關(guān)于鐵路列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用的研究

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸已經(jīng)成為有利促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的生命線，因此有必要采取有效的措施，對(duì)鐵路列車(chē)的運(yùn)行進(jìn)行控制，從而確保運(yùn)行的高效率與安全性。在這種背景下，本文首先探討了列車(chē)運(yùn)行操作控制系統(tǒng)，進(jìn)而分析了列車(chē)運(yùn)行安全系統(tǒng)，最后針對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了概述。

【關(guān)鍵詞】鐵路；列車(chē)運(yùn)行；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

一、列車(chē)運(yùn)行操作控制系統(tǒng)

（一）中央控制行車(chē)制（CTC）

CTC是區(qū)間閉塞與聯(lián)鎖合并所形成的統(tǒng)一控制。CTC是指列車(chē)在一定路段上行駛，其經(jīng)過(guò)閉塞區(qū)間或交會(huì)車(chē)站等行動(dòng)完全受信號(hào)的指示，路上所有進(jìn)出口站信號(hào)及重要轉(zhuǎn)轍器均由一固定地點(diǎn)來(lái)操縱。CTC的操作要點(diǎn)包括：（列車(chē)開(kāi)行前、中、后）控制中心控制轉(zhuǎn)轍器及出發(fā)信號(hào)、無(wú)需任何路牌、可開(kāi)行跟隨列車(chē)。對(duì)于CTC的使用，其包含如下優(yōu)點(diǎn)：安全性高、路線容量大增、調(diào)度員可直接控制、可過(guò)站不停（無(wú)路牌）、減少工作人員、可開(kāi)行跟隨列車(chē)、減少人為疏失、信號(hào)自動(dòng)顯示危險(xiǎn)、減少燃料消耗等。實(shí)際上，將信號(hào)控制、區(qū)間閉塞制、聯(lián)鎖制與中央行控制行車(chē)制聯(lián)合起來(lái)，就看構(gòu)成信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是ATP、ATO、ATS的基礎(chǔ)。

（二）列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）

作用在于監(jiān)督軌道狀況及列車(chē)速度，以保列車(chē)最安全的行駛；提供列車(chē)司機(jī)適當(dāng)?shù)男畔⒑途嫘盘?hào)，保持適當(dāng)剎車(chē)距離，防止相撞或進(jìn)入未經(jīng)許可的區(qū)間。

（三）列車(chē)自動(dòng)操作系統(tǒng)（ATO）

這一系統(tǒng)涵蓋半自動(dòng)操作與全自動(dòng)操作兩種。半自動(dòng)操作是指與列車(chē)行車(chē)控制配合，但車(chē)門(mén)監(jiān)視、列車(chē)起動(dòng)和故障處理仍由駕駛員來(lái)控制。與現(xiàn)代化人工操作系統(tǒng)比較，半自動(dòng)操作的優(yōu)缺點(diǎn)為：可提高時(shí)刻表準(zhǔn)確度；可增加路線容量，但班距小，較不顯著；可減少能源消耗和車(chē)輛磨損；可增加系統(tǒng)安全性；較高的投資成本；增加復(fù)雜性?？傮w來(lái)說(shuō)，比較適合在運(yùn)量達(dá)到容量水平下的狀況，總的聲譽(yù)也比較好，并非僅僅考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。全自動(dòng)操作為列車(chē)內(nèi)無(wú)駕駛員，列車(chē)控制和運(yùn)行完全自動(dòng)化，由控制中心統(tǒng)一調(diào)度。全自動(dòng)操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：不須司機(jī)，可降低勞工成本；可縮短班距、改進(jìn)服務(wù)水平，而不致增加運(yùn)行成本。當(dāng)然，全自動(dòng)操作系統(tǒng)的使用，也必須解決如下問(wèn)題：緊急狀況下，能與旅客保持聯(lián)系；軌道上障礙物的監(jiān)視；保守的管理當(dāng)局與管制策略。

二、列車(chē)運(yùn)行安全系統(tǒng)

