高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究

摘 要：目前，隨著鐵路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)也在不斷更新以保證列車(chē)安全、高效地運(yùn)行。文章主要研究了列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，詳細(xì)分析了該系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)構(gòu)成以及系統(tǒng)的具體應(yīng)用狀況，并且以廣深線(xiàn)作為具體研究對(duì)象，在智能控制技術(shù)以及高速列車(chē)載控制系統(tǒng)的要求下，進(jìn)一步探究了高速車(chē)載信號(hào)控制技術(shù)，為高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究提供了更有效的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：高速列車(chē)；運(yùn)行；控制系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸業(yè)也面臨著機(jī)遇和嚴(yán)峻的考驗(yàn)，為了提高該行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，謀求更穩(wěn)定、更安全的、更有效的發(fā)展，這就提出了改進(jìn)和創(chuàng)新高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，在提高列車(chē)速度、縮短運(yùn)行時(shí)間并且保證列車(chē)安全行駛的基礎(chǔ)上，提升服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)高速鐵路運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展。

1 高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究

目前，高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是由鐵道部鑒定的準(zhǔn)高速列車(chē)速度分級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，其時(shí)速滿(mǎn)足200km的旅客列車(chē)信號(hào)安全控制的各方面要求，該系統(tǒng)運(yùn)行的原則是“人機(jī)聯(lián)控，人控優(yōu)先”的原則，然而，高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的原理是：當(dāng)列車(chē)行駛過(guò)程中，司機(jī)可以根據(jù)列車(chē)的時(shí)速來(lái)控制設(shè)備。當(dāng)列車(chē)超速時(shí)，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，以便司機(jī)及時(shí)采用制動(dòng)來(lái)減緩列車(chē)的行駛速度；當(dāng)列車(chē)行駛速度低于高速標(biāo)準(zhǔn)速度時(shí)，允許司機(jī)暫時(shí)緩解。該系統(tǒng)在運(yùn)行和控制過(guò)程中，基于可靠性與故障安全理論研究的基礎(chǔ)上，將信號(hào)安全技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，最終形成了機(jī)電一體化信號(hào)安全的防護(hù)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用的是VME總線(xiàn)技術(shù)以及歐洲結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)以及雙機(jī)冗余的方式，確保高速列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，具有可靠性和安全性，提高列車(chē)行駛的安全指數(shù)。

1.1 運(yùn)行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的構(gòu)成元素主要包含：（1）主機(jī)柜，雙套熱備冗余子系統(tǒng)組成，其中涉及連續(xù)信號(hào)譯碼單元、點(diǎn)式信號(hào)譯碼單元、速度控制保障以及查詢(xún)應(yīng)答器設(shè)備等；（2）顯示器，高速列車(chē)在行駛過(guò)程中，采用彩色液晶顯示器向司機(jī)提供目標(biāo)速度、距離以及列車(chē)相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作信息和故障，以便司機(jī)更加清晰、直觀(guān)地了解到列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)；（3）連續(xù)式信號(hào)天線(xiàn)，主要用來(lái)接收線(xiàn)路連續(xù)信號(hào)，為運(yùn)行控制系統(tǒng)提供報(bào)警和提示。（4）環(huán)線(xiàn)點(diǎn)式信號(hào)天線(xiàn)，主要接收點(diǎn)式信息；（5）速度傳感器及對(duì)應(yīng)的按鈕。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能模塊研究

整個(gè)高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)按照具體功能可以分為以下幾個(gè)模塊：（1）信號(hào)模塊。該模塊是列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊，主要用來(lái)接收車(chē)載系統(tǒng)所需要的地面信息，該模塊由連續(xù)信號(hào)接收子系統(tǒng)以及點(diǎn)式信號(hào)接收子系統(tǒng)共同組成，為列車(chē)的正常行駛提供信號(hào)保障。然而該模塊主采用先進(jìn)的DSP處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)線(xiàn)譜識(shí)別對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，以指示列車(chē)行駛。（2）人機(jī)接口模塊。該模塊的主要作用是為司機(jī)和車(chē)載列控制系統(tǒng)提供交換信息，通過(guò)車(chē)載列控制系統(tǒng)向司機(jī)提供列車(chē)在行駛過(guò)程中的目標(biāo)速度、距離以及相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作等，為司機(jī)提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)行駛狀態(tài)。（3）測(cè)速測(cè)距模塊。該模塊用來(lái)測(cè)量列車(chē)的行駛速度和距離，以可靠、精確的數(shù)據(jù)跟蹤列車(chē)運(yùn)行特性，避免列車(chē)出現(xiàn)不良運(yùn)行狀況，引起不安全現(xiàn)象的發(fā)生。（4）雙機(jī)判決模塊。該模塊主要負(fù)責(zé)信息交換，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，及時(shí)監(jiān)測(cè)異常狀況，最終實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余方式；（5）通信模塊。以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，對(duì)列車(chē)實(shí)施車(chē)載列控與其他模塊之間的信息交換，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下將信息共享，以方便列車(chē)控制及相關(guān)的記錄信息。（6）速度控制模塊。該模塊屬于高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心部分，在保證列車(chē)安全運(yùn)行過(guò)程中，控制行駛的速度。該模塊采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，不定時(shí)與允許標(biāo)準(zhǔn)速度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)行駛速度大于目標(biāo)速度時(shí)，該模塊向司機(jī)發(fā)出制動(dòng)命令；當(dāng)列車(chē)速度低于緩解速度時(shí)，向司機(jī)發(fā)出允許緩解命令，以便司機(jī)隨時(shí)控制列車(chē)的形式速度，確保列車(chē)安全、可靠運(yùn)行。

