摘要：現代信息技術的迅速發(fā)展，對鐵路信號技術產生了重要影響，為形成現代鐵路信號系統(tǒng)提供了條件。鐵路機車自動控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是計算機、通信、控制等信息技術與信號技術的一個高水平集成與融合的產物。本文主要分析了鐵路列車控制系統(tǒng)分類;鐵路機車控制系統(tǒng)地車信息傳遞方式和優(yōu)化運用。

關鍵詞：自動控制系統(tǒng);鐵路機車;自動化

隨著鐵路運輸的任務越來越重，鐵路機車運行速度越來越高，保證運輸安全的問題也越來越突出。完全靠人工瞭望、人工駕駛列車已經不能保證行車安全了，即使裝備了機車信號和自動停車裝置，也只能在列車一般速度運行條件下保證安全，無法實現高速列車的安全保證，因為它們不能完成防止超速行車和冒進信號的現象。因此，需要研究列車運行控制系統(tǒng)，實現對列車間隔和速度的自動控制，進一步提高運輸效率，保證行車安全。要實現上述目標，不是簡單的設備改進可以完成的，需要解決許多關鍵技術問題，例如：車-地之間大容量、實時、可靠信息傳輸，列車定位，列車精確、安全控制等。需要車載設備、軌旁設備、車站控制、調度指揮、通信傳輸等系統(tǒng)良好的配合才能實現，如果把前面討論的系統(tǒng)稱為傳統(tǒng)鐵路信號系統(tǒng)，那么，以現代列車運行控制技術為核心的信號系統(tǒng)可以稱為現代鐵路信號系統(tǒng)。鐵路機車運行控制系統(tǒng)定義：由列控中心、閉塞設備、地面信號設備、地車信息傳輸設備、車載速度控制設備構成的用于控制列車運行速度保證行車安全和提高運輸能力的控制系統(tǒng)。

一、鐵路列車控制系統(tǒng)分類

西方發(fā)達國家在列控系統(tǒng)研究方面已有較長發(fā)展歷史，比較成功的列控系統(tǒng)主要有：日本新干線ATC系統(tǒng)，法國TGV鐵路和韓國高速鐵路的TVM300及TVM430系統(tǒng)，德國及西班牙鐵路采用的LZB系統(tǒng)，及瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)等。上述列車控制系統(tǒng)都具有自己的特點、不同的技術條件和適應范圍，因此，列控系統(tǒng)可以分成許多類型。

（1）按照地車信息傳輸方式分類：①連續(xù)式列控系統(tǒng)。如：德國LZB系統(tǒng)、法國TVM系統(tǒng)、日本數字ATC系統(tǒng)。連續(xù)式列控系統(tǒng)的車載設備可連續(xù)接收到地面列控設備的車-地通信信息，是列控技術應用及發(fā)展的主流。采用連續(xù)式列車速度控制的日本新干線列車追蹤間隔為5min，法國TGV北部線區(qū)間能力甚至達到3min。連續(xù)式列控系統(tǒng)可細分為階梯速度控制方式和曲線速度控制方式。②點式列控系統(tǒng)。如：瑞典EBICAB系統(tǒng)。點式列控系統(tǒng)接收地面信息不連續(xù)，但對列車運行與司機操縱的監(jiān)督并不間斷，因此也有很好的安全防護效能。③點一連式列車運行控制系統(tǒng)。如：CTCS2級，軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。點式信息設備傳輸定位信息、進路參數、線路參數、限速和停車信息。（2）控制模式分，分為兩種類型：①階梯控制方式。出口速度檢查方式，如：法國TVM300系統(tǒng)入口速度檢查方式，如：日本新干線傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)②速度—距離模式曲線控制方式。速度-距離模式，如：德國LZB系統(tǒng)，日本新干線數字ATC系統(tǒng)（3）按照人機關系來分類，分為兩種類型：①設備優(yōu)先控制的方式。如：日本新干線ATC系統(tǒng)。②司機優(yōu)先控制方式。如：法國TVM300/430系統(tǒng)、德國LZB系統(tǒng)（4）按照閉塞方式：固定閉塞、移動閉塞（5）按照功能、人機分工和自動化程度分：列車自動停車（Automatic Train Stop簡稱ATS）系統(tǒng);列車超速防護（Automatic Train Protection 簡稱ATP）系統(tǒng);列車自動控制（Automatic Train Control 簡稱ATC）系統(tǒng);列車自動運行（Automatic Train Operation簡稱ATO）

