高速鐵路列控發(fā)展現(xiàn)狀及

高速鐵路列控發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策1國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展隨著《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的逐步實(shí)施，武(漢)-廣(州)、鄭(州)-西(安)、石(家莊)-太(原)等客運(yùn)專線，京(北京)-津(天津)城際鐵路先后立項(xiàng)開工建設(shè)，我們有必要借鑒國外高速鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，修建我國高水平、高質(zhì)量的客運(yùn)專線。

2國外高速鐵路列控系統(tǒng)及發(fā)展世界各國高速鐵路采用的列控系統(tǒng)，主要有日本新干線的ATC，法國TGV鐵路使用的TVM300和TVM430系統(tǒng)，德國和西班牙高速鐵路使用的LZB系統(tǒng)，意大利高速鐵路的9碼列車自動(dòng)控制系統(tǒng)及瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)。在亞洲，韓國高速鐵路采用了法國的TVM430系統(tǒng)，臺(tái)灣高速鐵路則采用了日本新干線的數(shù)字ATC系統(tǒng)。3已運(yùn)營的高速鐵路列控系統(tǒng)分析表

設(shè)備名稱法國TVM300法國TVM430德國LZB日本ATC運(yùn)行速度最高:270km/h最高：320km/h最高：270km/h最高：270km/h運(yùn)營里程850km150km432km1831.5km閉塞方式固定閉塞固定閉塞固定閉塞固定閉塞制動(dòng)模式分級(jí)階梯滯后式分級(jí)連續(xù)式連續(xù)速度控制式分級(jí)階梯超前式控制方式人控為主，設(shè)備為輔人控為主，設(shè)備為輔可實(shí)行自動(dòng)控制設(shè)備控制為主，人控為輔安全信號(hào)傳輸媒介：無絕緣模擬軌道電路方向：地對(duì)車單方向載頻：1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz信息量：18個(gè)媒介：無絕緣數(shù)字軌道電路方向：地對(duì)車單方向載頻：1700Hz、2000Hz2300Hz、2600Hz信息量：27bit媒介：數(shù)字軌道電纜方向：地－車間雙方向載頻：36±0.4kHz56±0.2kHz信息量：83.5bit媒介：有絕緣模擬軌道電路方向：地對(duì)車單方向載頻：750Hz、850Hz900Hz、1000Hz信息量：10個(gè)其它信號(hào)傳輸媒介：環(huán)線、應(yīng)答器方向：地對(duì)車或車對(duì)地單向媒介：應(yīng)答器、無線數(shù)傳方向：地－車雙方向媒介：應(yīng)答器、無線數(shù)傳方向：地－車雙方向媒介：應(yīng)答器、無線數(shù)傳方向：地－車間雙方向列車定位軌道電路、車載測(cè)距軌道電路、車載測(cè)距電纜交叉、車載測(cè)距軌道電路、車載測(cè)距區(qū)段占用無絕緣模擬軌道電路無絕緣數(shù)字軌道電路有絕緣模擬軌道電路設(shè)備組成軌道發(fā)送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；電絕緣節(jié)；補(bǔ)償電容。地面控制中心；軌道發(fā)送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；電絕緣節(jié)；補(bǔ)償電容。地面控制中心；軌道發(fā)送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；軌道電纜。軌道發(fā)送單元；軌道接收單元。設(shè)備器件晶體管分立元件小規(guī)模集成電路大規(guī)模集中電路超大規(guī)模集成晶體管分立元件小規(guī)模集成電路晶體管分立元件小規(guī)模集成電路4最近幾年高速鐵路列控系統(tǒng)的發(fā)展情況隨著西歐各國國際交往的不斷增加和日益頻繁，開行跨多國鐵路運(yùn)輸?shù)牧熊囈阎饾u成為廣大成員國的共識(shí)。但面臨各國不同的鐵路管理系統(tǒng)和列控系統(tǒng)，將成為開行跨國列車迫切需要解決的問題。5最近幾年高速鐵路列控系統(tǒng)的發(fā)展情況歐洲高速鐵路的ERTMS系統(tǒng)1990年，歐洲執(zhí)委會(huì)向歐盟申請(qǐng)協(xié)調(diào)泛歐高速鐵路網(wǎng)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此后，國際鐵盟出面組織，西歐各國鐵路、研究機(jī)構(gòu)、信號(hào)制造廠商等部門抽調(diào)專家，組成專家組，共同開始了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。6歐洲高速鐵路的ERTMS系統(tǒng)經(jīng)過5年的研究，專家組提出了統(tǒng)一歐洲信號(hào)技術(shù)的鐵路運(yùn)營管理系統(tǒng)（簡稱ERTMS）/列車控制系統(tǒng)（簡稱ETCS）標(biāo)準(zhǔn)。1996年由法國、德國和意大利三國發(fā)起創(chuàng)建歐洲ERTMS/ETCS用戶組織。用戶組織的工作直接推動(dòng)和影響著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)泛歐高速鐵路網(wǎng)的信號(hào)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，1990年以來，對(duì)ERTMS系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)和試驗(yàn)等的投資已超過5.5億歐元。

