等的检测、判断和处理方面均进行了专门设计。,57,第九章 动车组信号系统,7.采用了图形化屏幕显示器 LKJ2000型监控装置采用10英寸TFT高亮度彩色液晶显示器，以动态图形方式预示运行前方线路的弯道、坡道、桥梁、隧道、道岔以及信号机布置情况，随列车运行滚动显示监控装置控制模式限速曲线。,58,第九章 动车组信号系统,图形化屏幕显示器显示直观，认读性好，司机操作的交互性好。装置也可以选配与LKJ-93型相类似的数码显示器。,59,第九章 动车组信号系统,六、LKJ2000型监控装置的功能 1.监控功能 1）防止列车越过关闭的信号机；2）防止列车超过线路(或道岔)允许速度以及机车、车辆的构造速度；3）防止机车高于规定的限制速度进行调车作业；,60,第九章 动车组信号系统,4）在列车停车情况下，防止列车溜逸；5）可按临时增加的运行要求控制列车不超过临时限速；,61,第九章 动车组信号系统,6）在自动闭塞区段，列车在显示停车的通过信号机前停车2min后又继续向此关闭信号机防护的分区运行时，保证在该信号机防护的分区内运行速度不超过规定的限制速度；,62,第九章 动车组信号系统,7）列车通过显示黄色、双黄色、双黄闪的进站信号机进入站内无码的股道时，装置按前方信号机关闭进行控制。经正、副司机同时确认操作后，装置允许列车以低于规定的限制速度通过该信号机。,63,第九章 动车组信号系统,2.记录功能 1）一次性记录项目 开机记录：日期、时间、机型、机车号、装置编号、机车轮径；,64,第九章 动车组信号系统,输人参数记录：车次、司机号、副司机号、区段代号、车站代号、客货车别、本务补机别、牵引总重、载重、计长、辆数、支线号、侧线股道号、出入段时间。,65,第九章 动车组信号系统,2）运行参数记录项目 时间；线路公里标；距前方信号机距离；,66,第九章 动车组信号系统,前方信号机种类及编号；机车信号显示状态(绿、绿黄、黄、黄2、双黄、红、白等)；地面传输信息；,67,第九章 动车组信号系统,运行实际速度；限制速度；列车管压力、机车制动缸压力；机车工况(牵引制动别、零位、运行前后方向别)；柴油机转速、原边牵引电流；,68,第九章 动车组信号系统,装置控制指令输出状况(动力切除、常用制动、紧急制动、允许缓解等)；装置报警；,69,第九章 动车组信号系统,司机操作装置状况(开车、调车、解锁、警惕键、坐标调整、IC卡操作、事件打点记录等)；装置异常状况；平面调车灯显装置信息变化。,70,第九章 动车组信号系统,3）记录条件 运行记录 当满足下列条件之一时，产生一次参数记录：(1)实际速度变化2kmh；(2)限制速度变化2kh；(3)列车管压力或机车制动缸压力变化20kPa；,71,第九章 动车组信号系统,(4)柴油机转速变化100rmin；(5)机车信号显示及平面调车灯显信息变化；(6)机车工况变化；(7)机车过闭塞分区(轨道绝缘节)；(8)装置控制指令输出；,72,第九章 动车组信号系统,(9)司机操作装置；(10)地面传输信息变化；(11)装置报警；(12)装置异常。,73,第九章 动车组信号系统,运行事故状态记录 机车走行距离每变化5m将上述“运行参数记录项目”内容记录一次。,74,第九章 动车组信号系统,3.显示提示功能 显示和提示功能由监控装置的显示器实现。LKJ2000型监控装置系统允许配置数码型显示器或屏幕型显示器运用。,75,第九章 动车组信号系统,1）数码显示器 显示实际运行速度、限制速度目标速度。显示机车信号色灯信息。,76,第九章 动车组信号系统,具备如下选择显示功能：(1)装置原始设定的参数：日期、时间、机型、机车号、装置编号、机车轮径；(2)乘务员输入信息：车次、司机号、副司机号、区段号、客货车别、本务补机别、牵引总重、载重、计长、辆数、支线号等；,77,第九章 动车组信号系统,(3)运行参数：车站号、公里标、信号机编号、机车工况、列车管压力、机车制动缸压力、柴油机转速、过闭塞分区信息等；(4)显示地面传输信息；(5)装置故障信息：故障类别。,78,第九章 动车组信号系统,声音提示内容 系统进行下列各类信息的声音提示：(1)机车信号灯状况；(2)前方信号机处限速值变化；(3)乘务员输入有关信息；,79,第九章 动车组信号系统,(4)临时限速地点及限速值；(5)装置实施动力切除、常用或紧急制动；(6)装置允许缓解；(7)车机联控作业；,80,第九章 动车组信号系统,(8)进入侧线股道或支线地点；(9)装置报警；(10)装置状况；(11)事故状态记录器状况。,81,第九章 动车组信号系统,2）屏幕显示器 数码显示器的显示和提示内容屏幕显示器全部涵盖。由于屏幕显示具有信息量大、显示方式灵活的特点，运行显示的内容可充分发挥图形、符号、曲线的优势。屏幕形式器主要分为两类显示界面形式。,82,第九章 动车组信号系统,综合信息显示(1)运行已经过的1km路程至当前所处地点的实际运行速度值轨迹曲线；(2)显示运行前方3km路程内线路允许速度、机车车辆构造限速或临时限制速度三者的较低速度值曲线；(3)显示运行前方3km路程内线路控制模式限制速度曲线；,83,第九章 动车组信号系统,(4)以曲线、图形、符号和文字形式，沿线路里程的延展显示运行已经过的1km路程至运行前方3km路程内的线路平面曲线、桥梁、隧道、坡道、信号机、平交道口、电气化断电标、车机联控作业地点及车站的布置情况；,84,第九章 动车组信号系统,(5)显示运行前方3km路程内机车优化操纵运行速度曲线和手柄级位或牵引电流曲线；显示站间运行图规定运行时间；,85,第九章 动车组信号系统,(6)以图形或数字方式显示实际运行速度、控制模式限制速度、距前方信号机距离、时钟等。,86,第九章 动车组信号系统,单项信息显示 与数码显示器中选择显示功能内容相对应的各种显示均以单项信息方式显示，每种显示依其功能性质采取了适宜的图形、表格等界面形式。,