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列控车载设备知识串讲汇总CTCS3-300T车载设备组成、功能、使用及维护介绍（简明版）1．300T车载设备系统组成（1）300T车载设备硬件采用哪种结构设计？这种结构的优点是什么？答：300T车载设备硬件采用分布式结构设计，各模块功能相对独立，通过总线（MVB总线、Profibus总线）连接起来组成完整的车载系统。
这种分布式结构可以将模块分散放置，充分利用动车车头内有限的空间，安装方式更加灵活。
每个模块都单独封装在金属盒内，可以提高电磁屏蔽性能，降低各模块之间工作时的电磁干扰。
（2）300T车载设备双系如何工作？在软件设计上是如保障安全的？答：300T车载设备双系（A\B系）冷备，工作时只有一系上电，当工作系出现故障无法正常运行时，停车后可手动通过冗余切换开关切换到另一系再重启系统。
为了保障安全，300T车载设备采用“单硬件双软件”的设计结构，即核心控制模块（ATPCU模块、C2CU模块等）同时运行两套软件（A/B代码），这两套软件独立采集原始数据和进行运算处理，然后对运算结果进行比较，只有运算结果一致时，才作为有效输出，否则会导向安全侧，制动停车。
（3）ATPCU模块的主要功能是什么？答：ATPCU是CTCS-3核心计算控制单元，当工作在C3等级时，它接收RBC传送的线路描述及行车许可并结合地面应答器确定的列车位置计算模式控制曲线（含静态MRSP曲线及动态MA曲线），根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。
当工作在C2 等级时，它负责向C2CU提供访问列车接口、制动接口、测距单元及DMI资源的通道，并监管C2CU的工作状态。
（4）C2CU模块的主要功能是什么？答：C2CU是CTCS-2核心计算控制单元，它接收地面应答器传送的线路描述并结合轨道电路信息及列车位置计算模式控制曲线，根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。
（5）速度距离处理单元SDP模块的主要功能是什么？答：SDP单元接收从测速测距单元（SDU）传来的原始脉冲记数，经过平滑、滤波等运算处理得到当前列车的运行方向及速度、距离数据，再将这些数据发给CTCS-3主机控制单元（ATPCU）和CTCS-2主机控制单元(C2CU)。
第四章车载设备控车原理第一节地面配置条件列控车载设备需要地面设备发送的正确信息，才能正常控车，因此要确保车载设备正常工作，地面设备必需具备一定的技术条件。
这里介绍地面的配置条件。
一 轨道电路㈠区间轨道电路根据CTCS有关技术规范，不同级别的线路其轨道电路制式有所不同，主要包括以下制式：CTCS-0级：国产4信息、8信息、18信息移频CTCS-1级：UM-71、ZPW-2000CTCS-2级：UM-71、ZPW-2000当CTCS-2级列控车载设备运行于CTCS-0级和CTCS-1级线路时，列控车载设备采集轨道电路的信号，但不输出制动。
国产移频载频：550Hz、650Hz、750Hz、850Hz；下行线使用载频：550Hz、750Hz上行线使用载频：650Hz、850Hz；低频信息18个：7 Hz、8 Hz、8.5 Hz、9 Hz、9.5 Hz、11 Hz、12.5 Hz、13.5 Hz、15 Hz、16.5 Hz、17.5 Hz、18.5 Hz、20 Hz、21.5 Hz、22.5 Hz、23.5 Hz、24.5 Hz、26HzUM-71载频：1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz；下行线使用载频：1700Hz、2300Hz 上行线使用载频：2000Hz、2600Hz；低频信息18个：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29HzZPW-2000载频：载频共8种如下表4-1：表4-1 ZPW-2000轨道电路载频信息名称1700-1 1700-22000-12000-22300-12300-22600-1 2600-2频率Hz2598.7 1701.4 1698.72001.41998.72301.42298.72601.4下行线使用载频：1700-1、1700-2、2300-1、2300-2；上行线使用载频：2000-1、2000-2、2600-1、2600-2；低频信息18个：10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29Hz。
