高速鐵路與城市軌道交通列車運行控制系統的比較

樊少鋒

(天津鐵道職業技術學院，天津 300000)

高速鐵路與城市軌道交通列車運行控制系統的比較

樊少鋒

(天津鐵道職業技術學院，天津 300000)

基于高速鐵路發展對信號技術的需求，提出將城市軌道交通現有的成熟信號技術引入到高速鐵路的思想，而為了更好發揮信號技術的應有作用，需對二者的運行控制系統差異進行比較。

高速鐵路；城市軌道交通；運行控制系統

1 系統優勢及特征

1.1 速度與距離的測量

無論是高速鐵路還是城市的軌道交通，其列車速度的控制系統都具備測距和測速的功能。系統借助裝設于輪軸等部位上的傳感器對列車時速進行測量，同時顯示在駕駛室內。系統對列車位置進行確定是將軌道電路作為前提的，而對于距離的測量而言，可使用車輪轉數與車輪的直徑進行換算得出。

1.2 車輛間隔時間控制

間隔控制能確保行車安全，提升運行效率，是一種全新的信號技術。當前，因為鐵路線路的行車組織與列車的種類等都存在很大差別，常規列車的運行控制系統一般可以分成兩個檔次，其中第一檔次為軌道電路作為前期，按照固定閉塞等方式對車速進行分級控制，也就是將分區的出口當作目標點，按照速度的等級自動生成相應的防護曲線；第二檔次主要將數字編碼作為基礎，并按照一次制動等方式對列車進行控制。

1.3 停車危險點防護

停車點是將危險點作為基礎而確定的，而危險點主要指列車超越以后有幾率產生危險或風險的點。特殊情況下，停車點也有可能是危險點，一般會在停車點的前方布置防護區，由ATP系統通過計算獲取的曲線就是將這一防護區作為基礎的，確保列車不會超越該防護區。有時也能在防護區上布設列車滑行的速度值。根據實際需要，列車可以在此速度值上進行加速，也可直接停在危險點的前段。

1.4 速度監督和超速防護

ATP系統的速度限制共分成兩種：第一，固定速度的限制，如區間或列車的最大允許速度等；第二，臨時速度的限制，如在線路維修等過程中設置的限制。只要ATP系統可以正常運行，就可時刻對速度進行監視，如發現有超速跡象，先給予列車警告，然后再強行啟動制動，同時做好相應的記錄。TR列車的控制與防護系統如圖1所示。

圖1 TR列車的控制與防護系統

2 系統差異

2.1 聯鎖方式

相比城市軌道，高速鐵路有一個十分明顯的差別，即為站內道較多，城市軌道車站卻無分岔，只在行駛路上臨時停車。車站上不設置過多的道岔，甚至無需設置信號機。由此可見，城市軌道并沒有完整的聯鎖系統，只是采用區域性的聯鎖方法，也就是使用一個系統對多個車站進行聯鎖控制。

2.2 系統數據信息的傳輸

根據不同的信息傳輸方式，可將ATP分成連續式與點式兩種。其中，點式系統造價低廉、安全性好且使用方便，因此備受人們歡迎，但其信息傳輸卻是間斷式的，在列車獲取地面上的信息以后，需到達下一點才能對信息進行更新，如果在這一過程中地面產生變化，則將影響信息傳輸。由此可見，點式系統存在很大的局限性。連續式系統則可很好的克服這一缺陷，采用信息傳輸通道這一關鍵設備，借助線路上的電纜對信息進行傳輸，或直接采用無線網絡傳輸信息，實現遠距互聯。

就目前來看，國際城市軌道大多使用兩類信息傳輸通道，分別為鋼軌通道和電纜通道。軌道電路在行車控制系統中最早應用，它能對區段占用情況及出清等進行反映，但電路的實際傳輸性能較差，因此傳輸信息量與速率均有限。從城市軌道角度講，由于列車速度比鐵路干線列車慢很多，而且閉塞分區的距離也很短，所以軌道電路所存在的缺陷并不會造成太大的影響。基于此，城市軌道普遍使用這一電路方法，并且在關鍵的控制點上設置裝點式裝置，以此對無法進行傳輸的信息進行有效彌補。

從高速鐵路角度講，依然使用軌道電路為系統主要信息傳輸方式并不妥當，因為鋼軌使用的材料會對信號造成極大的損耗，限制電路實際長度。另外，使用鋼軌對信息進行傳遞的數碼率也極低。因此，使用軌道電路對龐大的數據量進行傳輸是極為困難的。

