閉塞與列控概論傅世善

1、知識講座 閉塞與列控概論傅世善第一講 區(qū)間閉塞1. 閉塞制式 閉塞就是用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運行的技術(shù)方法。空間間隔制就是前行列車和追蹤列車之間必須保持一定距離的行車方法。從各種不同的角度閉塞可以有各種不同的分類，總的說可分站間閉塞和自動閉塞兩大類。 1.1 站間閉塞 站間閉塞就是兩站間只能運行一列車,其列車的空間間隔為一個站間。按技術(shù)手段和閉塞方法又可分為: 電話閉塞、路簽閉塞，路牌閉塞、半自動閉塞、自動站間閉塞。 電話閉塞技規(guī)把它作為一種最終的備用閉塞。路簽和路牌閉塞在我國已經(jīng)淘汰。半自動閉塞就是人工辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號顯示發(fā)車后，出站信號機自動關(guān)閉的閉塞方法。其特征為：

2、站間或所間只準(zhǔn)走行一列車 ；人工辦理閉塞手續(xù)；人工確認(rèn)列車完整到達(dá)和人工恢復(fù)閉塞。 自動站間閉塞就是在有區(qū)間占用撿查的條件下，自動辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號顯示發(fā)車后，出站信號機自動關(guān)閉的閉塞方法。其特征為：有區(qū)間占用撿查設(shè)備；站間或所間區(qū)間只準(zhǔn)走行一列車；辦理發(fā)車進路時自動辦理閉塞手續(xù)；自動確認(rèn)列車到達(dá)和自動恢復(fù)閉塞。 1.2 自動閉塞 自動閉塞就是根據(jù)列車運行及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)自動變換信號顯示，而司機憑信號行車的閉塞方法。其特征為：把站間劃分為若干閉塞分區(qū)，有分區(qū)占用撿查設(shè)備，可以憑通過信號機的顯示行車，也可憑機車信號或列車運行控制的車載信號行車；站間能實現(xiàn)列車追蹤；辦理發(fā)車進路時自動辦理閉

3、塞手續(xù)，自動變換信號顯示。 從保證列車運行而采取的技術(shù)手段角度來看，自動閉塞可分兩大類：傳統(tǒng)的自動閉塞和裝備列車運行自動控制系統(tǒng)的自動閉塞。 1.2.1傳統(tǒng)的自動閉塞 傳統(tǒng)的自動閉塞一般設(shè)地面通過信號機，裝備有機車信號，保證列車按照空間間隔制運行的技術(shù)方法是用信號或憑證來實現(xiàn)的。傳統(tǒng)的自動閉塞通常就稱自動閉塞，在此因為要與裝備列車運行控制的自動閉塞以區(qū)分，故首次冠以傳統(tǒng)的自動閉塞之稱。目前，傳統(tǒng)的自動閉塞一般適用于列車最高運行速度在160km/h及以下，它可分為：三顯示自動閉塞、四顯示自動閉塞、多信息自動閉塞。其實四顯示自動閉塞可含在多信息自動閉塞之中，因為當(dāng)前用得較多，故單獨提出。 三顯示自

4、動閉塞就是通過信號機具有三種顯示，能預(yù)告列車前方兩個閉塞分區(qū)狀態(tài)的自動閉塞。其特征為：通過信號機具有三種顯示；能預(yù)告列車前方兩個閉塞分區(qū)狀態(tài)；分二個速度等級，一個閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離。 四顯示自動閉塞就是通過信號機具有四種顯示，能預(yù)告列車前方三個閉塞分區(qū)狀態(tài)的自動閉塞。其特征為：通過信號機具有四種顯示；能預(yù)告列車前方三個閉塞分區(qū)狀態(tài)；分三個速度等級，二個閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離。 多信息自動閉塞也稱多顯示自動閉塞，是對四顯示及以上自動閉塞的統(tǒng)稱。多于四顯示時，往往地面通過信號機不具備多顯示的條件，而以機車信號顯示為主。 鐵路信號名詞述語規(guī)定的定義是：三顯

