國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展

1、提速線路通信信號新技術(shù)設(shè)備及運(yùn)用之一國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展 日本新干線的ATC，法國TGV的TVM300和TVM430系統(tǒng)，德國鐵路使用的LZB系統(tǒng)，歐洲列車控制ETCS LEVEL 2系統(tǒng)。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展列控系統(tǒng)主要功能是：列控系統(tǒng)主要功能是：接近先行列車時(shí)控制列車速度，保證列車速度之間的安全隔離。進(jìn)站信號機(jī)關(guān)閉時(shí)，防止列車冒進(jìn)。進(jìn)側(cè)線時(shí)，控制列車速度低于道岔允許速度進(jìn)站。進(jìn)站停車時(shí)，防止列車越過關(guān)閉的出站信號機(jī)。出站信號機(jī)開放時(shí)，控制列車低于道岔允許速度進(jìn)入?yún)^(qū)間。在通過緩行區(qū)時(shí)，控制列車速度低于線路允許速度。遇施工、設(shè)備故障、災(zāi)害等特殊情況控制列車

2、減速。當(dāng)列車速度超過線路最高允許速度時(shí)，控制列車減速。高速車駛?cè)爰扔芯€時(shí)（不更換機(jī)車），應(yīng)能接收既有線機(jī)車信號信息并具有基本的自動停車或超速防護(hù)功能。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展車載設(shè)備主要由天線、信號接收單元、制動控制單元、司機(jī)控制臺顯示器、速度傳感器等組成。車載設(shè)備根據(jù)接收到的地面信息、列車特性，計(jì)算列車制動模式曲線，控制列車運(yùn)行狀態(tài)。司機(jī)顯示器信號接收機(jī)制動控制單元天線列車運(yùn)行控制系統(tǒng)車載設(shè)備框圖速度傳感器國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展分級速度控制/目標(biāo)-距離控制模式制動點(diǎn)目標(biāo)-距離控制模式ATC分級速度控制模式ATC安裝目標(biāo)-距離控制安裝分級速度控制安裝目標(biāo)-模式ATC的追蹤列車ATC的追蹤

3、列車模式ATC的追蹤列車模式ATC先行列車國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展各國高速鐵路列車控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)一覽表(各國高速鐵路列車控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)一覽表(一)地區(qū)日本意大利法國德國西班牙法國英/法法國日本比利時(shí)英國韓國臺灣設(shè)備名稱ATCBACCTVM300LZBLZBTVM430TVM430TVM430數(shù)字ATCADVANTICKTVM430 TVM430 數(shù)字ATC開通年代1964-199719851981-19891991-200219921993-19951995200120022002200320042005運(yùn)營里程1831.5km246 Km699 km796 Km471 km518 Km52 K

4、m303 Km96 km142 Km107 Km427 Km345 km閉塞方式固定固定固定固定固定固定固定固定固定固定固定固定固定分級速度控制分級速度控制目標(biāo)-距離控制制動模式分級速度控制道旁信號分級速度控制目標(biāo)-距離控制目標(biāo)-距離控制分級速度控制分級速度控制分級速度控制目標(biāo)-距離控制傳輸媒介模擬軌道電路音頻軌道電路UM71軌道電路軌道電纜軌道電纜UM71軌道電路UM71軌道電路UM2000軌道電路數(shù)字軌道電路軌道電路+點(diǎn)式應(yīng)答器UM2000軌道電路UM71軌道電路數(shù)字軌道電路國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（日本）日本）日本新干線的模擬ATC日本新干線的模擬ATC：ATC：采用電源同步單邊帶音頻

5、軌道電路(SSB-AF)的早期模擬ATC：軌道電路載頻為720、840、900、1020Hz（60 Hz牽引供電系統(tǒng)）；信息數(shù)量<10，為速度分級控制系統(tǒng)；早期東海道新干線車內(nèi)速度信號顯示的基本方式：210-160-30-0。采用雙頻組合SSB-AF軌道電路（1975年）：軌道電路載頻為750、850、900、1000Hz（50 Hz牽引供電系統(tǒng)）；軌道電路載頻為720、840、900、1020Hz（60 Hz牽引供電系統(tǒng)）；信息數(shù)量=12，為速度分級控制系統(tǒng)；東北、上越新干線車內(nèi)信號顯示的方式：275-210-160-110-70-30-0。東海道新干線0系車的最高速度為210公里/小

6、時(shí)，隨著新車型運(yùn)行容許最高速度的提高，線路運(yùn)用的部分ATC信號已變?yōu)?75-230-170-30(0)。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（日本）日本）數(shù)字ATC系統(tǒng)采用速度-目標(biāo)距離控制模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為： 地面采用自然衰耗式有絕緣軌道電路：載頻：上行采用515、525、535、615、625、635 Hz下行采用565、575、585、665、675、685 Hz，調(diào)制方式采用MSK制式，ATC報(bào)文信息量：75 bits（8+58+9）；向列車傳送軌道電路、空閑區(qū)間、臨時(shí)限速等信息； 車載設(shè)備采用三重系表決車載計(jì)算機(jī)：存儲線路信息，接收地面?zhèn)鬏數(shù)挠嘘P(guān)信息，計(jì)算并生成速度控制曲線；速度控制曲線與列車速

