列車運(yùn)行控制綜合系統(tǒng)

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

-03-2514:52:17|

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依據(jù)列車在鐵路線路上運(yùn)行客觀條件和實(shí)際情況，對列車運(yùn)行速度及制動(dòng)方法等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督、控制和調(diào)整技術(shù)裝備。系統(tǒng)包含地面和車載兩部分，地面設(shè)備產(chǎn)生出列車控制所需要全部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如列車運(yùn)行速度、間隔時(shí)分等；車載設(shè)備經(jīng)過媒體將地面?zhèn)鱽硇盘?hào)進(jìn)行信息處理，形成列車速度控制數(shù)據(jù)及列車制動(dòng)模式，用來監(jiān)督或控制列車安全運(yùn)行。系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)信號(hào)控制方法，能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)地監(jiān)督列車運(yùn)行速度，自動(dòng)控制列車制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)。列車控制方法能夠由人工駕駛，也可由設(shè)備實(shí)施自動(dòng)控制，使列車依據(jù)其本身性能條件自動(dòng)調(diào)整追蹤間隔，提升線路經(jīng)過能力。

新一代鐵路信號(hào)設(shè)備是由列車調(diào)度控制系統(tǒng)及列車運(yùn)行控制系統(tǒng)兩大部分組成。從技術(shù)發(fā)展趨勢看是向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。它作用是確保行車安全、提升運(yùn)輸效率、節(jié)省能源、改善職員勞動(dòng)條件。

發(fā)展中列車控制系統(tǒng)將成為一個(gè)集列車運(yùn)行控制、行車調(diào)度指揮、信息管理和設(shè)備監(jiān)測為一體綜合業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化系統(tǒng)。

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)內(nèi)容是伴隨技術(shù)發(fā)展而提升，從初級(jí)階段機(jī)車信號(hào)和自動(dòng)停車裝置，發(fā)展到列車速度監(jiān)督系統(tǒng)和列車自動(dòng)操縱系統(tǒng)。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，世界上已經(jīng)有很多國家開發(fā)了各自列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，其中，在技術(shù)上含有代表性且已投入使用關(guān)鍵有：德國LZB系統(tǒng)，法國VM300和TVM430系統(tǒng)，日本新干線ATC系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)共同特點(diǎn)是：能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)連續(xù)監(jiān)督列車運(yùn)行速度，可靠地預(yù)防人為錯(cuò)誤操作所造成惡性事故發(fā)生，確保列車高速安全運(yùn)行。它們之間關(guān)鍵區(qū)分表現(xiàn)在控制方法、制動(dòng)模式及信息傳輸?shù)刃问椒矫妗?/p>

中國近幾年來，對國外列車控制系統(tǒng)進(jìn)行了較深入研究，對列車控制模式、軌道電路信息傳輸、軌道電纜信息傳輸?shù)确矫嫒恳讶〉貌簧俳Y(jié)果。在開發(fā)過程中，還可借鑒歐洲列車控制系統(tǒng)“功效疊加”、“滾動(dòng)銜接”經(jīng)驗(yàn)，從確?；A(chǔ)安全著手，分步完成并真正達(dá)成安全、高效、舒適目標(biāo)。中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）介紹CTCS

CTCS是(ChineseTrainControlSystem)英文縮寫，漢字意為中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

ＣＴＣＳ概述

CTCS系統(tǒng)有兩個(gè)子系統(tǒng)，即車載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。

地面子系統(tǒng)可由以下部分組成：應(yīng)答器、軌道電路、無線通信網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）、列車控制中心（TCT）/無線閉塞中心（RBC）。其中GSM-R不屬于CTCS設(shè)備，不過關(guān)鍵組成部分。

應(yīng)答器是一個(gè)能向車載子系統(tǒng)發(fā)送報(bào)文信息傳輸設(shè)備，既能夠傳送固定信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。

軌道電路含有軌道占用檢驗(yàn)、沿軌道連續(xù)傳送地車信息功效，應(yīng)采取UM系列軌道電路或數(shù)字軌道電路。

無線通信網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）是用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進(jìn)行雙向信息傳輸車地通信系統(tǒng)。

列車控制中心是基于安全計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它依據(jù)地面子系統(tǒng)或來自外部地面系統(tǒng)信息，如軌道占用信息、聯(lián)鎖狀態(tài)等產(chǎn)生列車行車許可命令，并經(jīng)過車地信息傳輸系統(tǒng)傳輸給車載子系統(tǒng)，確保列車控制中心管轄內(nèi)列車運(yùn)行安全。

車載子系統(tǒng)可由以下部分組成：CTCS車載設(shè)備、無線系統(tǒng)車載模塊。

CTCS車載設(shè)備是基于安全計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)過和地面子系統(tǒng)交換信息來控制列車運(yùn)行。

