1 目標(biāo)

歐洲列車控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱ETCS）將于未來15～20年內(nèi)在英國(guó)啟動(dòng)，人們所期望的顯著的節(jié)能可能由此實(shí)現(xiàn)，根據(jù)克里斯·杰克遜的研究，先進(jìn)的交通管理理念能夠提高潛在鐵路網(wǎng)容量、節(jié)約能源并提高乘客滿意度。

英國(guó)國(guó)家鐵路網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱NR）未來列車和運(yùn)行控制系統(tǒng)（Future Train & Operational Control Systems）主任安德魯·西門子認(rèn)為：“我們需要良好的數(shù)據(jù)信息來最大限度地利用鐵路網(wǎng)。”

上個(gè)月，西門子在哥本哈根舉行的2011年信號(hào)和列車控制世界運(yùn)輸論壇（Global Transport Forum’s Signalling & Train Control）大會(huì)上發(fā)言，指出運(yùn)輸部幾年前擬定的英國(guó)鐵路部門的高優(yōu)先級(jí)（包括更安全、更大容量、使用低碳能源和更低的成本）和以消費(fèi)者利益為核心的鐵路在指揮和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了“明晰的關(guān)系”。

西門子描繪了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的綜合圖景，包括整個(gè)交通管理、智能列車運(yùn)行和高品質(zhì)客戶信息，以安全層面為中心建立整合的移動(dòng)授權(quán)、聯(lián)鎖和列車檢測(cè)系統(tǒng)。他對(duì)此目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)充滿信心，但是各系統(tǒng)會(huì)根據(jù)經(jīng)營(yíng)效益、既有基礎(chǔ)設(shè)施條件和技術(shù)開發(fā)速度以不同的節(jié)奏發(fā)展。他認(rèn)為問題的關(guān)鍵在于無論是經(jīng)濟(jì)資源還是物理資源是否都可以被利用。西門子堅(jiān)持說：“我們想要去哪是毫無疑義的，唯一的問題是我們?nèi)绾蔚竭_(dá)目的地?！?/p>

西門子認(rèn)為，ETCS在未來幾年中的發(fā)展方向是將ETCS應(yīng)用于大部分英國(guó)鐵路網(wǎng)。“我們的優(yōu)勢(shì)在于沒有需要替換的老化的ATP系統(tǒng)?！辈⒀a(bǔ)充說未來對(duì)“模塊安全系統(tǒng)”的投資將基于全生命周期案例。然而，他認(rèn)為目前鐵路現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)模型工具還不夠先進(jìn)來使我們充分了解系統(tǒng)所能帶來的收益。

NR目前正與列車運(yùn)營(yíng)公司合作，審查并修改歐洲委員會(huì)在2007年10月根據(jù)控制、指揮和信號(hào)TSI提出的全國(guó)ETCS執(zhí)行計(jì)劃（NIP）。需對(duì)英國(guó)NIP進(jìn)行修改以反映對(duì)威爾士線路早期試點(diǎn)開發(fā)方案的延誤情況，同時(shí)調(diào)整投資重點(diǎn)、技術(shù)發(fā)展方向以及大幅度節(jié)約成本的時(shí)機(jī)來支持此項(xiàng)投資。對(duì)ETCS配置修改后的商業(yè)案例將交至鐵路法規(guī)辦公室，預(yù)計(jì)會(huì)成為NR制定其控制周期5年（自2014年4月1日始的五年內(nèi)）目標(biāo)及資金需求的一部分。

2 高成本的實(shí)驗(yàn)

英國(guó)鐵路部門已經(jīng)開始積累ETCS 2級(jí)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了將近8年的威爾士電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)（EDS）終于在3月28日投入使用。西門子承認(rèn)試點(diǎn)工程已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些“早期挑戰(zhàn)”，這些挑戰(zhàn)會(huì)影響NR的未來戰(zhàn)略。