7、度比較，對超速列車實(shí)行自動控制。 數(shù)字ATC系統(tǒng)，已于2002年12月東北新干線的盛崗-八戶線中采用。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（法國）法國）列控系統(tǒng)TVM列控系統(tǒng)TVM法國高速鐵路采用的列控TVM系統(tǒng)，以固定閉塞分區(qū)為基礎(chǔ)，為分級速度列車運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)備，由地面設(shè)備及車載設(shè)備兩部分組成：地面設(shè)備由UM系列軌道電路、列控中心和維護(hù)系統(tǒng)三大部分構(gòu)成：軌道電路載頻：1700Hz、2300Hz和2000Hz、2600Hz，閉塞分區(qū)長度：2100米-2000米-1500米，低頻組合信息量：11-14-221，列控中心對軌道電路參數(shù)計(jì)算，形成線路參數(shù)、前方目標(biāo)距離、允許行車速度等不同信息，經(jīng)調(diào)制及鋼軌連

8、續(xù)傳輸，發(fā)送給列車；維護(hù)系統(tǒng)對地面設(shè)備實(shí)行遠(yuǎn)程診斷與監(jiān)測管理。TVM系統(tǒng)車載設(shè)備由雙重結(jié)構(gòu)組成安全型計(jì)算機(jī)，功能為：接收地面?zhèn)鬏數(shù)挠嘘P(guān)信息，計(jì)算并生成速度控制曲線；速度控制曲線與列車速度比較，對超速列車實(shí)行制動。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（法國）法國）列控系統(tǒng)TVM列控系統(tǒng)TVM自1981年以來，列控系統(tǒng)TVM先后經(jīng)歷了兩代設(shè)備的改進(jìn)，分別為：1981年TGV東南線開通，列控系統(tǒng)采用UM71/TVM300，最高運(yùn)行速度為270 km/h，制動級別分為5級；1989年TGV大西洋線開通，列控系統(tǒng)采用UM71/TVM300，最高運(yùn)行速度為300km/h，制動級別分為6級；1993年建成的北方線，采

9、用UM71/TVM430系統(tǒng)，提高了行車控制的信息量，最高運(yùn)行速度達(dá)到320km/h，制動級別分為11級；2001年開通地中海TGV，采用UM2000/TVM430數(shù)字軌道電路，使行車控制方式從較粗的分級速度模式轉(zhuǎn)向細(xì)分控制模式，逼近連續(xù)式控制曲線。速度等級：北方線32030027023022020017016013080600大西洋線300270220160800東南線270 220 160 80 0國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（法國）法國）UM系列軌道電路UM系列軌道電路UM71軌道電路根據(jù)列車占用情況和線路條件，確定線路的最大允許速度、臨時(shí)限速、線路坡度等參數(shù)，計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)、目標(biāo)速度和坡度

10、，將這些結(jié)果編成一個(gè)27bits的信息碼。信息碼組成如下所示：鐵路網(wǎng)編碼：3 bits；目標(biāo)速度：8 bits；目標(biāo)距離：6 bits；線路坡度：4 bits；編碼檢測：6 bits。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（法國）法國）TVM車載設(shè)備的速度控制與顯示TVM車載設(shè)備的速度控制與顯示TVM430的車載設(shè)備接收、處理地面?zhèn)魉偷男畔⒉⑾蛩緳C(jī)顯示的信息：計(jì)算速度控制曲線的主要參數(shù)：a 列車制動系統(tǒng)的類型和能力；b 線路的粘著系數(shù)；c 線路坡度；d 列車的參數(shù)（如重量、長度等）；e 系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。TVM430系統(tǒng)的車載設(shè)備接收地面?zhèn)魉偷男畔⒉⑻幚?，?jì)算出接近拋物線狀的分級速度控制曲線，并按照該曲線控制

11、列車的最高運(yùn)行速度。顯示針對鐵路運(yùn)營的要求，設(shè)計(jì)顯示器，它顯示的信息有：列車實(shí)際速度、控制速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等；另外還顯示一些監(jiān)督信息，如設(shè)備狀態(tài)、緊急制動等。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（法國）法國） UM2000軌道電路是UM71軌道電路新一代產(chǎn)品，使用DSP技術(shù)，但外接口與UM71通用。采用DSP技術(shù)后軌道電路抗干擾性能提高了，軌道電路性能也有改善，此外還提供了在線維修檢測手段；CSEE公司最近開發(fā)出了計(jì)算機(jī)綜合聯(lián)鎖系統(tǒng)SEI，已在2001年開通的TGV地中海線、英吉利海底隧道線及西班牙馬德里-巴塞羅那高速鐵路工程中采用；在最近招標(biāo)的法國TGV東部線中，CS EE公司推出了TVM43

