通信及控制技術在高速鐵路安全中的作用

趙志娜

（牡丹江電務段，黑龍江 牡丹江 157000）

1 引言：我國鐵路實施第六次提速實現了六大干線速度達到200km/h，現在已有京津城際、武廣、鄭西等多條350km/h的客運專線通車運營，還有京滬、京石等多條350km/h的客運專線正在建設中，不久將會通車運營。提速對鐵路信號提出了更高的要求，使信號技術發生了重大變革。綜合利用3C技術代替軌道電路技術，構成新型列車控制系統已成為必然。

2 計算機聯鎖系統

計算機聯鎖系統技術是3C技術以及可靠性、安全性技術有機結合的產物。隨著計算機技術的發展，特別是對冗余容錯技術的深入研究，20世紀70年代末，世界上第一個計算機聯鎖系統問世后，各國競相開發研究計算機聯鎖，并取得了顯著的成績。

2.1 車站聯鎖控制系統的層次結構。車站聯鎖控制系統是實現以進路控制為主要內容的聯鎖功能控制系統。聯鎖系統是以色燈信號機、動力轉轍機和軌道電路作為室外三大基礎設備，以電氣設備或電子設備實現聯鎖功能對軌道區段狀態、信號機狀態和道岔狀態進行檢測并對信號機和道岔實施控制的系統。

2.2 計算機聯鎖系統的進一步發展。計算機聯鎖在發展初期完全遵循6502技術條件是正確的，避開了許多爭論，取得了信任，得到了發展。計算機聯鎖功能的擴展包括：強化輔助設計，克服6502的缺陷，適應CTCS、CTC的需求；增加智能化功能等。新一代計算機聯鎖系統的本質是智能化，計算機聯鎖系統智能化體現在一體化、完善自檢功能、車站程序控制、增加智能化功能、車站自動化等。

2.2.1 一體化的需求。一體化并非簡單的設備合并，而是系統設計，功能合理調整和模塊化配置。在傳統通信信號設備的基礎上，利用網絡技術實現兩個及兩個以上系統的結合，構筑一體化的綜合系統。再者以車站計算機聯鎖系統為核心，綜合集成；以列車運行控制為核心，綜合集成；以調度集中系統為核心，綜合集成。

2.2.2 完善自檢功能。作為一個計算機系統理應有完備的自檢、自診斷、運行日志保存、查詢和打印等功能，并能與上層連網實現集中監測，不應另配微機檢測系統。當然，對一些模擬量測量可設單獨模塊處理。

2.2.3 車站程序控制。新一代自律分散型調度集中CTC對列、調車進路均實行了計算機程序控制，按運行圖自動排列進路，那么車站計算機聯鎖更應該具備程序控制的功能，國外有車站進路程序控制的模式，稱為PRC。

2.2.4 增加智能化功能。6502技術條件是針對繼電聯鎖而制訂的，計算機聯鎖理應充分發揮處理、記憶、邏輯判斷能力強的特點，增加智能化功能。

2.2.5 車站作業自動化。車站需要接收列調車運行計劃，實際運行圖自動描繪，行車日志自動生成、儲存、打印和車次號校核等功能。

3 調度集中系統（CTC）

調度集中系統（CTC）主要是實現行車控制，并面向安全監控，可以實現管理綜合自動化。它是鐵路現代化的重要技術裝備，是現代鐵路綜合信息化建設的重要內容，也是現代化鐵路的新型運輸組織形式，對鐵路運輸調度指揮工作流程進行優化處理，實現運輸調度指揮的自動化、現代化。

3.1 CTC系統構成。CTC系統結構主要包括數據庫服務器、應用服務器、調度員工作站、助理調度員工作站、值班主任工作站、控制工作站、計劃員工作站、表示墻、綜合維修工作站、網絡設備、電源設備、防雷設備、網管工作站、系統維護工作站等，如圖1所示。實現進路自動控制、列車運行監視、運行計劃編制、運行圖鋪畫與調整、列車追蹤、列車采點和繪制列車實際運行圖、調度命令管理等功能。

圖1 CTC系統結構圖

3.2 分散自律調度集中系統。分散自律調度集中系統綜合了計算機技術、網絡通信技術和現代控制技術，采用智能化分散自律設計原則，以列車運行調整計劃為中心，兼顧了列車與調車作業，是一個符合我國國情、路情的高度自動化的調度指揮系統。

4 列車運行控制系統（CTCS）

4.1 CTCS系統等級劃分。《CTCS技術規范總則》，確定了CTCS五個等級的總體技術框架。CTCS根據功能要求和設備配置劃分應用等級，分為0-4級。CTCS應用等級0：由通用機車信號+列車運行監控裝置組成，為既有系統。CTCS應用等級1：由主體機車信號+安全性運行監控記錄裝置組成，點式信息作為連續信息的補充，可實現點連式超速防護功能。CTCS應用等級2：是基于軌道電路和點式應答器傳輸控車信息并采用車-地一體化系統設計的列車運行控制系統。可實現行調-聯鎖-列控一體化、區間-車站一體化、通信-信號一體化和機電一體化。CTCS應用等級3：是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統。點式設備主要傳送定位信息。CTCS應用等級4：是完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統。地面可取消軌道電路，由無線閉塞中心和車載驗證系統公共完成列車定位和完整性檢查，實現虛擬閉塞或移動閉塞。

4.2 CTCS-2級列控系統構成

CTCS-2列控系統是基于ZPW-2000軌道電路和點式設備傳輸信息的列車運行控制系統。為充分發揮其18個信息的作用，CTCS-2級的目標距離(移動授權憑證)由軌道電路進行連續信息傳輸，線路數據由地面應答器傳送，于是構成了近似連續式的列控系統，具有中國特色，滿足運營速度200km/h。CTCS-2列控系統分車載設備和地面設備兩部分，地面設備又分軌旁和室內設備兩部分，其總體結構如圖2所示。

4.4 目標距離速度控制模式

圖2 CTCS-2級列控系統結構

CTCS-2級、CTCS-3級列控系統采用目標距離速度控制模式，采取連續式一次制動速度控制的方式，車載信號設備根據目標距離、目標速度及列車本身的性能確定列車制動曲線。目標距離控制模式不必設定每個閉塞分區速度等級，采用一次制動方式。目標距離控制模式追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區的始端，而后行列車從最高速度開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。

結束語：列車自動控制系統、計算機聯鎖系統、調度管理信息系統（TDCS）以及調度集中系統（CTC）。這些智能系統正處在應用與逐步應用之中。鐵路提速加速了鐵路信號的技術進步，其中以計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）為一體的 3C技術在高速鐵路信號系統中將發揮更大的作用。鐵路提速推動了鐵路信號的發展，鐵路行車速度提高，鐵路的信號的責任加重，鐵路信號專業必須加速發展，共同推動中國鐵路的每一次大提速。

[1]徐洪澤.車站信號計算機聯鎖控制系統原理及應用[M].中國鐵道出版社，2006.

[2]傅世善.計算機聯鎖進一步發展的研究[J].鐵路通信信號工程技術，2006，4.

[3]王秀娟.CTC系統講義 [M].北京交通大學，2007.

[4]劉虎興.中國鐵路列控系統現狀與發展[J].鐵道通信信號，2003，39(2).

[5]徐嘯明.列控地面設備[M].北京：中國鐵道出版社，2007.