第21讲 CTCS-3级列控系统车载设备车载设备采用分布式机构，包括车载安全计算机（VC ）、GSM-R 无线通信模块（RTM ）、轨道电路信息接收单元（TCR ）、应答器信息接收模块（BTM ）、记录器（JRU ）、人机界面（DMI ）、列车接口单元（TIU ）等。
其总体结构图如图1。
图1 车载设备总体结构图 雷达轨道电路接收天线速度传感器一、设备配置车载设备采用分布式结构。
设备包括车载安全计算机（VC）、应答器信息接收模块（BTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、测速测距单元（SDU）、人机界面（DMI）、列车接口（TIU）、司法记录单元（JRU）、GSM-R无线通信单元（RTU）、动态监测接口等。
车载设备与动车组的接口采用继电器或MVB总线方式。
车载设备中的车载安全计算机（VC）、应答器信息接收模块（BTM）、安全输入输出接口（VDX）、轨道电路信息接收单元（TCR）、测速测距单元（SDU）、人机界面（DMI）等关键设备均采用冗余配置。
车载安全计算机中的CTCS-3控制单元和CTCS-2控制单元独立设置，CTCS-3控制单元负责在CTCS-3线路正常运行时的核心控制功能，CTCS-2控制单元负责后备系统的核心控制功能。
300km/h动车组不装设列车运行监控装置（LKJ）。
二、设备功能CTCS-3级列控车载设备负责接收地面数据命令信息，生成速度模式曲线，监控列车运行，保证列车运行安全。
CTCS-3级列控车载设备应具有以下基本功能：1)自检功能车载设备启动时首先要进行系统自检以确认设备是否有效，自检包括：测试常用制动、紧急制动命令能否正确输出，测试TCR完好，测试DMI显示等。
车载设备的自检完成后能够在DMI上显示自检结果。
2)数据输入和存储车载设备能够记录外部输入的列车参数以及发生变化的时间，记录存储的列车参数包括：车次号，由司机手动输入并存储。
司机ID号，由司机手动输入并存储。
列车长度，由司机手动输入并存储。
第一章概述１第一章概述本书介绍的是基于轨道进行信息传输的点连式列控车载设备CTCS2-200H型，主要针对CTCS-2级列控系统，并适用于控制动车组的运行。
第一节车载设备的系统构成一、列车运行控制系统与CTCS-2列车运行控制系统（train control system ）是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，使列车能够安全运行并且提高运行效率的系统，简称列控系统。
（一）、列车运行控制系统背景列车运行控制系统是随着列车技术的发展以及列车与地面信息传输系统发展而发展的轨道交通信号系统，将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术溶为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统，是保证行车安全、提高运输效率的核心。
高速铁路信号设备的发展离不开列车运行控制系统的发展。
列控系统作为一种铁路行车安全控制设备，车载信号属于主体信号，即做为行车凭证，直接给司机指示列车应遵守的安全速度，自动监控列车运行速度，可靠地防止由于司机失去警惕或错误操作可能酿成超速运行、列车颠覆、冒进信号或列车追尾等事故。
高速铁路的信号与控制设备，是以电子器件或微电子器件为主的集中管理、分散控制为主的所谓集散式控制方式，分为行车指挥自动化与列车运行自动化两大部分。
信号显示应以机车自动信号为主，车站与区间的地面信号为辅。
由于列车行车速度高，列车密度大，因此区间行车采用四显示——红、黄、绿黄、绿。
各国铁路对列车运行控制系统发展理由看法都比较一致。
各国都认为：在最高运营速度为160km/h以下的铁路采用列车自动停车装置或有简单速度检查功能的列车自动停车装置。
在提速线路（如最高运营速度提高到200km/h的线路）列车速度自动监督系统是必须装备的安全设备。
在高速铁路则必须安装列车自动控制系统，一些国家的铁路部门（如日本和德国的铁路）也在提速线路和繁忙的普通线路上安装列车自动控制系统。
