中国列车控制技术

第三章 中国列车控制系统规划 3.1中国列车控制系统发展 3.2中国列车控制系统构成原则 3.3列车控制系统功能 3.4中国列车控制系统分类 3.5CTCS与ETCS对比

第三章 中国列车控制系统规划

第一节 中国列车控制系统的发展

3.1.1概述

国际铁路联盟(UIC)于2002年12月10~12日在北京召开铁路通信信号国际技术研讨会。这次会议是关于通信信号一体化、加速ATP(列车超速防护系统)发展的一次重要会议。这次会议以GSM-R/ETCS为主题,进一步明确ATP的发展方向,给我们提供重要借鉴,将对我国CTCS(China Train Control System即中国列车运行控制系统)的发展产生一定影响。 铁路历史的六次大提速

第一次(1997年4月1日)京广、京沪、京哈三大干线最高时速达140公里平均旅行时速90公里的40对快速列车和64列夕发朝至列车;第二次(1998年10月1日)全面提速最高运行时速达140—160公里非重点提速区段快速列车运行时速达120公里,广深线采用摆式列车最高时速达200公里;第三次(2000年10月21日)京九、陇海、兰新、浙赣线东西大提速东西时空距离的缩短,为西部大开发进程提速;第四次(2001年10月21日)哈大线、京广线南段,条件较好的单线铁路汉丹线列车最高时速达140公里;第五次(2004年4月18日)京沪、京广、京哈等干线部分地段线路最高时速200公里全路旅客列车平均旅行速度65.7公里/小时;

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第六次(2007年4月18日)大面积提速。最高时速250公里既有线提速干线旅客列车运行时速达200公里以上,标志着中国迈进高速铁路时代。 青藏铁路使用ITCS列车控制系统

青藏铁路于2006年7月1日全线通车,在全国铁路系统首次使用了由美国通用电器公司开发的ITCS增强型列车控制系统。青藏铁路格拉段45个车站中有38个车站采用了这一系统。与目前国内采用的控制系统相比,安装ITCS系统的车站不设置信号机、轨道电路,只安装道岔转换装置。ITCS系统采用了一体化的设计思想,集自动闭塞、车站联锁控制和列车运行超速防护控制于一身,控制列车在车站停车、通过或进行其他相关作业。

随着我国铁路既有线的不断提速,青藏铁路采用GE的ITCS,青藏线、大秦线、胶济线GSM-R的建设,客运专线的建设以及京沪高速铁路的研究,如何装备与之相适应的CTCS系统,成为摆在广大信号工作者面前的一道难题。对信号技术的发展既提出了新的挑战,也提供了难得的发展机遇。

3.1.2 ERTMS

欧洲铁路运输管理系统(European Rail Traffic Management System,简称为ERTMS)是在整个欧洲铁路网内保证互通运营的一个控制指令系统。它是欧盟为解决欧洲铁路互通运营而提出的。其目的是提高互通运营性、减少车载设备和轨道设备、与既有信号系统兼容。欧洲铁路运输管理系统ERTMS瞄准了铁路运输管理的两个主要功能:列车控制和运输管理。欧洲铁路运输管理系统ERTMS以欧洲铁路运输管理系统ETMS(European Traffic Management System)为运输指挥基础,以欧洲列车控制系统ETCS(European Train Control System)为安全核心,以服务于铁路的全球无线移动通信系统GSM-R为传输平台的铁路运输管理系统。ERTMS的组成见图3-1-1。

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ERTMS 欧洲铁路运输管理系统 欧洲铁路运输管理系统ETMS (指挥基础) 欧洲列车控制系统ETCS (安全核心) 无线移动通信系统GSM-R (传输平台)

图3-1-1 ERTMS的组成

3.1.3 ETCS功能及构成

在20世纪90年代中期欧洲各信号公司联合制定了ETCS技术规范,旨在解决欧盟各国在跨国运行时的ATP的兼容问题。ETCS系统有两个主要功能:

? 运行指令/控制。确保列车在路网中的安全运行。

? 运输管理。处理车辆与基础设施的管理问题,保证对线路能力

和车辆应用的优化配置。

ETCS作为ERTMS的重要组成部分,必须具备司机室信号、全自动列车防护、标准的车地接口和通信规则。它还需具备在正常和降级模式下运行的能力、司机警觉性监测、设备安全性监测、故障查找和数据记录等特点。ETCS不是完整的信号系统,对线路信号设备、道岔、线路和信号联锁没有具体定义,原有设备仍可以使用,ETCS只是保证操作的互容性,强调列车控制系统技术要求。

3.1.4 ETCS分级

ETCS系统可分为以下三级:

ETCS一级:地面信号+查询应答器+轨道电路。采用固定追踪间隔

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形式;司机依靠地面信号行车,地面信号机前设备产生速度监控;依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性;利用查询应答器覆盖各国现有信号系统,并用于列车定位和传送控制命令。该系统是典型的点式ATP。

ETCS2级:轨道电路+查询应答器+GSM-R。与一级相比,司机完全依靠车载信号设备行车(可取消地面信号机);通过GSM-R连续传送列车运行控制命令,车-地间可双向通信;在点式设备的配合下,车载设备对列车运行速度进行连续监控;依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性;建有无线移动闭塞中心。该系统是基于移动通信的连续式ATP。

ETCS三级:查询应答器+GSM-R。与二级相比是靠车载设备来检查列车完整性,不需要轨道电路;点式设备、GSM-R是系统的主要设备。取消地面信号机和轨道电路后,室外线路上的信号设备减少到最低程度;列车追踪间隔依靠点式设备和无线移动闭塞中心实现,具有明显的移动自动闭塞特征。

3.1.5 ERTMS/ETCS发展现状

欧盟一直全力支持开发和试验ERTMS/ETCS,并试图将其推广为全球采用的列控系统。目前阿尔斯通、Adreanz、西门子、阿尔卡特、Invensys等公司都可以提供ERTMS产品。德国、法国等欧洲国家先后对ETCS系统进行了试验。如2003年7月,德国铁路和西门子公司、阿尔卡特公司在

于特博格和比勒菲尔德之间进行了ERTMS产品试验,使ETCS控制的列车在欧洲首次以200km/h速度运行。这个试验证实了ETCS二级技术已具备推广应用的条件。

到目前为止,GSM-R/ETCS也已进入实施阶段,GSM-R已在欧盟各国大面积建设,在德国、瑞典、西班牙等国开通使用; ETCS二级模式已在德国、西班牙、意大利等国大规模建设之中,瑞士已有36公里投入正式运营。ETCS是基于移动通信的通信信号一体化的ATP,其成功经验对世界各国的ATP技术发展产生了巨大影响,也值得我国铁路在发展ATP时认真借

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