淺談列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

何麗娟 孫濤

摘 要： 隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)越來(lái)越重，列車運(yùn)行的速度越來(lái)越高，需要解決的運(yùn)輸安全問題也越來(lái)越突出。單靠人工瞭望、人工駕駛列車已經(jīng)不能保證火車長(zhǎng)久的安全了。即使后來(lái)相繼出現(xiàn)機(jī)車信號(hào)、自動(dòng)停車裝置以及列車速度監(jiān)督和控制等技術(shù)裝備，這些裝備或可單獨(dú)使用，或也可以同時(shí)安裝。但這些功能單一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)，只能保證列車在一般運(yùn)行速度前提下的安全，高速列車的安全卻是無(wú)法保證。

關(guān)鍵詞： 列車運(yùn)行速度；運(yùn)行控制系統(tǒng)；列車安全；功能

為完成高速列車的安全目標(biāo)，需要以現(xiàn)代列車運(yùn)行控制技術(shù)為核心的信號(hào)系統(tǒng)來(lái)解決許多關(guān)鍵技術(shù)。

1列車運(yùn)行控制技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一是列車的測(cè)速

確保列車距離與速度的安全控制，首要是及時(shí)獲取列車運(yùn)行中的速度與位置，測(cè)速和定位的正確程度從根本上制約著列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制正確程度，測(cè)速測(cè)距的正確程度過(guò)低，不僅會(huì)增加列車的不安全因素，并且會(huì)造成列控系統(tǒng)預(yù)留的安全防護(hù)距離過(guò)大，從而影響運(yùn)輸效率。目前有多種列車測(cè)速方式。

按照速度信息獲取的來(lái)歷，可以把測(cè)速方式分成兩大類。

1.1利用輪軸旋轉(zhuǎn)信息獲取列車速度的測(cè)速方法

輪軸旋轉(zhuǎn)測(cè)速方法有機(jī)電測(cè)速方式和脈沖轉(zhuǎn)速傳感器方式之分。有機(jī)電測(cè)速方式正處于被逐步淘汰過(guò)程中。脈沖轉(zhuǎn)速傳感器方式，其脈沖轉(zhuǎn)速傳感器安裝在輪軸上，輪軸每轉(zhuǎn)一周，傳感器輸出一定目標(biāo)的脈沖，保證脈沖的頻率與輪軸的每轉(zhuǎn)速度完成正比。輸出脈沖經(jīng)過(guò)斷絕和整形后，直接輸入到微處置懲罰器進(jìn)行頻率測(cè)量并換算成速度和走行距離。輪軸脈沖轉(zhuǎn)速傳感器將成為作為主要部件。由于列車在運(yùn)行過(guò)程中存在空轉(zhuǎn)、滑行現(xiàn)象，為此，以輪軸旋轉(zhuǎn)推算速度必然會(huì)產(chǎn)生一定偏差。

1.2衛(wèi)星測(cè)速、雷達(dá)測(cè)速等無(wú)線技術(shù)的測(cè)速方法

由于無(wú)線測(cè)速與定位已不能分開并利用外加信號(hào)直接測(cè)量車體的速度和位置，因此又稱為外部信號(hào)法。目前提出的有雷達(dá)測(cè)速方式和衛(wèi)星定位方式等。由于這種方法不從車輪旋轉(zhuǎn)中獲取信息，因此能有效地避免車輪空轉(zhuǎn)、滑行等產(chǎn)生的偏差，雖然其正確、精密程度還受到無(wú)線電波的傳播特性等因素的一定影響，但比較利用輪軸旋轉(zhuǎn)信息獲取列車速度的測(cè)速方法改進(jìn)多了，將成為未來(lái)列車測(cè)速的首選。

雷達(dá)測(cè)速就是利用多普勒效應(yīng)原理，向移動(dòng)體上發(fā)射一定頻率的電磁波，反射波與入射波之間會(huì)產(chǎn)生頻差，這個(gè)頻差與移動(dòng)體的速度成正比，這就是多普勒效應(yīng)。在列車頭上安裝雷達(dá)，它始終向軌面發(fā)射電磁波，由于列車和軌面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在發(fā)射波和反射波之間產(chǎn)生頻差，通過(guò)測(cè)量頻勉強(qiáng)可以以計(jì)較出列車的運(yùn)行速度，并累計(jì)求出走行距離。