5、示自動閉塞就是通過信號機具有三種顯示，能預(yù)告列車前方兩個閉塞分區(qū)狀態(tài)的自動閉塞；四顯示自動閉塞就是通過信號機具有四種顯示，能預(yù)告列車前方三個閉塞分區(qū)狀態(tài)的自動閉塞。確實通過信號機具有的顯示數(shù)目是作為自動閉塞制式的唯一特征，在以地面信號機作為主體信號，且機車信號顯示與地面信號機顯示相符的情況下，這樣的表述也是比較簡單和容易理解的。實際上作為自動閉塞的制式，通過信號機具有的顯示數(shù)目，只是其表征之一，并非唯一特征和標(biāo)識。往往由于地面通過信號機顯示數(shù)目不足或增加顯示數(shù)目有困難、造價高等原因，而以機車信號顯示（甚至用速度顯示方式）來代替或補充，這樣通過信號機具有的顯示數(shù)目就不能作為識別自動閉塞制式的主要

6、標(biāo)識。所以本文給出的定義補充了基本特征。 三顯示自動閉塞中，黃燈是注意信號，表示運行前方有一個閉塞分區(qū)空閑，一個閉塞分區(qū)的長度能滿足從規(guī)定速度到零的制動距離，可以越過黃燈后再開始制動。四顯示自動閉塞中，綠黃燈是警惕信號，表示運行前方有兩個閉塞分區(qū)空閑，兩個閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離，可以越過綠黃燈后再開始減速；黃燈是限速信號，列車越過黃燈時必須減速至規(guī)定的限速值，不然就難以保證在下一個紅燈前可靠停車。 實際中往往有簡化的情況，例如有這樣的設(shè)計方案：基本速度等級分為三級：1601150km/h；兩個閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離；為了少改動設(shè)備，地面通過信號機保留三顯

7、示，沒有綠黃燈作為警惕信號，但機車信號的綠燈分與，在見黃燈前第一架顯示綠燈的信號機接近區(qū)段機車信號顯示。機車信號實際上就是警惕信號，只是地面信號機省了一個警惕信號。這種自動閉塞制式究竟是三顯示還是四顯示，假若把符合三大特征的稱為典型的標(biāo)準(zhǔn)型四顯示自動閉塞，那么這種自動閉塞制式可稱為簡化的非標(biāo)準(zhǔn)型四顯示自動閉塞，因為它除了地面信號機省了一個警惕信號外，其他四顯示自動閉塞的基本特征它都有。 1.2.2裝備列車運行控制自動的自動閉塞 列車運行自動控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）保證列車按照空間間隔制運行的技術(shù)方法是靠控制列車運行速度的方式來實現(xiàn)的。 運行列車間必須保持的空間間隔首先是滿足制動距離的需要，當(dāng)然

8、還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嗔亢痛_認(rèn)信號時間內(nèi)的運行距離。所以根據(jù)列控系統(tǒng)采取的不同控制模式會產(chǎn)生不同的閉塞制式。列車間的追蹤運行間隔越小，運輸能力就越大。 從閉塞制式的角度來看，裝備列車運行控制自動的自動閉塞可分為三類：固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞（含虛擬閉塞）和移動閉塞。稱為準(zhǔn)移動閉塞，說明它還不是移動閉塞，所以有時仍把它歸入固定閉塞，準(zhǔn)移動閉塞的名稱在鐵路上較少提，在城軌交通中常用，本文為說明問題，暫按分三類講述。 固定閉塞：列控系統(tǒng)采取分級速度控制模式時，采用固定閉塞方式。運行列車間的空間間隔是若干個閉塞分區(qū)，閉塞分區(qū)數(shù)依劃分的速度級別而定。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計軸裝置來劃分的，它具有列

9、車定位和占用軌道的檢查功能。固定閉塞的追蹤目標(biāo)點為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，后行列車從最高速開始制動的計算點為要求開始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個點都是固定的，空間間隔的長度也是固定的，所以稱為固定閉塞。 當(dāng)采用滯后型階梯式控制模式時，需要增加一個閉塞分區(qū)作保護區(qū)段，所以運行列車間的空間間隔就大一點，如圖1.1所示 圖1.1 準(zhǔn)移動閉塞：準(zhǔn)移動閉塞方式的列控系統(tǒng)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)距離控制模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設(shè)定每個閉塞分區(qū)速度等級，采用一次制動方式。準(zhǔn)移動閉塞的追蹤目標(biāo)點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，當(dāng)然會留有一

