列车运行控制系统的发展

[摘要]在介绍国外列车运行控制系统研究的历史进程和基本情况的基础上,对其中具有代表性的研究成果作较为详细的分析和评价。最后介绍中国列车运行控制系统的发展概况及对发展趋势提出了若干建议。

[关键词]铁路 列车运行控制系统 铁路运输

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110107-01

自19世纪铁路诞生以来，如何控制铁路运输的安全就一直是世界各国铁路运输业面临的主要课题，而列车运行安全是列车运行控制的核心。

一、列车运行控制系统的发展简史

19世纪中叶出现火车后，立即就有人研究如何控制火车安全运行问题。最早的年代，为了保证列车的安全，采用早期人骑马作为列车运行先导，以后又用过在一定距离设置导运人员,挥旗来表示列车可否安全前行等方法。1830年在英国开始第一次应用横木式带灯光的信号机。1841年英国人提出闭塞电报机专利，并于1851年在英国铁路获得普及应用，以后逐渐发展为电话、路牌、路签构成闭塞系统。自19世纪末出现采用钢轨作为导体来传递电信号的轨道电路出现后，铁路区间行车控制进入了“基于轨道电路的列车运行控制(Track Circuit Based Train Control,TBTC)”时代。但轨道电路本身具有一些不足和矛盾影响正确接收信息。随着科学技术的发展，人们提出一种新的设想，采用通信方法来实现信号的传递，这就产生了以通信为基础的列车控制系统(Communication Based Train Control，CBTC)。

二、国外发展概况

从各国列车运行控制系统的发展过程看，大多数国家都是在原有装备的基础上进行技术改造，不断增加新功能，逐步向更高的级别发展。下面介绍具有代表性的欧洲列车运行控制系统。

欧洲人花了10年时间研究ETCS，最初的目的是为了解决欧洲境内铁路运输的互联互通问题。没有ETCS，列车泛欧运行不仅要安装多套车载设备，极大地提高成本，而且运行的安全性和可靠性也难以保障。ETCS技术规范在欧洲以法律形式强制性执行。ETCS的研究推动了ATP(Automatic Train Protection)系统的发展。

ETCS1级在欧洲范围得到广泛应用。车载安全计算机(EVC)是车载控制子系统的核心设备和关键技术，系统通过欧洲安全认证(SIL4)，设计符合故障一安全原则。EVC具有基于标准协议的通信接口和满足特定车载要求的可扩展接口，能高可靠地接收GSM-R、应答器和轨道电路（通过专用传输模块STM）等传输的信息，能可靠地与列车运行记录装置接口[3]。

ETCS第2级引入了欧洲无线通讯系统(GSM-R)。它不再需要地面信号系统，只需要列车检测设备，因而大量减少了轨道旁信号设备。通过GSM-R进行连续式速度控制，提供列车自动防护和机车信号。用查询应答器定位列车，并通过轨道旁的无线闭塞中心(RBC)检查列车完整性。

ETCS第3级取消了地面信号系统，采用移动闭塞。系统通过GSM-R实施移动授权，应答器实现列车定位，车载设备检查列车完整性。

基于GSM-R的ETCS2级系统，除瑞士olten-Lucerne线已投入商业运营外，其他线路均处于试验验证阶段。目前ETCS2级技术规范、运营管理等方面尚需完善，功能指标有待评估或审批。尽管如此，很多专家对无线列控系统的未来充满信心。瑞士已将ETCS2级定为战略发展目标；GE公司基于无线的增强型列车运行控制系统ITCS、阿尔斯通公司基于无线的列车运行控制系统ATLAS都已应用。因此可以预见基于无线的列车运行控制系统具有广阔的发展前景。

三、中国铁路列控系统的发展

2O世纪8O年代初，国内多家单位积极开展列车超速防护系统(ATP)的研究，探索中国铁路列控系统发展之路。但是既有闭塞制式的复杂多样性，使得列车超速防护系统的研究止步于试验阶段。

1985年我国在郑武线电气化工程中率先引进法国UM71无绝缘轨道电路自动闭塞和TVM300超速防护系统，推动了我国多信息速差式自动闭塞和列车超速防护的发展。但受中国国情所限和诸多非技术原因，使得在法国时速300km／h高速列车上成功运用的TVM300系统，在中国时速120km／h的列车上运用并不理想。

1995年，国家“八五”攻关项目“LSK旅客列车速度分级控制系统”在广深线160-200km/h的列车上投入运营。LSK系统作为我国自行研制的准高速旅客列车超速防护系统，实现了我国超速防护系统历史性的突破。

1995年以后，由列车运行记录器发展起来的列车运行监控装置，以其特有的车载线路数据存储方式，受到应用主管部门的肯定并迅速在全路推广。至目前，LKJ一93监控装置加通用式机车信号的车载控制模式已覆盖全路绝大部分机车（包括时速200km／h的高速列车）。2001年，LKJ一93的替代产品LKJ一2000车载控制设备投入使用，监控模式在我国进一步发展。但这种控制方式与国际公认的超速防护系统存在一定距离。

因此铁路部门组建了中国运行控制系统(CTCS)项目组，制定CTCS暂行规范。2007年颁布了《客运专线CTCS-2级列控系统配置及运用技术原则（暂行）》文件，明确规定了CTCS-2级列控系统运用技术原则，对CTCS-3级列控系统提出了技术要求。CTCS-2级列控系统设备基本实现了国产化，目前，京津客运专线使用了CTCS技术。

四、结语

虽然我国铁路运行控制系统已得到了长足的发展，但总的来说与发达国家有很大的差距发展我国列车运行控制系统已成为当务之急。在发展我国列车运行控制系统要注重以下几点：

1．我国的列车运行控制系统必须在借鉴ERTMS/ETCS技术标准基础上，结合我国的特点研究制订CTCS技术规范，使CTCS规范化和科学化、系统化，减少投资风险。在CTCS的发展过程,注意合理总体规划，分阶段实施，对于关键项优先研发，使工程良性循环，在此基础逐步进行功能扩展，以免造成资源浪费。

2．要采用先进的定位技术及无线通讯技术实现移动闭塞的列车控制系统。

参考文献：

[1]汪希时，智能铁路运输系统ITS-R[M].北京:中国铁道出版社，2004.

[2]李平、张莉艳、杨峰雁等，国外铁路智能运输系统研究现状及分析[J].中国铁道科学，2003.24(4):12-18.

[3]范丽君，列车运行控制系统车载设备发展探讨[J].机车电传动，2004.6:4-6,14.

[4]刘虎兴、范明，中国铁路列控系统现状及发展，铁道通信信号[J].2003.39(2):1-4.

[5]唐涛，ETCS系统分析及CTCS的研究[J].机车电传动，2004.6:1-3.

作者简介：

刘志红，女，江西新干人，副教授，华东交通大学基础科学学院，主要研究方向：智能监测控制技术，计算机图形学。