CTCS2-200C型列控车载设备构成及原理分析

CTCS2-200C型列控车载设备构成及原理分析

作者：武金松

中国铁路哈尔滨局集团有限公司，黑龙江省哈尔滨市，150000

随着时代和科技的进步，中国的国力日渐强盛，高速铁路呈跨越式发展，中国的高铁也成为我国递给世界的名片。高速铁路的最大特点和优势就是速度快、列车密度大、载客量达、行车间隔短、乘客舒适感强，因此，高速铁路对行车安全更高，保证行车安全的难度也更大。这就不得不提列控车载设备。它不仅是控车运行的设备，它的更大职责是保证列车运行的安全。本文就是对列控车载设备的一种——CTCS2-200C型列控车载设备的分析。

CTCS是中国列车运行控制系统的英文缩写，它是一种制定规则。它的前身是ETCS（欧洲列车运行控制系统），我们通过不断的学习、超越，最终制定了我们的标准。CTCS一共分为五个级别，分别为CTCS0、CTCS1、CTCS2、CTCS3、CTCS4。CTCS0级为既有线状态，由通用式机车信号+列车运行监控装置构成。CTCS1级由主体机车信号+安全型运行监控装置组成。CTCS2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统。面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化设计。CTCS3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。面向提速干线、高速新线或特殊线路，采用基于无线通信的固定闭塞或虚拟闭塞。CTCS4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统。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。

CTCS2-200C型列控车载设备由车载安全计算机、轨道电路信息接收模块、应答器信息接收模块、应答器信息接收天线、速度传感器、人机界面及LKJ接口等部分构成。其主要完成的功能有（1）轨道电路信息接收功能；（2）载频锁定功能；（3）应答器信息接收功能；（4）速度、距离计算；（5）制动输出功能；（6）防溜逸功能；（7）显示和提示功能；（8）记录功能；（9）LKJ接口功能；（10）与动态监测设备接口功能；（11）EMU的接口功能。

车载设备主机是系统的核心部件，其包括对外连接器、组匣和空气过滤层。其中组匣包括控制组匣、继电器组匣、CVC-A组匣、CVC-B组匣和两个风扇组匣。为了更加直观的了解板件的构成，我做了如下表格：

各对外连接器插座的功能：

控制组匣的主要功能是提供各模块的电源、电流过流保护、制动切除和测试接口。设备正常工作时，按钮处于按下状态；当设备故障时，就会弹起相应的按钮。当按钮弹起后，除非清除主机里的故障记录，否则无法人为恢复正常。控制组匣的三个选择开关分别为ATP切除开关、ATP EB隔离开关和ATP Z（测试）开关。ATP切除开关用于隔离任一或两条处理链。正常为竖立位，也叫正常位，需要加铅封。顺时针旋转90度为A链切除。顺时针旋转180度为A、B链切除（指在正常位时）。顺时针旋转270度为B链切除。ATP EB隔离开关用于隔离紧急制动和最大常用制动。一般处于正常位，只有当动车在线路上发生故障时，不能继续用200C设备行车时，将开关顺时针旋转90度，打到隔离位，转用LKJ控车。还有就是动车入库检测时，车辆人员在做制动有效率时，需将开关打到隔离位。ATP Z（测试）开关用于测试主机各板件功能时使用，行车时不能动用。测试接口用于提供设备测试和维护的接口。测试接口包括速度、轨道电路等信息的接口，通过专用的测试设备模拟速度、轨道电路等信号，从而完成设备自检。

CVC-A/B组匣是由CVC-A和CVC-B两个组匣组成的安全计算机系统，是主机柜最核心的部件。CVC-A组匣包括：CBCH2、ACSDV、CCTE、CODOU、CPOV、CRNB50、CTP、CDP、CFSK、COR6U和MTORE板，共11块电路板。CVC-B组匣包括两部分：一部分与CVC-A相同，共11块电路板。另一部分在组匣的右边，包括：CIMRE3、ACSDV、CCTE和CODOU板，除了CIMRE3电路板，其它3块采用冗余方式，构成三取二系统。三取二冗余结构就是在同一信息输入的情况下，只要有两个表决一致，就输出该信息，否则不输出。下表为CVC-A/B电路板功能详情;

CVC-A/B组匣包括了安全计算机模块、测速测距模块、列车接口单元、轨道电路信息接收模块和应答器信息接收模块。列车接口单元和TVM模块均采用双套冗余结构，分为A链和B链，其中A链在CVC-A组匣，B链在CVC-B组匣。

安全计算机模块在系统结构上基于三取二安全构架，输入数据由三个CPU同时处理，结果经表决后输出。安全计算机的硬件由ACSDV、CBCH2和CCTE电路板组成。CCTE-1/2/3分别由独立的电源板ACSDV-1/2/3供电。CCTE-1的各种参数配置储存在CBCH2-1中，CCTE-2/3的各种参数配置储存在CBCH2-2中。三块CCTE板通过以太网两两相连，实现信息交互。CCTE板根据采集的数据，计算制动曲线并核对列车输出。各CCTE板的硬件电路完全相同，均由4片CPU组成，分别为三机交换处理器、表决处理器、应用处理器和输入输出处理器。

测速测距模块的主要功能是采集速度传感器信号，计算列车实际速度和运行距离等信息，并传送给CCTE板。完整的列车接口单元除包括MTORE板、COR6U板和CMIRE板外，还包括继电器组匣。其主要功能是将200C型设备与列车电路隔离，同时输出常用制动和紧急制动，并接收机车工况和LKJ的接口信息。常用制动通过MTORE板和COR6U板输出，紧急制动通过MTORE板和CMIRE板输出。CMIRE包括完全独立的两部分，分别供A链和B链使用。

轨道电路接收模块包含CRNB50板和CFSK板。CRNB50板用于采集地面轨道电路连续信息，通过VME总线将连续式信息传给CPOV板，在通过RS-422串行总线将信息传给安全计算机模块。应答器信息接收模块包含CRNB50、CTP和CDP板。CTP采集1/p点式信息，CDP采集n/p点式信息，其传输信息方式同轨道电路信息接收模块。继电器组匣内部共有16个继电器，作为列车输入/输出的接口。两个风扇组匣持续给机柜通风，防止机柜过热，并由列车提供110V电源。

轨道电路信息接收天线分为两种，一种是TVM 2G连续传感器，用于感应回路中调制信号电流产生的磁场，为设备在CTCS-2级状态下使用。另一种为FSK传感器，用于接收轨道电路的连续信息，为设备在CTCS-0级状态下使用。两种天线都是封装在环氧树脂盒内的铜线圈，每根钢轨上方一个天线。

应答器信息接收模块（BTM）、应答器接收天线和地面应答器共同组成点式传输系统。BTM主机一共由4块电路板，分别为电源板、主控板、通信接口板和功放板。应答器接收天线有两根电缆连接到BTM主机，一个向应答器发送27MHz射频功率，应答器接收到射频功率后，用收到的射频功率向天线发送信息。另一个电缆接收应答器回馈的信息，频率为4.2MHz。速度传感器安装在动车组轮对上，通过电脉冲信号测量速度，信号频率与车轮转速成正比。

人机界面（DMI）作为司机与设备信息交互的接口，显示距离信息、速度信息、辅助驾驶信息、机车信号显示、监视信息、行车计划等，用以辅助司机进行列车控制。DMI为单套双通道设备，主屏为正常显示，辅屏只显示灯位和上下行信息。