2 高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的應(yīng)用

將高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用于廣深線(xiàn)控車(chē)模式中，針對(duì)不同自動(dòng)閉塞制式，結(jié)合不同控制模塊，最終達(dá)到控制列車(chē)安全、高效運(yùn)行的目的，實(shí)現(xiàn)廣深線(xiàn)高速列車(chē)防“兩冒一超”的功能，增強(qiáng)列車(chē)行駛的安全性。具體應(yīng)用模式表現(xiàn)在：（1）階梯控制模式，針對(duì)地面采用的UM71軌道電路，在各個(gè)區(qū)間正線(xiàn)中設(shè)置雙紅燈防護(hù)，加強(qiáng)對(duì)車(chē)載速度的控制；（2）曲線(xiàn)控制模式，為了提高列車(chē)運(yùn)行效率，采用模式曲線(xiàn)控制，列車(chē)載正線(xiàn)進(jìn)站停車(chē)后，根據(jù)接收到的信號(hào)進(jìn)行停車(chē)，避免出現(xiàn)冒出站信號(hào)機(jī)現(xiàn)象，將其控制在限速點(diǎn)內(nèi)，根據(jù)不同信號(hào)，做出不同的應(yīng)對(duì)措施，具體如圖2所示。

當(dāng)列車(chē)正線(xiàn)進(jìn)站停車(chē)收到02信號(hào)時(shí)，設(shè)備限速值為45km/h；根據(jù)目標(biāo)距離最終生成45km/h～0km/h的模式，保證列車(chē)正確、安全停車(chē)；當(dāng)列車(chē)正線(xiàn)進(jìn)站停車(chē)收到00S信號(hào)時(shí)，同樣設(shè)備的限速值為45km/h，將根據(jù)目標(biāo)距離生成時(shí)速為45km/h～0km/h，確保列車(chē)載出站信號(hào)機(jī)前停車(chē)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)將智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了提升高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的應(yīng)用效率，確保高速列車(chē)在行駛過(guò)程中安全、可靠、高效運(yùn)行。然而，為了更好地適應(yīng)并滿(mǎn)足高速列車(chē)對(duì)車(chē)載控制系統(tǒng)的要求，還需要將列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)一步提升并改進(jìn)，在A(yíng)TP的基礎(chǔ)上增加ATO功能，當(dāng)列車(chē)載允許的最高時(shí)速中實(shí)施緊急制動(dòng)，增強(qiáng)列車(chē)行駛的安全性，以叫平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步改進(jìn)列車(chē)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)，為高速列車(chē)行駛提供安全、舒適以及正點(diǎn)地運(yùn)行提供系統(tǒng)保證，與此同時(shí)，該系統(tǒng)還可以從查詢(xún)應(yīng)答器技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化傳輸技術(shù)中，增強(qiáng)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的整體性，促進(jìn)我國(guó)鐵路運(yùn)輸業(yè)不斷進(jìn)步，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]趙哲，錢(qián)立新.基于模型的高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)可信性驗(yàn)證方法研究[J].交通信息工程及控制，2015（24）.

[2]張亞?wèn)|，趙海剛，王江濤.高速列車(chē)運(yùn)行控制模式曲線(xiàn)分析及其仿真研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2015（11）.

[3]卞建光，湯金金，王晶.列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)安全通信協(xié)議驗(yàn)證方法的研究[J].中國(guó)鐵道學(xué)研究，2014（32）.

[4]周玉衡，朱亞楠，劉瀟.多模型預(yù)測(cè)控制在高速列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技廣場(chǎng)，2014（37）.

作者簡(jiǎn)介：黃智博，通號(hào)國(guó)際控股有限公司，工程師。