关于铁路列车运行控制系统应用的研究

【摘要】随着经济社会的不断快速发展，铁路运输已经成为有利促进国民经济增长的生命线，因此有必要采取有效的措施，对铁路列车的运行进行控制，从而确保运行的高效率与安全性。在这种背景下，本文首先探讨了列车运行操作控制系统，进而分析了列车运行安全系统，最后针对列车运行控制系统的未来的发展进行了概述。

【关键词】铁路；列车运行；控制系统；应用

一、列车运行操作控制系统

（一）中央控制行车制（CTC）

CTC是区间闭塞与联锁合并所形成的统一控制。CTC是指列车在一定路段上行驶，其经过闭塞区间或交会车站等行动完全受信号的指示，路上所有进出口站信号及重要转辙器均由一固定地点来操纵。CTC的操作要点包括：（列车开行前、中、后）控制中心控制转辙器及出发信号、无需任何路牌、可开行跟随列车。对于CTC的使用，其包含如下优点：安全性高、路线容量大增、调度员可直接控制、可过站不停（无路牌）、减少工作人员、可开行跟随列车、减少人为疏失、信号自动显示危险、减少燃料消耗等。实际上，将信号控制、区间闭塞制、联锁制与中央行控制行车制联合起来，就看构成信号联锁系统，该系统也是ATP、ATO、ATS的基础。

（二）列车自动防护系统（ATP）

作用在于监督轨道状况及列车速度，以保列车最安全的行驶；提供列车司机适当的信息和警告信号，保持适当刹车距离，防止相撞或进入未经许可的区间。

（三）列车自动操作系统（ATO）

这一系统涵盖半自动操作与全自动操作两种。半自动操作是指与列车行车控制配合，但车门监视、列车起动和故障处理仍由驾驶员来控制。与现代化人工操作系统比较，半自动操作的优缺点为：可提高时刻表准确度；可增加路线容量，但班距小，较不显著；可减少能源消耗和车辆磨损；可增加系统安全性；较高的投资成本；增加复杂性。总体来说，比较适合在运量达到容量水平下的状况，总的声誉也比较好，并非仅仅考虑运行的经济性。全自动操作为列车内无驾驶员，列车控制和运行完全自动化，由控制中心统一调度。全自动操作系统的优点：不须司机，可降低劳工成本；可缩短班距、改进服务水平，而不致增加运行成本。当然，全自动操作系统的使用，也必须解决如下问题：紧急状况下，能与旅客保持联系；轨道上障碍物的监视；保守的管理当局与管制策略。

二、列车运行安全系统

（一）ATC系统（Automatic Train Control）

列车在铁路线上运行要采用ATC系统，自动控制列车速度，以避免超速、冒进、追撞等事故发生。ATC系统是一个完整的列车速度监督系统，它提供驾驶员一个连续的允许速度曲线。当列车行驶速度超过允许速度，刹车设备应自动强制其减慢速度，以确保行车安全。计算机数字化的ATC系统使用了单一和缓的刹车曲线，以避免列车发生碰撞，并控制列车的行车速度不超过允许速限或临时速限。具体来说，其具有以下优点：使车站间的轨道电路区间长度易于决定；使得超越/待避运转班距缩短；使得信号班距缩短；使用单一刹车曲线，并于减速时提供更好的行车质量；可传送更多的信息至列车上，使控制的弹性增加；因传送至列车的信号信号包含轨道电路信息，使资料可靠度增加；系统以车上软件导向，如未来有不同性能及特性的新列车，只需修改车上软件，就能保持系统的性能，提高系统的可变性；在驾驶室显示列车前方轨道的状况。

车上ATC系统接收来自道旁ATC系统的相关控制或指示的信息，并传送相关的信息至道旁ATC系统，这些信息包含速度曲线、列车性能及其他保存于车上资料库的固定信息等。车上ATC系统结合信号信息与列车可行驶的速度等条件，以提供驾驶员完全的车上速度监控与显示，并直接与列车的刹车系统联结，在列车速度超过允许速度时，自动执行刹车的程序，以确保行车安全。道旁ATC系统依据前行及跟随列车与进路设定条件所计算出的安全闭塞区间净空数目的信息，这些信息将传送至车上ATC系统，车上ATC系统将计算出列车的允行速度，并产生速度及刹车曲线。

（二）电子联锁系统（Electronic Interlocking System，EIS）

电子联锁系统，提供了双向行车的保护，联锁控制区域包含了正线及基地。电子联锁系统采用分散式，站区主要设备如转辙器、信号机及轨道电路等，均通过多重资料传输回路与联锁系统连接，以提高系统的可靠度。电子联锁系统系统是失效偏向安全系统（fail-safe），且具备自我检查及故障检测功能，提供了列车运行上安全的授权，并为行控中心（OCC）、车站控制室（SCR）及基地控制室（DCR）的行车控制系统（TCS）提供控制界面，允许控制员在其控制区间要求或取消进路设定。

三、铁路计算机联锁系统的发展

总体而言，列车运行控制系统是铁路运输极重要的环节。随着对铁路运输要求的提高，如何改进列车控制系统，实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。虽然我国铁路运行控制系统已得到了长足的发展，但总的来说与发达国家有很大的差距发展我国列车运行控制系统已成为当务之急。在发展我国列车运行控制系统要注覆以下几点：一是我国的列车运行控制系统必须在借鉴ERTMS/ETCS技术标准基础上，结合我国的特点研究制订CTCS技术规范，使CTCS规范化和科学化、系统化，减少投资风险。在CTCS的发展过程，注意合理总体规划，分阶段实施，对于关键项优先研发，使工程良性循环。在此基础逐步进行功能扩展，以免造成资源浪费。二是要采用先进的定位技术及无线通讯技术实现移动闭塞的列车控制系统。