2003年，前英國(guó)策略鐵路局（Strategic Rail Authority）批準(zhǔn)了此項(xiàng)工程，該工程包括修建218 km的大型單軌線路,并需對(duì)20世紀(jì)90年代初的24型158動(dòng)車組和用于維修的3種機(jī)車以及專用列車進(jìn)行改裝。安薩爾多STS（Ansaldo STS）在2006年獲得了一項(xiàng)合同，但直到2010年10月夏利—普爾黑利的初始35 km區(qū)段才投入使用（RG 12.10 p11）。

負(fù)責(zé)這條線路運(yùn)行的來自Arriva威爾士鐵路公司（以下簡(jiǎn)稱ATW）的運(yùn)行和安全經(jīng)理皮特·里帕德說：“盡管我們已經(jīng)取得了很多成功，但一些缺點(diǎn)還是依然存在的。”他告訴代表們盡管NR、ATW和安薩爾多STS之間有著緊密聯(lián)系，NR已經(jīng)成為地面和車載設(shè)備安裝的工程管理者。

里帕德承認(rèn)：“我們一直在努力，而且我們一定要做得更好?！彼嘎读薊TCS全面應(yīng)用之后，在3月28日后的五個(gè)星期內(nèi)準(zhǔn)點(diǎn)率由先前的90%降到了平均62%。雖然已經(jīng)發(fā)生了6次“越過危險(xiǎn)信號(hào)”（列車以超過移動(dòng)授權(quán)（LMA）的速度運(yùn)行）事故，但ATP每次都成功地進(jìn)行了速度干預(yù)。里帕德不建議在會(huì)讓線上設(shè)置中間閉塞點(diǎn)和LMA，因?yàn)闀?huì)讓線會(huì)給司機(jī)帶來“想要通過的思維橋梁”。

改裝陳舊列車已經(jīng)成為目前存在的問題之一，大多數(shù)晚點(diǎn)原因都?xì)w咎于ETCS在下一環(huán)線重新設(shè)置之前，列車需要以40 km/h而不是140 km/h的速度降級(jí)運(yùn)行很長(zhǎng)一段距離。無法由RBC控制的“迷失的”列車已經(jīng)從運(yùn)行線被轉(zhuǎn)移至馬漢萊斯車輛段內(nèi)。威爾士線路被認(rèn)為是最早應(yīng)用ETCS系統(tǒng)的，列車被直接“運(yùn)行”至2級(jí)系統(tǒng)而不使用傳統(tǒng)的途中信號(hào)設(shè)備或站段的信號(hào)設(shè)備。

里帕德指出，80年代安裝了無線令牌電子閉塞后，威爾士線路就變得“非常簡(jiǎn)單”，雖有液壓泵安裝座，但沒有固定信號(hào)機(jī)和軌道電路。EDS和ETCS一樣都有計(jì)軸器和電源點(diǎn)。他總結(jié)說：“我們已經(jīng)花了1億英鎊把我們簡(jiǎn)單的鐵路變得復(fù)雜些?！睙o論如何，ETCS的引進(jìn)為充滿活力的英國(guó)鐵路提供了“很有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)”。

3 工程在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施

盡管威爾士EDS正在使用SRS 2.3.0版本并將在適當(dāng)時(shí)候升級(jí)至2.3.0d版本，但西門子強(qiáng)調(diào)未來ETCS的配置取決于Baseline 3規(guī)范的有效性，此規(guī)范預(yù)計(jì)于2012年底出版。NR還需要分組交換技術(shù)來處理高密度地區(qū)的大量數(shù)據(jù)，因此他不確定GSM-R是否可用。根據(jù)威爾士項(xiàng)目和歐洲其他地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，他認(rèn)為ETCS的引進(jìn)需對(duì)運(yùn)行和信號(hào)規(guī)則進(jìn)行調(diào)整以使效率最大化。

