列车运行控制系统国内外研究现状

国外列车运行控制系统应用比较普遍,各种速度的铁路都有运用,但在高速铁路上的应用更显示出其高水平和具有代表性。


1、国外发展状况

国外列车运行控制系统应用比较普遍,各种速度的铁路都有运用,但在高速铁路上的应用更显示出其高水平和具有代表性。目前,高速铁路正在欧洲和亚洲快速发展,目前投人使用的列控系统主要有法国国TVM300和TVM430、日本铁路ATC和数字ATC、德国LZB80、欧洲ETCS等系统设备[2]。

(1)法国U/T系统

法国高速铁路的列控系统,车载信号设备采用TVM300或TVM430,地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71/UM20000为基础,该列控系统简称U/T系统,从功能上看,该系统属于ATP系统。

TVM300系统在1981年于巴黎一里昂首先投入使用,系统构成简单,造价较低。采用无绝缘轨道电路UM71,地对车的信息传输容量仅有18个,速度监控是滞后阶梯式的。UM71无绝缘轨道电路是法国1971年研制的一种防电气化谐波干扰的移频轨电路,它的载频分为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz四种,两个相邻轨道电路间采用电气分隔接头,实现了无轨缝无机械绝缘的电气隔离,但有26m死区段。配合TWM300系统,UM71无绝缘轨道电路向机车发出18种TBF低频调制信息。

滞后阶梯式速度监控(TVM300),只检查列车进入轨道区段的入口速度,为确保安全,它需要有一个保护区段,这对线路的通过能力有一定影响,运行间隔一般为4-5min。

TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用。随着列车速度不断提高,时速已达320km/h,法国CS公司对模拟电路构成的U/T系统进行了数字化改造:数字电路技术使设备结构小型化、模块化;采用无绝缘轨道电路UM2000,数字通信技术使车一地间的信息传输数字编码化;其速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。

近年来,法国CS公司又开发了计算机联锁(SEI)和列控(ATC)一体化的系统,在地中海线、海峡一伦敦线和我国的秦沈客运专线采用了该系统。

(2)日本ATC系统

日本在1964年开通了世界上第一条高速铁路一东海道新干线。日本新干线现有的ATC系统普遍采用超前阶梯式速度监控,它的制动方式是设备优先的模式,即列控车载设备根据轨道电路传送来的速度信息,对列车进行减速或缓解控制,使列车出口速度达到本区段的要求,它没有滞后控制所需的保护区段,在线路能力上较滞后控制有所提高。

ATC是集加速、减速、定位停车等驾驶控制为一体,减速控制使用趋于自动化的装置;根据与前行列车的间隔以及曲线、分歧器等进路的条件,在车内连续地显示对列车容许速度的指示信号。

其功能是根据与前行列车的间隔以及进路的状况,从地面向车上传送容许驾驶速度信息的同时,在车上连续地对列车速度进行照查,当其超过容许速度,系统就自动地进行减速控制,确保列车的行车速度不超过容许速度。这时,从ATC的应用方向来说,有两种方式:①减速控制实行人控优先,驾驶方式中把ATC始终作为后援设备发挥功能,被应用在自动闭塞制式的地面信号机设置区间。这种方式在驾驶员疏忽大意时会动作ATC制动装置。②驾驶方式中实行设备优先的减速控制,被应用在车载信号区间。日本采用这种方式的区段很多。

ATC应用在原有线的电化(直流以及交流)区段,而要在非电化区段范围内也实现ATC的应用则正在被关注。对于轨道电路,根据前行列车与进路条件等送出AF信号,由此信号检知在地面有无列车,在车上进行ATC信号的接收。再者,在联锁站内从轨道电路等处进行列车检知,对于向车上信号传送用的AF信号需要重叠起来。

(3)欧洲ETCS系统

随着欧洲铁路的发展,欧盟各国都面临如何解决跨国运行时ATP的兼容问题。为此,20世纪90年代中期欧洲各信号公司联合制订了ETCS技术规范。ETCS在装备形式上主要分为三级。