【正文】 在 1993年于法國(guó)第三條北方線高速鐵路首先投入使用近年來(lái)法國(guó) CS 公司又開發(fā)了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 SEI 和列控 ATC 一體化的系統(tǒng)在地中海線和海峽 倫敦線開通使用我國(guó)秦沈客運(yùn)專線也采用了該系統(tǒng)韓國(guó)高速鐵路采用該系統(tǒng)列控系統(tǒng)是隨著技術(shù)發(fā)展而提高的從初級(jí)階段的機(jī)車信號(hào)與自動(dòng)停車裝置發(fā)展到列車速度監(jiān)督系統(tǒng)與列車自動(dòng)操縱系統(tǒng)從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看列控系統(tǒng)是向著數(shù)字化自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展的其主要作用是保證列車行車安全提高運(yùn)輸效率列控系統(tǒng)在各國(guó)有一個(gè)發(fā)展歷程尤其是進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代以后世界上許多國(guó)家研制開發(fā)了具有本國(guó)特色的列控系統(tǒng)在技術(shù)上比較有代表性的且已投入使用的列控系統(tǒng)主要有德國(guó)的LZB 系統(tǒng)法國(guó)的 TVM300 和 TVM430 系統(tǒng)日本新干線的 ATC 系統(tǒng)以及我國(guó)使用 的CTCS2 級(jí)列控系統(tǒng)這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)監(jiān)督列車運(yùn)行速度可靠地防止人為錯(cuò)誤操作所造成的惡性事故的發(fā)生保證列車的高速安全運(yùn)行法國(guó) UT 系統(tǒng) 法國(guó)高速鐵路 TGV 區(qū)段的列控系統(tǒng)車載信號(hào)設(shè)備采用 TVM300 或TVM430 地對(duì)車的信息傳輸以無(wú)絕緣軌道電路 UM71 為基礎(chǔ)該列控系統(tǒng)簡(jiǎn)稱 UT 系統(tǒng) TVM300 系統(tǒng)采用無(wú)絕緣軌道電路 UM71 地對(duì)車的信息傳輸容量?jī)H有 18 個(gè)速度監(jiān)控是滯后階梯式的 TVM430系統(tǒng)采用無(wú)絕緣軌道電路 UM2021數(shù)字通信技術(shù)使車地間的信息傳輸數(shù)字編碼化速度監(jiān)控方式改為分級(jí)速度曲線控制模 式時(shí)速已達(dá)320公里日本 ATC系統(tǒng)列車在閉塞分區(qū)入口處接收到目標(biāo)速度信號(hào)后立即以此速度進(jìn)行檢查一旦列車超速則進(jìn)行制動(dòng)使列車速度降低到目標(biāo)速度以下 日本新干線傳統(tǒng) ATC 系統(tǒng)采用這種方式新干線采用速度分級(jí)口制動(dòng)自動(dòng)緩解的控制方式該方式要求列車在閉塞分區(qū)口處接收到目標(biāo)速度信號(hào)后立即以此速度進(jìn)行檢查一旦列車超速則進(jìn)行制動(dòng)使列車速度降低到目標(biāo)速度以下 日本新干線 ATC 系統(tǒng)采用設(shè)備優(yōu)先的控制原則列車減速一般由設(shè)備完成當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后自動(dòng)緩解列車速度減到 30 km／ h 以下需要在車站停車時(shí)才由司機(jī)操縱以保證列車停在 正確位置這種方式要求列車制動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)多次制動(dòng)后制動(dòng)力不衰竭階梯控制入口速度檢查方式示意圖 圖階梯控制口速度檢查方式示意圖日本新干線現(xiàn)有的 ATC 系統(tǒng)普遍采用目標(biāo)距離一次制動(dòng)模式曲線方式車載設(shè)備根據(jù)地面軌道電路傳送來(lái)的信息和各開通區(qū)間的長(zhǎng)度求取與前方列車所占用區(qū)間的距離綜合線路數(shù)據(jù)制動(dòng)性能和允許速度等計(jì)算出列車運(yùn)行速度若列車接近前方減速點(diǎn)時(shí)即刻生成目標(biāo)距離一次制動(dòng)模式曲線目標(biāo)距離一次制動(dòng)模式曲線縮短了制動(dòng)距離并可根據(jù)列車性能給出不同的模式曲線提高了運(yùn)輸效率德國(guó) LZB 系統(tǒng)德國(guó)連續(xù)式列車自動(dòng)控制系統(tǒng) LZB 是由軌旁 設(shè)備 LZB L72和車載設(shè)備 LZB 80 構(gòu)成所有固定數(shù)據(jù)如線路地理參數(shù)局部的固定限速等都貯存在 LZB 