傅世善

（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 選擇準(zhǔn)移動(dòng)閉塞

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是保證列車按照空間間隔控制運(yùn)行的技術(shù)方法，是靠控制列車運(yùn)行速度的方式來實(shí)現(xiàn)的。

運(yùn)行列車之間必須保持的空間間隔首先是滿足制動(dòng)距離的需要，當(dāng)然還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嗔亢痛_認(rèn)信號時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行距離。所以根據(jù)列控系統(tǒng)采取的不同控制模式會(huì)產(chǎn)生不同的閉塞制式。列車間的追蹤運(yùn)行間隔越小，運(yùn)輸能力就越大。

在高速鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)前期探索時(shí)，最早統(tǒng)一意見的就是決定發(fā)展目標(biāo)-距離式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，也就是說采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式，這是經(jīng)過長期的選擇和體驗(yàn)的結(jié)果。

鐵道部組織制定的中國列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)CTCS技術(shù)規(guī)范分5個(gè)應(yīng)用等級，各應(yīng)用等級均采用目標(biāo)-距離一次制動(dòng)方式?？刂颇Ｊ绞橇锌叵到y(tǒng)主要技術(shù)特征和性能之一，控制模式也決定了閉塞方式和列車運(yùn)行間隔，從而決定了運(yùn)輸能力。

我國階梯式和曲線式分級速度控制都曾用過，取得了經(jīng)驗(yàn)，好在并未形成規(guī)模，CTCS規(guī)范推薦采用目標(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。

廣深準(zhǔn)高速鐵路采用了法國CSEE公司的列控系統(tǒng)TVM300。該系統(tǒng)采用滯后階梯式速度監(jiān)控方式，只檢查列車進(jìn)入閉塞分區(qū)軌道區(qū)段的入口速度，不檢查出口速度，因此為確保安全，它需要有一個(gè)保護(hù)區(qū)段，這對線路的通過能力有一定影響，如圖1所示。

圖1中實(shí)線條為階梯式速度監(jiān)控曲線，虛線條為列車實(shí)際運(yùn)行曲線。階梯式速度監(jiān)控曲線只控制列車進(jìn)入閉塞分區(qū)軌道區(qū)段的入口速度，在閉塞分區(qū)范圍內(nèi)速度監(jiān)控線是條平直線，由司機(jī)自行控制減速至下一閉塞分區(qū)的入口速度。萬一控制不當(dāng)就會(huì)撞上監(jiān)控曲線的橫線或豎線，產(chǎn)生緊急制動(dòng)。若在最后一個(gè)閉塞分區(qū)范圍內(nèi)撞上監(jiān)控曲線，則列車會(huì)進(jìn)入下一個(gè)閉塞分區(qū)，所以要把下一個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)成保護(hù)區(qū)段。運(yùn)用實(shí)踐證明，司機(jī)并不喜歡這種控制方式。

秦沈客運(yùn)專線采用了TVM430列控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分級速度曲線控制方式進(jìn)行速度監(jiān)控，也按速度等級分段制動(dòng)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)。而一般閉塞分區(qū)的長度的確定是以線路上運(yùn)行的最壞性能的列車為依據(jù)，對高中速列車混合運(yùn)行的線路采用這種模式能力是要受到較大影響，如圖2所示。

中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS-2級和CTCS-3級，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?zhèn)魉蛠淼囊苿?dòng)許可和線路數(shù)據(jù)，車載信號設(shè)備根據(jù)列車性能計(jì)算列車運(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，如圖3所示。

圖3中由外至內(nèi)，粗實(shí)線為目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式的緊急制動(dòng)曲線：點(diǎn)虛線為目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式的常用制動(dòng)曲線；階梯式細(xì)實(shí)線為滯后階梯式速度監(jiān)控曲線；點(diǎn)劃虛線為分級曲線式監(jiān)控曲線。

2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的概念

列控系統(tǒng)有兩大基本要素：列車運(yùn)行控制方式與車地信息傳輸方式。列控系統(tǒng)往往以兩者之一來命名，例如，“基于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的列控系統(tǒng)”或“基于無線通信的列控系統(tǒng)”。

與列車運(yùn)行控制方式緊密相關(guān)的有3個(gè)概念：一次制動(dòng)模式、目標(biāo)-距離和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。

一次制動(dòng)模式、目標(biāo)-距離和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞是相互關(guān)聯(lián)，相互對應(yīng)，存在著必然的聯(lián)系，從3個(gè)不同角度來描述的概念。

一次制動(dòng)模式和目標(biāo)-距離是列控系統(tǒng)最基本的技術(shù)特征，標(biāo)志著列控系統(tǒng)的技術(shù)水平和主要性能，所以介紹列控系統(tǒng)時(shí)說的多。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞是列控系統(tǒng)采取的閉塞方式，標(biāo)志著列控系統(tǒng)的追蹤間隔，是運(yùn)輸能力的體現(xiàn)，工程設(shè)計(jì)方面的人員常提及。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的提法最早見于城軌交通，現(xiàn)鐵路方面也開始習(xí)慣于如此稱呼。

