列車運行控制系統[技術裝備]

列車運行控制系統根據列車在鐵路線路上運行的客觀條件和實際情況，對列車運行速度及制動方式等狀態進行監督、控制和調整的技術裝備。

基本介紹

列車運行控制系統簡稱列控，是保證列車安全、快速運行的系統。列車運行控制系統的主要作用是完成列車的間隔控制和速度控制。完整的列車運行控制系統應包括車載設備和地面設備。

機車信號、列車自動停車裝置、列車無線調度電話合稱為“機車三大件”。自20世紀80年代開始在我國鐵路迅速普及。它們對保證行車安全，提高運輸效率起到了顯著作用，也是我國列車運行控制系統的起點。

但長期以來，列車運行控制系統在我國鐵路並未形成技術規範．未得到系統發展，一直是利用地面聯鎖和閉塞設備，配合車載機車信號和列車運行監控記錄裝置．採用司機人工控車為主的列車控制模式。直到2003年，原鐵道部才制訂發展中國列車運行控制系統（Chinese Train Control System，以下簡稱為CTCS）的規劃。2007年，在第六次大提速工程中，開始採用CTCS-2級列控系統。

伴隨我國高速鐵路的發展．列車運行控制系統已由以地面信號為主的機車信號、列車運行監控記錄裝置發展為以車載信號為主的具有超速防護功能的CTCS-2級和CTCS-3級列控系統。目前，在我國高速鐵路上廣泛套用了列車運行控制系統。

機車信號

我國鐵路早期對列車運行的控制完全由司機根據地面信號顯示人工完成。由於受到自然環境（如霧、大雨雪、風沙等）的影響以及隧道、彎道等地形條件的限制，司機難以做到全天候連續不斷地在規定距離內確認地面信號顯示，存在冒進信號的危險。尤其是在行車密度大、列車速度快及載重量大的區段．要求增加制動距離．發生冒進信號的可能性更大。因此，必須加裝機車信號。

機車信號機設於司機駕駛室內。列車運行時，通過機車上的感測器接收列車運行前方軌面上的軌道電路信息，經解碼使機車信號能復示前方地面信號的顯示。司機行車時．以列車運行前方地面信號顯示為主，以機車信號顯示為輔。

機車信號能改善司機的嘹望條件，能較好地避免自然條件的干擾，提高司機接收信號的可靠性。

機車信號按機車接收地面信息的時機可分為點式、連續式和接近連續式三種。

點式機車信號用於非自動閉塞區段，線上路上某些固定地點，如進站信號機外方1200m和400m處通過地面設備向機車傳遞信息。它利用地面感應器和機車感應器間的電磁耦合作用，從地面向機車傳遞信息。但僅在個別地點有顯示，不能有效地保證行車安全，已被淘汰，改為接近連續式機車信號。

接近連續式機車信號用於半自動閉塞區段，在車站的接近區段和站內正線接車進路及到發線股道上通過軌道電路連續地反映地面信號顯示。

連續式機車信號用於自動閉塞區段，能在整條線路上連續不斷地反映線路狀態和運行條件。

早期，機車信號按接收軌面信息的特徵，分為交流計數機車信號、移頻機車信號和極頻機車信號等。這些制式的機車信號主要是為了與運行在該區段內的自動閉塞或半自動閉塞區段的軌道電路信息制式相一致。

過去我國自動閉塞制式不統一，導致機車信號制式不統一，不利於機車長交路運行的實施，更不利於設備的養護和維修。為滿足機車長交路的要求，研製了JT1—A型和JT1一B型通用式機車信號。該制式機車信號利用微機和數位訊號處理技術，能自動識別各種制式的機車信號信息，可用於各種制式的自動閉塞和半自動閉塞區段。由於通用式機車信號的通用性和可靠性，20世紀90年代在我國鐵路主要幹線上已迅速普及。

長期以來，我國鐵路是以地面信號為主體信號，司機主要依據地面信號顯示行車，而機車信號只作為輔助信號使用。隨著列車運行速度的提高，司機已無法直接憑視覺反應及時確認地面信號的變化。因此，為保證運行安全，提出了機車信號作為行車憑證的要求。於是對通用式機車信號進行了技術改進，研製出新一代JT1-CZ2000型機車信號。當地面傳送設備十分可靠並滿足故障一安全時，JTl一CZ2000型機車信號可作為行車憑證使用。

目前，我國鐵路既有線已全部採用JTl一CZ2000型主體化機車信號。

監控記錄裝置

機車信號只是對地面信號的復示，並不能從根本上保證列車的運行安全。在總結列車運行事故教訓的基礎上，我國鐵路在機車信號的基礎上加裝列車自動停車裝置（ZTL）。

列車自動停車裝置20世紀80年代在我國鐵路獲得了推廣，並且從ZTL—1型發展到ZTL-3型。該裝置與機車信號的顯示發生聯繫，當列車運行前方地面信號顯示紅燈機車信號顯示禁止信號時構成音響報警。司機應在規定時間內通過按壓警惕按鈕做出反應。如果司機未按壓警惕按鈕和未採取有效制動措施，當報警時間超過規定時間後。自動停車裝置將打開列車制動系統內的放風閥，強迫列車自動停車。