10、定的安全距離，而后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計算決定的。目標(biāo)點相對固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動閉塞。顯然其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。如圖1.2所示。 圖1.2 虛擬閉塞：是準(zhǔn)移動閉塞的一種特殊方式，它不設(shè)軌道占用檢查設(shè)備，采取無線定位方式來實現(xiàn)列車定位和占用軌道的檢查功能，閉塞分區(qū)是以計算機技術(shù)虛擬設(shè)定的。如圖1.3所示。

11、 圖1.3 移動閉塞：移動閉塞方式的列控系統(tǒng)也采取目標(biāo)距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）。目標(biāo)距離控制模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，采用一次制動方式。移動閉塞的追蹤目標(biāo)點是前行列車的尾部，當(dāng)然會留有一定的安全距離，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計算決定的。目標(biāo)點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時變化的，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運行間隔要比準(zhǔn)移動閉塞更小一些。移動閉塞一般采用無線通信和無線定位技術(shù)來實現(xiàn)。如圖1.4所示。 圖

12、1.4 第二講 列控系統(tǒng)的速度控制模式2列控系統(tǒng)的速度控制模式 列車運行自動控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control）就是對列車運行全過程或一部分作業(yè)實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。其特征為：列車通過獲取的地面信息和命令，控制列車運行，并調(diào)整與前行列車之間必須保持的距離。 列車運行自動控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是保證列車按照空間間隔制運行的技術(shù)方法，它是靠控制列車運行速度的方式來實現(xiàn)的。 在城市軌道交通領(lǐng)域中，列車運行自動控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control）包括三個子系統(tǒng)： 列車超速防護系統(tǒng)ATP（Automatic Train Protection）； 列

13、車自動駕駛系統(tǒng)ATO (Automatic Train Operation）； 列車自動監(jiān)控系統(tǒng)ATS (Automatic Train Supervision）。 目前我國城市軌道交通的信號系統(tǒng)大部分是引進國外技術(shù)和系統(tǒng)，所以列控系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的應(yīng)用和名稱是與國際接軌的。 在我國鐵路領(lǐng)域中，目前列車自動駕駛系統(tǒng)ATO的應(yīng)用尚未提到日程，所以不常提及。鐵路列調(diào)車作業(yè)遠(yuǎn)比城市軌道交通復(fù)雜，調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)使用的歷史較長，運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)DMIS得到大力發(fā)展，目前正在集中全力發(fā)展調(diào)度集中CTC，沒有把CTC的功能歸入ATC。列車超速防護系統(tǒng)ATP是列車運行自動控制系統(tǒng)ATC的核心組成部分，所以通常提及

14、的列車運行自動控制系統(tǒng)ATC實際上是指列車超速防護系統(tǒng)ATP 。以下介紹的列車運行自動控制系統(tǒng)ATC主要也是指列車超速防護系統(tǒng)ATP部分。 從速度控制方式角度，對列車運行自動控制分為以下幾種模式： 2.1分級速度控制 分級速度控制：以一個閉塞分區(qū)為單位，根據(jù)列車運行的速度分級，對列車運行進行速度控制。分級速度控制系統(tǒng)的列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分、列車性能和速度有關(guān)，而閉塞分區(qū)的長度是以最壞性能的列車為依據(jù)并結(jié)合線路參數(shù)來確定的，所以不同速度列車混合運行的線路采用這種模式能力是要受到較大的影響。分級速度控制又分為階梯式和分段曲線式。 階梯式分級速度控制 階梯式分級速度控制又分為超前式和滯后

15、式。 一個閉塞分區(qū)的進入速度稱為入口速度，駛離速度稱為出口速度。 超前速度控制方式又稱為出口速度控制方式，給出列車的出口速度值，控制列車不超過出口速度。日本ATC采取超前式速度控制方式，采用設(shè)備控制優(yōu)先的方法。如圖2.1上圖所示，階梯式實線為超前式速度控制線，粗虛線為列車實際減速運行線，從最高速至零速的列車實際減速運行線為分段曲線組成的一條不連貫曲線組合。因為列車駛出每一個閉塞分區(qū)前必須把速度降至超前式速度控制線以下，不然設(shè)備自動引發(fā)緊急制動，所以超前對出口速度進行了控制，不會冒出閉塞分區(qū)。 滯后速度控制方式又稱為入口速度控制方式，給出列車的入口速度值，監(jiān)控列車在本閉塞分區(qū)不超過給定的入口速度

