针对Ⅲ级和Ⅳ级铁路的列控系统设计

任锁会

(中国铁建电气化局集团第二工程有限公司，山西太原 030023)

1 概述

目前我国Ⅲ级和Ⅳ级铁路运量设计在小于1 000万t以下，多为地方厂矿企业铁路，设计标准为站内集中电气联锁和区间单线半自动闭塞。由于企业厂矿铁路运量不规律，某些月份运量突出，需要预留运量接口，现有设计方式无法满足铁路运量要求。如果按照铁路运量最大密集度来设计，由于单线半自动闭塞无法列车追踪，解决办法有增加股道有效长度;区间增加二线;缩短区间长度，增加区间车站数量;增加区间通过信号机，设置自动闭塞等。不管哪种模式，将增加铁路建设费用和后期运营维护费用。

Ⅲ级和Ⅳ级铁路在区间运行过程中，列车进去区间无法监控，制约了运输调度指挥的效率。并且存在很多安全隐患，比如由于基于轨道电路的道口报警系统无法进行车地联控，工务施工靠信号旗作防护标示和人工瞭望防护，这两方面遇见险情无法及时通知司机，导致地方铁路安全运营生产带来很大的隐患。

近年来，国外非干线铁路建设中，配置了一些适合此类线路的列控系统，如ITCS系统，在没有明显增加工程投资的前提下，大大提高了线路的安全性和效率，借鉴国外的成功经验，设计一个适应于Ⅲ级和Ⅳ级铁路，配置简单、高效、安全的基于GPS列车定位的控制系统，可以解决前述问题。

2 基于GPS列车定位的列控系统

基于GPS列车定位的列控系统是实现列车在区间运行实时信息和车站通过无线传输进行实时交互，从而满足站内值班员可以实时掌握列车在区间的运营情况，以及与平交道口现场实时信息的交互，工务人员在区间巡检及施工信息交互，让区间运营环境透明化，从而车站与车，道口与车，车与车，车与工务人员，工务人员与车站之间进行信息实时交互，让该系统最大化地解决列车在安全区间行驶。

系统具有虚拟自动闭塞和现有的计算机联锁系统64D半自动闭塞两种功能，可根据运输需要进行切换选用。

虚拟自动闭塞模式，系统全线区间由若干个虚拟闭塞分区组成，每个虚拟闭塞的分界点基于GPS测绘点设置虚拟通过信号机进行信号防护，采用显示按照目前国内三显示制式。系统包含列车车载设备，站内列控设备，区间道口防护设备，工务手持机设备及调度中心指挥系统，铁路专用线光纤网络系统。车载定位系统根据卫星定位数据和车载测速传感器数据进行数据对比从而准确确定列车位置，再根据车载线路GPS点数据库确定所占用的虚拟闭塞分区，并向地面列控中心和相邻同向的列车、道口报警设备、工务手持机报告闭塞占用情况。列控中心监督区间各设备状态，实时与车载设备交互。车载设备根据列控中心监控数据及区间相邻设备状态自主运行，可实现列车单线区间自动追踪。

64D半自动闭塞模式和现有64D闭塞模式相同。基于GPS列车定位的列控系统示意图见图1。

图1 基于GPS列车定位的列控系统示意图

1)车载设备设计:采用稳定可靠冗余结构的嵌入式系统，通过GPS+BD冗余结构对列车进行经纬度坐标定位，与轮对计数传感器数据进行卡尔曼滤波计算，得出精确位置，通过无线传输设备与其他系统进行数据交互，指挥列车运行虚拟移动闭塞，替代了传统机车信号功能，增加工务限速封锁、道口信息回执、列车无线自动追踪，区间信息逻辑判断安全联锁指挥等功能。车载设备功能示意图见图2。

图2 车载设备功能示意图

2)站内双机热备列控系统。对车站联锁数据进行采集、区间列车运行占用闭塞分区数据采集、道口设备及工务手持机设备状态数据采集。链接铁路专网有线网络，相邻站间数据交互，实时与列车车载设备进行交互，保证列车区间运行透明、安全，提供调度中心线路运营实时数据。站内列控设备显示图见图3。

图3 站内列控设备显示图

3)专用线网络。建设专用线光纤网络，专用线站与站间，车站与调度中心进行实时数据交互。

4)道口设备设计。道口安全是行车安全的一个重要组成部分，也是行车安全的一个薄弱环节，基于GPS列车定位的列控系统的区间道口车载防护信号设备，采用区间定位闭塞和列车无线车载信号技术，在列车接近道口时，依靠列车无线车载信号，自动通知道口值守人员，对道口进行防护;在道口值守人员未对列车接近通知信息做出反馈时，列车无线车载信号要求列车自动限速运行，从根本上提高了道口安全系数，确保了道口安全。

5)工务手持设备设计。工务对讲机主要实现的功能是列车接近智能判断无线通知，工务限速封锁命令发送等功能。

6)调度中心设计。调度中心主要功能是专用线铁路全线设备监控和列车运行调度指挥。专用线铁路运输全线监控包含两方面，站内设备状态运行实时监控，区间信号虚拟状态及列车运行定位闭塞实时显示。列车运行调度指挥中心统一调度指挥生产，颁发行车凭证及车字号，自动生产列车运行图等。

3 系统设计总结

基于GPS的列车定位列控系统与既有铁路运用技术相比，最大亮点是在区间无设备、无工程、无维护(三无)的条件下，做到省钱、省电、省人(三省)，实现了远程调度监督、车站监控区间列车运行、区间区段限速封锁、道口和工务巡道员列车接近通知并有遮断信号以及列车溜逸报警等一系列创新功能的无线闭塞调度监督系统。该系统有两种模式，在运量少的月份可以按照64D单线半自动闭塞运行，当运量密集时，可按照虚拟自动闭塞形式运行，既保证了运量，又减少铁路建设的投资，解决了目前铁路系统无法解决的技术问题。这些特点充分满足了我国Ⅲ级和Ⅳ级铁路的当前需求。