苗維禮，劉紅燕

（1.中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710054；2.西安通信學(xué)院，陜西 西安 710106）

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)主要是以技術(shù)手段對(duì)列車運(yùn)行方向、運(yùn)行間隔和運(yùn)行速度進(jìn)行控制，使列車能夠安全運(yùn)行且提高運(yùn)行效率，列控系統(tǒng)地面設(shè)備和車站聯(lián)鎖設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制功能，并生成列車控制所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過車—地信息傳輸通道將地面控制信息傳送給列車，經(jīng)列控車載設(shè)備進(jìn)行處理后，生成列車速度控制曲線，監(jiān)督控制列車安全、高速運(yùn)行。

1 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的等級(jí)劃分

國(guó)外鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究和使用起步較早，但各國(guó)鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)不盡相同，各公司研制的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)有10余種，如德國(guó)的LZB系列和FZB系列、法國(guó)的TVM系列等。

表1 國(guó)內(nèi)、外列車運(yùn)行控制系統(tǒng)等級(jí)對(duì)比

鐵道部考慮我國(guó)客運(yùn)專線建設(shè)，參照歐盟發(fā)展ERTMS/ETCS的經(jīng)驗(yàn)，制定了中國(guó)鐵路列車控制系統(tǒng)CTCS總體技術(shù)規(guī)范，劃分為 CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4 共 5 個(gè)等級(jí)，各級(jí)的主要功能及與歐洲ETCS系統(tǒng)的對(duì)比見表1。

2 我國(guó)客運(yùn)專線CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

2.1 CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的主要功能

列車控制系統(tǒng)是高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一，是鐵路運(yùn)營(yíng)的安全保障。根據(jù)我國(guó)目前鐵路客運(yùn)專線發(fā)展現(xiàn)狀，在我國(guó)300 km/h及以上運(yùn)行速度的客運(yùn)專線上，選用CTCS-3列控系統(tǒng)作為全路統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)體系，其中，CTCS-3列控系統(tǒng)保證高速動(dòng)車組的運(yùn)行安全，CTCS-2列控系統(tǒng)用來兼容既有動(dòng)車組上線運(yùn)行，并作為CTCS-3列控系統(tǒng)的后備系統(tǒng)；CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)屬于基于通信的列控系統(tǒng)（CBTC）范疇，是國(guó)際鐵路技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

CTCS-3級(jí)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(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。

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)滿足運(yùn)營(yíng)速度350 km/h、最小追蹤間隔3min的要求，正向按自動(dòng)閉塞追蹤運(yùn)行，反向按自動(dòng)站間閉塞運(yùn)行的要求，具有互聯(lián)互通的運(yùn)營(yíng)功能，車載設(shè)備采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行。

CTCS-2級(jí)作為CTCS-3級(jí)的后備系統(tǒng)，無線閉塞中心或無線通信故障時(shí)，CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)控制列車運(yùn)行，全線無線閉塞中心（RBC）設(shè)備集中設(shè)置。GSM-R無線通信覆蓋包括大站在內(nèi)的全線所有車站。車載設(shè)備速度容限規(guī)定為超速2 km/h報(bào)警、超速5 km/h觸發(fā)常用制動(dòng)、速度在250 km/h以上時(shí)超速15 km/h觸發(fā)緊急制動(dòng)、速度在250 km/h及以下時(shí)超速10 km/h觸發(fā)緊急制動(dòng)。

2.2 CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的基本組成

CTCS3列控系統(tǒng)是在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，地面增加RBC設(shè)備，車載設(shè)備增加GSM-R無線電臺(tái)和信息接收模塊，實(shí)現(xiàn)基于GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)的雙向信息傳輸，構(gòu)成CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，用于300 km/h~350 km/h客運(yùn)專線和高速鐵路。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括地面設(shè)備和車載設(shè)備兩大部分，見圖1。

2.2.1 地面設(shè)備

地面設(shè)備主要由無線閉塞中心（RBC）、無線通信（GSM-R）地面設(shè)備、點(diǎn)式設(shè)備和軌道電路等組成。

無線閉塞中心（RBC）：使用無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。

無線通信（GSM-R）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。

點(diǎn)式設(shè)備：主要提供列車定位信息。

軌道電路：主要用于列車占用檢測(cè)及列車完整性檢查。

圖1 CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.2.2 車載設(shè)備

車載設(shè)備主要有：無線通信（GSM-R）車載設(shè)備、點(diǎn)式信息接收模塊、測(cè)速模塊、設(shè)備維護(hù)記錄單元、車載安全計(jì)算機(jī)、人機(jī)接口和運(yùn)行管理記錄單元等。

無線通信（GSM-R）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。

點(diǎn)式信息接收模塊：完成點(diǎn)式信息的接收與處理。

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。

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。

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。

人機(jī)接口：車載設(shè)備與機(jī)車乘務(wù)員交互的接口。

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)。

CTCS-3級(jí)列控車載設(shè)備（含CTCS-2級(jí)功能）有9種主要工作模式，見圖2，其中，通用的模式有完全監(jiān)控模式（FS）、目視行車模式（OS）、引導(dǎo)模式（CO）、調(diào)車模式（SH）、隔離模式（IS）、待機(jī)模式（SB）和休眠模式（SL）等7種模式；僅適用CTCS-2級(jí)的模式有部分監(jiān)控模式（PS）和機(jī)車信號(hào)模式（CS）。

圖2 CTCS-3級(jí)列控車載設(shè)備主要工作模式

3 結(jié)束語

CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是我國(guó)鐵路300 km/h～350 km/h客運(yùn)專線的重要技術(shù)裝備，系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)高速運(yùn)行下的列車運(yùn)行速度和運(yùn)行間隔實(shí)施監(jiān)控和超速防護(hù)，以目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行。

目前在武廣、鄭西350 km/h客運(yùn)專線成功研制并應(yīng)用了世界最先進(jìn)的CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，確保了350 km/h高速動(dòng)車組列車的快速、安全、平穩(wěn)運(yùn)行。