16、值，采取人控優(yōu)先的的方法，控制列車不超過下一閉塞分區(qū)入口速度值。法國TVM-300列控系統(tǒng)采用人控優(yōu)先的方法，進行滯后速度控制。因為在每一個閉塞分區(qū)列車速度只要不超過給定的入口速度值，就不會碰滯后式速度控制線，考慮萬一列車失控，在本閉塞分區(qū)的出口即下一閉塞分區(qū)的入口處的速度超過了給定的入口速度值，碰撞了滯后式速度控制線，即所謂撞墻，此時觸發(fā)設(shè)備自動引發(fā)緊急制動，此時列車必然會越過第一紅燈進入下一閉塞分區(qū)，如此必須要增加一個閉塞分區(qū)作為安全防護區(qū)段，俗稱雙紅燈防護。如圖2.1下圖所示，粗虛線為列車實際減速運行線，從最高速至零速的列車實際減速運行線為分段曲線組成的一條不連貫曲線組合；細(xì)虛線為撞墻后

17、的緊急制動曲線。圖2.1階梯式分級速度控制從上述可知，階梯式分級速度控制，只是對每一個閉塞分區(qū)的入口速度或出口速度進行控制，對列車速度控制的不是連續(xù)的，因此地對車載所需要的信息量是較少的，TVM-300系統(tǒng)地對車實時傳輸18個信息，設(shè)備相應(yīng)簡單些。 曲線式分級速度控制 曲線式分級速度控制根據(jù)列車運行的速度分級，每一個閉塞分區(qū)給出一段速度控制曲線，對列車運行進行速度控制。法國TVM430系統(tǒng)采取曲線式分級速度控制方式。如圖2.2所示，粗實線為曲線式分級速度控制線，從最高速至零速的列車控制減速線為分段曲線組成的一條不連貫曲線組合，列車實際減速運行線只要在控制線以下就可以了，萬一超速碰撞了速度控制線

18、，設(shè)備自動引發(fā)緊急制動，因為速度控制是連續(xù)的，所以不會超速太多，緊急制動的停車點不會冒出閉塞分區(qū)，可以不需增加一個閉塞分區(qū)作為安全防護區(qū)段，設(shè)計時當(dāng)然要考慮留有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。 列控設(shè)備給出的分段的制動速度控制曲線是根據(jù)每一個閉塞分區(qū)的線路參數(shù)和列車自身的性能計算而定，閉塞分區(qū)的線路參數(shù)可以通過地對車信息實時傳輸，也可以事先在車載信號設(shè)備中存儲通過核對取得。因為制動速度控制曲線是分段給予出的，每次只需一個閉塞分區(qū)線路參數(shù)， TVM430系統(tǒng)就是通過地對車信息實時傳輸?shù)?，其信息量?7bit。 圖2.2分段曲線式分級速度控制分段曲線式分級速度控制一般制動速度控制曲線是不連貫和不光滑的，如圖2.2

19、所示，也可以是利用計算機技術(shù)做成連貫和光滑的如圖2.3中粗虛線所示。但粗虛線所示的制動速度控制曲線實際上是各閉塞分區(qū)入口速度控制值的連接線，該制動速度控制曲線是不隨列車性能和線路參數(shù)的變化而變動的，具有唯一性，與目標(biāo)距離連續(xù)式一次速度控制模式曲線不同，所以其本質(zhì)上還歸屬分級速度控制范圍。 圖2.3連續(xù)曲線式分級速度控制2.2目標(biāo)距離速度控制 目標(biāo)距離速度控制其采取的制動模式為連續(xù)式一次制動速度控制的方式，根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設(shè)定每個閉塞分區(qū)速度等級。連續(xù)式一次速度控制模式若以前方列車占用的閉塞分區(qū)入口為追蹤目標(biāo)點，則為準(zhǔn)移動閉塞；若以前方列車的尾部為追蹤目

20、標(biāo)點，則為移動閉塞。移動閉塞在城交軌道交通中有運用，鐵路系統(tǒng)中尚無運用實例，以下所述的目標(biāo)距離速度控制方式主要是指準(zhǔn)移動閉塞，例如，歐洲ETCS12級、日本I-ATC和中國CTCS13級列控系統(tǒng)。如圖2.4所示，粗實線為目標(biāo)距離速度控制線，從最高速至零速的列車控制減速線為一條連貫和光滑的曲線，列車實際減速運行線只要在控制線以下就可以了，萬一超速碰撞了速度控制線，設(shè)備自動引發(fā)緊急制動，因為速度控制是連續(xù)的，所以不會超速太多，緊急制動的停車點不會冒出閉塞分區(qū)，可以不需增加一個閉塞分區(qū)作為安全防護區(qū)段，設(shè)計時當(dāng)然要考慮留有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。 圖2.4目標(biāo)距離速度控制列控設(shè)備給出的一次連續(xù)的制動速度控制

