列車運(yùn)行控制系統(tǒng)根據(jù)列車在鐵路線路上運(yùn)行的客觀條件和實(shí)際情況，對(duì)列車運(yùn)行速度及制動(dòng)方式等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督、控制和調(diào)整的技術(shù)裝備。
基本介紹
列車運(yùn)行控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱列控，是保證列車安全、快速運(yùn)行的系統(tǒng)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的主要作用是完成列車的間隔控制和速度控制。完整的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)包括車載設(shè)備和地面設(shè)備。
機(jī)車信號(hào)、列車自動(dòng)停車裝置、列車無(wú)線調(diào)度電話合稱為“機(jī)車三大件”。自20世紀(jì)80年代開始在我國(guó)鐵路迅速普及。它們對(duì)保證行車安全，提高運(yùn)輸效率起到了顯著作用，也是我國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的起點(diǎn)。
但長(zhǎng)期以來(lái)，列車運(yùn)行控制系統(tǒng)在我國(guó)鐵路并未形成技術(shù)規(guī)范．未得到系統(tǒng)發(fā)展，一直是利用地面聯(lián)鎖和閉塞設(shè)備，配合車載機(jī)車信號(hào)和列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置．采用司機(jī)人工控車為主的列車控制模式。直到2003年，原鐵道部才制訂發(fā)展CTCS（Chinese Train Control System，以下簡(jiǎn)稱為CTCS）的規(guī)劃。2007年，在第六次大提速工程中，開始采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。
伴隨我國(guó)高速鐵路的發(fā)展．列車運(yùn)行控制系統(tǒng)已由以地面信號(hào)為主的機(jī)車信號(hào)、列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置發(fā)展為以車載信號(hào)為主的具有超速防護(hù)功能的CTCS-2級(jí)和CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)。目前，在我國(guó)高速鐵路上廣泛應(yīng)用了列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。
機(jī)車信號(hào)
我國(guó)鐵路早期對(duì)列車運(yùn)行的控制完全由司機(jī)根據(jù)地面信號(hào)顯示人工完成。由于受到自然環(huán)境（如霧、大雨雪、風(fēng)沙等）的影響以及隧道、彎道等地形條件的限制，司機(jī)難以做到全天候連續(xù)不斷地在規(guī)定距離內(nèi)確認(rèn)地面信號(hào)顯示，存在冒進(jìn)信號(hào)的危險(xiǎn)。尤其是在行車密度大、列車速度快及載重量大的區(qū)段．要求增加制動(dòng)距離．發(fā)生冒進(jìn)信號(hào)的可能性更大。因此，必須加裝機(jī)車信號(hào)。
機(jī)車信號(hào)機(jī)設(shè)于司機(jī)駕駛室內(nèi)。列車運(yùn)行時(shí)，通過(guò)機(jī)車上的傳感器接收列車運(yùn)行前方軌面上的軌道電路信息，經(jīng)譯碼使機(jī)車信號(hào)能復(fù)示前方地面信號(hào)的顯示。司機(jī)行車時(shí)．以列車運(yùn)行前方地面信號(hào)顯示為主，以機(jī)車信號(hào)顯示為輔。
機(jī)車信號(hào)能改善司機(jī)的嘹望條件，能較好地避免自然條件的干擾，提高司機(jī)接收信號(hào)的可靠性。
機(jī)車信號(hào)按機(jī)車接收地面信息的時(shí)機(jī)可分為點(diǎn)式、連續(xù)式和接近連續(xù)式三種。
點(diǎn)式機(jī)車信號(hào)用于非自動(dòng)閉塞區(qū)段，在線路上某些固定地點(diǎn)，如進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方1200m和400m處通過(guò)地面設(shè)備向機(jī)車傳遞信息。它利用地面感應(yīng)器和機(jī)車感應(yīng)器間的電磁耦合作用，從地面向機(jī)車傳遞信息。但僅在個(gè)別地點(diǎn)有顯示，不能有效地保證行車安全，已被淘汰，改為接近連續(xù)式機(jī)車信號(hào)。
接近連續(xù)式機(jī)車信號(hào)用于半自動(dòng)閉塞區(qū)段，在車站的接近區(qū)段和站內(nèi)正線接車進(jìn)路及到發(fā)線股道上通過(guò)軌道電路連續(xù)地反映地面信號(hào)顯示。
連續(xù)式機(jī)車信號(hào)用于自動(dòng)閉塞區(qū)段，能在整條線路上連續(xù)不斷地反映線路狀態(tài)和運(yùn)行條件。
早期，機(jī)車信號(hào)按接收軌面信息的特征，分為交流計(jì)數(shù)機(jī)車信號(hào)、移頻機(jī)車信號(hào)和極頻機(jī)車信號(hào)等。這些制式的機(jī)車信號(hào)主要是為了與運(yùn)行在該區(qū)段內(nèi)的自動(dòng)閉塞或半自動(dòng)閉塞區(qū)段的軌道電路信息制式相一致。
