我國(guó)列控車(chē)載設(shè)備ATP的現(xiàn)狀與發(fā)展

閆健

引言：本文針對(duì)我國(guó)動(dòng)車(chē)組車(chē)載ATP系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，從設(shè)備組成、工作原理、人才培養(yǎng)等方面深入討論了我國(guó)車(chē)載ATP系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀與發(fā)展方向。

一、列控車(chē)載設(shè)備發(fā)展背景

（一）列控車(chē)載設(shè)備出現(xiàn)

2002年12月在我國(guó)召開(kāi)的國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）大會(huì)上，鐵道部向世界宣布了發(fā)展中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）的規(guī)劃，并提出了符合我國(guó)國(guó)情的列控系統(tǒng)實(shí)施方案。

2007年4月18日全國(guó)鐵路第六次大面積提速，列車(chē)時(shí)速提升至200公里，干線部分區(qū)段達(dá)到時(shí)速250公里。隨著車(chē)速大幅提高，車(chē)載設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的方式，即以地面信號(hào)顯示傳遞行車(chē)命令，機(jī)車(chē)司機(jī)按行車(chē)規(guī)則操作列車(chē)運(yùn)行的方式，發(fā)展到了根據(jù)地面發(fā)送的信息自動(dòng)監(jiān)控列車(chē)速度，并由列控車(chē)載ATP系統(tǒng)實(shí)施運(yùn)行控制的方式。

隨著技術(shù)裝備的更新?lián)Q代，裝備列控車(chē)載ATP系統(tǒng)的CRH1/2/3/5型和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組應(yīng)運(yùn)而生，并迅，速在部分繁忙干線上運(yùn)行。

（二）列控車(chē)載設(shè)備類(lèi)型

列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)由列控地面設(shè)備和列控車(chē)載設(shè)備構(gòu)成，是保證列車(chē)安全、高效運(yùn)行的重要信號(hào)設(shè)備。高速動(dòng)車(chē)組安全控制離不開(kāi)列控車(chē)載ATP系統(tǒng)。目前我國(guó)引進(jìn)開(kāi)發(fā)的車(chē)載ATP系統(tǒng)主要有以下幾種類(lèi)型：CTCS-200H型，對(duì)應(yīng)動(dòng)車(chē)組型號(hào)為CRH2 A型；CTCS-200C型，對(duì)應(yīng)動(dòng)車(chē)組型號(hào)為CRH5 A型；CTCS-300S型，對(duì)應(yīng)動(dòng)車(chē)組型號(hào)為CRH2 C型；CTCS-300T型，對(duì)應(yīng)動(dòng)車(chē)組型號(hào)為CRH3 C型。

二、列控車(chē)載系統(tǒng)組成

（一）列控車(chē)載系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

目前，我國(guó)在各個(gè)鐵路局采用的列控車(chē)載系統(tǒng)主要有日本川崎重工的CTCS-200H型、法國(guó)CSEE公司的CTCS-200C型、意大利ANSOLDO（安薩爾多公司）的CTCS-300S型、法國(guó)龐巴迪公司的CTCS-300T車(chē)載ATP系統(tǒng)。這些設(shè)備來(lái)自不同的國(guó)家，不同的制造商，硬件構(gòu)造雖略有差異，但其系統(tǒng)組成基本一致。外圍功能模塊包括：人機(jī)交互模塊、GSM-R無(wú)線模塊、司法數(shù)據(jù)記錄模塊、測(cè)速測(cè)距模塊、點(diǎn)式信息處理模塊、連續(xù)信息處理模塊、司機(jī)控制信息輸入模塊，這些外部模塊與核心安全計(jì)算機(jī)交互后，通過(guò)EMU接口發(fā)送快速制動(dòng)、強(qiáng)常用制動(dòng)、中常用制動(dòng)、弱常用制動(dòng)、切除牽引等指令。

三、列控車(chē)載系統(tǒng)工作原理

國(guó)內(nèi)先后引進(jìn)了日本、意大利、法國(guó)、加拿大、德國(guó)等多個(gè)國(guó)家的車(chē)載ATP系統(tǒng)，雖然地域跨度較大，但工作原理基本相同?，F(xiàn)以鄭西客運(yùn)專(zhuān)線CTCS系統(tǒng)為例介紹ATP系統(tǒng)工作原理。

（一）C2等級(jí)下車(chē)載列控系統(tǒng)工作原理

列控中心TCC是CTCS-2等級(jí)下列控系統(tǒng)的控制核心，車(chē)站聯(lián)鎖IXL計(jì)算機(jī)控制的ZPW-2000型軌道電路及調(diào)度集中CTC、軌旁電子單元LEU等列控地面子系統(tǒng)的重要設(shè)備均與TCC進(jìn)行通信。車(chē)載ATP設(shè)備通過(guò)司機(jī)-車(chē)載設(shè)備接口（DMI）獲得司機(jī)號(hào)、車(chē)次、列車(chē)長(zhǎng)度、載頻等信息；通過(guò)與列控中心TCC地面電子單元LEU連接的有源應(yīng)答器獲取臨時(shí)限速信息及列車(chē)進(jìn)路信息；通過(guò)無(wú)源應(yīng)答器獲取線路坡度、線路速度、軌道區(qū)段、級(jí)間轉(zhuǎn)換、特殊區(qū)段、調(diào)車(chē)危險(xiǎn)、應(yīng)答器鏈接等信息；通過(guò)連續(xù)信息接收模塊獲取軌道電路載頻及低頻信息；通過(guò)速度傳感器獲取測(cè)速測(cè)距信息，并對(duì)其走行誤差進(jìn)行校正；通過(guò)司控鑰匙及手柄位置激活運(yùn)用端設(shè)備，ATP系統(tǒng)安全計(jì)算機(jī)（ALM模塊）在綜合處理上述信息后生成速度距離控制曲線，監(jiān)督列車(chē)運(yùn)行。

