樊少鋒

(天津鐵道職業(yè)技術學院，天津 300000)

高速鐵路與城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)的比較

樊少鋒

(天津鐵道職業(yè)技術學院，天津 300000)

基于高速鐵路發(fā)展對信號技術的需求，提出將城市軌道交通現(xiàn)有的成熟信號技術引入到高速鐵路的思想，而為了更好發(fā)揮信號技術的應有作用，需對二者的運行控制系統(tǒng)差異進行比較。

高速鐵路；城市軌道交通；運行控制系統(tǒng)

1 系統(tǒng)優(yōu)勢及特征

1.1 速度與距離的測量

無論是高速鐵路還是城市的軌道交通，其列車速度的控制系統(tǒng)都具備測距和測速的功能。系統(tǒng)借助裝設于輪軸等部位上的傳感器對列車時速進行測量，同時顯示在駕駛室內(nèi)。系統(tǒng)對列車位置進行確定是將軌道電路作為前提的，而對于距離的測量而言，可使用車輪轉數(shù)與車輪的直徑進行換算得出。

1.2 車輛間隔時間控制

間隔控制能確保行車安全，提升運行效率，是一種全新的信號技術。當前，因為鐵路線路的行車組織與列車的種類等都存在很大差別，常規(guī)列車的運行控制系統(tǒng)一般可以分成兩個檔次，其中第一檔次為軌道電路作為前期，按照固定閉塞等方式對車速進行分級控制，也就是將分區(qū)的出口當作目標點，按照速度的等級自動生成相應的防護曲線；第二檔次主要將數(shù)字編碼作為基礎，并按照一次制動等方式對列車進行控制。

1.3 停車危險點防護

停車點是將危險點作為基礎而確定的，而危險點主要指列車超越以后有幾率產(chǎn)生危險或風險的點。特殊情況下，停車點也有可能是危險點，一般會在停車點的前方布置防護區(qū)，由ATP系統(tǒng)通過計算獲取的曲線就是將這一防護區(qū)作為基礎的，確保列車不會超越該防護區(qū)。有時也能在防護區(qū)上布設列車滑行的速度值。根據(jù)實際需要，列車可以在此速度值上進行加速，也可直接停在危險點的前段。

1.4 速度監(jiān)督和超速防護

ATP系統(tǒng)的速度限制共分成兩種：第一，固定速度的限制，如區(qū)間或列車的最大允許速度等；第二，臨時速度的限制，如在線路維修等過程中設置的限制。只要ATP系統(tǒng)可以正常運行，就可時刻對速度進行監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)有超速跡象，先給予列車警告，然后再強行啟動制動，同時做好相應的記錄。TR列車的控制與防護系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 TR列車的控制與防護系統(tǒng)

2 系統(tǒng)差異

2.1 聯(lián)鎖方式

相比城市軌道，高速鐵路有一個十分明顯的差別，即為站內(nèi)道較多，城市軌道車站卻無分岔，只在行駛路上臨時停車。車站上不設置過多的道岔，甚至無需設置信號機。由此可見，城市軌道并沒有完整的聯(lián)鎖系統(tǒng)，只是采用區(qū)域性的聯(lián)鎖方法，也就是使用一個系統(tǒng)對多個車站進行聯(lián)鎖控制。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的傳輸

根據(jù)不同的信息傳輸方式，可將ATP分成連續(xù)式與點式兩種。其中，點式系統(tǒng)造價低廉、安全性好且使用方便，因此備受人們歡迎，但其信息傳輸卻是間斷式的，在列車獲取地面上的信息以后，需到達下一點才能對信息進行更新，如果在這一過程中地面產(chǎn)生變化，則將影響信息傳輸。由此可見，點式系統(tǒng)存在很大的局限性。連續(xù)式系統(tǒng)則可很好的克服這一缺陷，采用信息傳輸通道這一關鍵設備，借助線路上的電纜對信息進行傳輸，或直接采用無線網(wǎng)絡傳輸信息，實現(xiàn)遠距互聯(lián)。

就目前來看，國際城市軌道大多使用兩類信息傳輸通道，分別為鋼軌通道和電纜通道。軌道電路在行車控制系統(tǒng)中最早應用，它能對區(qū)段占用情況及出清等進行反映，但電路的實際傳輸性能較差，因此傳輸信息量與速率均有限。從城市軌道角度講，由于列車速度比鐵路干線列車慢很多，而且閉塞分區(qū)的距離也很短，所以軌道電路所存在的缺陷并不會造成太大的影響?；诖?，城市軌道普遍使用這一電路方法，并且在關鍵的控制點上設置裝點式裝置，以此對無法進行傳輸?shù)男畔⑦M行有效彌補。

從高速鐵路角度講，依然使用軌道電路為系統(tǒng)主要信息傳輸方式并不妥當，因為鋼軌使用的材料會對信號造成極大的損耗，限制電路實際長度。另外，使用鋼軌對信息進行傳遞的數(shù)碼率也極低。因此，使用軌道電路對龐大的數(shù)據(jù)量進行傳輸是極為困難的。