21、曲線是根據(jù)目標(biāo)距離、線路參數(shù)和列車自身的性能計算而定，線路參數(shù)可以通過地對車信息實時傳輸，也可以事先在車載信號設(shè)備中存儲通過核對取得。因為給出的制動速度控制曲線是一次連續(xù)的，需要一個制動距離內(nèi)所有的線路參數(shù)，地對車信息傳輸?shù)男畔⒘肯喈?dāng)大，可以通過無線通信、數(shù)字軌道電路、軌道電纜、應(yīng)答器等地對車信息傳輸系統(tǒng)傳輸。目標(biāo)距離速度控制的列車制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的，空間間隔的長度是不固定的，比較適用于各種不同性能和速度列車的混合運行，其追蹤運行間隔要比分級速度控制小，減速比較平穩(wěn)，旅客的適舒度也要好些。 2.3控制模式簡表 列控系統(tǒng)各種控制模式歸納成下表: 控制模式 分級速度

22、(速差式) 目標(biāo)距離 制動模式 臺階式 分段曲線式 一次連續(xù)式 閉塞制式 固定閉塞 準(zhǔn)移動閉塞 移動閉塞 虛擬閉塞 車地信息傳輸 多信息軌道電路+點式設(shè)備 數(shù)字軌道電路; 或多信息軌道電路+點式設(shè)備 無線通信; 或數(shù)字軌道電路; 或軌道電纜; 或多信息軌道電路+點式設(shè)備 無線通信 無線通信 軌道占用檢查 軌道電路 軌道電路 軌道電路或計軸設(shè)備 無線定位 應(yīng)答器 無線定位 應(yīng)答器 制動模式圖示 列車運行間隔 雙紅燈防護 X+1L 設(shè)為對照值 XL 一次連續(xù)制動始點可變 小于XL 一次連續(xù)制動始點可變 小于XL 移動閉塞 更小于XL 第三講 列控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成與分級 3列控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成 我國正在

23、編制中國列車運行控制系統(tǒng)（簡稱CTCS）的技術(shù)規(guī)范，著手全力發(fā)展和裝備列車運行控制系統(tǒng)。CTCS技術(shù)規(guī)范是參照歐洲列車運行控制系統(tǒng)（簡稱ETCS）編制的。以下的介紹將以CTCS為主。 CTCS系統(tǒng)兩個子系統(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，但是重要組成部分。 應(yīng)答器是一種能向車載子系統(tǒng)發(fā)送報文信息的傳輸設(shè)備，既可以傳送固定信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。 軌道電路具有軌道占用檢查、沿軌道連續(xù)傳送地車信息功能，應(yīng)采用UM系列軌道電路或數(shù)字軌道

24、電路。 無線通信網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）是用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進行雙向信息傳輸?shù)能嚨赝ㄐ畔到y(tǒng)。 列車控制中心是基于安全計算機的控制系統(tǒng)，它根據(jù)地面子系統(tǒng)或來自外部地面系統(tǒng)的信息，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，并通過車地信息傳輸系統(tǒng)傳輸給車載子系統(tǒng)，保證列車控制中心管轄內(nèi)列車的運行安全。 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)備是基于安全計算機的控制系統(tǒng)，通過與地面子系統(tǒng)交換信息來控制列車運行。 無線系統(tǒng)車載模塊用于車載子系統(tǒng)和列車控制中心進行雙向信息交換。 見圖3.1 CTCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3.1 CTCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 4.