二、鐵路機車控制系統(tǒng)地車信息傳遞方式和優(yōu)化運用？

（一）鐵路機車控制系統(tǒng)車地間傳輸媒介種類及優(yōu)點

鐵路機車控制系統(tǒng)車地間傳輸媒介種類主要包括以下幾種方式：（一）點式設備（1）應答器方式（2）點式環(huán)線點式傳遞方式是在地面某些固定點，如閉塞分區(qū)分界點處，向車上傳遞信息，這種制式傳遞信息的量大。點式傳遞信息方式的缺點是機車只有通過地面應答器點處才能得到列車運行前方的信息，這一信息將一直保持到通過下一個地面點。后續(xù)列車接收到的地面信息不能隨著前行列車的位置及時改變。（二）軌道電路（1）模擬軌道電路ZPW_2000A（UM）（2）數字編碼軌道電路？利用軌道電路，通過機車上安裝的傳感器可以連續(xù)的接受到地面?zhèn)鬟f的信息，接收的信息可以隨前行列車位置的變化而變化。（三）無線傳輸，基于通信技術的列車控制（Communication Based Train Control，CBTC）系統(tǒng)是一種采用先進的通信和計算機技術，連續(xù)控制、監(jiān)測列車運行的移動閉塞方式。它擺脫了用軌道電路判別對閉塞分區(qū)占用與否，突破了固定閉塞的局限性，具有更大的技術優(yōu)越性。CBTC系統(tǒng)特點：①實現地車間的實時雙向通信，信息量大;②減少軌旁設備;③不增加地面設備而實現線路列車雙向運行;④克服地對車信息跳變的缺點，提高列車運行平穩(wěn)性，可適應各種類型/車速的列車;⑤可以實現移動閉塞，以及節(jié)能控制、優(yōu)化列車運行統(tǒng)計處理、縮短運行時分等目標控制;⑥確立“信號通過通信”的新理念。

（二）鐵路機車控制系統(tǒng)速度控制方式和優(yōu)點

鐵路機車控制系統(tǒng)速度控制方式和優(yōu)點主要有（1）分級速度控制;（2）目標距離模式曲線。分級速度控制的特點：是以一個閉塞分區(qū)為單位，根據列車運行的速度分級，在一個閉塞分區(qū)內只控制一個速度等級，是按照一種速度判斷列車是否超速，對列車進行速度控制，有階梯式和曲線式兩種控制方式。目標距離模式曲線特點：其反應了列車在各個位置的允許速度值，根據目標速度，線路參數，列車參數，制動性能等確定的反映列車允許速度與目標距離間關系的曲線。

（三）鐵路機車控制系統(tǒng)測速方法及特點

鐵路機車控制系統(tǒng)測速方法及特點主要有，測速方法有：測速發(fā)電機，脈動式速度傳感器（編碼器），雷達測速（多普勒效應）三種？測速發(fā)電機安裝在車輪外側，發(fā)電機所產主交流電壓的頻率與列車速度（車輪的轉速）成正比，然后經過頻率——電壓的變換，把列車實際運行的速度換為電壓。對車輪旋轉計數，需在軸承蓋上安裝信號發(fā)生器。車輪每轉一周，發(fā)生器輸出一定數量的脈沖或方波信號，對發(fā)生器輸出信號計數，測出脈沖或方波的頻率即可得出列車運行速度。利用雷達測速，可以不從車輪旋轉獲得信息。因此可以有效地克服空轉和滑行等因素產生的誤差。在機車上安裝雷達，它始終向軌面發(fā)射電磁波，由于機車和軌面之間有相對運動，因此在發(fā)射波和反射波間產生頻差，通過車輛頻差可以計算出機車的運行速度，并累計求出走行距離。

三、結語

實現鐵路機車的自動化控制，可以在很大程度上保證，這個交通系統(tǒng)的高效合理的運行，同時還能在最大程度上保證列車的安全運行。在自動控制中信息的安全傳輸關系到整個軌道交通安全，所以應該加大對方面的研究，提高自動控制技術實現軌道交通的安全可靠運行。

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作者簡介：高宏運（1980-3）男，漢族，沈陽中國鐵路沈陽局集團有限公司科學技術研究所，高級工程師，研究方向：機電一體化.