12、0/ETCS-2雙標(biāo)車載系統(tǒng)設(shè)備，地面采用UM2000/SEI系統(tǒng)，與無線閉塞中心相連，形成TVM430/ETCS-2雙標(biāo)準(zhǔn)列控系統(tǒng)。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（德國）德國）德國ICE德國ICE高速列車采用ICE高速列車采用LZB高速列車采用LZB系統(tǒng)LZB系統(tǒng)德國高速鐵路列車控制系統(tǒng)LZB，使用軌道電纜作為傳輸媒介，地面列控中心負(fù)責(zé)計(jì)算列車運(yùn)行目標(biāo)距離控制曲線，通過軌道電纜傳給車載計(jì)算機(jī)，再由車載設(shè)備生成對列車行駛的控制指令。LZB系統(tǒng)是20世紀(jì)唯一的目標(biāo)-目標(biāo)-距離控制模式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)；20世紀(jì)90年代，聯(lián)邦德國制訂法律，要求所有最高運(yùn)行速度超過160km/h的線路上，必須安裝LZB系

13、統(tǒng)，作為列車控制系統(tǒng)，同時(shí)取消區(qū)間通過信號機(jī)。目前，德國境內(nèi)有2000公里線路安裝了LZB系統(tǒng)，所有ICE高速列車、ICT擺式動車組和國內(nèi)約800臺機(jī)車安裝了LZB列控車載設(shè)備。該系統(tǒng)1992年出口西班牙，安裝在馬德里-塞維利亞高速鐵路線路上，投入應(yīng)用。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展（德國）德國）LZB系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理LZB系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理LZB系統(tǒng)由地面控制中心、傳輸設(shè)備、軌道電路和機(jī)車裝置組成：地面控制中心采用16位三重系計(jì)算機(jī)，儲存線路參數(shù)等固定信息以及區(qū)間允許最高速度、限速區(qū)段等數(shù)據(jù)；軌道電纜鋪設(shè)在軌道上，實(shí)現(xiàn)地-車雙向通信，地面向機(jī)車發(fā)送呼叫的電碼長83.5位，載頻36KHz

14、，傳輸速率為1200波特；電纜每100米(或50米)交叉一次，交叉點(diǎn)形成零電平用于列車定位；機(jī)車裝置向地面發(fā)送載頻為56KHz的電碼，速率600波特，碼長41位；列車占用檢查采用FTGS/FTGL兩種音頻軌道電路，其頻率范圍為：FTGS917型：9.5-16.5KHz，用于車站FTGS46型：4.75-6.25KHz，用于車站FTGL48型：4.75-8.25KHz，分四個(gè)頻率用于區(qū)間地面控制中心管理的列車，向中心報(bào)告運(yùn)行位置及列車有關(guān)數(shù)據(jù)；控制中心根據(jù)線路和列車數(shù)據(jù)，計(jì)算出各列車相應(yīng)的目的速度和目的距離，發(fā)送給LZB車載設(shè)備。國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展歐共體高速鐵路規(guī)劃2001年歐洲高速路網(wǎng)

15、歐洲聯(lián)盟制訂了2010年泛歐高速網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃-新建12500公里高速鐵路線-完成14000公里改建提速線路-建設(shè)總長達(dá)2500公里的聯(lián)絡(luò)線-總投資為2400億歐洲貨幣單位2020年形成聯(lián)接西歐、提速改造北歐、東歐以及東南歐國家鐵路的歐洲高速鐵路網(wǎng)絡(luò)國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展1992年始，在歐盟的支持下，國際鐵路聯(lián)盟組織開發(fā)了ETCS系統(tǒng)。其中ETCS LEVEL 2系統(tǒng)，采用GSM-R作為車地信息傳輸平臺，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離一次制動模式，已經(jīng)在歐洲若干個(gè)國家進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，并通過了歐盟頒布的法律。目前，西班牙馬德里-巴塞羅那高速線、意大利羅馬-那不勒斯高速線已經(jīng)安裝了該系統(tǒng)，尚未投入正式運(yùn)營。各國高速鐵路列車控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)一覽表(各國高速鐵路列車控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)一覽表(二)國家西班牙德國意大利英國荷蘭法國設(shè)備名稱ETCS-1和2級ETCS-2級ETCS-2級ETCS-1+2級ETCS-1+2級ETCS-2級預(yù)計(jì)開通年代200420042004200520062006運(yùn)營里程451140204800100302閉塞方式固定固定固定固定固定固定制動模式連續(xù)速度控制連續(xù)速度控制連續(xù)速度控制連續(xù)速度控制連續(xù)速度控制連續(xù)速度控制傳輸媒介GSM-R+點(diǎn)式應(yīng)答器G