25、 CTCS應(yīng)用等級 CTCS根據(jù)功能要求和設(shè)備配置劃分應(yīng)用等級分，分為04級。 CTCS應(yīng)用等級0(以下簡稱L0)：由通用機車信號+列車運行監(jiān)控裝置組成，為既有系統(tǒng)。 CTCS應(yīng)用等級1(以下簡稱L1)：由主體機車信號+安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成，點式信息作為連續(xù)信息的補充，可實現(xiàn)點連式超速防護功能。 CTCS應(yīng)用等級2(以下簡稱L2)：是基于軌道傳輸信息并采用車-地一體化系統(tǒng)設(shè)計的列車運行控制系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)行指-聯(lián)鎖-列控一體化、區(qū)間-車站一體化、通信-信號一體化和機電一體化。 CTCS應(yīng)用等級3(以下簡稱L3)：是基于無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行控制系統(tǒng)。點式設(shè)備主

26、要傳送定位信息。 CTCS應(yīng)用等級4(以下簡稱L4)：是完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。地面可取消軌道電路，由RBC和車載驗證系統(tǒng)共同完成列車定位和完整性檢查，實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞。 同條線路上可以實現(xiàn)多種應(yīng)用級別，L2、L3和L4可向下兼容。 4.1 CTCS 0級 為了規(guī)范的一致性，將目前干線鐵路應(yīng)用的地面信號設(shè)備和車載設(shè)備定義為0級。0級由通用機車信號+列車運行監(jiān)控裝置組成，對這一定義，業(yè)內(nèi)尚有不同的看法。0級到底是在等級內(nèi)還是在等級外不夠明確，目前的通用機車信號尚未能成為主體機車信號，列車運行監(jiān)控裝置尚未能被公認(rèn)為安全系統(tǒng)，所以稱列車運行控制系統(tǒng)還是不夠格的，但目前確實在運用

27、，并起著保證安全的作用。 0級的控制模式也是目標(biāo)距離式，它在既有地面信號設(shè)備的基礎(chǔ)上，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)合列車性能計算給出目標(biāo)距離式制動曲線。如能在每個進出站口增加點式設(shè)備，加強核對地址，就能大大減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。 日本的數(shù)字列車運行控制系統(tǒng)I-ATC就是采取車載信號設(shè)備貯存電子電圖，通過每一軌道區(qū)段的地址編碼來調(diào)取所需的線路數(shù)據(jù)，這種方式可以使地-車信息傳輸?shù)男畔⒌男枨罅繙p少。在歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS規(guī)范中也不排斥車載信號設(shè)備貯存線路數(shù)據(jù)的方式。 正因為0級尚未成為安全系統(tǒng)，適用于列車最高運行速度為160km

28、/h及以下，一般自動閉塞設(shè)計仍按固定閉塞方式進行，采用四顯示自動閉塞，信號顯示具有分級速度控制的概念，其目標(biāo)距離式制動曲線可作為參考。應(yīng)該說這是一個過渡階段。 4.2 CTCS 1級 CTCS 1級由主體機車信號+加強型運行監(jiān)控裝置組成，面向160km/h及以下的區(qū)段，在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強化改造，達(dá)到機車信號主體化要求，增加點式設(shè)備，實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能。利用軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。 1級的控制模式為目標(biāo)距離式，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)合列車性能計算給出目標(biāo)距離式制動曲線。在車站附近增加點式信息

29、設(shè)備，傳輸定位信息，以減少邏輯推斷地址產(chǎn)生錯誤的可能性。 1級與0級的差別在于全面提高了系統(tǒng)的安全性，是對0級的全面加強，可稱為線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設(shè)備上的列車運行控制系統(tǒng)。 4.3 CTCS 2級 CTCS 2級是基于軌道電路和點式信息設(shè)備傳輸信息的列車運行控 制系統(tǒng)，面向提速干線和高速新線，適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號機。是一種點-連式列車運行控制系統(tǒng)，功能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查，連續(xù)向列車傳送控制信息；點式信息設(shè)備傳輸定位信息、進路參數(shù)、線路參數(shù)、限速成和停車信息。 CTCS 2級采取目標(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

30、模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設(shè)定每個閉塞分區(qū)速度等級，采用一次制動方式。 CTCS 2級采取閉塞方式稱為準(zhǔn)移動閉塞方式，準(zhǔn)移動閉塞的追蹤目標(biāo)點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，留有一定的安全距離，而后行列車從最高速開始一次制動曲線的計算點是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計算決定的。目標(biāo)點相對固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動閉塞。顯然其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。 4.4 CTCS 3級 CTCS 3級是基于無線通信（如