自動停車裝置的使用有效地消除了因司機失去警惕而造成的列車冒進信號事故。但是由於自動停車裝置存在警惕按鈕，司機在不清醒狀態下，若通過習慣性地按壓警惕按鈕，仍會使自動停車裝置不起作用。另外，列車自動停車裝置ZTI。功能簡單，使用中並未能與列車運行中的速度控制發生聯繫。為有效地控制列車運行速度，減少列車超速或冒進信號引起的事故，必須要研製列車超速防護系統(ATP)。

在我國鐵路列車超速防護系統處於開發和探索期間，全路有多家單位研製列車運行監控記錄裝置（LKJ）。1995年研製成功LKJ一93型，通過原鐵道部技術鑑定並在全路普及。之後LKJ一93型又改進為LKJ2000型。隨著LKJ的出現，列車自動停車裝置ZTL早已被淘汰，到20世紀90年代末，幾乎所有機車都安裝使用了LKJ，範圍遍及所有運營線路。

LKJ的主要功能是防止列車冒進進站信號機和出站信號機，監控列車運行速度，在司機欠清醒或失控的情況下，對列車實施緊急制動。同時起到“黑匣子”的作用，記錄列車運行、機車運用及司機操作狀況。LKJ對保證列車安全，改善對司機、機車的管理髮揮了積極的作用。

但是，LKJ的地面數據不是由地面實時傳遞的，而是預先儲存在機車上，隨著列車運行按列車坐標提取。運行中機車要不斷地對標，一旦發生對標錯誤或者地面數據變化而未及時更新，將危及行車安全。同時LKJ的監控部分不符合列車超速防護系統所要求的故障一安全原則，不具備實際意義的列車超速防護功能，因此只能作為一種過渡設備使用。目前，LKJ廣泛運用於160 km/h以下的線路，以及在採用CTCS一2級的線路作用後備設備使用。

列車超速防護

列車超速防護（ATP）是指列車能根據自身的運行速度和前方列車位置及線路狀態對採取制動操作的時機作出邏輯判斷，對列車運行速度進行實時控制的技術。隨著列車運行速度的增加，完全由司機去完成控車任務是十分困難的。

當列車運行速度提高到140km/h，列車緊急制動距離為1100m；列車運行速度提高到160km/h，緊急制動距離為1400m；列車運行速度提高到200 km/h，緊急制動距離將超過2000m，而司機視覺能力對信號作出判斷的最少時間為3～5s（遇到陰、雨、雪、霧判斷更為困難）。隨著列車速度的提高，當判斷時間內列車走行距離不能小於制動距離時，便會構成不安全因素。因此，隨著列車運行速度的提高，司機對信號判斷的反應能力已不適應，必須由列車超速防護系統去控制列車運行。列車超速防護系統在防止列車超速運行，保證列車停車的準確性和及時調整列車運行速度方面具有較大優越性。

在列車超速防護區段一般採用軌道電路連續傳遞前行列車位置信息，採用應答器傳遞線路參數及進路信息，或者採用無線通信（簡稱無線）傳輸信息。例如，根據前方列車位置通過軌道電路編碼向鋼軌傳遞表示不同速度等級的信號電流。列車上的感測器（接收線圈）接收信號電流後，經車內信號接收器譯解，獲得允許的限制速度。根據車軸上的速度感測器計算出列車走行的實際速度。將允許列車運行的限制速度與列車走行的實際速度送入車載微機系統進行比較。當實際走行速度超過限制速度，則動作制動設備．如實際走行速度低於限制速度，則制動設備緩解，而運行操作仍由司機完成。

中國系統

2003年，鐵道部制定了我國的CTCS發展裝備暫行技術標準。CTCS是中國列車運行控制系統（Chinese Train Control System）的英文字頭。CTCS分為CTCS-0級、CTCS一1級、CTCS一2級、CTCS一3級和CTCS一4級五個等級。

CTCS-0級適用於既有線，是由通用式機車信號和列車運行監控裝置組成的系統。

CTCS-1級是由主體化機車信號、安全型列車運行監控裝置和點式應答器組成的系統。

CTCS-2級是基於軌道電路（模擬或數字軌道電路）傳輸信息的列車運行控制系統。

CTCS一3級是基於無線通信（GSM—R）傳輸信息，並採用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統。

CTCS-4級則是完全基於無線通信（GSM—R）傳輸信息的列車運行控制系統。

CTCS-2級以上設備具備超速防護功能。

中國鐵路通過既有線提速和高速鐵路新線建設的探索實踐，系統掌握並創新了不同速度等級高速鐵路的列控技術，相繼研發了具有自主智慧財產權的適應時速200～250km高速鐵路的CTCS一2級列控系統和適應時速300～350 km高速鐵路運營需要的CTCS-3級列控系統。