2列車運(yùn)行控制技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二是列車的定位

2.1軌道電路絕緣節(jié)定位方法

利用閉塞分區(qū)的分界點(diǎn)，即在線路上固定位置的絕緣節(jié)，其兩邊輸送傳道的信息差別，通過(guò)列車接收信息的變化相識(shí)過(guò)絕緣節(jié)的機(jī)會(huì)，把絕緣節(jié)的物理位置作為絕對(duì)信標(biāo)來(lái)獲取列車位置信息。

2.2 計(jì)軸器定位方法

與軌道絕緣節(jié)設(shè)置相同，計(jì)軸傳感器安置也是固定的，通過(guò)計(jì)軸器檢測(cè)的列車占用或者出清對(duì)應(yīng)計(jì)軸區(qū)段也能夠獲取列車位置信息。有查詢應(yīng)答器方法，其不僅物理安裝位置固定，它還可以直接向通過(guò)的列車發(fā)送本應(yīng)答器所處的公里坐標(biāo)。

2.3軌道環(huán)線定位方法

軌道感應(yīng)環(huán)線的兩根電纜每隔1個(gè)軌道長(zhǎng)度（100m）要相互交織一次，交織回線將交變電信號(hào)送到沿線路鋪設(shè)的交織回線上，在回線上產(chǎn)生交變電磁力場(chǎng)，車載設(shè)備在經(jīng)過(guò)每個(gè)交織時(shí)可以檢測(cè)到信號(hào)相位的變化，當(dāng)列車駛過(guò)1個(gè)交織點(diǎn)時(shí)，利用信號(hào)相位的變化引發(fā)地址碼加1，由車載計(jì)算機(jī)按照地址碼計(jì)較出列車的具體位置，就能夠用絕對(duì)地址信息對(duì)機(jī)車?yán)锍逃?jì)產(chǎn)生的定位記載舉行偏差修正，減少由于車輪滑行及空轉(zhuǎn)造成的位置偏差。

3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心地-車信息輸送傳播技術(shù)

地面信息傳遞到列車上目前有三種方式，一種是點(diǎn)式傳遞信息方式。點(diǎn)式信息傳遞方式有感應(yīng)器、環(huán)線或應(yīng)答器方式，它是在列車行進(jìn)的線路上設(shè)置若干感應(yīng)點(diǎn)，當(dāng)列車經(jīng)過(guò)感應(yīng)點(diǎn)時(shí)，將地面信息傳到車上。但當(dāng)本地面信息發(fā)生變化時(shí)，列車只能感應(yīng)點(diǎn)時(shí)才能獲取信息，實(shí)時(shí)性稍差。另一種為持續(xù)式傳遞信息方式，能持續(xù)不斷地將地面信息即列車距離、線路環(huán)境允許的速度等，及時(shí)地向車上反映，使司機(jī)隨時(shí)掌握列車速度，使列車可以獲取更實(shí)時(shí)的控制，有助于列車的安全和提高列車的效率。但其所能輸送傳播的信息量受到限制。

以軌道電路為基礎(chǔ)的地-車信息傳道輸送的系統(tǒng)，我們稱為基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)（TBTC），優(yōu)點(diǎn)是：在進(jìn)行信息輸送傳播的同時(shí)，可以檢測(cè)列車位置，可以發(fā)現(xiàn)鐵軌斷軌。缺點(diǎn)是，由于受到軌道電路輸送傳播特性的限制，所輸送傳播的信息數(shù)量少，很難大量增加，傳道輸送距離受到限制；只能進(jìn)行地-車信息單傳道輸送，無(wú)法使成為事實(shí)雙向傳道輸送。

為滿足控制列車需要時(shí)，就需要把上述二種方法重新組合，產(chǎn)生第三種方式，即持續(xù)疊加點(diǎn)式信息傳道輸送方式，我國(guó)的CTCS2級(jí)系統(tǒng)采用的就是這種方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文詳細(xì)介紹了列車的測(cè)速和列車的定位以及列控系統(tǒng)的核心三種列車運(yùn)行關(guān)鍵控制技術(shù)。

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