無線系統(tǒng)車載模塊用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進(jìn)行雙向信息交換。

ＣＴＣＳ應(yīng)用等級(jí)

CTCS依據(jù)功效要求和設(shè)配置劃分應(yīng)用等級(jí)分，分為0~4級(jí)。

CTCS應(yīng)用等級(jí)0(以下簡稱L0)：由通用機(jī)車信號(hào)+列車運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，為現(xiàn)有系統(tǒng)。

CTCS應(yīng)用等級(jí)1(以下簡稱L1)：由主體機(jī)車信號(hào)+安全型運(yùn)行監(jiān)控統(tǒng)計(jì)裝置組成，點(diǎn)式信息作為連續(xù)信息補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)連式超速防護(hù)功效。

CTCS應(yīng)用等級(jí)2(以下簡稱L2)：是基于軌道傳輸信息并采取車-地一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)行指-聯(lián)鎖-列控一體化、區(qū)間-車站一體化、通信-信號(hào)一體化和機(jī)電一體化。

CTCS應(yīng)用等級(jí)3(以下簡稱L3)：是基于無線傳輸信息并采取軌道電路等方法檢驗(yàn)列車占用列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。點(diǎn)式設(shè)備關(guān)鍵傳送定位信息。

CTCS應(yīng)用等級(jí)4(以下簡稱L4)：是完全基于無線傳輸信息列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。地面可取消軌道電路，由RBC和車載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車定位和完整性檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞。

同條線路上能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)應(yīng)用等級(jí)，L2、L3和L4可向下兼容。

CTCS0級(jí)

為了規(guī)范一致性，將現(xiàn)在干線鐵路應(yīng)用地面信號(hào)設(shè)備和車載設(shè)備定義為0級(jí)。0級(jí)由通用機(jī)車信號(hào)+列車運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，對這一定義，業(yè)內(nèi)還有不一樣見解。0級(jí)到底是在等級(jí)內(nèi)還是在等級(jí)外不夠明確，現(xiàn)在通用機(jī)車信號(hào)還未能成為主體機(jī)車信號(hào)，列車運(yùn)行監(jiān)控裝置還未能被公認(rèn)為安全系統(tǒng)，所以稱列車運(yùn)行控制系統(tǒng)還是不夠格，但現(xiàn)在確實(shí)在利用，并起著確保安全作用。

0級(jí)控制模式也是目標(biāo)距離式，它在現(xiàn)有地面信號(hào)設(shè)備基礎(chǔ)上，采取大貯存方法把線路數(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。如能在每個(gè)進(jìn)出站口增加點(diǎn)式設(shè)備，加強(qiáng)查對地址，就能大大降低邏輯推斷地址產(chǎn)生錯(cuò)誤可能性。

日本數(shù)字列車運(yùn)行控制系統(tǒng)I-ATC就是采取車載信號(hào)設(shè)備貯存電子電圖，經(jīng)過每一軌道區(qū)段地址編碼來調(diào)取所需線路數(shù)據(jù)，這種方法能夠使地-車信息傳輸信息需求量降低。在歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS規(guī)范中也不排斥車載信號(hào)設(shè)備貯存線路數(shù)據(jù)方法。

正因?yàn)?級(jí)還未成為安全系統(tǒng)，適適用于列車最高運(yùn)行速度為160km/h及以下，通常自動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)仍按固定閉塞方法進(jìn)行，采取四顯示自動(dòng)閉塞，信號(hào)顯示含有分級(jí)速度控制概念，其目標(biāo)距離式制動(dòng)曲線可作為參考。應(yīng)該說這是一個(gè)過渡階段。

CTCS1級(jí)

CTCS1級(jí)由主體機(jī)車信號(hào)+加強(qiáng)型運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，面向160km/h及以下區(qū)段，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)成機(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)控功效。利用軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢驗(yàn)，連續(xù)向列車傳送控制信息。

1級(jí)控制模式為目標(biāo)距離式，采取大貯存方法把線路數(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。在車站周圍增加點(diǎn)式信息設(shè)備，傳輸定位信息，以降低邏輯推斷地址產(chǎn)生錯(cuò)誤可能性。

1級(jí)和0級(jí)差異在于全方面提升了系統(tǒng)安全性，是對0級(jí)全方面加強(qiáng)，可稱為線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備上列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

CTCS2級(jí)

CTCS2級(jí)是基于軌道電路和點(diǎn)式信息設(shè)備傳輸信息列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，面向

提速干線和高速新線，適適用于多種限速區(qū)段，地面可不設(shè)經(jīng)過信號(hào)機(jī)。是一個(gè)點(diǎn)-連式

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，功效比較齊全和適合國情。

軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢驗(yàn)，連續(xù)向列車傳送控制信息；點(diǎn)式信息設(shè)備傳輸定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速成和停車信息。

