浅谈我国客运专线列车运行控制系统

摘要列车速度的不断提高.靠地面信号行车已不能保证行车安全,必须靠车载信号设备对列车实施运行控制。CTCS列控系统是为了保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。分析介绍我国客运专线一般采用国内的CTCS-2级列控系统,为该系统以后发展提出展望。

关键词列控系统;CTCS;CTCS-2

中图分类号U2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0133-01

1我国CTCS技术平台的确立及分级

国外铁路列控系统的研究和使用起步较早,从发展到现在已比较成熟,各国铁路列控系统也不尽相同比较有代表性的是法国的TVM300/UM71和TVM430/UM2000、日本的ATC和数字ATC、德国的LZB80、欧洲的ETCS等系统。

我国铁道部参照欧盟发展ERTMS/ETCS的经验,从我国国情出发,初步制定了中国铁路列车控制系统CTCS总体技术规范,分为5个等级:

CTCS-0级为既有线的现状,由通用机车信号和运行监控记录装置构成。

CTCS-l级由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h以下的区段,在既有设备基础上通过补点强化改造,实现具有中国特色的点连式ATP.达到机车信号主体化要求,增加点式设备,实现列运行安全监控功能。

CTCS-2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统.CTCS-2级面向提速干线和高速新线,采用地面—车载一体化系统设计,车载没备有机结合;速度监督可采取大台阶,也可采取速度距离模式曲线;地面可采用模拟多信息轨道电路,也可采用数字轨道电路,井辅以必要的点式没备,组成点连式ATP.CTCS-2级适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。

CTCS-3级是基于无线通讯(GSM—R)传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统;轨道电路在实现区段占用与列车完整性检杏方面具有不可替代的优势;CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线路,无线通信(GSM-R)在满足我同铁路移动信息网需求的同时,又能解决超防信息高速率可靠传输,两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式设备,系统具有与国际接轨的先进性。

CTCS-4级完全基于无线通信(GSM—R)的列车运行控制系统,CTCS-4级面向高速新线或特殊线路.可实现虚拟闭塞或移动闭塞,区间占用靠GPS和GSM—R实时数据传输解决(站内仍需轨道电路),CTCS-4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查,使得室外设备减少到最低程度。

2客运专线列车运行控制系统

目前,我国客运专线一般采用国内的CTCS-2级或者国外的ETCS-1级列控系统,是一种基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。

2.1CTCS-2级列控系统的组成和工作原理

CTCS-2级列控系统适合面向提速干线和时速为200km/h及以上的新线,采用车地一体化设计。适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。

CTCS-2级列控系统主要由应用层、地面设备层、车载设备层和网络传输层组成,如图所示:

CTCS-2列车运行控制系统

系统应用层:与列车运行控制系统密切相关的调度指挥系统和维护管理系统。

地面设备层:由轨道电路、应答器设备和车站列控中心等组成。

车载设备层:由车载主控单元、查询应答器单元、传感器层和人机接口等组成。

网络传输层:网络传输层CTCS的网络分布在系统的各个层面,用来实现车地、系统内部、系统外部的数据传输,包括地对车和车对地之间传输信息的信号电缆、通信光缆及无线传输设备等。

CTCS-2级列控系统工作原理:轨道电路实现列车占用检查,并连续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息。应答器向车载设备传输定位信息、线路参数、临时限速等信息。列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站问安全信息(区间轨道电路状态、中继站临时限速信息、区间闭塞和方向条件等信息)传输等功能,根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息产生行车许可,通过轨道电路及有源应答器将行车许可传给列控车载设备。车载控设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数,按照目标—距离模式生成控制速度,监控列车安全运行。

2.2CTCS-2级列控系统方式

基于CTCS-2级列控系统大致有2种方式:

一种是基于ZPW-2000轨道电路和点式应答器构成的列控系统;该方式主要采用ZPW-2000轨道电路向机车传递控制信息,在特殊地点设置点式应答器补充轨道电路信息量的不足。ZPW-2000无绝缘轨道电路,是在引进法国UM71无绝缘轨道电路技术及国产化的基础上,结合国情进行的提高系统安全性、传输性能及可靠性的技术再开发,拥有自主知识产权。在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性上都有了提高,同时提高了技术性价比、降低了工程造价。

另一种是数字编码轨道电路和无源应答器构成的列控系统。

数字编码轨道电路信息传输量大,可以采用轨道电路连续信息完成区间临时限速,实时功能强,反应迅速,系统的安全性、可靠性高。

应答器分为无源和有源两类,用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等。点式设备组成包括应答器、查询器、查询器主机等主要设备,查询应答器是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备,用于在特定地点实现机车与地面间的相互通信。

3结束语

我国在建的客运专线是铁路快速客运通道,也是整个铁路网的重要干线组成部分,能否解决好与既有信号系统的兼容,是CTCS3能否成功的关键。CTCS-2是由车、地设备组成的一个完整系统,为充分发挥新增点式应答器的作用,应深入研究ETCS-l的成功应用经验,结合我国既有自动闭塞的优势,进一步优化和完善CTCS-2。特别要根据我国的需求引进ETCS2关键技术,通过系统集成创新,一定能为我国客运专线的列车运行控制提供一个安全、可靠的技术保障方案。

参考文献

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[2]科技运函[2004]14号,中国列车运行控制系统CTCS-2级技术条件(暂行)[S].

[3]邹少文.客运专线列控系统模式探讨[J].铁道工程学报,2005(1).

[4]A.Behr,王渤洪,李益丰.欧洲高速列车的控制系统(ETCS)变流技术与电力牵引.2002(5).

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