（一）ATC系統(tǒng)（Automatic Train Control）

列車(chē)在鐵路線上運(yùn)行要采用ATC系統(tǒng)，自動(dòng)控制列車(chē)速度，以避免超速、冒進(jìn)、追撞等事故發(fā)生。ATC系統(tǒng)是一個(gè)完整的列車(chē)速度監(jiān)督系統(tǒng)，它提供駕駛員一個(gè)連續(xù)的允許速度曲線。當(dāng)列車(chē)行駛速度超過(guò)允許速度，剎車(chē)設(shè)備應(yīng)自動(dòng)強(qiáng)制其減慢速度，以確保行車(chē)安全。計(jì)算機(jī)數(shù)字化的ATC系統(tǒng)使用了單一和緩的剎車(chē)曲線，以避免列車(chē)發(fā)生碰撞，并控制列車(chē)的行車(chē)速度不超過(guò)允許速限或臨時(shí)速限。具體來(lái)說(shuō)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：使車(chē)站間的軌道電路區(qū)間長(zhǎng)度易于決定；使得超越/待避運(yùn)轉(zhuǎn)班距縮短；使得信號(hào)班距縮短；使用單一剎車(chē)曲線，并于減速時(shí)提供更好的行車(chē)質(zhì)量；可傳送更多的信息至列車(chē)上，使控制的彈性增加；因傳送至列車(chē)的信號(hào)信號(hào)包含軌道電路信息，使資料可靠度增加；系統(tǒng)以車(chē)上軟件導(dǎo)向，如未來(lái)有不同性能及特性的新列車(chē)，只需修改車(chē)上軟件，就能保持系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的可變性；在駕駛室顯示列車(chē)前方軌道的狀況。

車(chē)上ATC系統(tǒng)接收來(lái)自道旁ATC系統(tǒng)的相關(guān)控制或指示的信息，并傳送相關(guān)的信息至道旁ATC系統(tǒng)，這些信息包含速度曲線、列車(chē)性能及其他保存于車(chē)上資料庫(kù)的固定信息等。車(chē)上ATC系統(tǒng)結(jié)合信號(hào)信息與列車(chē)可行駛的速度等條件，以提供駕駛員完全的車(chē)上速度監(jiān)控與顯示，并直接與列車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，在列車(chē)速度超過(guò)允許速度時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行剎車(chē)的程序，以確保行車(chē)安全。道旁ATC系統(tǒng)依據(jù)前行及跟隨列車(chē)與進(jìn)路設(shè)定條件所計(jì)算出的安全閉塞區(qū)間凈空數(shù)目的信息，這些信息將傳送至車(chē)上ATC系統(tǒng)，車(chē)上ATC系統(tǒng)將計(jì)算出列車(chē)的允行速度，并產(chǎn)生速度及剎車(chē)曲線。

（二）電子聯(lián)鎖系統(tǒng)（Electronic Interlocking System，EIS）

電子聯(lián)鎖系統(tǒng)，提供了雙向行車(chē)的保護(hù)，聯(lián)鎖控制區(qū)域包含了正線及基地。電子聯(lián)鎖系統(tǒng)采用分散式，站區(qū)主要設(shè)備如轉(zhuǎn)轍器、信號(hào)機(jī)及軌道電路等，均通過(guò)多重資料傳輸回路與聯(lián)鎖系統(tǒng)連接，以提高系統(tǒng)的可靠度。電子聯(lián)鎖系統(tǒng)系統(tǒng)是失效偏向安全系統(tǒng)（fail-safe），且具備自我檢查及故障檢測(cè)功能，提供了列車(chē)運(yùn)行上安全的授權(quán)，并為行控中心（OCC）、車(chē)站控制室（SCR）及基地控制室（DCR）的行車(chē)控制系統(tǒng)（TCS）提供控制界面，允許控制員在其控制區(qū)間要求或取消進(jìn)路設(shè)定。

三、鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展

總體而言，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸極重要的環(huán)節(jié)。隨著對(duì)鐵路運(yùn)輸要求的提高，如何改進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)安全、快速、高效的運(yùn)行是目前的主要問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展使得無(wú)線通信傳遞車(chē)地大容量信息成為可能。新一代鐵路信號(hào)設(shè)備是由列車(chē)調(diào)度控制系統(tǒng)及列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)兩大部分組成的。從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看是向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化與智能化的方向發(fā)展。雖然我國(guó)鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)已得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但總的來(lái)說(shuō)與發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距發(fā)展我國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。在發(fā)展我國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)要注覆以下幾點(diǎn)：一是我國(guó)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)必須在借鑒ERTMS/ETCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的特點(diǎn)研究制訂CTCS技術(shù)規(guī)范，使CTCS規(guī)范化和科學(xué)化、系統(tǒng)化，減少投資風(fēng)險(xiǎn)。在CTCS的發(fā)展過(guò)程，注意合理總體規(guī)劃，分階段實(shí)施，對(duì)于關(guān)鍵項(xiàng)優(yōu)先研發(fā)，使工程良性循環(huán)。在此基礎(chǔ)逐步進(jìn)行功能擴(kuò)展，以免造成資源浪費(fèi)。二是要采用先進(jìn)的定位技術(shù)及無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的列車(chē)控制系統(tǒng)。