德國研發(fā)的LZB系統(tǒng)主要使用敷設軌間電纜的形式，這是完成信息高效傳輸?shù)挠行Х绞健Ｔ诖讼到y(tǒng)中，軌間電纜是進行信息傳輸?shù)奈ㄒ煌ǖ馈橛行У挚闺娏鞲蓴_，電纜上每間隔一定的距離便設置一處交叉。系統(tǒng)使用電纜實現(xiàn)了對列車位置的準確確定，徹底打破了以往閉塞分區(qū)的控制觀念。

典型的點式系統(tǒng)有瑞典研發(fā)的EBICA900系統(tǒng)、法國研發(fā)的TVM430系統(tǒng)等。近年來，日本研發(fā)出全新的數(shù)字ATC系統(tǒng)，使用自然耗損形式的電路對信息進行傳輸，以此完成了設備的自動化與智能化升級。

2.3 車門開關控制

城市軌道與高速鐵路相比，前者車門控制較為復雜。對于車門控制而言，其關鍵在于嚴格監(jiān)督開門的安全條件。從ATP系統(tǒng)的角度講，它所具備的功能有：(1)列車到達站外后自動打開車門；(2)當列車還處在站內(nèi)時，可對非站臺一側的車門進行自動開啟；(3)車門打開以后列車隨即啟動。

2.4 道岔控制

在高速鐵路的正線中，主要使用“大號碼可動心軌道岔”，需同時使用多個轉轍機進行牽引，同時引用復合閉鎖技術。在聯(lián)鎖系統(tǒng)當中，通常都設置較為特殊的電路，要求列車的速度控制系統(tǒng)需要具備避免列車超速經(jīng)過控制道岔的基本功能。由此可以看出，與城市軌道相比，高速鐵路的道岔控制更為復雜。

2.5 其他差異

(1)不同軌道交通方式的功能有很大不同，以大鐵路區(qū)段站為例，其包含編解和接調(diào)車等組織功能。因而，城市有軌車輛段上安裝的信號設備數(shù)量較多，一般單獨使用電氣裝置。除了這一車輛段，其余車站的實際組織作業(yè)不僅簡單而且單純，因此聯(lián)測站有三種顏色的信號燈，涵蓋了四層含義：紅燈表示停車；綠燈表示前進，道岔處于定位狀態(tài)；月白燈同樣表示前進，道岔處于反位狀態(tài)；紅燈與月白燈同時閃光表示引導信號。

(2)在高速鐵路中，因為其車站之間的距離很長，很難滿足對信息傳輸方面的要求，因此通常需要在區(qū)間內(nèi)增設無人值守的中繼站，但城市軌道則不需要設置。

(3)城市軌道和高速鐵路的又一個明顯區(qū)別是列車的間隔時間相對較短，在我國大城市的軌道交通中，列車間隔一般都在2 min左右?；诖?，這對速度的監(jiān)控系統(tǒng)提出了很高的要求，必須具備更高的安全性與可靠性。

(4)城市軌道的長度較大且車站間距短，列車的種類幾乎完全相同，行車時刻表具有很高的規(guī)律性，每日都嚴格按照同一計劃重復運行。對于城市軌道信號系統(tǒng)而言，需要具備對進路實施自動排列的功能，也就是按照規(guī)定的明確要求及程序對進路進行正確規(guī)范的自動排列，排列程序一旦確定不得人員更改，只有在運行圖出現(xiàn)變更以后才允許人工介入。

3 結束語

我國鐵路運輸?shù)倪\量和運能存在十分突出的矛盾，客運與貨運互相爭搶運能，所以在實際客流量較大的高速鐵路中，創(chuàng)建新的客運通道系統(tǒng)是未來發(fā)展趨勢。相比城市軌道，高速鐵路的運行控制系統(tǒng)在本質(zhì)上并沒有太大的差別，因城市軌道行車密度極大，所以對比之下城市軌道對信號技術有更高要求。但我國的高速鐵路還處在發(fā)展初期，如果能將現(xiàn)有的技術引入高速鐵路，則會大幅推動高速鐵路工程發(fā)展。通過上述對比可以看出，高速鐵路不僅分區(qū)較長，行車速度極快，而且聯(lián)鎖控制與道岔控制都十分復雜，因此高速鐵路需要結合自身特征做好系統(tǒng)創(chuàng)新工作，為高速鐵路發(fā)展提供良好條件。

[1] 錢蔚.高速鐵路與城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)比較[J].鐵道通信信號,2014,10(8):23-25.

[2] 楊光,唐禎敏.幾種典型軌道交通運行控制系統(tǒng)的比較研究[J].鐵道學報,2014,11(1):82-87.

[3] 劉宏杰,郜春海,劉波,陳黎潔.城市軌道交通列車運行控制系統(tǒng)分級標準研究[J].都市快軌交通,2014,11(4):15-18.

2017-04-28

樊少鋒(1988-)，女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：鐵道信號自動控制。

U492

：B

：1008-3383(2017)07-0172-02