鐵路信號過去概括為“信集閉”，信號是給司機(jī)的命令；集中是車站電氣集中；閉塞是區(qū)間運(yùn)行間隔控制。

閉塞是控制區(qū)間列車運(yùn)行間隔的方式，其主要的安全需求是防止列車追尾和對撞。列控系統(tǒng)是采取控制列車速度來達(dá)到控制區(qū)間列車運(yùn)行間隔的系統(tǒng)，是信號設(shè)備的集成，把閉塞的概念包含其中，也可說是實(shí)行閉塞的設(shè)備。

當(dāng)今介紹鐵路信號時(shí)，多見列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，少提閉塞方式，難怪有人提問：區(qū)間閉塞那去了？本文以講基本概念為主，所以題名冠以準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，實(shí)際上是在講三者的關(guān)系。

2.1 三個(gè)角度

從列車制動(dòng)方式角度，有一次制動(dòng)模式和分級制動(dòng)模式之分，分級制動(dòng)模式又可分為階梯式、曲線式，而階梯式中又細(xì)分為超前式和滯后式。分級制動(dòng)模式是指列車在制動(dòng)時(shí)按速度等級分步實(shí)施制動(dòng)，有制動(dòng)-緩解，再制動(dòng)-緩解，直至停車的過程；一次制動(dòng)模式是指列車在制動(dòng)時(shí)按常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)曲線實(shí)施一次操作。

從車載信號顯示方式角度，有速差式、目標(biāo)-距離式之分。速差式在車載信號顯示屏上僅能顯示出列車運(yùn)行前方閉塞分區(qū)入口速度和出口限制速度；目標(biāo)-距離式在車載信號顯示屏上顯示出本列車距前行列車所占用軌道區(qū)段始端的全長距離和全程制動(dòng)曲線。引發(fā)制動(dòng)的目標(biāo)點(diǎn)可以是前行列車所占用軌道區(qū)段始端，也可以是其他限速點(diǎn)。當(dāng)前行列車出清所占用的軌道區(qū)段時(shí)，車載信號顯示的距離和全程制動(dòng)曲線會(huì)發(fā)生突然前伸。

從閉塞方式角度，有固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞之分。

固定閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)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(dòng)的計(jì)算點(diǎn)為要求開始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個(gè)點(diǎn)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。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，而后行列車從最高速度開始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的。目標(biāo)點(diǎn)相對固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動(dòng)的起始點(diǎn)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，由于要與移動(dòng)閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。

移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)為前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時(shí)變化的，后行列車從最高速開始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的，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(dòng)閉塞。

2.2 相互關(guān)聯(lián)

一次制動(dòng)模式、目標(biāo)-距離和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞相互關(guān)聯(lián)，相互對應(yīng)，存在著必然的聯(lián)系。

固定閉塞時(shí)列控系統(tǒng)采取分級速度控制模式，是要把速度分級的，兩個(gè)速度等級間存在一個(gè)速差，其對應(yīng)的信號顯示就表達(dá)了這個(gè)速差意義，所以稱為速差式信號顯示。固定閉塞中，采用階梯式速度控制模式時(shí)，只要求地對車傳輸運(yùn)行前方制動(dòng)距離范圍內(nèi)閉塞分區(qū)空閑個(gè)數(shù)就行，所以機(jī)車信號的信息量就可滿足；采用分級速度曲線式控制模式時(shí)，還需要地對車傳輸就近一個(gè)閉塞分區(qū)的距離和線路參數(shù)，列控系統(tǒng)TVM430，地面采用UM2000數(shù)字化軌道電路，信息量達(dá)228位。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞時(shí)車載列控設(shè)備給出的一次連續(xù)的制動(dòng)速度控制曲線是根據(jù)目標(biāo)距離、線路參數(shù)和列車自身的性能計(jì)算而定，線路參數(shù)可以通過地對車信息實(shí)時(shí)傳輸。因?yàn)榻o出的制動(dòng)速度控制曲線是一次連續(xù)的，需要一個(gè)全制動(dòng)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。據(jù)測算信息量應(yīng)當(dāng)在250位以上。

實(shí)現(xiàn)何種閉塞方式需要車地信息傳輸系統(tǒng)的技術(shù)支撐。車地信息傳輸系統(tǒng)有足夠的信息量，可以把全制動(dòng)距離內(nèi)所有的線路參數(shù)和目標(biāo)距離傳輸給車載列控設(shè)備，車載列控設(shè)備才能給出一次連續(xù)的制動(dòng)速度控制曲線，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。

制動(dòng)模式、顯示方式和閉塞方式相互關(guān)聯(lián)如表1所示。

3 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的優(yōu)越性

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的優(yōu)越性就是目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式的優(yōu)越性。

