国外低密度铁路列车运行控制系统选型分析

刘国栋 张晓星

摘要：当前我国铁路不断走向海外，面对大量需求各不相同的低密度铁路，列控系统的合理选型是非常关键的。本文列举了常用的适用于低密度铁路的信号系统方案，以及各种列控系统的实际应用情况，为以后的海外工程提供经验，具备一定的借鉴意义。

关键词：低密度铁路   列车运行控制系统

1 引言

随着我国铁路技术不断推向海外，中国铁路“走出去”迎来了良好的发展契机。但面对海外铁路信号控制系统种类繁多、标准不一、业主方需求不同等特点，生搬硬套中国现有铁路信号标准不能满足现场实际需求，无法在满足业主要求的前提下最大限度地降低投资，无疑在激烈的国际竞争中会处于不利局面。因此很有必要对国外铁路项目进行分类，对不同类型的铁路采取相适用的铁路信号方案。

2 低密度单线铁路的信号方案选型

当前中国铁路“走出去”所遇到的大都是亚非拉地区改建或新建单线铁路，这类铁路一般铁路网密度低、客货运输量不高、行车速度低、线路比较单一，属于低密度线路的范畴。

低密度线路信号系统选型可以分为以下几种。

2.1 中国CTCS-0级列控系统

各车站采用计算机联锁系统，站间采用自动站间闭塞方式，区间检查一般采用计轴设备完成。

车载设置通用机车信号，司机以地面信号为行车凭证，机车信号作为辅助手段帮助司机提前确认信号。

CTCS-0级列控系统的优点是系统结构比较简单、造价比较低，我国有比较成熟的建设、运营经验，技术已经很成熟。

CTCS-0级列控系统的缺点是列控等级较低，车站需设置轨道电路、信号机等大量轨旁设备，室内设备电路比较复杂，设备的维修维护比较困难。

采用CTCS-0级列控系统时，不能照搬中国标准，根据实际需求以及投资情况，诸如电码化设备、信号集中监测设备、道口缺口监测设备等辅助设备可以视业主方需求而定。

2.2 美国PTC列控系统

美国PTC（Positive Train Control）列控系统由中心、轨旁、车载及通信子系统组成[1]。中心子系统负责全线运营的集中控制及调度;轨旁接口单元实现对道岔转辙机等轨旁设备的控制及状态采集，地面应答器能够对列车进行精确定位;车载子系统实现列车定位、列车运行自动控制等功能。

我国青藏铁路格拉段采用了GE公司的ITCS系统就是PTC列控系统的应用案例。

PTC列控系统的优点是列控技术比较先进、造价较低，且应用灵活，既可以作为独立的系统应用于低密度铁路线路中，又可以叠加在既有信号系统之上。

PTC列控系统的缺点是技术标准不完善，很多关键标准都处于未正式发布状态，PTC应用先例较少，相关软硬件缺乏大量实际运营中的验证，也缺乏相关可靠性、可用性数据支持。

2.3 欧洲ETCS-1级列控系统

ETCS-1级列控系统是基于应答器传输控制命令的点式控制系统[2]。列车运行采用固定追踪间隔形式，司机依靠地面信号行车，依靠计轴或轨道电路设备检查列车区段占用及完整性，采用LEU控制有源应答器传送列车控制命令。

ETCS-1级列控系统的优点是本系统为国际标准，有丰富的实际运营经验，采用国际标准业主比较容易接受。

ETCS-1级列控系统的缺点是地面设置了大量轨道电路、信号机等轨旁设备，增加了设备的维护、维修强度。

2.4 欧洲ERTMS-Regional列控系统

ERTMS-Regional列控系统是利用无线通信和卫星定位导航等先进技术，在保证列车运行安全性和可靠性的同时，尽量减少传统轨旁设备等地面信号设备[3]的列控系统。该系统主要适用于低密度和区域性铁路。

ERTMS-Regional列控系统利用车载设备实现列车自主定位和列车完整性检查，地面不设轨道电路以及信号机，只需设应答器。列车追踪间隔依靠地面应答器和无线闭塞中心实现，该系统最大限度地减少了轨旁设备数量。

ERTMS-Regional列控系統的优点是具备高度集成化、自动化的特点，最大限度地减少轨旁设备，从而减少设备的维护维修量。本系统是基于ETCS-3级列控系统针对低密度及区域性铁路提出的，有系统的国际标准支撑。

ERTMS-Regional列控系统的缺点是实际应用较少，对列车定位的可靠性和准确性及对无线通信的可靠性提出了更高的要求，整个系统的可靠性、可用性需在以后的实际应用中不断验证和完善。

3 国外铁路信号系统选型实际应用案例

截止目前来说，中国铁路“走出去”已经有一些成功的案例可以借鉴。下面列举几个案例来简要介绍。

3.1 新建单线铁路信号系统选型

以开通运营的埃塞俄比亚亚吉铁路和肯尼亚蒙内铁路为代表的新建单线铁路为采用中国标准的典型案例，信号系统也选用了CTCS-0级列控系统。

CTCS-0级列控系统造价较低，符合业主国的实际需求。开通后由中国企业承担运营任务，弥补了本地铁路人才储备少、维护维修困难的不足。通过中国企业参与运营维护，将技术传播到海外铁路，培养大批优秀的国外铁路技术人员，很好地达到了我国铁路“走出去”的目的。

3.2 改建单线铁路信号系统选型

乌拉圭中部铁路改造项目为时速120km/h的既有线改造工程，既有信号设备陈旧，标书中业主提出需采用ETCS-1级或ETCS-2级列控系统。经过方案比选，采用ETCS-1级列控系统完全能够满足此类低密度铁路的运营需求，且较ETCS-2级列控系统投资更少。

改建津巴布韦铁路哈拉雷至维多利亚瀑布段为时速120km/h的既有线改造工程。为满足业主尽量减少轨旁设备及节省投资的要求，提出了PTC列控系统方案。

4 结论

近年来我国铁路不断走向海外，面对大量需求各不相同的低密度铁路或区域性铁路，信号系统的合理选型是非常关键的。本文列举了常用的适用于低密度铁路的信号系统，简单介绍了系统组成、工作原理及各自优缺点，并以实例介绍了各种信号系统的应用场景，为以后的国外低密度铁路信号系统选型提供了经验和借鉴。

参考文献：

[1] 唐一哲，陶伟杰，王剑.美国PTC列控系统研究[J].铁道通信信号，2016.11，52（11）：13-18.

[2] 邢毅. CTCS-2列控系统中UU和UUS码控制逻辑分析[J].铁路通信信号工程技术，2018.7，15（7）：6-29.

[3] 王剑，张福隆，蔡伯根等. ERTMS-Regional发展综述[J].铁道学报，2012.34（1）：60-64.

（作者单位：中铁二院工程集团有限责任公司，成都）