浅谈列车运行控制系统的关键技术

何丽娟 孙涛

摘 要： 随着铁路运输的任务越来越重，列车运行的速度越来越高，需要解决的运输安全问题也越来越突出。单靠人工瞭望、人工驾驶列车已经不能保证火车长久的安全了。即使后来相继出现机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等技术装备，这些装备或可单独使用，或也可以同时安装。但这些功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统铁路信号系统，只能保证列车在一般运行速度前提下的安全，高速列车的安全却是无法保证。

关键词： 列车运行速度；运行控制系统；列车安全；功能

为完成高速列车的安全目标，需要以现代列车运行控制技术为核心的信号系统来解决许多关键技术。

1列车运行控制技术关键技术之一是列车的测速

确保列车距离与速度的安全控制，首要是及时获取列车运行中的速度与位置，测速和定位的正确程度从根本上制约着列车运行控制系统的控制正确程度，测速测距的正确程度过低，不仅会增加列车的不安全因素，并且会造成列控系统预留的安全防护距离过大，从而影响运输效率。目前有多种列车测速方式。

按照速度信息获取的来历，可以把测速方式分成两大类。

1.1利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法

轮轴旋转测速方法有机电测速方式和脉冲转速传感器方式之分。有機电测速方式正处于被逐步淘汰过程中。脉冲转速传感器方式，其脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转一周，传感器输出一定目标的脉冲，保证脉冲的频率与轮轴的每转速度完成正比。输出脉冲经过断绝和整形后，直接输入到微处置惩罚器进行频率测量并换算成速度和走行距离。轮轴脉冲转速传感器将成为作为主要部件。由于列车在运行过程中存在空转、滑行现象，为此，以轮轴旋转推算速度必然会产生一定偏差。

1.2卫星测速、雷达测速等无线技术的测速方法

由于无线测速与定位已不能分开并利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这种方法不从车轮旋转中获取信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的偏差，虽然其正确、精密程度还受到无线电波的传播特性等因素的一定影响，但比较利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法改进多了，将成为未来列车测速的首选。

雷达测速就是利用多普勒效应原理，向移动体上发射一定频率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速度成正比，这就是多普勒效应。在列车头上安装雷达，它始终向轨面发射电磁波，由于列车和轨面之间有相对运动，因此在发射波和反射波之间产生频差，通过测量频勉强可以以计较出列车的运行速度，并累计求出走行距离。

2列车运行控制技术关键技术之二是列车的定位

2.1轨道电路绝缘节定位方法

利用闭塞分区的分界点，即在线路上固定位置的绝缘节，其两边输送传道的信息差别，通过列车接收信息的变化相识过绝缘节的机会，把绝缘节的物理位置作为绝对信标来获取列车位置信息。

2.2 计轴器定位方法

与轨道绝缘节设置相同，计轴传感器安置也是固定的，通过计轴器检测的列车占用或者出清对应计轴区段也能够获取列车位置信息。有查询应答器方法，其不仅物理安装位置固定，它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标。

2.3轨道环线定位方法

轨道感应环线的两根电缆每隔1个轨道长度（100m）要相互交织一次，交织回线将交变电信号送到沿线路铺设的交织回线上，在回线上产生交变电磁力场，车载设备在经过每个交织时可以检测到信号相位的变化，当列车驶过1个交织点时，利用信号相位的变化引发地址码加1，由车载计算机按照地址码计较出列车的具体位置，就能够用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记载举行偏差修正，减少由于车轮滑行及空转造成的位置偏差。

3列车运行控制系统的核心地-车信息输送传播技术

地面信息传递到列车上目前有三种方式，一种是点式传递信息方式。点式信息传递方式有感应器、环线或应答器方式，它是在列车行进的线路上设置若干感应点，当列车经过感应点时，将地面信息传到车上。但当本地面信息发生变化时，列车只能感应点时才能获取信息，实时性稍差。另一种为持续式传递信息方式，能持续不断地将地面信息即列车距离、线路环境允许的速度等，及时地向车上反映，使司机随时掌握列车速度，使列车可以获取更实时的控制，有助于列车的安全和提高列车的效率。但其所能输送传播的信息量受到限制。

以轨道电路为基础的地-车信息传道输送的系统，我们称为基于轨道电路的列车控制系统（TBTC），优点是：在进行信息输送传播的同时，可以检测列车位置，可以发现铁轨断轨。缺点是，由于受到轨道电路输送传播特性的限制，所输送传播的信息数量少，很难大量增加，传道输送距离受到限制；只能进行地-车信息单传道输送，无法使成为事实双向传道输送。

为满足控制列车需要时，就需要把上述二种方法重新组合，产生第三种方式，即持续叠加点式信息传道输送方式，我国的CTCS2级系统采用的就是这种方式。

4 结束语

综上所述，本文详细介绍了列车的测速和列车的定位以及列控系统的核心三种列车运行关键控制技术。

参考文献

[1]何伟挺. 单轨列车运行控制系统安全关键技术研究[D].浙江大学，2017.

[2]王化深.200～350km/h列车运行控制系统关键技术研究[J].铁道学报，2009，31（03）：107-110.

[3]王旭. 低速磁浮列车运行控制系统关键技术研究[D].国防科学技术大学，2007.