这是与人的视距小于列车制动距离和操作所需要的时间（司机视觉能力对信号作出判断最少时间为3秒到5秒）有关。
第一章概述１第一章概述本书介绍的是基于轨道进行信息传输的点连式列控车载设备CTCS2-200H型，主要针对CTCS-2级列控系统，并适用于控制动车组的运行。
第一节车载设备的系统构成一、列车运行控制系统与CTCS-2列车运行控制系统（train control system ）是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，使列车能够安全运行并且提高运行效率的系统，简称列控系统。
（一）、列车运行控制系统背景列车运行控制系统是随着列车技术的发展以及列车与地面信息传输系统发展而发展的轨道交通信号系统，将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术溶为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统，是保证行车安全、提高运输效率的核心。
高速铁路信号设备的发展离不开列车运行控制系统的发展。
列控系统作为一种铁路行车安全控制设备，车载信号属于主体信号，即做为行车凭证，直接给司机指示列车应遵守的安全速度，自动监控列车运行速度，可靠地防止由于司机失去警惕或错误操作可能酿成超速运行、列车颠覆、冒进信号或列车追尾等事故。
高速铁路的信号与控制设备，是以电子器件或微电子器件为主的集中管理、分散控制为主的所谓集散式控制方式，分为行车指挥自动化与列车运行自动化两大部分。
信号显示应以机车自动信号为主，车站与区间的地面信号为辅。
由于列车行车速度高，列车密度大，因此区间行车采用四显示——红、黄、绿黄、绿。
各国铁路对列车运行控制系统发展理由看法都比较一致。
各国都认为：在最高运营速度为160km/h以下的铁路采用列车自动停车装置或有简单速度检查功能的列车自动停车装置。
在提速线路（如最高运营速度提高到200km/h的线路）列车速度自动监督系统是必须装备的安全设备。
在高速铁路则必须安装列车自动控制系统，一些国家的铁路部门（如日本和德国的铁路）也在提速线路和繁忙的普通线路上安装列车自动控制系统。
这是与人的视距小于列车制动距离和操作所需要的时间（司机视觉能力对信号作出判断最少时间为3秒到5秒）有关。
CTCS3-300T车载设备组成、功能、使用及维护介绍（简明版）1．300T车载设备系统组成（1）300T车载设备硬件采用哪种结构设计？这种结构的优点是什么？答：300T车载设备硬件采用分布式结构设计，各模块功能相对独立，通过总线（MVB总线、Profibus总线）连接起来组成完整的车载系统。
这种分布式结构可以将模块分散放置，充分利用动车车头内有限的空间，安装方式更加灵活。
每个模块都单独封装在金属盒内，可以提高电磁屏蔽性能，降低各模块之间工作时的电磁干扰。
（2）300T车载设备双系如何工作？在软件设计上是如保障安全的？答：300T车载设备双系（A\B系）冷备，工作时只有一系上电，当工作系出现故障无法正常运行时，停车后可手动通过冗余切换开关切换到另一系再重启系统。
为了保障安全，300T车载设备采用“单硬件双软件”的设计结构，即核心控制模块（ATPCU模块、C2CU模块等）同时运行两套软件（A/B代码），这两套软件独立采集原始数据和进行运算处理，然后对运算结果进行比较，只有运算结果一致时，才作为有效输出，否则会导向安全侧，制动停车。
（3）ATPCU模块的主要功能是什么？答：ATPCU是CTCS-3核心计算控制单元，当工作在C3等级时，它接收RBC 传送的线路描述及行车许可并结合地面应答器确定的列车位置计算模式控制曲线（含静态MRSP曲线及动态MA曲线），根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。
当工作在C2 等级时，它负责向C2CU提供访问列车接口、制动接口、测距单元及DMI资源的通道，并监管C2CU的工作状态。
（4）C2CU模块的主要功能是什么？答：C2CU是CTCS-2核心计算控制单元，它接收地面应答器传送的线路描述并结合轨道电路信息及列车位置计算模式控制曲线，根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。