7ERTMS項(xiàng)目用戶組進(jìn)展的大致情況如下所列年代內(nèi)容1995年

德國聯(lián)邦鐵路DB、意大利國家鐵路FS、法國國營鐵路SNCF創(chuàng)立了ERTMS用戶組織

1996年

歐盟委員會(huì)通過了在泛歐高速鐵路網(wǎng)互通運(yùn)營的96/48EC指令；為建設(shè)試驗(yàn)段招標(biāo)1997年

選擇中標(biāo)商，開始建設(shè)試驗(yàn)段；荷蘭鐵路、西班牙國營鐵路加入，成為用戶組正式成員

1998年

英國Railtrack鐵路公司加入，成為用戶組正式成員

1999年

開始將歐盟96/48EC指令納入國家法律（德國于1999年通過立法）

8ERTMS項(xiàng)目用戶組進(jìn)展的大致情況如下所列2000年

用戶組織成員國鐵路部門、信號(hào)系統(tǒng)供貨商簽署了采用UNISIG第一級(jí)規(guī)范的意向書

2001年進(jìn)行規(guī)范測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試；各成員國正式通過互通性技術(shù)規(guī)范TSI（根據(jù)96/48EC指令制訂）和運(yùn)用操作規(guī)范

2002年進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，驗(yàn)證ETCS-1、-2的規(guī)范，通過認(rèn)證過程2003年開始線路上ERTMS/ETCS的商業(yè)運(yùn)行

9歐洲國家采取的策略ETCS項(xiàng)目推動(dòng)了歐洲鐵路通信信號(hào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。目前，該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完全開放，參與開發(fā)研究的有西歐各國鐵路運(yùn)營商和歐洲六大跨國信號(hào)集團(tuán)公司。2001年，歐盟已經(jīng)正式通過法律，要求今后新建的高速鐵路線，采用ERTMS/ETCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品作為列車控制系統(tǒng)。在這一基礎(chǔ)上，歐洲正在建設(shè)的路網(wǎng)，均按照該項(xiàng)法令對(duì)采用新系統(tǒng)作出規(guī)劃。

10歐洲國家采取的策略意大利路網(wǎng)公司介紹，正在建設(shè)的高速鐵路將全部采用ETCS-2技術(shù)系統(tǒng)。在鐵路部門的安排下，阿爾斯通與西門子公司在意大利佛羅倫薩—阿雷佐地區(qū)建設(shè)了兩個(gè)試驗(yàn)段，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部件進(jìn)行綜合集成，并安排現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證RBC/GSM-R、RBC/聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載設(shè)備等子系統(tǒng)間的接口，開展系統(tǒng)的功能和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)自2000年開始，2003年底還要在羅馬—那不勒斯線路上再進(jìn)行運(yùn)用前的試驗(yàn)，目前已開通使用。11歐洲國家采取的策略西班牙馬德里—巴塞羅那高速鐵路的列車控制技術(shù)采用ERTMS/ETCS系統(tǒng)，要求按照ERTMS系統(tǒng)需求規(guī)范的第一級(jí)第2.2.2版本的標(biāo)準(zhǔn)配置列車控制系統(tǒng)。此外，還要根據(jù)西班牙制訂的有關(guān)鐵路信號(hào)的國家標(biāo)準(zhǔn)，在ERTMS系統(tǒng)中適應(yīng)本國原有信號(hào)制式的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

12歐洲國家采取的策略模式運(yùn)行需要系統(tǒng)產(chǎn)品備注使用GSM-R連續(xù)傳輸最高運(yùn)行速度為350公里/小時(shí)，行車間隔2’30’’ETCS2

無線閉塞中心全部監(jiān)控

閉塞區(qū)間長為1.5公里

使用歐洲點(diǎn)式應(yīng)答器間歇傳輸（備用）

最高運(yùn)行速度為300公里/小時(shí)，行車間隔5’30’ETCS1SEI、道旁單元、歐洲點(diǎn)式應(yīng)答器

ETCS2的備用系統(tǒng)，閉塞區(qū)間長6公里

對(duì)未裝備ETCS車載設(shè)備列車的備用方案

最高運(yùn)行速度為220公里/小時(shí)，行車間隔8’

ASFA

SEI、ASFA+道旁信號(hào)機(jī)