他希望看到ETCS的引進(jìn)工作能與正在進(jìn)行的工作（即：使用具有模塊邏輯的標(biāo)準(zhǔn)軌道布局的NR模塊信號(hào)工程）協(xié)調(diào)進(jìn)行， “使控制軟件能自動(dòng)確認(rèn)和驗(yàn)證，并使對(duì)預(yù)設(shè)工程的需求減少到最低限度”。舒茲伯利—克魯線和伊利—諾斯威奇線的第一期模塊信號(hào)工程預(yù)計(jì)于2012年完工。西門子說，為了提高兼容性和降低成本，NR將在未來的聯(lián)鎖系統(tǒng)中同ProRail一樣采用INESS標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)修改后的NIP，ETCS的安裝工作預(yù)計(jì)從大西部正線開始，置換80年代試點(diǎn)項(xiàng)目安裝的現(xiàn)已廢棄的BR ATP。原計(jì)劃是使ETCS與倫敦—布里斯托—加的夫的電氣化設(shè)備相匹配，但假如保留HST設(shè)備且多數(shù)貨運(yùn)機(jī)車使用這條線路，在2018年底前改裝1 800輛機(jī)車是不切實(shí)際的。因此，NR預(yù)計(jì)在2014～2018年之間重新設(shè)置帕丁頓—布里斯托線路上的4顯示色燈信號(hào)機(jī)，使用ETCS—現(xiàn)有的由泰晤士河谷信號(hào)控制中心控制的聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)。ETCS的鋪設(shè)工程將于2019年中期完成，在初期新型列車將使用ETCS-2級(jí)系統(tǒng)。所有列車的改裝和置換工作完成后，先前的信號(hào)機(jī)將于2025～2026年拆除。

2018～2021年后東海岸正線將安裝ETCS-2級(jí)系統(tǒng)。ETCS同時(shí)也將用于二級(jí)線路，置換下列線路上仍然使用的大量的小型人工信號(hào)箱，如構(gòu)成新興戰(zhàn)略貨運(yùn)鐵路網(wǎng)一部分的伊利—彼得伯勒—萊斯特線、巴羅—沃金頓—卡萊爾線、彼德伯格—林肯—頓卡斯特線或格蘭瑟姆—斯利福德—波士頓線。廣泛應(yīng)用ETCS預(yù)計(jì)會(huì)降低一億歐元的年運(yùn)營(yíng)成本，但這需要同時(shí)更換大量80年代生產(chǎn)的動(dòng)車組，目的是最小化陳舊列車的改裝工作。

盡管一直打算把威爾士線路作為試點(diǎn)工程，里帕德認(rèn)為ETCS-2級(jí)的應(yīng)用對(duì)于鄉(xiāng)村鐵路來說“過于工程化”，這同時(shí)也體現(xiàn)了西門子的觀點(diǎn)，他認(rèn)為ETCS-3級(jí)在許多情況下可能更為合適。盡管很少有供應(yīng)商能夠滿足ETCS-3原則（以無線報(bào)告取代地面列車定位系統(tǒng)），但歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)在瑞典的區(qū)域試驗(yàn)（RG2.10 p40）一直都有著良好收益。拆除所有地面設(shè)備有助于進(jìn)一步降低安裝和運(yùn)營(yíng)成本。從更長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，最初設(shè)計(jì)的ETCS-3的移動(dòng)閉塞容量還可以向其他線路提供容量并提高收益。

4 智能鐵路

但是對(duì)于西門子來說，ETCS只是向未來鐵路邁出的第一步和智能交通運(yùn)輸管理前景的延伸。他的目標(biāo)是創(chuàng)造具有強(qiáng)大沖突算法的“先進(jìn)控制系統(tǒng)”，“進(jìn)行周密的進(jìn)路排列并提供實(shí)時(shí)計(jì)劃，從而使鐵路日常運(yùn)行更容易”，而且這些功能必須是“高度自動(dòng)化”的。西門子確認(rèn)NR正在對(duì)未來將協(xié)助列車運(yùn)行的“大約10個(gè)”鐵路網(wǎng)管理中心的建設(shè)和裝備進(jìn)行投標(biāo)。