（5）速度距离处理单元SDP模块的主要功能是什么？答：SDP单元接收从测速测距单元（SDU）传来的原始脉冲记数，经过平滑、滤波等运算处理得到当前列车的运行方向及速度、距离数据，再将这些数据发给CTCS-3主机控制单元（ATPCU）和CTCS-2主机控制单元(C2CU)。
（6）列车安全通信网关TSG模块的主要功能是什么？答：TSG是列车信号网关，用于实现车载设备Profibus总线和车辆MVB总线的协议转换，完成车载主机与DMI及列车接口之间的的数据交互。
（7）测速测距单元SDU由哪两个模块组成，它的主要功能是什么？是如何进行工作的？答：测速测距单元（SDU）包括SDU1和SDU2，它们属于热备关系，各连接一个轮轴速度传感器和一个多普勒雷达并为其提供电源。
列车运行时，SDU接收速度传感器和雷达采集的脉冲信号，并将脉冲信号转换成数字数据通过MVB总线发送给SDP进行运算处理。
（8）安全数字输入输出单元VDX由哪两个模块组成，它的主要功能是什么，是如何进行工作的？答：安全数字输入输出单元（VDX）包括VDX1和VDX2，用于输出紧急制动并采集制动反馈。
VDX1和VDX2采用互为采集的方式进行工作，即VDX1的输出由VDX2回采，VDX2的输出由VDX1回采，只有输出和回采都正确，才判断VDX工作正常，在判断VDX异常时，系统无条件输出紧急制动。
（9）CRH3型车ATP与动车采用什么方式与列车实现接口？与列车接口相关的模块有哪些，它们是如何进行工作的？答：300T车载设备与CRH3型车之间采用MVB总线接口，由于车载设备MVB 总线采用ESD+接口，而CRH3型车MVB总线采用EMD接口，需要通过MVB 总线适配器（BCT）将这两种MVB总线协议进行转换，以实现车载设备与列车智能控制单元（CCU）实现通信。
车载设备通过CCU获取列车接口信息（如驾驶室状态、司机方向手柄位置、休眠信号、制动反馈等）并输出控制命令（切牵引、制动、过分相等）。
（10）应答器传输模块BTM的主要功能是什么？答：BTM单元主要功能是通过应答器天线（CAU）实现对应答器信息的接收，并将接收到的1023位应答器报文进行校验解码，转换为830位的有效消息后发送给CTCS-3主机单元（ATPCU）及CTCS-2主机单元（C2CU）。
（11）轨道电路读取器TCR的主要功能是什么？答：TCR主要功能是通过TCR天线接收轨道电路信息（载频、低频及过绝缘节信息）并将该信息通过RS422接口传送给CTCS-2主机单元（C2CU），同时根据C2CU发送的锁频命令进行轨道电路载频接收锁定。
（12）安全无线传输系统（STU-V）由哪几部分组成，它们的主要功能是什么？答：STU-V负责对车载设备与地面之间传送的无线数据进行加密和安全传输，由一个COMC和一个GCD组成，其中COMC负责数据的安全传输，GCD负责数据的加密/解密。
（13）车载电台的主要功能，它的两个MT是如何进行工作的？答：车载电台的主要功能是注册GSM-R网络并通过该网络使得车载设备与地面RBC之间建立通信会晤，以实现车载设备与RBC之间的数据交互。
车载电台包括两个移动终端（MT），两个MT在上电后均注册到GSM-R网络且在运行中一般只有一个MT与RBC建立连接，只有在进行RBC移交时，处于空闲工作状态下的另一个MT呼叫并与下一个RBC（接收RBC）建立连接，当列车（最小安全末端）越过RBC切换边界后，原来工作的那个MT与它连接的RBC（移交RBC）断开连接，此后处于空闲工作状态以备进行下一次RBC移交处理。
（14）司法记录单元（JRU）的主要功能是什么？答：JRU主要用于记录车载设备运行过程中的司法数据，以便进行故障分析及事故责任界定。
记录数据包括：车载设备采集的列车接口信息、制动反馈信息、司机对ATP的操作信息、接收到的RBC消息、收到的地面应答器数据、轨道电路信息，向外输出的切牵引、制动、过分相、DMI警示信息以及车载设备的工作状态、日期时间等。
车载JRU记录数据可以进行下载分析。
（15）人机界面（DMI）的主要功能是什么？答：DMI主要用于向司机显示车载设备的控制信息及警示信息并为司机操作提供人机接口。
控制信息及警示信息包括：速度信息、距离信息、工作状态信息、线路条件信息、司机干预提示信息及设备故障报警信息。
司机操作包括：列车数据输入或确认、等级或模式选择、上下行载频选择、信息或警惕确认及缓解制动。