過(guò)去我國(guó)自動(dòng)閉塞制式不統(tǒng)一，導(dǎo)致機(jī)車信號(hào)制式不統(tǒng)一，不利于機(jī)車長(zhǎng)交路運(yùn)行的實(shí)施，更不利于設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修。為滿足機(jī)車長(zhǎng)交路的要求，研制了JT1—A型和JT1一B型通用式機(jī)車信號(hào)。該制式機(jī)車信號(hào)利用微機(jī)和DSP技術(shù)，能自動(dòng)識(shí)別各種制式的機(jī)車信號(hào)信息，可用于各種制式的自動(dòng)閉塞和半自動(dòng)閉塞區(qū)段。由于通用式機(jī)車信號(hào)的通用性和可靠性，20世紀(jì)90年代在我國(guó)鐵路主要干線上已迅速普及。
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)鐵路是以地面信號(hào)為主體信號(hào)，司機(jī)主要依據(jù)地面信號(hào)顯示行車，而機(jī)車信號(hào)只作為輔助信號(hào)使用。隨著列車運(yùn)行速度的提高，司機(jī)已無(wú)法直接憑視覺反應(yīng)及時(shí)確認(rèn)地面信號(hào)的變化。因此，為保證運(yùn)行安全，提出了機(jī)車信號(hào)作為行車憑證的要求。于是對(duì)通用式機(jī)車信號(hào)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，研制出新一代JT1-CZ2000型機(jī)車信號(hào)。當(dāng)?shù)孛姘l(fā)送設(shè)備十分可靠并滿足故障一安全時(shí)，JTl一CZ2000型機(jī)車信號(hào)可作為行車憑證使用。
目前，我國(guó)鐵路既有線已全部采用JTl一CZ2000型主體化機(jī)車信號(hào)。
監(jiān)控記錄裝置
機(jī)車信號(hào)只是對(duì)地面信號(hào)的復(fù)示，并不能從根本上保證列車的運(yùn)行安全。在總結(jié)列車運(yùn)行事故教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)鐵路在機(jī)車信號(hào)的基礎(chǔ)上加裝列車自動(dòng)停車裝置（ZTL）。
列車自動(dòng)停車裝置20世紀(jì)80年代在我國(guó)鐵路獲得了推廣，并且從ZTL—1型發(fā)展到ZTL-3型。該裝置與機(jī)車信號(hào)的顯示發(fā)生聯(lián)系，當(dāng)列車運(yùn)行前方地面信號(hào)顯示紅燈機(jī)車信號(hào)顯示禁止信號(hào)時(shí)構(gòu)成音響報(bào)警。司機(jī)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)按壓警惕按鈕做出反應(yīng)。如果司機(jī)未按壓警惕按鈕和未采取有效制動(dòng)措施，當(dāng)報(bào)警時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間后。自動(dòng)停車裝置將打開列車制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的放風(fēng)閥，強(qiáng)迫列車自動(dòng)停車。
自動(dòng)停車裝置的使用有效地消除了因司機(jī)失去警惕而造成的列車冒進(jìn)信號(hào)事故。但是由于自動(dòng)停車裝置存在警惕按鈕，司機(jī)在不清醒狀態(tài)下，若通過(guò)習(xí)慣性地按壓警惕按鈕，仍會(huì)使自動(dòng)停車裝置不起作用。另外，列車自動(dòng)停車裝置ZTI。功能簡(jiǎn)單，使用中并未能與列車運(yùn)行中的速度控制發(fā)生聯(lián)系。為有效地控制列車運(yùn)行速度，減少列車超速或冒進(jìn)信號(hào)引起的事故，必須要研制列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)(ATP)。
在我國(guó)鐵路列車超速防護(hù)系統(tǒng)處于開發(fā)和探索期間，全路有多家單位研制列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置（LKJ）。1995年研制成功LKJ一93型，通過(guò)原鐵道部技術(shù)鑒定并在全路普及。之后LKJ一93型又改進(jìn)為L(zhǎng)KJ2000型。隨著LKJ的出現(xiàn)，列車自動(dòng)停車裝置ZTL早已被淘汰，到20世紀(jì)90年代末，幾乎所有機(jī)車都安裝使用了LKJ，范圍遍及所有運(yùn)營(yíng)線路。
LKJ的主要功能是防止列車冒進(jìn)進(jìn)站信號(hào)機(jī)和出站信號(hào)機(jī)，監(jiān)控列車運(yùn)行速度，在司機(jī)欠清醒或失控的情況下，對(duì)列車實(shí)施緊急制動(dòng)。同時(shí)起到“黑匣子”的作用，記錄列車運(yùn)行、機(jī)車運(yùn)用及司機(jī)操作狀況。LKJ對(duì)保證列車安全，改善對(duì)司機(jī)、機(jī)車的管理發(fā)揮了積極的作用。
