客运专线CTCS-3列车运行控制系统构成

2010-05-02苗维礼刘红燕

科学之友 2010年8期

苗维礼，刘红燕

（1.中铁一局集团电务工程有限公司，陕西西安 710054；2.西安通信学院，陕西西安 710106）

列车运行控制系统主要是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，使列车能够安全运行且提高运行效率，列控系统地面设备和车站联锁设备主要实现联锁控制功能，并生成列车控制所需的基础数据，通过车—地信息传输通道将地面控制信息传送给列车，经列控车载设备进行处理后，生成列车速度控制曲线，监督控制列车安全、高速运行。

1 列车运行控制系统的等级划分

国外铁路列车运行控制系统的研究和使用起步较早，但各国铁路列车运行控制系统不尽相同，各公司研制的列车运行控制系统有10余种，如德国的LZB系列和FZB系列、法国的TVM系列等。

表1 国内、外列车运行控制系统等级对比

铁道部考虑我国客运专线建设，参照欧盟发展ERTMS/ETCS的经验，制定了中国铁路列车控制系统CTCS总体技术规范，划分为 CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4 共 5 个等级，各级的主要功能及与欧洲ETCS系统的对比见表1。

2 我国客运专线CTCS-3列车运行控制系统

2.1 CTCS-3列车运行控制系统的主要功能

列车控制系统是高速铁路的关键技术之一，是铁路运营的安全保障。根据我国目前铁路客运专线发展现状，在我国300 km/h及以上运行速度的客运专线上，选用CTCS-3列控系统作为全路统一技术平台体系，其中，CTCS-3列控系统保证高速动车组的运行安全，CTCS-2列控系统用来兼容既有动车组上线运行，并作为CTCS-3列控系统的后备系统；CTCS-3级列控系统属于基于通信的列控系统（CBTC）范畴，是国际铁路技术发展的趋势。

CTCS-3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞；CTCS-3级适用于各种限速区段，地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。

CTCS-3级列控系统满足运营速度350 km/h、最小追踪间隔3min的要求，正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行的要求，具有互联互通的运营功能，车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。

CTCS-2级作为CTCS-3级的后备系统，无线闭塞中心或无线通信故障时，CTCS-2级列控系统控制列车运行，全线无线闭塞中心（RBC）设备集中设置。GSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。车载设备速度容限规定为超速2 km/h报警、超速5 km/h触发常用制动、速度在250 km/h以上时超速15 km/h触发紧急制动、速度在250 km/h及以下时超速10 km/h触发紧急制动。

2.2 CTCS-3列车运行控制系统的基本组成

CTCS3列控系统是在CTCS-2级列控系统的基础上，地面增加RBC设备，车载设备增加GSM-R无线电台和信息接收模块，实现基于GSM-R无线网络的双向信息传输，构成CTCS-3级列控系统，用于300 km/h~350 km/h客运专线和高速铁路。CTCS-3级列控系统总体结构包括地面设备和车载设备两大部分，见图1。

2.2.1 地面设备

地面设备主要由无线闭塞中心（RBC）、无线通信（GSM-R）地面设备、点式设备和轨道电路等组成。

无线闭塞中心（RBC）：使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通信。

无线通信（GSM-R）地面设备：作为系统信息传输平台完成地－车间大容量的信息交换。

点式设备：主要提供列车定位信息。

轨道电路：主要用于列车占用检测及列车完整性检查。

图1 CTCS-3级列控系统构成图

2.2.2 车载设备

车载设备主要有：无线通信（GSM-R）车载设备、点式信息接收模块、测速模块、设备维护记录单元、车载安全计算机、人机接口和运行管理记录单元等。

无线通信（GSM-R）车载设备：作为系统信息传输平台完成车－地间大容量的信息交换。

点式信息接收模块：完成点式信息的接收与处理。

测速模块：实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。

设备维护记录单元：对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。

车载安全计算机：对列车运行控制信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。

人机接口：车载设备与机车乘务员交互的接口。

运行管理记录单元：规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。

CTCS-3级列控车载设备（含CTCS-2级功能）有9种主要工作模式，见图2，其中，通用的模式有完全监控模式（FS）、目视行车模式（OS）、引导模式（CO）、调车模式（SH）、隔离模式（IS）、待机模式（SB）和休眠模式（SL）等7种模式；仅适用CTCS-2级的模式有部分监控模式（PS）和机车信号模式（CS）。