德國研發的LZB系統主要使用敷設軌間電纜的形式，這是完成信息高效傳輸的有效方式。在此系統中，軌間電纜是進行信息傳輸的唯一通道。為有效抵抗電流干擾，電纜上每間隔一定的距離便設置一處交叉。系統使用電纜實現了對列車位置的準確確定，徹底打破了以往閉塞分區的控制觀念。

典型的點式系統有瑞典研發的EBICA900系統、法國研發的TVM430系統等。近年來，日本研發出全新的數字ATC系統，使用自然耗損形式的電路對信息進行傳輸，以此完成了設備的自動化與智能化升級。

2.3 車門開關控制

城市軌道與高速鐵路相比，前者車門控制較為復雜。對于車門控制而言，其關鍵在于嚴格監督開門的安全條件。從ATP系統的角度講，它所具備的功能有：(1)列車到達站外后自動打開車門；(2)當列車還處在站內時，可對非站臺一側的車門進行自動開啟；(3)車門打開以后列車隨即啟動。

2.4 道岔控制

在高速鐵路的正線中，主要使用“大號碼可動心軌道岔”，需同時使用多個轉轍機進行牽引，同時引用復合閉鎖技術。在聯鎖系統當中，通常都設置較為特殊的電路，要求列車的速度控制系統需要具備避免列車超速經過控制道岔的基本功能。由此可以看出，與城市軌道相比，高速鐵路的道岔控制更為復雜。

2.5 其他差異

(1)不同軌道交通方式的功能有很大不同，以大鐵路區段站為例，其包含編解和接調車等組織功能。因而，城市有軌車輛段上安裝的信號設備數量較多，一般單獨使用電氣裝置。除了這一車輛段，其余車站的實際組織作業不僅簡單而且單純，因此聯測站有三種顏色的信號燈，涵蓋了四層含義：紅燈表示停車；綠燈表示前進，道岔處于定位狀態；月白燈同樣表示前進，道岔處于反位狀態；紅燈與月白燈同時閃光表示引導信號。

(2)在高速鐵路中，因為其車站之間的距離很長，很難滿足對信息傳輸方面的要求，因此通常需要在區間內增設無人值守的中繼站，但城市軌道則不需要設置。

(3)城市軌道和高速鐵路的又一個明顯區別是列車的間隔時間相對較短，在我國大城市的軌道交通中，列車間隔一般都在2 min左右?；诖?，這對速度的監控系統提出了很高的要求，必須具備更高的安全性與可靠性。

(4)城市軌道的長度較大且車站間距短，列車的種類幾乎完全相同，行車時刻表具有很高的規律性，每日都嚴格按照同一計劃重復運行。對于城市軌道信號系統而言，需要具備對進路實施自動排列的功能，也就是按照規定的明確要求及程序對進路進行正確規范的自動排列，排列程序一旦確定不得人員更改，只有在運行圖出現變更以后才允許人工介入。

3 結束語

我國鐵路運輸的運量和運能存在十分突出的矛盾，客運與貨運互相爭搶運能，所以在實際客流量較大的高速鐵路中，創建新的客運通道系統是未來發展趨勢。相比城市軌道，高速鐵路的運行控制系統在本質上并沒有太大的差別，因城市軌道行車密度極大，所以對比之下城市軌道對信號技術有更高要求。但我國的高速鐵路還處在發展初期，如果能將現有的技術引入高速鐵路，則會大幅推動高速鐵路工程發展。通過上述對比可以看出，高速鐵路不僅分區較長，行車速度極快，而且聯鎖控制與道岔控制都十分復雜，因此高速鐵路需要結合自身特征做好系統創新工作，為高速鐵路發展提供良好條件。

[1] 錢蔚.高速鐵路與城市軌道交通列車運行控制系統比較[J].鐵道通信信號,2014,10(8):23-25.

[2] 楊光,唐禎敏.幾種典型軌道交通運行控制系統的比較研究[J].鐵道學報,2014,11(1):82-87.

[3] 劉宏杰,郜春海,劉波,陳黎潔.城市軌道交通列車運行控制系統分級標準研究[J].都市快軌交通,2014,11(4):15-18.

2017-04-28

樊少鋒(1988-)，女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：鐵道信號自動控制。

U492

：B

：1008-3383(2017)07-0172-02