閉塞區(qū)間長為6公里

13歐洲國家采取的策略由于高速鐵路線路采用的ETCS-2系統(tǒng)以GSM-R無線通信系統(tǒng)作為行車信息傳輸通道，在世界各國尚無使用先例，西班牙鐵路在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到現(xiàn)狀，采用了歐洲ETCS-1/ETCS-2重疊覆蓋的方式。系統(tǒng)工作正常時(shí)，列車在ETCS-2指揮下運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)2.5分鐘最小行車間隔；當(dāng)無線通信GSM-R系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，ETCS-1系統(tǒng)為運(yùn)行列車提供行車指令與信息，最小行車間隔>5分鐘。日常工作時(shí)，兩套系統(tǒng)并行運(yùn)行，其識(shí)別及使用的確認(rèn)由車載設(shè)備中軟件完成。

14歐洲國家采取的策略正在開工建設(shè)的法國TGV東部線，法國國營鐵路公司SNCF與CSEE公司在TVM430的基礎(chǔ)上，共同開發(fā)了TVM/ETCS雙模制式車載列控設(shè)備，該系統(tǒng)可以兼容UM71/UM2000軌道電路的信息，構(gòu)成一套列控系統(tǒng)，也可以與ETCS系統(tǒng)組成一套列控系統(tǒng)。新系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，既解決了法國原有高速鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的與ETCS系統(tǒng)的兼容問題，也使法國傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)找到了與歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合點(diǎn)。15列控系統(tǒng)的發(fā)展是根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展和高速鐵路建設(shè)的需要得以發(fā)展的。大體可以概括為以下幾點(diǎn)：高速鐵路列車控制系統(tǒng)的發(fā)展與高速鐵路建設(shè)同步，長期以來，形成以軌道電路、軌道電纜為基本傳輸媒介的可靠系統(tǒng)，這項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)正在從模擬向數(shù)字化技術(shù)發(fā)展；高速鐵路列控近期的發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)速度控制的一次制動(dòng)模式；16列控系統(tǒng)的發(fā)展是根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展和高速鐵路建設(shè)的需要得以發(fā)展的。大體可以概括為以下幾點(diǎn)：傳統(tǒng)的軌道電路難以突破列控實(shí)現(xiàn)一次制動(dòng)模式對(duì)信息傳輸?shù)囊?，各國均在探討新的解決辦法，出現(xiàn)了點(diǎn)式應(yīng)答器、點(diǎn)式環(huán)線以及車載微機(jī)存儲(chǔ)等多種方式；20世紀(jì)高速鐵路的列車控制系統(tǒng)，是以國家鐵路為標(biāo)準(zhǔn)制訂的系統(tǒng)，出現(xiàn)了UM71/TVM430、LZB、新干線ATC等4~5種不同的系統(tǒng)，無法形成大工業(yè)體系的世界性標(biāo)準(zhǔn)；17列控系統(tǒng)的發(fā)展是根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展和高速鐵路建設(shè)的需要得以發(fā)展的。大體可以概括為以下幾點(diǎn)：歐盟支持的ERTMS/ETCS系統(tǒng)，是根據(jù)高速鐵路發(fā)展的需要而開發(fā)的泛歐標(biāo)準(zhǔn)。歐洲原有的UM/TVM、LZB等列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，都將被這一系統(tǒng)所取代。最近除了歐洲各國大規(guī)模開展試驗(yàn)及商業(yè)應(yīng)用以外，印度已經(jīng)著手建設(shè)試驗(yàn)段，歐洲點(diǎn)式應(yīng)答器也已經(jīng)安裝在美國東北走廊的AMTRACK高速鐵路上。21世紀(jì)的前10年，高速鐵路列控系統(tǒng)的主流產(chǎn)品將僅有ETCS和數(shù)字ATC兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。18借鑒ETCS方式的設(shè)計(jì)思想在研究列控系統(tǒng)時(shí)，必須充分重視歐洲ETCS系統(tǒng)，它表明歐洲列控系統(tǒng)的發(fā)展方向，是歐洲多家著名公司合作的結(jié)果，其中“系統(tǒng)研究”、“功能疊加”和“滾動(dòng)銜接”等設(shè)計(jì)思想是很值得我們借鑒的。19客運(yùn)專線列控建議方案方案1：ETCS-2+CTCS-2采用基于GSM-R無線傳輸方式的ETCS-2和ZPW-2000軌道電路與點(diǎn)式應(yīng)答器構(gòu)成的CTCS-2組成的冗余配置的列控系統(tǒng)；車上安裝安全型智能車載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式。20客運(yùn)專線列控建議方案方案1：ETCS-2+CTCS-2CTCS-2系統(tǒng)與既有200km/h提速線列控系統(tǒng)兼容，同時(shí)作為ETCS-2系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，CTCS-2系統(tǒng)中的軌道電路、點(diǎn)式應(yīng)答器等在ETCS-2系統(tǒng)中作為列車占用檢查和列車定位對(duì)標(biāo)的平臺(tái)。

