浅谈高速铁路行车安全的先进技术

引言：随着铁路往高速化方向发展，传统铁路的安全运行技术已不能满足高速铁路安全运行的需求。本文归纳传统铁路安全技术的不足之处，对比并总结了国外高速铁路安全运行的顶尖技术。

铁路运输的车辆是限制在钢轨上行使的，如果在一条线路的同一区段内出现两列火车追尾或对面行使，由于制动距离长和无法避让，很容易发生撞车事故。为保障铁路运输安全，传统铁路必须装备有区间闭塞的信号系统。然而，传统铁路的区间通行的安全保障技术不能适应列车高速行驶的需求。通过对日本新干线以及德法高铁在高铁安全运行方面先进技术的阅读和总结，本文主要分析了传统铁路在保障区间安全运行的技术特点，归纳其对高速运行的不适应之处，总结国内外高速铁路安全运行技术上的关键突破，并对高速铁路运行安全技术的未来作出了展望。

一、传统铁路安全运行技术

为保证列车在区间运行安全，我认为有两个关键点：一是保证信号的准确性和及时性；二是为减少人为失误在技术上实现自动控制。相应的，传统铁路保障区间运行安全的两个关键技术是区间闭塞设备以及列车列车运行控制系统。

（1）区间闭塞设备

“闭塞”是指与外界隔绝的意思。指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。闭塞设备即为实现“一个区间（闭塞分区）内，同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间信号设备。根据人工操纵参与的程度不同，铁路应用的区间闭塞类型分为人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞三类。

本文以自动闭塞为例来说明其作用模式。利用通过信号机把区间划分为若干个装设轨道电路的闭塞分区，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，使信号机的显示随着列车运行位置而自动变换的一种闭塞方式。

（2）列车运行控制系统

列车运行控制系统是一种利用地面发送设备向运行中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备。该系统包括机车信号及自动停车装置和列车速度控制系统两方面。

机车信号主要还是通过轨道电路，向机车传送地面信号机的信息，以色灯为显示方式。自动停车装置发挥向司机报警的作用，管不了机车实际运行速度。

列车速度控制系统是机车信号和自动停车装置的进一步完善，是列车运行控制系统的高级阶段，主要实现超速防护、自动减速以及自动运行。

二、传统区间设备对高速铁路的不适应性

高速铁路是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。为适应“高速”，在安全运行技术上必须有相应的提高。

传统铁路里保障运行安全的一些技术手段不能很好适应高速运行的要求。主要归纳为如下几个方面：

（1）高速运行使司机视线减弱，不能尽快地识别信号。另外，由于制动距离、信号的内容变得多种多样，任何视觉信号标志将不能继续担当列车运行的主体信号功能。

（2）固定的闭塞区间虽然能保证列车运行安全，但限制了行车密度。要最大限度增加行车密度，提高运输能力，需要实现使闭塞区间“活动”起来。

（3）轨道电路的信号传输方式只能实现从地面到车上的信息传送，不能将车载信息传送至地面控制中心。由于无法实时跟踪车载信息，只能控制其在具有固定长度的闭塞区间以保障行车安全。

三、高速铁路安全运行的技术突破

参考日本新干线以及德国和法国的高速铁路的安全运行技术，与传统铁路的安全运行技术相比，主要有以下突破：

（1）采用高速铁路运行的保护神——ATC装置，与传统铁路以闭塞区间为要点的地面信号方式相对，ATC为车上信号方式。

高速下司机辨认地面信号相当困难， ATC的首要任务主要是为了解决信号传达的问题，从而提高列车安全性，逐步发展成为一套完整的列车安全保障系统和控制系统。可以自动控制列车速度，以避免超速、冒进、追撞等事故发生。它提供驾驶员一个连续的允行速度曲线。当列车行驶速度超过允许速度，煞车设备应立即自动强制其减慢速度，以确保行车安全。

各国高速铁路采用的列车自动运行控制系统有各种制式和不同的名称，如日本新干线的ATC、法国的TVM、德国的LZB，这些列车自动运行控制系统的一个共同点是控制列车的运行速度，统称为ATC。

它的基本原理是：ATC的地面装置根据先行列车的具体位置以及线路条件（曲线、平直道、有无道岔等）计算出后方列车的安全运行限制速度，然后向轨道电路发出特定频率的速度信号电流，ATC的车上装置收到轨道电路的速度信息后，解读限制速度信号，并把这个限制速度直接显示在驾驶台上，同时把列车的实际速度和限制速度进行比较，如果实际速度超过限制速度，自动制动，实际速度降到限制速度以下后，制动缓解。

其突破之处归结为二：

① 取代原有的视觉色灯信号，驾驶台上直接用数字显示当时的列车最高限制速度。

② 列车自动控制技术的提高，ATC装置一直监视列车的实际速度和限制速度，一旦速度超过限制速度，列车自动制动减速，避免了人为失误。

（2）移动闭塞系统

移动闭塞系统的运作如下：当追踪列车和先行列车的间隔与后车的常用制动距离加安全间隔区的距离非常接近时，控制中心向追踪列车发出缓行或制动的命令，使后续列车与先行列车的间隔加大，从而确保列车的运行安全。列车的间隔距离与运行速度有关，当速度高时，两车的间隔距离就加大，反之就缩短。这种闭塞方式能够确保在行车安全的条件下，最大限度地增加行车密度，提高运输能力。

其突破之处归结如下：

① 车的闭塞空间的长度，位置是实现动态变化，对列车运行速度和密度的约束大为减少，显著缩短列车间的运行间隔。

② 系统具有一个对数据进行处理并发出指令的控制中心，以无线电信号作为传输媒介，实现数据的双向传输。

三、发展趋势

为适应铁路高速化的发展需求，列车安全运行技术出现了新的突破。传统的色灯信号显示逐步淘汰，先进的ATC设备能在驾驶台上通过具体参数实时指示和控制列车运行；传统的固定闭塞制约了铁路行车密度的提高，而新发展的移动闭塞技术能大大缩短列车间隔，提高运输能力。为进一步适应高速化发展需求，提高铁路运输能力，列车安全运行技术将继续朝着高速化、智能化方向发展。

参考文献

[1] 施其洲.运输安全系统工程[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

[2] 陈佳玲，胡安洲等.铁路行车安全保障系统构成及其运作[M].北京：中国铁道出版社，2006.

[3] 韩买良.铁路行车安全管理[M].北京：中国铁道出版社，2008.8月.

（作者单位：湖南铁路科技职业技术学院 运输管理系）

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