中心聯(lián)鎖系統(tǒng)向控制中心傳送信息顯示道岔設(shè)置及其他數(shù)據(jù)的同時(shí)系統(tǒng)范圍內(nèi)的列車也向控制中心傳送它們的特殊數(shù)據(jù)如列車長(zhǎng)度列車位置實(shí)際速度等等區(qū)間列車占用情況檢查是通過區(qū)間軌道電路或計(jì)軸設(shè)備等完成的根據(jù)上述數(shù)據(jù)控制中心確定每列列車的最大標(biāo)稱速度 指揮列車運(yùn)行德國(guó) LZB 系統(tǒng)列車速度 距離方式示意圖圖 a德國(guó) LZB系統(tǒng)列車速度距離方式示意圖圖德國(guó) LZB列車速度 距離控制曲線圖圖 3b中的曲線 1為常規(guī)最大制動(dòng)曲線 2為常規(guī)最小 制動(dòng)在LZB系統(tǒng)中地面和車上的信息是通過感應(yīng)環(huán)線相互傳送的每個(gè) LZB地面控制中心最長(zhǎng)可以控制 127 km的環(huán)線每個(gè)短回線發(fā)送接收單元的環(huán)線長(zhǎng)度為左右各 300 m環(huán)線每 100m 交叉換位一次以對(duì)電氣進(jìn)行補(bǔ)償同時(shí)也用于確定列車的實(shí)際位置 地面設(shè)備由控制中心和環(huán)線系統(tǒng)構(gòu)成控制中心與調(diào)度中心微機(jī)聯(lián)鎖相鄰控制中心交換數(shù)據(jù)并通過環(huán)線和列車交換數(shù)據(jù)控制每一列車運(yùn)行德國(guó) LZB 系統(tǒng)是基于軌道電纜傳輸車地信息的列控系統(tǒng)是世界上首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)速度控制模式的列控系統(tǒng)技術(shù)上是成熟的它利用軌道電纜作為車地間雙向信息傳輸?shù)耐ǖ朗褂密壍离娐穪?lái) 檢查列車占用軌旁設(shè)備較多給維修帶來(lái)不便 LZB 以地面控制中心為主計(jì)算制動(dòng)曲線車載信號(hào)設(shè)備智能化不夠與其他列控系統(tǒng)兼容比較困難第四章 我國(guó)高速動(dòng)車組列控系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用及主要特點(diǎn) 第一節(jié) CTCS 列控系統(tǒng)概述 一定義 CTCS 是為了保證列車安全運(yùn)行并以分級(jí)形式滿足不同線路運(yùn)輸需求的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) 基本功能 1 安全防護(hù) 2 人機(jī)界面 3 檢測(cè)功能 4 靠性和安全性 二 CTCS 體系結(jié)構(gòu) 1CTCS 的體系結(jié)構(gòu)按鐵路運(yùn)輸管理層網(wǎng)絡(luò)傳輸層地面設(shè)備層和車載設(shè)備層配置 1 鐵路運(yùn)輸管理層鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)是行車指揮中心以 CTCS 為行車安全保障基礎(chǔ)通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的控制和管理 2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層 CTCS 網(wǎng)絡(luò)分布在系統(tǒng)的各個(gè)層面通過有線和無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 3 地面設(shè)備層地面設(shè)備層主要包括列控中心軌道電路和點(diǎn)式設(shè)備接口單元無(wú)線通信模塊等列控中心是地面設(shè)備的核心根據(jù)行車命令列車進(jìn)路列車運(yùn)行狀況和設(shè)備狀態(tài)通過安全邏輯運(yùn)算產(chǎn)生控車命令實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行列車的控制 4 車載設(shè)備層車載設(shè)備層是對(duì)列車進(jìn)行操縱和控制的主體具有多種控制模式并能夠適應(yīng)軌道電路點(diǎn)式傳輸和無(wú)線傳輸方式車載設(shè)備層主要包括車載安全計(jì)算機(jī)連續(xù)信息接收模塊點(diǎn)式 信息接收模塊無(wú)線通信模塊測(cè)速模塊人機(jī)界面和記錄單元等 2 系統(tǒng)構(gòu)成 參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合國(guó)情從需求出發(fā)按系統(tǒng)條件和功能劃分等級(jí) CTCS 體系的構(gòu)建原則是以地面設(shè)備為基礎(chǔ)車載與地面設(shè)備統(tǒng)一設(shè)計(jì) 三 CTCS 分級(jí) 