鉴。
通过欧盟GSM-R/ETCS的发展,我们得到以下几点启示:
(1) 列车速度的不断提高,使得铁路信号技术发生了巨大变化。当速度超过160km/h后,再依靠地面信号行车已不能保证行车安全(160km/h时常用制动距离已达1949m),必须由对列车的开环控制变为闭环控制。因此,当列车速度大于160km/h后,ATP已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。
(2) ATP是由地面信号设备和车载设备共同组成的闭环高安全系统,是地面联锁向车载设备的延伸,在此基础上实现了以车载设备为主的行车方式。各国铁路在实施ATP过程中,都是以故障安全作为最重要的技术条件,将地面和车载设备按一个系统统一设计,同步进行技术更新或强化改造的,这样才能保证整个系统的高安全、高可靠性。
(3) 通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势。实现对移动体的控制,移动通信是最便捷的手段,因此,基于通信特别是基于无线移动通信的ATP是今后的重要发展方向。
(4) 技术标准统一,系统化设计,模块化产品,通用兼容是ETCS主要成功经验,值得我们认真学习和借鉴。
3.1.6 中国铁路发展CTCS面临的现状
中国的机车信号也同样面临着制式不统一、机车交路不能混跑等问题。虽然近年来大力推广应用通用型机车信号,但仍存在着功能单一、可靠性不尽如人意的问题。特别是一再提速的需要,吸取和借鉴欧洲铁路发展的经验,制定中国列车控制系统(CTCS)和中国铁路运输管理系统(CRTMS)发展的技术政策和技术规范已经势在必行。
CTCS与ETCS所处的背景有较大的不同。表现为以下方面: ? 中国铁路主要依靠轨道电路传输信息,而欧洲国家大多由点式设
备完成信息的传输;
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? 中国客货列车混跑,高低速列车共线,列车超速防护系统(ATP)
还处于起步阶段。而欧洲各国铁路信号制式多,ATP发展成熟,易于ETCS规范的实施;
? ETCS的目标在于互通;而CTCS的目标是与国际接轨,既能满足
既有线运输安全和提速发展的需要,也能满足高速铁路线上列车运行安全的要求。
此外,还存在着中国现有的单信道模拟制式无线通信系统设备不足以满足技术发展和日益增长的运输要求;落后的自动闭塞制式不能适应ATP的技术要求;机车信号不能达到主体化程度,提速运行后信号不能完整接收,限制了速度的提高,制约了ATP的发展;既有的列车运行控制模式缺乏系统设计等问题。
ATP系统在我国尚处于起步阶段。80年代末期,郑武线采用技贸结合从法国引进的U-T系统。一方面由于站内轨道电路不配套、国产器材不过关、采用单一紧急制动方式不合理以及施工、管理上存在的诸多问题,有许多经验教训值得总结;但另一方面也为发展我国的ATP系统开拓了思路,促进了国内ATP的研发工作。铁科院研究开发的LSK分级速度控制系统,经过在广深线160~200km/h的列车上多年的运用,情况良好。北京交通大学研究的LCF模式曲线超速防护系统,也取得了重大进展。但上述两种国产ATP都未得到普及应用,ATP在我国仍处于起步阶段,联系我国铁路实际,尚有许多技术问题有待深入研究。
我国铁路地域广大、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一,同为绿灯却有多种速度含义。另外,我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行,这样必然要求客货列车均需装备ATP,从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外,这是难点之一。
我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式,对列车运行实行开环控制,依靠司机严守信号保证行车安全。因此,习惯于现有
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机车信号+监控装置的控车模式,这是难点之二。
目前,机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化,但轨道电路制式繁多,有的根本不能满足“主体化”的要求,将面临淘汰。信号基础装备薄弱,是我国发展ATP的难点之三。
GSM-R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台,技术上有明显优势,产品得到多家厂商的支持,这在欧盟已得到证明。由于我国GSM-R频点现在仍未落实,使得基于GSM-R的CTCS前期工作不能启动,这是难点之四。
3.1.7我国铁路CTCS发展规划
既有线提速、客运专线建设和高速铁路研究,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。列车速度提高以后,再依靠传统设备,靠司机了望地面信号显示行车已不能保证安全。部领导针对提速后的安全形势,提出了机车信号要尽快实现主体化的明确要求。铁路提速迫切需要铁路信号由对列车的开环控制发展到闭环控制。自80年代末期,我国ATP开始起步,经过10多个年头的实践摸索、经验积累,以及自主研究开发的历程,培养了一批自己的专家,具备了一定的发展基础。铁路提速和高速铁路建设,大大促进了ATP技术的发展,欧盟的GSM-R/ETCS已进入实际运作阶段,给我们提供了良好的技术借鉴。因此我们认为,发展中国铁路ATP(CTCS)的时机已经成熟,作为铁路信号新技术的重要发展领域,加大投入,加快发展,全力推进。
需要坚持以下总体原则:
? 借鉴世界各国经验,结合我国国情路情,制定我国统一的ATP系
列技术标准和规范;
? 实行跨专业合作,集中全路专家智慧,共同确定总体技术方案和
总体规划;
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? 坚持技术先进、系统成熟、经济合理,等级配置的原则; ? 坚持通信信号一体化的方向,新线建设优先发展基于无线的ATP; ? 坚持新线建设与既有线改造并重,在总体规划的指导下,分步实
施,有序发展;
? 坚持机车信号主体化与发展ATP相结合。
第二节 中国列车控制系统构成原则
3.2.1中国列车控制系统(CTCS)的体系结构
CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。如表3-2-1所示。
铁路运输管理层 网络传输层 地面设备层 车载设备层 表3-2-1 CTCS的体系结构
铁路运输管理层
铁路运输管理系统是行车指挥中心,以CTCS为行车安全保障基础,通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。 网络传输层
CTCS网络分布在系统的各个层面,通过有线和无线通信方式实现数据传输。 地面设备层
地面设备层主要包括列控中心、轨道电路和点式设备、接口单元、无
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