（二）C3等級(jí)下車(chē)載列控系統(tǒng)工作原理

無(wú)線閉塞中心RBC是CTCS-3等級(jí)下列控系統(tǒng)的控制核心，分別與調(diào)度集中數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、無(wú)線閉塞中心/聯(lián)鎖安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、列控中心/聯(lián)鎖安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接，并以GSM-R無(wú)線通信和應(yīng)答器方式實(shí)現(xiàn)車(chē)-地信息雙向傳輸。

司機(jī)開(kāi)啟駕駛臺(tái)，處于待機(jī)狀態(tài)的ATP系統(tǒng)被喚醒，車(chē)載設(shè)備自檢通過(guò)后，提示司機(jī)通過(guò)DMI輸入司機(jī)號(hào)、車(chē)次號(hào)、等級(jí)信息、列車(chē)長(zhǎng)度及RBC電話號(hào)碼等信息，車(chē)載設(shè)備成功呼叫地面RBC后，在RBC中注冊(cè)車(chē)載設(shè)備有效身份，RBC向車(chē)載ATP設(shè)備發(fā)送位置報(bào)告參數(shù)信息和行車(chē)許可請(qǐng)求參數(shù)信息，車(chē)載ATP向RBC發(fā)送列車(chē)位置信息，RBC判斷列車(chē)在其管轄范圍內(nèi)并且位置有效時(shí)向車(chē)載ATP發(fā)送配置參數(shù)及C3行車(chē)許可信息及線路參數(shù)#，車(chē)載ATP設(shè)備監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行。

（三）鄭西客專(zhuān)列控車(chē)載設(shè)備C2、C3模塊間的關(guān)系

鄭西客專(zhuān)CTCS-300S型列控車(chē)載設(shè)備包括C3主控單元EVC和C2主控單元ALM二者按照自己不同的信息來(lái)源同時(shí)運(yùn)行，分別運(yùn)算生成控制曲線。當(dāng)C3設(shè)備控車(chē)時(shí)，C2設(shè)備仍正常接收地面應(yīng)答器及軌道電路信息并計(jì)算控車(chē)曲線。但此結(jié)果并不向列車(chē)接口及DMI輸出，僅作為C3單元的備用系統(tǒng)；當(dāng)控車(chē)權(quán)由C3主控單元轉(zhuǎn)交給C2時(shí)，馬上投入控車(chē)并通過(guò)DMI向司機(jī)顯示。兩者共用DMI模塊、列車(chē)接口單元、測(cè)速測(cè)距模塊、點(diǎn)式信息模塊。C2單元監(jiān)督控制功能的實(shí)現(xiàn)需要C3主控單元輔助和監(jiān)管，并負(fù)責(zé)與DMI人機(jī)界面進(jìn)行通信。C2專(zhuān)用模塊或C3專(zhuān)用模塊模塊故障時(shí)不影響另一主控單元的正常工作。

四、列控車(chē)載ATP系統(tǒng)維護(hù)管理必備知識(shí)

列控車(chē)載ATP設(shè)備管理人才需要較寬廣的知識(shí)面，必須對(duì)機(jī)、車(chē)、工、電、輛等專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)及規(guī)章制度進(jìn)行全面了解，熟悉機(jī)車(chē)原理、信號(hào)控制、現(xiàn)場(chǎng)總線、車(chē)輛制動(dòng)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)及基本理論，人才培養(yǎng)周期較長(zhǎng)。當(dāng)前恰逢客運(yùn)專(zhuān)線、高速鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)的黃金期，有經(jīng)驗(yàn)、懂管理的復(fù)合型列控車(chē)載設(shè)備維護(hù)管理人才極度匱乏。本文從車(chē)載設(shè)備發(fā)展、組成、原理等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述和對(duì)比，初步建立起列控車(chē)載設(shè)備知識(shí)框架。ATP車(chē)載設(shè)備維護(hù)人員仍需從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)學(xué)習(xí)，逐步提高。

（1）熟悉C2、C3應(yīng)答器報(bào)文定義及運(yùn)用原則，并能讀懂常用報(bào)文及有源應(yīng)答器中進(jìn)路信息，熟悉車(chē)地傳輸?shù)臒o(wú)線消息格式及內(nèi)容，并能讀懂常用信息包。

（2）掌握移頻軌道電路、電碼化設(shè)備、聯(lián)鎖、閉塞等信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)，了解動(dòng)車(chē)組操作、制動(dòng)機(jī)及機(jī)車(chē)風(fēng)路工作原理，熟悉列控車(chē)載系統(tǒng)與車(chē)輛、通信、機(jī)務(wù)等結(jié)合部設(shè)備的工作原理以及列車(chē)總線MVB、程序過(guò)程總線Profibus、時(shí)間距離分配總線CTODL及RS-485/422總線相關(guān)知識(shí)。

（3）掌握行規(guī)、技規(guī)、高速鐵路管理及應(yīng)急等基本規(guī)章，了解特殊情況下行車(chē)組織辦法。

（4）多參與車(chē)載ATP設(shè)備的養(yǎng)護(hù)維修工作，做到理論與實(shí)際相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)

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