（16）300T车载设备的冗余开关和隔离开关的功能是什么，冗余开关的“0”位与隔离开关的隔离位有什么不同？答：300T车载设备的冗余开关用于切换车载设备的工作系（A/B系），它有3个档位，“1”位用于选择A系工作，“2”位用于选择B系工作，“0”位用于将两系都掉电。
隔离开关用于将ATP的制动输出旁路掉，它有两个档位，“1”位选择ATP控车，“2”位旁路ATP的制动输出。
虽然冗余开关的“0”位和隔离开关的“2”位都能使ATP掉电，但是它们的作用不同。
冗余开关处于“0”位时，ATP无条件输出制动，这时不能移动列车；而隔离开关处于“2”位时，ATP输出的制动被旁路，这时可以移动列车。
（17）300T车载设备哪几个模块的硬件结构是完全一样的？答：300T车载设备的ATPCU模块、C2CU模块、SDP模块和TSG模块的硬件结构完全一样，可通过烧写不同的软件实现不同的功能，便于设备更换及维护。
（18）两个DMI能否同时上电？答：两个DMI工作时属冷备关系，即工作时只能一个DMI上电。
若同时上电，ATP将不能成功启动，需要关掉一个DMI电源后重启ATP设备。
2．车载设备工作原理及基本功能（1）C3车载设备主要有哪几种工作模式？分别是什么？其中哪几种是C2专有的控制模式？答：C3车载设备有9种工作模式：待机模式、完全监控模式、部分监控模式、目视行车模式、调车模式、引导模式、休眠模式、机信模式和隔离模式，此外还有冒进和冒进后两种工作状态。
9种模式中部分监控模式和机信模式为C2专有的控制模式。
（2）在正常情况下，ATP最常采用哪种模式控车？答：正常情况下ATP最常采用的控车模式是完全监控模式。
当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路描述）时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行控制及警示信息，监控列车安全运行。
（3）在完全监控模式下，C3和C2监控的允许速度分别是多少？答：目前在完全监控模式下，C3监控的最高允许速度是310km/h，C2监控的最高允许速度是300 km/h。
（4）在完全监控模式下，C3和C2监控的距离分别是多少？答：在完全监控模式下，C3监控的最远距离约为30公里（30组链接应答器的距离），C2最远监控的距离是7个闭塞分区，大约14公里左右。
（5）车载设备告警、输出最大常用制动和紧急制动的速度是如何设置的?答：在顶棚速度监视区（CSM区），当列车速度超过允许速度2公里时，ATP 发出超速报警音，；当列车速度超过允许速度5公里时，ATP输出最大常用制动；允许速度低于或等于250km/h且列车速度超过允许速度10公里时ATP输出紧急制动，如果允许速度高于250km/h且列车速度超过允许速度15公里时ATP 输出紧急制动。
在目标速度监视区（TSM区），报警速度为允许速度加2km/h，常用制动及紧急制动干预速度根据目标距离模式曲线计算确定。
（6）机控优先和人控优先分别有什么特点？答：机控优先工作模式下，在TSM区时，车载设备在列车速度超过最大常用制动干预曲线前，自动控制输出弱常用制动或中常用制动对列车进行平缓的减速，输出的常用制动在列车速度低于允许缓解速度时自动缓解。
人控优先工作模式下，车载设备在不干扰司机正常驾驶的前提下，实时监控列车安全运行，只有当列车速度超过最大常用制动干预曲线时，车载设备才控制输出最大常用制动，在列车速度低于允许缓解速度时，语音提示司机进行手动缓解。
无论机控优先还是人控优先，车载设备输出的紧急制动必须在停车后由司机手动缓解。
（7）在什么情况下ATP会进入部分行车模式？答：启动ATP并以C2等级发车时，车载设备接收到地面允许信号但缺少应答器提供的线路数据，此时按压启动键可以C2部分模式运行。
在C2等级完全监控模式下运行时，由于缺少前方进路数据，在车载存储的线路数据耗尽时转为部分行车模式。
（8）以部分监控模式侧线发车，ATP收到UU码时，ATP的允许速度是多少？收到UUS码时，ATP的允许速度是多少？答：在部分监控模式下，如果ATP收到UU码时允许速度为45km/h，收到UUS 时允许速度为80km/h，收到UU后又收到UUS时，司机负责在车尾也进入UUS 区段后再按允许速度80km/h行车。
C2等级下，在区间轨道电路故障或进/出站信号没开放时，ATP收到地面停止信号，这时要越过故障的轨道区段或关闭的信号，经调度允许，可以停车选择目视行车模式。