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)包括地面設(shè)備和車載設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為 5級(jí) 1CTCS 0 級(jí) CTCS 0 級(jí)為既有線的現(xiàn)狀由通用機(jī)車信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成 2CTCS 1 級(jí) CTCS 1級(jí)是由主體機(jī)車信號(hào)安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成面向 160kmh 以下的區(qū)段在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造達(dá)到機(jī)車信號(hào)主體化要求增加 點(diǎn)式設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行安全監(jiān)控功能 1 地面子系統(tǒng)組成 1 軌道電路完成列車占用檢測(cè)及列車完整性檢查連續(xù)向列車傳送控制信息車站正線采用與區(qū)間同制式的軌道電路側(cè)線采用與區(qū)間同制式的疊加電碼化設(shè)備 2 點(diǎn)式信息設(shè)備宜設(shè)置在車站附近主要用于向車載設(shè)備傳輸定位信息 2 車載子系統(tǒng)組成 1 主體機(jī)車信號(hào)完成軌道電路信息的接收與處理 2 點(diǎn)式信息接收模塊完成點(diǎn)式信息的接收與處理 3 安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)列車運(yùn)行速度對(duì)列車運(yùn)行控制信息進(jìn)行綜合處理控制列車按命令運(yùn)行 3CTCS 2 級(jí) CTCS 2 級(jí)是基于軌道傳輸 信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) CTCS 2 級(jí)面向提速干線和高速新線采用車 地一體化設(shè)計(jì) CTCS 2級(jí)適用于各種限速區(qū)段地面可不設(shè)通過信號(hào)機(jī)機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車 1 地面子系統(tǒng)組成 1 列控中心根據(jù)列車占用情況及進(jìn)路狀態(tài)計(jì)算行車許可及靜態(tài)列車速度曲線并傳送給列車 2 軌道電路完成列車占用檢測(cè)及列車完整性檢查連續(xù)向列車傳送控制信息車站與區(qū)間采用同制式的軌道電路 2 車載子系統(tǒng)組成 1 連續(xù)信息接收模塊完成軌道電路信息的接收與處理 2 點(diǎn)式信息接收模塊完成點(diǎn)式信息的接收與處理 3 測(cè)速模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)列車運(yùn)行速 度并計(jì)算列車走行距離 4 設(shè)備維護(hù)記錄單元對(duì)接收信息系統(tǒng)狀態(tài)和控制動(dòng)作進(jìn)行記錄 5 車載安全計(jì)算機(jī)對(duì)列車運(yùn)行控制信息進(jìn)行綜合處理生成控制速度與目標(biāo)距離模式曲線控制列車按命令運(yùn)行 6 人機(jī)界面車載設(shè)備與機(jī)車乘務(wù)員交互的設(shè)備 7 運(yùn)行管理記錄單元規(guī)范機(jī)車乘務(wù)員駕駛記錄與運(yùn)行管理相關(guān)的數(shù)據(jù) 4CTCS 3 級(jí) CTCS 3 級(jí)是基于無(wú)線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) CTCS 3 級(jí)面向提速干線高速新線或特殊線路基于無(wú)線通信的固定閉塞或虛擬自動(dòng)閉塞 CTCS 3 級(jí)適用于各種限速區(qū)段地面可 不設(shè)通過信號(hào)機(jī)機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車 1 地面子系統(tǒng)組成 1無(wú)線閉塞中心 RBC使用無(wú)線通信手段的地面列車間隔控制系統(tǒng)它根據(jù)列車占用情況及進(jìn)路狀態(tài)向所管轄列車發(fā)出行車許可和列車控制信息所使用的安全數(shù)據(jù)通道不能用于話音通信 2無(wú)線通信 GSMR地面設(shè)備作為系統(tǒng)信息傳輸平臺(tái)完成地－車間大容量的信息交換 3 點(diǎn)式設(shè)備主要提供列車定位信息 4 軌道電路主要用于列車占用檢測(cè)及列車完整性檢查 2 車載子系統(tǒng)組成 1無(wú)線通信 GSMR車載設(shè)備作為系統(tǒng)信息傳輸平臺(tái)完成車－地間大容量的信息交換 2 點(diǎn)式信息接收 