列車自動控制系統淺析

摘 要：列車自動控制系統是確保軌道交通列車運行安全及提高運營效率的關鍵設備。本文簡要介紹了列車自動控制系統（ATC）的組成、功能及車地無線通信技術。

關鍵詞：列車自動控制系統；車地無線通信；GSM-R

1 ATC整體系統結構

為了安全可靠的指揮行車，軌道交通主要通過先進的計算機控制系統實現速度控制、追蹤間隔調整和定位停車等。實現這一功能的系統就是列車運行自動控制系統ATC。它包括三個子系統：列車自動監控系統ATS、列車自動保護系統ATP、列車自動運行系統ATO。三個子系統既相互獨立又相互聯系。ATC系統的典型結構如圖1所示。

在控制中心內，計算機系統、中心數據傳輸系統、控制臺及顯示等的控制及表示信息通過數據傳輸系統與車站及軌旁的信號設備相連接；軌旁設備通過車站數據傳輸系統與車站ATC系統相連，車站的ATC系統通過ATP子系統發出列車檢測命令檢查有無列車，并向車上傳送ATP限速命令、門控命令及定位停車的位置命令；車上ATC系統根據ATP命令的數據和譯碼，控制列車的運行和制動，完成定位停車。

2 ATC子系統

2.1 ATP系統功能

ATP子系統是“故障安全”系統，保證列車運行安全，是ATC系統中關鍵的一環。作為保證列車運行安全的系統，ATP系統必須符合故障--安全原則。為確保系統的安全可靠，除采用高可靠性、高安全性硬件結構和軟件設計外，還應采取必要的軟、硬件冗余措施，以確保在故障情況下不中斷列車的正常運行。

2.2 ATS子系統

ATS子系統負責全線列車運行監控，是計算機輔助調度系統。ATS子系統編輯列車運行圖，按照運行圖自動指揮列車運行，具有自動確定列車進路，調整列車站停時間等多項功能。它主要采用軟件方法實施聯網、通訊及指揮行車，在ATP、ATO子系統的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監控。

2.3 ATO子系統

ATO子系統負責列車的牽引/制動控制、定點停車、車門控制，并與旅客信息系統相聯系。在“ATO”模式下，ATO在ATP監控下自動控制列車運行，按規定的站間運行時間運行。

3 車地無線通信技術

3.1 軌道電路

以分區為單位定位，實現地面向車載設備傳輸信息。

軌道電路將信息轉換為調制信號進行發送；車載設備利用電磁感應原理，通過感應線圈，接收與地面信號一致的感應信號。

3.2 應答器

實現列車定位和車地信息傳輸。

下行鏈路（車→地傳輸）的功率載頻為27.095MHz±5kHz，用于激活地面應答器；上行鏈路（地→車傳輸）的信號中心頻率為4.234MHz±200kHz；采用FSK調制方式，調制頻偏為282.24 kHz（±5%），調制速率為564.48 kb/s（±2.5%）；信號傳輸是通過無線方式、經由車載天線與地面應答器的空氣間隙傳輸的。

3.3 GSM-R通信網絡

通過在鐵路沿線設置基站，列車上安裝車載設備GSM-R無線通信單元及天線，用于實現車載設備與地面設備之間連續、雙向、大容量信息雙向傳輸；通過GSM-R無線通信系統將行車許可、線路參數、臨時限速傳輸給ATC車載設備；通過GSM-R無線通信系統接受車載設備發送的位置和列車數據等信息。

在我國鐵路應用中，GSM-R占用的頻段為930MHz-934MHz（下行）和885MHz-889MHz（上行）。GSM-R采用單網交織的冗余覆蓋方案，只要不是相鄰的基站同時故障，就不會影響GSM-R網絡場強覆蓋。可以提供最遠32km的目標距離、線路允許速度等信息。

4 結語

列車自動控制系統是軌道交通系統的神經中樞，為列車安全、有序、高效運行提供了可靠保障。

GSM-R無線通信網絡的應用，將車地信息交互的大容量、可靠性、實時性進一步提升，使得列控系統成為了一個基于無線通信的閉環控制系統，不僅保證了列控在更高速度下的安全，更提高了運行效率。

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