[摘要]在介紹國外列車運行控制系統(tǒng)研究的歷史進(jìn)程和基本情況的基礎(chǔ)上,對其中具有代表性的研究成果作較為詳細(xì)的分析和評價。最后介紹中國列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及對發(fā)展趨勢提出了若干建議。

[關(guān)鍵詞]鐵路 列車運行控制系統(tǒng) 鐵路運輸

中圖分類號：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2009）0110107-01

自19世紀(jì)鐵路誕生以來，如何控制鐵路運輸?shù)陌踩鸵恢笔鞘澜绺鲊F路運輸業(yè)面臨的主要課題，而列車運行安全是列車運行控制的核心。

一、列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展簡史

19世紀(jì)中葉出現(xiàn)火車后，立即就有人研究如何控制火車安全運行問題。最早的年代，為了保證列車的安全，采用早期人騎馬作為列車運行先導(dǎo)，以后又用過在一定距離設(shè)置導(dǎo)運人員,揮旗來表示列車可否安全前行等方法。1830年在英國開始第一次應(yīng)用橫木式帶燈光的信號機(jī)。1841年英國人提出閉塞電報機(jī)專利，并于1851年在英國鐵路獲得普及應(yīng)用，以后逐漸發(fā)展為電話、路牌、路簽構(gòu)成閉塞系統(tǒng)。自19世紀(jì)末出現(xiàn)采用鋼軌作為導(dǎo)體來傳遞電信號的軌道電路出現(xiàn)后，鐵路區(qū)間行車控制進(jìn)入了“基于軌道電路的列車運行控制(Track Circuit Based Train Control,TBTC)”時代。但軌道電路本身具有一些不足和矛盾影響正確接收信息。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們提出一種新的設(shè)想，采用通信方法來實現(xiàn)信號的傳遞，這就產(chǎn)生了以通信為基礎(chǔ)的列車控制系統(tǒng)(Communication Based Train Control，CBTC)。

二、國外發(fā)展概況

從各國列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展過程看，大多數(shù)國家都是在原有裝備的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，不斷增加新功能，逐步向更高的級別發(fā)展。下面介紹具有代表性的歐洲列車運行控制系統(tǒng)。

歐洲人花了10年時間研究ETCS，最初的目的是為了解決歐洲境內(nèi)鐵路運輸?shù)幕ヂ?lián)互通問題。沒有ETCS，列車泛歐運行不僅要安裝多套車載設(shè)備，極大地提高成本，而且運行的安全性和可靠性也難以保障。ETCS技術(shù)規(guī)范在歐洲以法律形式強制性執(zhí)行。ETCS的研究推動了ATP(Automatic Train Protection)系統(tǒng)的發(fā)展。

ETCS1級在歐洲范圍得到廣泛應(yīng)用。車載安全計算機(jī)(EVC)是車載控制子系統(tǒng)的核心設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)通過歐洲安全認(rèn)證(SIL4)，設(shè)計符合故障一安全原則。EVC具有基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信接口和滿足特定車載要求的可擴(kuò)展接口，能高可靠地接收GSM-R、應(yīng)答器和軌道電路（通過專用傳輸模塊STM）等傳輸?shù)男畔?，能可靠地與列車運行記錄裝置接口[3]。

ETCS第2級引入了歐洲無線通訊系統(tǒng)(GSM-R)。它不再需要地面信號系統(tǒng)，只需要列車檢測設(shè)備，因而大量減少了軌道旁信號設(shè)備。通過GSM-R進(jìn)行連續(xù)式速度控制，提供列車自動防護(hù)和機(jī)車信號。用查詢應(yīng)答器定位列車，并通過軌道旁的無線閉塞中心(RBC)檢查列車完整性。

ETCS第3級取消了地面信號系統(tǒng)，采用移動閉塞。系統(tǒng)通過GSM-R實施移動授權(quán)，應(yīng)答器實現(xiàn)列車定位，車載設(shè)備檢查列車完整性。

基于GSM-R的ETCS2級系統(tǒng)，除瑞士olten-Lucerne線已投入商業(yè)運營外，其他線路均處于試驗驗證階段。目前ETCS2級技術(shù)規(guī)范、運營管理等方面尚需完善，功能指標(biāo)有待評估或?qū)徟?。盡管如此，很多專家對無線列控系統(tǒng)的未來充滿信心。瑞士已將ETCS2級定為戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)；GE公司基于無線的增強型列車運行控制系統(tǒng)ITCS、阿爾斯通公司基于無線的列車運行控制系統(tǒng)ATLAS都已應(yīng)用。因此可以預(yù)見基于無線的列車運行控制系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景。