21客運(yùn)專線列控建議方案方案1：ETCS-2+CTCS-2方案優(yōu)點(diǎn)：歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS-2產(chǎn)品可由國際上六家知名信號(hào)廠商供貨，有利于競爭招標(biāo)，歐洲新建高速鐵路項(xiàng)目已經(jīng)定位于該系統(tǒng)，具備后續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐，系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公開，易于國產(chǎn)化。22客運(yùn)專線列控建議方案方案1：ETCS-2+CTCS-2方案缺點(diǎn)：尚缺在高速線上大量投入商業(yè)運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)，兼容國內(nèi)既有線信號(hào)制式需聯(lián)合開發(fā)。23客運(yùn)專線列控建議方案方案2：法國U/T&ETCS雙標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)

系統(tǒng)采用UM2000數(shù)字編碼軌道電路提供地對(duì)車控制信息的單向安全傳輸，車上安裝TVM430/ETCS-2雙標(biāo)準(zhǔn)的智能型車載設(shè)備，既可兼容U/T系列軌道電路，實(shí)現(xiàn)分級(jí)連續(xù)速度控制，又可適應(yīng)基于GSM-R無線傳輸?shù)腅TCS-2級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式。

24客運(yùn)專線列控建議方案方案2：法國U/T&ETCS雙標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)方案優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)中，其U/T部分在法國高速鐵路已有成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。方案缺點(diǎn)：該方案僅法國一家供貨商，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不公開。25客運(yùn)專線列控建議方案方案3：日本數(shù)字ATC系統(tǒng)

列控系統(tǒng)基于I-ATC數(shù)字編碼軌道電路提供地對(duì)車安全信息，應(yīng)用車載設(shè)備儲(chǔ)存信息和地面點(diǎn)式應(yīng)答器，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離連續(xù)速度控制。26客運(yùn)專線列控建議方案方案3：日本數(shù)字ATC系統(tǒng)方案優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)為日本高速列控的先進(jìn)技術(shù)，并且已經(jīng)正式投入運(yùn)營。方案缺點(diǎn)：系統(tǒng)基于兼容日本既有信號(hào)制式，采用有絕緣軌道電路，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不公開，與我國既有線信號(hào)制式不兼容。27ETCS-2+CTCS-2列控系統(tǒng)構(gòu)成

CTCS-系統(tǒng)的構(gòu)成由車站列控中心、ZPW-2000軌道電路、點(diǎn)式應(yīng)答器設(shè)備及車載列控設(shè)備等組成。ETCS-2系統(tǒng)的構(gòu)成在CTCS-2基礎(chǔ)上，增加RBC無線閉塞中心、GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)、無線通信傳輸模塊及車載無線接收模塊等設(shè)備。

28

鄰站控制中心

車載設(shè)備機(jī)車乘務(wù)員車站控制中心

點(diǎn)式設(shè)備人機(jī)界面jiemian口

輸出模塊

列車輸入模塊

點(diǎn)式信息接收模塊

測(cè)速模塊入模塊

連續(xù)信息接收模塊

無線通信模塊

維護(hù)管理中心GSM-R

設(shè)備維護(hù)記錄單元車載安全計(jì)算機(jī)調(diào)度集中系統(tǒng)無線閉塞中心

相鄰無線閉塞中心

廣域網(wǎng)軌道電路無線通信道岔單元

29列控系統(tǒng)地面設(shè)備

組成及主要功能

3031點(diǎn)式應(yīng)答器

為CTCS-2提供進(jìn)路條件、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息，并用于列車定位、車載設(shè)備間轉(zhuǎn)換、自動(dòng)過分相觸發(fā)等特殊用途。應(yīng)答器報(bào)文信息定義及編碼規(guī)則符合ERTMS/ETCS相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求，根據(jù)使用要求分為有源與無源兩種。通常，有源應(yīng)答器設(shè)置于車站離去口、進(jìn)站端、股道停車標(biāo)志處，區(qū)間信號(hào)中繼站附近、聯(lián)絡(luò)線大號(hào)碼道岔、安全監(jiān)控報(bào)警點(diǎn)外方，提供可變化的信息。無源應(yīng)答器則設(shè)置于每個(gè)閉塞分區(qū)入口、列控模式轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)、隧道加壓、自動(dòng)過分相點(diǎn)等處，提供固定信息。

32點(diǎn)式應(yīng)答器根據(jù)點(diǎn)式信息傳輸數(shù)量的需求，在同一處設(shè)置的點(diǎn)式應(yīng)答器，可以為單個(gè)，也可以為不大于8個(gè)形成的應(yīng)答器組。B1正方向B2etc.位置參考33軌道電路

用于列車對(duì)閉塞分區(qū)的占用檢查，為CTCS-2模式下運(yùn)行的列車提供行車許可信息。