但是，LKJ的地面數(shù)據(jù)不是由地面實(shí)時(shí)傳遞的，而是預(yù)先儲(chǔ)存在機(jī)車上，隨著列車運(yùn)行按列車坐標(biāo)提取。運(yùn)行中機(jī)車要不斷地對(duì)標(biāo)，一旦發(fā)生對(duì)標(biāo)錯(cuò)誤或者地面數(shù)據(jù)變化而未及時(shí)更新，將危及行車安全。同時(shí)LKJ的監(jiān)控部分不符合列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)所要求的故障一安全原則，不具備實(shí)際意義的列車超速防護(hù)功能，因此只能作為一種過(guò)渡設(shè)備使用。目前，LKJ廣泛運(yùn)用于160 km/h以下的線路，以及在采用CTCS一2級(jí)的線路作用后備設(shè)備使用。
列車超速防護(hù)
列車超速防護(hù)（ATP）是指列車能根據(jù)自身的運(yùn)行速度和前方列車位置及線路狀態(tài)對(duì)采取制動(dòng)操作的時(shí)機(jī)作出邏輯判斷，對(duì)列車運(yùn)行速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的技術(shù)。隨著列車運(yùn)行速度的增加，完全由司機(jī)去完成控車任務(wù)是十分困難的。
當(dāng)列車運(yùn)行速度提高到140km/h，列車緊急制動(dòng)距離為1100m；列車運(yùn)行速度提高到160km/h，緊急制動(dòng)距離為1400m；列車運(yùn)行速度提高到200 km/h，緊急制動(dòng)距離將超過(guò)2000m，而司機(jī)視覺能力對(duì)信號(hào)作出判斷的最少時(shí)間為3～5s（遇到陰、雨、雪、霧判斷更為困難）。隨著列車速度的提高，當(dāng)判斷時(shí)間內(nèi)列車走行距離不能小于制動(dòng)距離時(shí)，便會(huì)構(gòu)成不安全因素。因此，隨著列車運(yùn)行速度的提高，司機(jī)對(duì)信號(hào)判斷的反應(yīng)能力已不適應(yīng)，必須由列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)去控制列車運(yùn)行。列車超速防護(hù)系統(tǒng)在防止列車超速運(yùn)行，保證列車停車的準(zhǔn)確性和及時(shí)調(diào)整列車運(yùn)行速度方面具有較大優(yōu)越性。
在列車超速防護(hù)區(qū)段一般采用軌道電路連續(xù)傳遞前行列車位置信息，采用應(yīng)答器傳遞線路參數(shù)及進(jìn)路信息，或者采用無(wú)線通信（簡(jiǎn)稱無(wú)線）傳輸信息。例如，根據(jù)前方列車位置通過(guò)軌道電路編碼向鋼軌傳遞表示不同速度等級(jí)的信號(hào)電流。列車上的傳感器（接收電感線圈）接收信號(hào)電流后，經(jīng)車內(nèi)信號(hào)接收器譯解，獲得允許的限制速度。根據(jù)車橋上的速度傳感器計(jì)算出列車走行的實(shí)際速度。將允許列車運(yùn)行的限制速度與列車走行的實(shí)際速度送入車載微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行比較。當(dāng)實(shí)際走行速度超過(guò)限制速度，則動(dòng)作制動(dòng)設(shè)備．如實(shí)際走行速度低于限制速度，則制動(dòng)設(shè)備緩解，而運(yùn)行操作仍由司機(jī)完成。
中國(guó)系統(tǒng)
2003年，鐵道部制定了我國(guó)的CTCS發(fā)展裝備暫行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CTCS是中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（Chinese Train Control System）的英文字頭。CTCS分為CTCS-0級(jí)、CTCS一1級(jí)、CTCS一2級(jí)、CTCS一3級(jí)和CTCS一4級(jí)五個(gè)等級(jí)。
CTCS-0級(jí)適用于既有線，是由通用式機(jī)車信號(hào)和列車運(yùn)行監(jiān)控裝置組成的系統(tǒng)。
CTCS-1級(jí)是由主體化機(jī)車信號(hào)、安全型列車運(yùn)行監(jiān)控裝置和點(diǎn)式應(yīng)答器組成的系統(tǒng)。
CTCS-2級(jí)是基于軌道電路（模擬或數(shù)字軌道電路）傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。
CTCS一3級(jí)是基于無(wú)線通信（GSM—R）傳輸信息，并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。
CTCS-4級(jí)則是完全基于無(wú)線通信（GSM—R）傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。
CTCS-2級(jí)以上設(shè)備具備超速防護(hù)功能。
國(guó)鐵集團(tuán)通過(guò)既有線提速和高速鐵路新線建設(shè)的探索實(shí)踐，系統(tǒng)掌握并創(chuàng)新了不同速度等級(jí)高速鐵路的列控技術(shù)，相繼研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適應(yīng)時(shí)速200～250km高速鐵路的CTCS一2級(jí)列控系統(tǒng)和適應(yīng)時(shí)速300～350 km高速鐵路運(yùn)營(yíng)需要的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)。
參考資料 >