三、中國鐵路列控系統(tǒng)的發(fā)展

2O世紀(jì)8O年代初，國內(nèi)多家單位積極開展列車超速防護(hù)系統(tǒng)(ATP)的研究，探索中國鐵路列控系統(tǒng)發(fā)展之路。但是既有閉塞制式的復(fù)雜多樣性，使得列車超速防護(hù)系統(tǒng)的研究止步于試驗階段。

1985年我國在鄭武線電氣化工程中率先引進(jìn)法國UM71無絕緣軌道電路自動閉塞和TVM300超速防護(hù)系統(tǒng)，推動了我國多信息速差式自動閉塞和列車超速防護(hù)的發(fā)展。但受中國國情所限和諸多非技術(shù)原因，使得在法國時速300km／h高速列車上成功運用的TVM300系統(tǒng)，在中國時速120km／h的列車上運用并不理想。

1995年，國家“八五”攻關(guān)項目“LSK旅客列車速度分級控制系統(tǒng)”在廣深線160-200km/h的列車上投入運營。LSK系統(tǒng)作為我國自行研制的準(zhǔn)高速旅客列車超速防護(hù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了我國超速防護(hù)系統(tǒng)歷史性的突破。

1995年以后，由列車運行記錄器發(fā)展起來的列車運行監(jiān)控裝置，以其特有的車載線路數(shù)據(jù)存儲方式，受到應(yīng)用主管部門的肯定并迅速在全路推廣。至目前，LKJ一93監(jiān)控裝置加通用式機(jī)車信號的車載控制模式已覆蓋全路絕大部分機(jī)車（包括時速200km／h的高速列車）。2001年，LKJ一93的替代產(chǎn)品LKJ一2000車載控制設(shè)備投入使用，監(jiān)控模式在我國進(jìn)一步發(fā)展。但這種控制方式與國際公認(rèn)的超速防護(hù)系統(tǒng)存在一定距離。

因此鐵路部門組建了中國運行控制系統(tǒng)(CTCS)項目組，制定CTCS暫行規(guī)范。2007年頒布了《客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運用技術(shù)原則（暫行）》文件，明確規(guī)定了CTCS-2級列控系統(tǒng)運用技術(shù)原則，對CTCS-3級列控系統(tǒng)提出了技術(shù)要求。CTCS-2級列控系統(tǒng)設(shè)備基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，目前，京津客運專線使用了CTCS技術(shù)。

四、結(jié)語

雖然我國鐵路運行控制系統(tǒng)已得到了長足的發(fā)展，但總的來說與發(fā)達(dá)國家有很大的差距發(fā)展我國列車運行控制系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。在發(fā)展我國列車運行控制系統(tǒng)要注重以下幾點：

1．我國的列車運行控制系統(tǒng)必須在借鑒ERTMS/ETCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的特點研究制訂CTCS技術(shù)規(guī)范，使CTCS規(guī)范化和科學(xué)化、系統(tǒng)化，減少投資風(fēng)險。在CTCS的發(fā)展過程,注意合理總體規(guī)劃，分階段實施，對于關(guān)鍵項優(yōu)先研發(fā)，使工程良性循環(huán)，在此基礎(chǔ)逐步進(jìn)行功能擴(kuò)展，以免造成資源浪費。

2．要采用先進(jìn)的定位技術(shù)及無線通訊技術(shù)實現(xiàn)移動閉塞的列車控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪希時，智能鐵路運輸系統(tǒng)ITS-R[M].北京:中國鐵道出版社，2004.

[2]李平、張莉艷、楊峰雁等，國外鐵路智能運輸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及分析[J].中國鐵道科學(xué)，2003.24(4):12-18.

[3]范麗君，列車運行控制系統(tǒng)車載設(shè)備發(fā)展探討[J].機(jī)車電傳動，2004.6:4-6,14.

[4]劉虎興、范明，中國鐵路列控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展，鐵道通信信號[J].2003.39(2):1-4.

[5]唐濤，ETCS系統(tǒng)分析及CTCS的研究[J].機(jī)車電傳動，2004.6:1-3.

作者簡介：

劉志紅，女，江西新干人，副教授，華東交通大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，主要研究方向：智能監(jiān)測控制技術(shù)，計算機(jī)圖形學(xué)。