模塊完成點(diǎn)式信息的接收與處理 3 測(cè)速模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)列車運(yùn)行速度并計(jì)算列車走行距離 4 設(shè)備維護(hù)記錄單元對(duì)接收信息系統(tǒng)狀態(tài)和控制動(dòng)作進(jìn)行記錄 5 車載安全計(jì)算機(jī)對(duì)列車運(yùn)行控制信息進(jìn)行綜合處理生成目標(biāo)距離模式曲線控制列車按命令運(yùn)行 6 人機(jī)接口車載設(shè)備與機(jī)車乘務(wù)員交互的接口 7 運(yùn)行管理記錄單元規(guī)范機(jī)車乘務(wù)員駕駛記錄與運(yùn)行管理相關(guān)的數(shù)據(jù) 5CTCS 4 級(jí) CTCS 4 級(jí)是基于無(wú)線傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng) CTCS 4 級(jí)面向高速新線或特殊線路基于無(wú)線通信傳輸平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞 CTCS 4 級(jí)由 RBC和車載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車定位和列車完整性檢查 CTCS 4 級(jí)地面不設(shè)通過信號(hào)機(jī)機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車 1 地面子系統(tǒng)組成 1無(wú)線閉塞中心 RBC使用無(wú)線通信手段的地面列車間隔控制系統(tǒng)它根據(jù)列車占用情況及進(jìn)路狀態(tài)向所管轄列車發(fā)出行車許可和列車控制信息所使用的安全數(shù)據(jù)通道不能用于話音通信 2無(wú)線通信 GSMR地面設(shè)備作為系統(tǒng)信息傳輸平臺(tái)完成地－車間大容量的信息交換 2 車載子系統(tǒng)組成 1無(wú)線通信 GSMR車載設(shè)備作為系統(tǒng)信息傳輸平臺(tái)完成車－地間大容量的信息交換 2 測(cè)速模塊需要時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)列車運(yùn)行速 度并計(jì)算列車走行距離 3 設(shè)備維護(hù)記錄單元對(duì)接收信息系統(tǒng)狀態(tài)和控制動(dòng)作進(jìn)行記錄 4 車載安全計(jì)算機(jī)對(duì)列車運(yùn)行控制信息進(jìn)行綜合處理生成目標(biāo)距離模式曲線控制列車按命令運(yùn)行 5 人機(jī)接口車載設(shè)備與機(jī)車乘務(wù)員交互的接口 四 CTCS 級(jí)間關(guān)系 1 符合 CTCS 規(guī)范的列車超速防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能滿足一套車載設(shè)備全程控制的運(yùn)用要求 2 系統(tǒng)車載設(shè)備向下兼容 3 系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)自動(dòng)完成 4 系統(tǒng)地面車載配置如具備條件在系統(tǒng)故障條件下應(yīng)允許降級(jí)使用 5 系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)不影響列車正常運(yùn)行 6 系統(tǒng)各級(jí)狀態(tài)應(yīng)有清晰的表示 第二節(jié) CTCS 的主要功能與應(yīng)用等級(jí) 一 CTCS 應(yīng)用等級(jí) 對(duì)不同的線路不同的傳輸信息方式和閉塞技術(shù) CTCS 劃分為 5 個(gè)等級(jí)依次為CTCS0CTCS4 級(jí)同條線路上可以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用級(jí)別向下兼容以滿足不同線路速度需求 CTCS0 級(jí) CTCS0級(jí)適用于列車最高運(yùn)行速度為 160kmh及以下適合既有線的現(xiàn)狀將目前干線鐵路應(yīng)用的地面信號(hào)設(shè)備和車載設(shè)備定義為 0 級(jí) CTCS0 級(jí)通用機(jī)車信號(hào)列車運(yùn)行監(jiān)控裝置組成 CTCS0 級(jí)的控制模式是目標(biāo)距離式列車運(yùn)行監(jiān)控裝置采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備中靠邏輯推斷 地址調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)結(jié)合列車性能計(jì)算給出目標(biāo)距離式制動(dòng)曲線 CTCS0 級(jí)自動(dòng)閉塞設(shè)