CTCS2級(jí)采取目標(biāo)距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）。目標(biāo)距離控制模式依據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身性能確定列車制動(dòng)曲線，不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)速度等級(jí)，采取一次制動(dòng)方法。

CTCS2級(jí)采取閉塞方法稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方法，準(zhǔn)移動(dòng)閉塞追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)始端，留有一定安全距離，以后行列車從最高速開始一次制動(dòng)曲線計(jì)算點(diǎn)是依據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身性能計(jì)算決定。目標(biāo)點(diǎn)相對固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車走行而改變，而制動(dòng)起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不一樣而改變?？臻g間隔長度是不固定，因?yàn)橐鸵苿?dòng)閉塞相區(qū)分，所以稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。顯然其追蹤運(yùn)行間隔要比固定閉塞小部分。

CTCS3級(jí)

CTCS3級(jí)是基于無線通信（如GSM-R）列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，它能夠疊加在既

有干線信號(hào)系統(tǒng)上。

軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢驗(yàn)，點(diǎn)式信息設(shè)備提供列車用于測距修正定位基準(zhǔn)信息。無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向信息傳輸，行車許可由地面列控中心產(chǎn)生，經(jīng)過無線通信系統(tǒng)傳送到車上。

CTCS3級(jí)和2級(jí)一樣，采取目標(biāo)距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方法。因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了地-車間連續(xù)、雙向信息傳輸，所以功效更豐富些，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)些。

CTCS4級(jí)

CTCS4級(jí)是完全基于無線通信（如GSM-R）列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。由地面無線閉塞中心（RBC）和車載設(shè)備完成列車占用檢測及完整性檢驗(yàn)，點(diǎn)式信息設(shè)備提供列車用于測距修正定位基準(zhǔn)信息。

CTCS4級(jí)采取目標(biāo)距離控制模式，列車按移動(dòng)閉塞或虛擬閉塞方法運(yùn)行。

虛擬閉塞是準(zhǔn)移動(dòng)閉塞一個(gè)特殊方法，它不設(shè)軌道占用檢驗(yàn)設(shè)備，采取無線定位方法來實(shí)現(xiàn)列車定位和占用軌道檢驗(yàn)功效，閉塞分區(qū)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬設(shè)定。

移動(dòng)閉塞追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車尾部，留有一定安全距離，后行列車從最高速開始制動(dòng)計(jì)算點(diǎn)是依據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身性能計(jì)算決定。目標(biāo)點(diǎn)是前行列車尾部，和前行列車走行和速度相關(guān)，是隨時(shí)改變，而制動(dòng)起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不一樣而改變?？臻g間隔長度是不固定，所以稱為移動(dòng)閉塞。其追蹤運(yùn)行間隔要比準(zhǔn)移動(dòng)閉塞更小部分。

等級(jí)對照

分析CTCS應(yīng)用等級(jí)劃分，發(fā)覺有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

①各應(yīng)用等級(jí)均采取目標(biāo)距離控制模式，采取連續(xù)一次制動(dòng)方法。

這是因?yàn)橹袊锌叵到y(tǒng)應(yīng)用起步晚，起點(diǎn)高，所以一步就瞄準(zhǔn)了比較優(yōu)異控制模式。在中國階梯式和曲線式分級(jí)速度控制全部用過，取得了經(jīng)驗(yàn)，好在并未形成規(guī)模，CTCS推薦采取目標(biāo)距離控制模式是適宜，符合國際列控系統(tǒng)發(fā)展趨勢。因?yàn)榱锌叵到y(tǒng)控制模式是其關(guān)鍵特征和性能之一，控制模式?jīng)Q定了閉塞方法和列車運(yùn)行間隔，從而決定了運(yùn)輸能力，所以說除移動(dòng)閉塞外，各應(yīng)用等級(jí)關(guān)鍵功效幾乎是一樣。

②各應(yīng)用等級(jí)是依據(jù)設(shè)備配置來劃分，其關(guān)鍵差異在于地對車信息傳輸方法和線路數(shù)據(jù)起源。

基于國情多信息軌道電路（UM系列18信息）比較成熟，達(dá)成國產(chǎn)化程度，所以以它為基礎(chǔ)設(shè)備之一；歐標(biāo)應(yīng)答器通用性強(qiáng)，供貨廠商多，也作為基礎(chǔ)設(shè)備之一；軌道電纜和計(jì)軸器不準(zhǔn)備推廣；數(shù)字軌道電路國際上唯有日本用它實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)距離控制模式，中國研制還未成熟，暫不于確定，數(shù)字軌道