31、GSM-R）的列車運行控制系統(tǒng)， 它可以疊加在既有干線信號系統(tǒng)上。 軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設(shè)備提供列車用于測距修正的定位基準(zhǔn)信息。無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的信息傳輸，行車許可由地面列控中心產(chǎn)生，通過無線通信系統(tǒng)傳送到車上。 CTCS 3級與2級一樣，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)移動閉塞方式。由于其實現(xiàn)了地-車間連續(xù)、雙向的信息傳輸，所以功能更豐富些，實時性更強些。 4.5 CTCS 4級 CTCS 4級是完全基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統(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查，點式信息設(shè)備提供

32、列車用于測距修正的定位基準(zhǔn)信息。 CTCS 4級采取目標(biāo)距離控制模式，列車按移動閉塞或虛擬閉塞方式運行。 虛擬閉塞是準(zhǔn)移動閉塞的一種特殊方式，它不設(shè)軌道占用檢查設(shè)備，采取無線定位方式來實現(xiàn)列車定位和占用軌道的檢查功能，閉塞分區(qū)是以計算機技術(shù)虛擬設(shè)定的。 移動閉塞的追蹤目標(biāo)點是前行列車的尾部，留有一定的安全距離，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計算決定的。目標(biāo)點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時變化的，而制動的起始點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運行間隔要比準(zhǔn)移動閉塞更小一些。

33、4.6 等級對照 分析CTCS的應(yīng)用等級劃分，發(fā)現(xiàn)有以下兩個特點： 各應(yīng)用等級均采用目標(biāo)距離控制模式，采取連續(xù)一次制動方式。 這是由于我國的列控系統(tǒng)的應(yīng)用起步晚，起點高，因此一步就瞄準(zhǔn)了比較先進的控制模式。在我國階梯式和曲線式分級速度控制都用過，取得了經(jīng)驗，好在并未形成規(guī)模，CTCS推薦采用目標(biāo)距離控制模式是適宜的，符合國際列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于列控系統(tǒng)的控制模式是其主要特征和性能之一，控制模式?jīng)Q定了閉塞方式和列車運行間隔，從而決定了運輸能力，所以說除移動閉塞外，各應(yīng)用等級的主要功能幾乎是一樣的。 各應(yīng)用等級是根據(jù)設(shè)備配置來劃分的，其主要差別在于地對車信息傳輸?shù)姆绞胶途€路數(shù)據(jù)的來源。 基于國

34、情多信息軌道電路（UM系列18信息）比較成熟，達(dá)到國產(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，供貨廠商多，也作為基礎(chǔ)設(shè)備之一；軌道電纜和計軸器不準(zhǔn)備推廣；數(shù)字軌道電路國際上唯有日本用它實現(xiàn)了目標(biāo)距離控制模式，國內(nèi)研制尚未成熟，暫不于確定，數(shù)字軌道電路的生命力將取決于其國產(chǎn)化程度和進度；無線通信（如GSM-R）歐洲推廣，能實現(xiàn)地-車間連續(xù)、雙向的大信息量傳輸，有發(fā)展趨勢，用于高等級列控系統(tǒng)。 線路數(shù)據(jù)大貯存于車載數(shù)據(jù)庫靠邏輯推算來提取相應(yīng)數(shù)據(jù)的方式，用于較低等級列控系統(tǒng)；點式信息設(shè)備傳輸線路數(shù)據(jù)的方式，增加了線路數(shù)據(jù)的實時性，用于中等級列控系統(tǒng)，至于采用貯存電子地圖和點式信息設(shè)備提供

35、閉塞區(qū)段地址碼的方式將在技術(shù)發(fā)展中比選；無線通信連續(xù)、雙向信息傳輸，有大信息量和實時性的優(yōu)勢，用于高等級列控系統(tǒng)。 為便于對照，用以下簡表歸納。 應(yīng)用等級 L0 L1 L2 L3 L4 控制模式 目標(biāo)距離 目標(biāo)距離 目標(biāo)距離 目標(biāo)距離 目標(biāo)距離 制動方式 一次連續(xù) 一次連續(xù) 一次連續(xù) 一次連續(xù) 一次連續(xù) 閉塞方式 固定閉塞或準(zhǔn)移動閉塞 準(zhǔn)移動閉塞 準(zhǔn)移動閉塞 準(zhǔn)移動閉塞 移動閉塞或虛擬閉塞 地對車信息傳輸 多信息軌道電路+點式設(shè)備 多信息軌道電路+點式設(shè)備 多信息軌道電路+點式設(shè)備； 或數(shù)字軌道電路 無線通信雙向信息傳輸 無線通信雙向信息傳輸 軌道占用檢查 軌道電路 軌道電路 軌道電路 軌道電