表1 制動(dòng)模式、顯示方式和閉塞方式相互關(guān)聯(lián)表

3.1 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的列車運(yùn)行追蹤間隔要小于固定閉塞

固定閉塞的每個(gè)閉塞分區(qū)都要滿足每一速度級差的制動(dòng)距離加上確認(rèn)信號時(shí)間內(nèi)列車的走行距離，而且還以制動(dòng)性能最差的列車為準(zhǔn)，所以閉塞分區(qū)的長度較長。列車運(yùn)行追蹤間隔也是以制動(dòng)性能最差的列車為準(zhǔn)，以固定的若干個(gè)閉塞分區(qū)來計(jì)算，列車開始制動(dòng)起始點(diǎn)為閉塞分區(qū)始端。

目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式制動(dòng)的起始點(diǎn)是車載信號設(shè)備根據(jù)自身列車性能計(jì)算的，不是由閉塞分區(qū)分界點(diǎn)來決定的，沒有速度等級的劃分，閉塞分區(qū)長度與制動(dòng)無關(guān)，可以按軌道電路性能等長設(shè)計(jì)。所以準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的列車運(yùn)行追蹤間隔要小于固定閉塞。

3.2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞適用于不同性能的列車混合運(yùn)輸

固定閉塞的最小閉塞分區(qū)長度是由性能最差的列車來決定的，對性能良好的列車是一種損失，準(zhǔn)移動(dòng)閉塞時(shí)，不同性能不同速度的列車可以根據(jù)本身性能決定制動(dòng)的起始點(diǎn)和模式曲線。

3.3 駕駛輕松，舒適度好，全制動(dòng)過程縮短，提高了旅行速度

目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式司機(jī)能知道從最高速到目標(biāo)點(diǎn)（停車點(diǎn)或限速點(diǎn)）全程的平滑的速度曲線（含速度和距離），所以司機(jī)采用一次制動(dòng)，與分級速度控制相比，減少了制動(dòng)-緩解，再制動(dòng)-緩解的過程，司機(jī)駕駛輕松，旅客舒適度好，全制動(dòng)過程縮短，提高了旅行速度。

3.4 便于設(shè)計(jì)和施工

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的能力與閉塞分區(qū)長度關(guān)系不大，所以閉塞分區(qū)原則上可以等長劃分，可以充分利用軌道電路的最大長度，節(jié)省設(shè)備，也減小了設(shè)計(jì)的工作量，并便于施工。

3.5 安全性和可用性提高

CTCS-2的目標(biāo)距離是靠軌道電路提供的信息計(jì)算的，由于信息量有限，目標(biāo)距離的長度有限，但足夠。CTCS-3的目標(biāo)距離是靠無線傳送的信息計(jì)算的，信息量大，可以更提前預(yù)告。也就是說司機(jī)距前行列車較遠(yuǎn)有可能獲得目標(biāo)距離，司機(jī)更事先早知道。

在不考慮前行列車后退的前提下，全程的平滑的速度曲線只會(huì)前伸，不會(huì)丟失，系統(tǒng)可以容忍瞬時(shí)的信息中斷，例如無線通信規(guī)定容許中斷6 s以下，又例如，列車過道岔側(cè)向無電碼化時(shí)，即使CTCS-2沒有無線通信，也能智能掌握道岔區(qū)段的長度而安全渡過。

采用固定閉塞的列控系統(tǒng)基于機(jī)車信號，機(jī)車信號稍不穩(wěn)定，就導(dǎo)致閃白燈或制動(dòng)，造成司機(jī)不滿意，旅客受驚。我們曾下很大的功夫提高機(jī)車信號的安全性、可靠性、連續(xù)性，曾下很大功夫研究進(jìn)路電碼化、車站閉環(huán)電碼化等，這對機(jī)車信號主體化是非常必要的。固定閉塞的列控系統(tǒng)對車地信息傳輸?shù)倪B續(xù)性要求很高。但是目標(biāo)-距離一次制動(dòng)模式的列控系統(tǒng)由于智能化能容忍瞬時(shí)的信息中斷，使列控系統(tǒng)的安全性和可用性提高了。

CTCS-3的工程開通初期，無線通信網(wǎng)絡(luò)不可能即時(shí)穩(wěn)定，可以暫時(shí)加大容許中斷信息的時(shí)間，以求系統(tǒng)穩(wěn)定，即使無線通信長時(shí)間中斷，還可以系統(tǒng)降級為CTCS-2模式，不會(huì)影響正常運(yùn)輸，

如此的系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能保證CTCS-3的順利開通。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度看，準(zhǔn)移動(dòng)閉塞具有更多的寬容度。

所以，閉塞制式從固定閉塞發(fā)展到準(zhǔn)移動(dòng)閉塞是一個(gè)重要的里程碑。