淺談列車運行控制系統的關鍵技術

何麗娟 孫濤

摘 要： 隨著鐵路運輸的任務越來越重，列車運行的速度越來越高，需要解決的運輸安全問題也越來越突出。單靠人工瞭望、人工駕駛列車已經不能保證火車長久的安全了。即使后來相繼出現機車信號、自動停車裝置以及列車速度監督和控制等技術裝備，這些裝備或可單獨使用，或也可以同時安裝。但這些功能單一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統鐵路信號系統，只能保證列車在一般運行速度前提下的安全，高速列車的安全卻是無法保證。

關鍵詞： 列車運行速度；運行控制系統；列車安全；功能

為完成高速列車的安全目標，需要以現代列車運行控制技術為核心的信號系統來解決許多關鍵技術。

1列車運行控制技術關鍵技術之一是列車的測速

確保列車距離與速度的安全控制，首要是及時獲取列車運行中的速度與位置，測速和定位的正確程度從根本上制約著列車運行控制系統的控制正確程度，測速測距的正確程度過低，不僅會增加列車的不安全因素，并且會造成列控系統預留的安全防護距離過大，從而影響運輸效率。目前有多種列車測速方式。

按照速度信息獲取的來歷，可以把測速方式分成兩大類。

1.1利用輪軸旋轉信息獲取列車速度的測速方法

輪軸旋轉測速方法有機電測速方式和脈沖轉速傳感器方式之分。有機電測速方式正處于被逐步淘汰過程中。脈沖轉速傳感器方式，其脈沖轉速傳感器安裝在輪軸上，輪軸每轉一周，傳感器輸出一定目標的脈沖，保證脈沖的頻率與輪軸的每轉速度完成正比。輸出脈沖經過斷絕和整形后，直接輸入到微處置懲罰器進行頻率測量并換算成速度和走行距離。輪軸脈沖轉速傳感器將成為作為主要部件。由于列車在運行過程中存在空轉、滑行現象，為此，以輪軸旋轉推算速度必然會產生一定偏差。

1.2衛星測速、雷達測速等無線技術的測速方法

由于無線測速與定位已不能分開并利用外加信號直接測量車體的速度和位置，因此又稱為外部信號法。目前提出的有雷達測速方式和衛星定位方式等。由于這種方法不從車輪旋轉中獲取信息，因此能有效地避免車輪空轉、滑行等產生的偏差，雖然其正確、精密程度還受到無線電波的傳播特性等因素的一定影響，但比較利用輪軸旋轉信息獲取列車速度的測速方法改進多了，將成為未來列車測速的首選。

雷達測速就是利用多普勒效應原理，向移動體上發射一定頻率的電磁波，反射波與入射波之間會產生頻差，這個頻差與移動體的速度成正比，這就是多普勒效應。在列車頭上安裝雷達，它始終向軌面發射電磁波，由于列車和軌面之間有相對運動，因此在發射波和反射波之間產生頻差，通過測量頻勉強可以以計較出列車的運行速度，并累計求出走行距離。

2列車運行控制技術關鍵技術之二是列車的定位

2.1軌道電路絕緣節定位方法

利用閉塞分區的分界點，即在線路上固定位置的絕緣節，其兩邊輸送傳道的信息差別，通過列車接收信息的變化相識過絕緣節的機會，把絕緣節的物理位置作為絕對信標來獲取列車位置信息。

2.2 計軸器定位方法

與軌道絕緣節設置相同，計軸傳感器安置也是固定的，通過計軸器檢測的列車占用或者出清對應計軸區段也能夠獲取列車位置信息。有查詢應答器方法，其不僅物理安裝位置固定，它還可以直接向通過的列車發送本應答器所處的公里坐標。

2.3軌道環線定位方法

軌道感應環線的兩根電纜每隔1個軌道長度（100m）要相互交織一次，交織回線將交變電信號送到沿線路鋪設的交織回線上，在回線上產生交變電磁力場，車載設備在經過每個交織時可以檢測到信號相位的變化，當列車駛過1個交織點時，利用信號相位的變化引發地址碼加1，由車載計算機按照地址碼計較出列車的具體位置，就能夠用絕對地址信息對機車里程計產生的定位記載舉行偏差修正，減少由于車輪滑行及空轉造成的位置偏差。

3列車運行控制系統的核心地-車信息輸送傳播技術

地面信息傳遞到列車上目前有三種方式，一種是點式傳遞信息方式。點式信息傳遞方式有感應器、環線或應答器方式，它是在列車行進的線路上設置若干感應點，當列車經過感應點時，將地面信息傳到車上。但當本地面信息發生變化時，列車只能感應點時才能獲取信息，實時性稍差。另一種為持續式傳遞信息方式，能持續不斷地將地面信息即列車距離、線路環境允許的速度等，及時地向車上反映，使司機隨時掌握列車速度，使列車可以獲取更實時的控制，有助于列車的安全和提高列車的效率。但其所能輸送傳播的信息量受到限制。

以軌道電路為基礎的地-車信息傳道輸送的系統，我們稱為基于軌道電路的列車控制系統（TBTC），優點是：在進行信息輸送傳播的同時，可以檢測列車位置，可以發現鐵軌斷軌。缺點是，由于受到軌道電路輸送傳播特性的限制，所輸送傳播的信息數量少，很難大量增加，傳道輸送距離受到限制；只能進行地-車信息單傳道輸送，無法使成為事實雙向傳道輸送。

為滿足控制列車需要時，就需要把上述二種方法重新組合，產生第三種方式，即持續疊加點式信息傳道輸送方式，我國的CTCS2級系統采用的就是這種方式。

4 結束語

綜上所述，本文詳細介紹了列車的測速和列車的定位以及列控系統的核心三種列車運行關鍵控制技術。

參考文獻

[1]何偉挺. 單軌列車運行控制系統安全關鍵技術研究[D].浙江大學，2017.

[2]王化深.200～350km/h列車運行控制系統關鍵技術研究[J].鐵道學報，2009，31（03）：107-110.

[3]王旭. 低速磁浮列車運行控制系統關鍵技術研究[D].國防科學技術大學，2007.