36、路等 無線定位 應(yīng)答器校正 列車運行間隔 按固定閉塞運行大于L 設(shè)為對照值L L L 小于L 線路數(shù)據(jù)來源 大貯存于車載數(shù)據(jù)庫 大貯存于車載數(shù)據(jù)庫 應(yīng)答器提供 或數(shù)字軌道電路 無線通信提供 無線通信提供 對應(yīng)ETCS級 ETCS1級 ETCS2級 ETCS3級 第四講 典型的列控系統(tǒng)5典型的列控系統(tǒng) 國外列車運行控制系統(tǒng)應(yīng)用比較普遍,各種速度的鐵路都有運用,但在高速鐵路上的應(yīng)用更顯示出其高水平和具有代表性。目前，高速鐵路正在歐洲和亞洲快速發(fā)展，已通車或正在建設(shè)中的高速線路多達(dá)十幾條，其列控系統(tǒng)各不相同，主要有法國TVM300和TVM430、日本ATC和數(shù)字ATC、德國LZB80、歐洲ETCS等

37、系統(tǒng)設(shè)備。 5.1 法國U/T系統(tǒng) 法國高速鐵路TGV區(qū)段的列控系統(tǒng)，車載信號設(shè)備采用TVM300或TVM430，地對車的信息傳輸以無絕緣軌道電路UM71為基礎(chǔ)，該列控系統(tǒng)簡稱U/T系統(tǒng)。 TVM300系統(tǒng)在1981年于巴黎里昂首先投入使用，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，造價較低。采用無絕緣軌道電路UM71，地對車的信息傳輸容量僅有18個，速度監(jiān)控是滯后階梯式的。 TVM430系統(tǒng)在1993年于法國第三條北方線高速鐵路首先投入使用。隨著列車速度不斷提高，時速已達(dá)320km/h，法國公司對模擬電路構(gòu)成的U/T系統(tǒng)進行了數(shù)字化改造：數(shù)字電路技術(shù)使設(shè)備結(jié)構(gòu)小型化、模塊化；采用無絕緣軌道電路UM2000，數(shù)字通信技術(shù)

38、使車地間的信息傳輸數(shù)字編碼化；其速度監(jiān)控方式改為分級速度曲線控制模式。 近年來，法國CS公司又開發(fā)了計算機聯(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，我國秦沈客運專線也采用了該系統(tǒng). UM71無絕緣軌道電路是法國1971年研制的一種防電氣化諧波干擾的移頻軌道電路，它的載頻分為1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600 Hz四種，兩個相鄰軌道電路間采用電氣分隔接頭，實現(xiàn)了無軌縫無機械絕緣的電氣隔離，但有26m死區(qū)段。配合TVM300系統(tǒng)，UM71無絕緣軌道電路向機車發(fā)出18種TBF低頻調(diào)制信息。配合TVM430系統(tǒng)，UM71無絕緣軌道電路進行了數(shù)字化改造，

39、發(fā)展成為UM2000，低頻信號增加到28種，其中一種低頻信號為軌道占用信息，將27種低頻信號進行編碼處理，使信息傳輸量由18個增加為227個，其中傳輸防護碼6位，有效信息量為221個。 滯后階梯式速度監(jiān)控（TVM300），只檢查列車進入軌道區(qū)段的入口速度，為確保安全，它需要有一個保護區(qū)段，這對線路的通過能力有一定影響，運行間隔一般為4-5。 分級速度曲線控制模式速度監(jiān)控（TVM430），是按速度等級分段制動的，其列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分和列車速度有關(guān)，而閉塞分區(qū)的長度的確定是以線路上運行的最壞性能的列車為依據(jù)，對高中速列車混合運行的線路采用這種模式能力是要受到較大影響的，運行間隔一般為3。 5.2日本ATC系統(tǒng) 日本于1964年開通了世界上第一條高速鐵路東海道新干線。日本新干線現(xiàn)有的ATC系統(tǒng)普遍采用超前階梯式速度監(jiān)控，它的制動方式是設(shè)備優(yōu)先的模式，即列控車載設(shè)