西門子解釋說，最優(yōu)鐵路運(yùn)營(yíng)成功的關(guān)鍵在于使用共享數(shù)據(jù)，如果基礎(chǔ)設(shè)施管理者和所有列車作業(yè)員對(duì)“正在發(fā)生著什么”有著同樣的認(rèn)識(shí)，收益就會(huì)成倍增長(zhǎng)，包括在正常運(yùn)行和非正常運(yùn)行期間向消費(fèi)者提供他們所迫切需要的實(shí)時(shí)信息。

已經(jīng)確認(rèn)至少有28項(xiàng)“業(yè)務(wù)功能”將包含其中，西門子堅(jiān)持認(rèn)為智能鐵路概念“不是工程解決方案”，而是可以提供明確的商業(yè)收益的。例如，他指出更多地應(yīng)用司機(jī)提示系統(tǒng)可以提高列車操控性能并降低能源消耗。假如英國(guó)鐵路業(yè)目前在能源上的花費(fèi)為每年4億歐元，則早期使用獨(dú)立系統(tǒng)的應(yīng)用者可以得到10%的“非常有價(jià)值的”節(jié)能，并補(bǔ)充說使用DAS“即使在沒有ATP的情況下也不會(huì)對(duì)安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響”。

盡管一些系統(tǒng)已經(jīng)提供了臨時(shí)限速（BG 2.11 p50）的輸入數(shù)據(jù)，目前使用的大多數(shù)提示系統(tǒng)是獨(dú)立系統(tǒng)，列車儲(chǔ)存靜態(tài)線路設(shè)施數(shù)據(jù)和固定限速。下一步將隨情況變化使“實(shí)時(shí)連續(xù)更新數(shù)據(jù)”成為可能，西門子確認(rèn)“我們正著眼于相互協(xié)調(diào)”以實(shí)現(xiàn)此功能。認(rèn)為通過協(xié)調(diào)列車運(yùn)行和基礎(chǔ)設(shè)施管理可以再實(shí)現(xiàn)5%的節(jié)能，包括優(yōu)化速度和在“沖突區(qū)域”使用智能算法管理接近繁忙的鐵路樞紐的列車。

5 邁向全面自動(dòng)化

盡管西門子認(rèn)為在正線鐵路上使用的ATO還很少，將自動(dòng)排列進(jìn)路、敵對(duì)進(jìn)路解決方案和司機(jī)提示系統(tǒng)整合為單一的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)打開了列車自動(dòng)運(yùn)行的大門。NR目前正致力于使穿過倫敦中心的泰晤士跨城市連線中心自動(dòng)化，期望這里的列車容量從20列/h提高至24列/h。他確認(rèn)NR計(jì)劃采用ATO覆蓋ETCS，使用信息包44傳輸增加的數(shù)據(jù)信息，并透露此工程正處于“招標(biāo)階段”， NR明年的重點(diǎn)工作是司機(jī)提示單元的試點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目。

ATO功能是NR計(jì)劃在其赫特福德北部集成設(shè)備站HNIF研究的幾種列控技術(shù)之一，HNIF將設(shè)置在脫離倫敦北部ECML的環(huán)線上。西門子證實(shí)基礎(chǔ)設(shè)施管理者正在為既有雙線改為兩條平行線招標(biāo)，其中一條線路允許在非高峰時(shí)刻用于測(cè)試。

HNIF將于2013年7月進(jìn)行調(diào)試，在GWML開始安裝前，HNIF將用于確保不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的車載和地面ETCS設(shè)備的互連互通性。此設(shè)備起初的配置為2.3.0d版本的SRS，前提是其在生效時(shí)立即提供基線3的升級(jí)版本。NR計(jì)劃為其試驗(yàn)列車的裝備租用雙系統(tǒng)313型動(dòng)車組。

為了確保ETCS設(shè)備在GWML和ECML上使用，西門子表示HNIF將在2013～2014年后用于與GSM-R信息包轉(zhuǎn)換技術(shù)的試驗(yàn)中。泰晤士聯(lián)線ATO試驗(yàn)將在2014～1015年左右進(jìn)行，希望ETCS-3級(jí)在2015～2016年時(shí)開始進(jìn)行試驗(yàn)。