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      先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      
        
       時(shí)間：2019-05-13 06:57:33下載本文作者：會(huì)員上傳
      
      
      
      
      
簡(jiǎn)介：寫(xiě)寫(xiě)幫文庫(kù)小編為你整理了多篇相關(guān)的《先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)》，但愿對(duì)你工作學(xué)習(xí)有幫助，當(dāng)然你在寫(xiě)寫(xiě)幫文庫(kù)還可以找到更多《先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)》。

      
	
      

      第一篇：先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      

      先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      2008年在世界高速鐵路大會(huì)上，與會(huì)代表就高速鐵路定義進(jìn)行討論，最后提出高速鐵路有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一.新建有專(zhuān)用鐵路；二.開(kāi)行250公里以上的動(dòng)車(chē)組列車(chē)；三.必須用先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。
      先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)與信號(hào)，是高速列車(chē)安全、高密度運(yùn)行的基本保證。是集微機(jī)控制與數(shù)據(jù)傳輸于一體的綜合控制與管理系統(tǒng)，是當(dāng)代鐵路適應(yīng)高速運(yùn)營(yíng)、控制與管理而采用的最新綜合性高技術(shù)。這種運(yùn)行控制系統(tǒng)與普速的鐵路是完全不同的，它是一個(gè)計(jì)算機(jī)（電腦）化的控制系統(tǒng)，這就是高速鐵路的最核心技術(shù)。
      所有列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)說(shuō)通俗點(diǎn)就是機(jī)器控制與人控制如何結(jié)合。傳統(tǒng)普速鐵路是以人控為主，機(jī)器做輔助的；而高速鐵路是反過(guò)來(lái)，優(yōu)先以機(jī)器控制為主，人是輔助的。高速鐵路必須采用先進(jìn)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，我們才能認(rèn)定說(shuō)這條線(xiàn)路是高速鐵路。
      傳統(tǒng)普速鐵路將列車(chē)在區(qū)間運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為區(qū)間設(shè)備，包括各種閉塞設(shè)備及機(jī)車(chē)信號(hào)與自動(dòng)停車(chē)裝置，其一般以地面設(shè)備為主。
      在高速鐵路上，由于行車(chē)速度較高，如仍用地面的區(qū)間設(shè)備來(lái)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行，將產(chǎn)生很大困難。首先是地面信號(hào)的顯示距離和顯示數(shù)量不能給司機(jī)作出一個(gè)準(zhǔn)確的速度限制，甚至模糊、不確定性極強(qiáng)。另外，固定的閉塞分區(qū)將影響區(qū)間的行車(chē)效率。為此，在高速鐵路的列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，必須在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的前提下，采用新的信號(hào)區(qū)間設(shè)備。首先是取消了分散安裝在地面上，線(xiàn)路兩側(cè)的區(qū)間中的傳統(tǒng)信號(hào)設(shè)備，列車(chē)運(yùn)行控制功能全集中于列車(chē)上。其次是列車(chē)位置由車(chē)上設(shè)備進(jìn)行自身檢測(cè)，而地面設(shè)備是根據(jù)由車(chē)上傳送的位置信息實(shí)現(xiàn)間隔控制。再次是列車(chē)運(yùn)行安全速度是根據(jù)地面設(shè)備傳遞的信息，由車(chē)上設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。還有是地面、列車(chē)之間的信息傳遞可采用查詢(xún)應(yīng)達(dá)器（Transponder），多信息無(wú)絕緣軌道電路與無(wú)線(xiàn)傳輸信道來(lái)實(shí)現(xiàn)。
      先進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng)是鐵路在技術(shù)上的一次突破，它將使鐵路和整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。從80年代初開(kāi)始，世界各國(guó)研究的先進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng),現(xiàn)仍處于研究、試驗(yàn)與完善之中。
      如美國(guó)的先進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng)英文寫(xiě)法為AdvancedTrainControlSystems縮寫(xiě)成叫ATCS，美國(guó)的另外一種先進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng)叫ARES。由此推理，歐洲列車(chē)控制系統(tǒng)叫ETCS，法國(guó)的實(shí)時(shí)追蹤自動(dòng)化系統(tǒng)叫ASTREE，日本的計(jì)算機(jī)和無(wú)線(xiàn)列車(chē)控制系統(tǒng)叫CARAT等等。全是英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)而言。
      近年來(lái)，許多國(guó)家為先進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng)研制了多種基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)備，如列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車(chē)載智能控制系統(tǒng)、列車(chē)調(diào)度決策支持系統(tǒng)、分散式微機(jī)聯(lián)鎖安全系統(tǒng)、列車(chē)微機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)等。世界上許多國(guó)家如美國(guó)、加拿大、日本和西歐各國(guó)都將在20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，已經(jīng)開(kāi)始分層次的實(shí)施、逐步推廣應(yīng)用這些新技術(shù)。
      美國(guó)的ARES系統(tǒng)采用全球定位衛(wèi)星接收器和車(chē)載計(jì)算機(jī)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信與地面控制中心連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的智能控制。中心計(jì)算機(jī)根據(jù)線(xiàn)路狀態(tài)信息和機(jī)車(chē)計(jì)算機(jī)報(bào)告的本身位置和其他列車(chē)狀態(tài)信息等，隨時(shí)計(jì)算出該采取的相對(duì)應(yīng)措施，使列車(chē)有秩序地行駛，并能控制列車(chē)實(shí)現(xiàn)最佳的制動(dòng)效果。全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)定位精確，誤差不超過(guò)1米，ARES并利用全球定位衛(wèi)星來(lái)繪制實(shí)時(shí)地圖，使司機(jī)能在駕駛室的監(jiān)視器上清楚地了解列車(chē)前方的具體情況，從而解決了夜間和雨霧天氣時(shí)的觀察困難。而ATCS列車(chē)控制系統(tǒng)與ARES系統(tǒng)最大區(qū)別，在于采用設(shè)在地面上的查詢(xún)應(yīng)答器，不用全球定位衛(wèi)星。
      當(dāng)然，ARES和ATCS的功能不限于列車(chē)自動(dòng)駕駛，它們的潛力還很大。計(jì)算機(jī)還可以在30秒以?xún)?nèi)，計(jì)算出一條鐵路線(xiàn)的最佳運(yùn)行實(shí)時(shí)計(jì)劃，以便隨時(shí)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行，達(dá)到安全效率和節(jié)能的最佳綜合指標(biāo)。
      除美國(guó)研制的ATCS與ARES系統(tǒng)外，其他各國(guó)發(fā)展高速鐵路的國(guó)家也都十分重視行車(chē)安全與控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。作為世界高速鐵路發(fā)展較快的日本、法國(guó)和德國(guó)，在地面信號(hào)設(shè)備中，區(qū)間設(shè)備都采用了符合本國(guó)國(guó)情的可靠性高、信息量大、抗干擾能力強(qiáng)的微電子化或微機(jī)化的不同形式的自動(dòng)閉塞制式。車(chē)站聯(lián)鎖正向微機(jī)集中控制方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)高速鐵路道岔轉(zhuǎn)換的安全，轉(zhuǎn)轍裝置也向大功率多牽引點(diǎn)方向發(fā)展，同時(shí)開(kāi)發(fā)研究了道岔裝置的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在車(chē)上，世界各國(guó)的高速鐵路都積極安裝了列車(chē)超速防護(hù)和列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
      日本在東海道新干線(xiàn)采用了ATC系統(tǒng)，法國(guó)TGV高速線(xiàn)采用了TVW300和TVM430系統(tǒng)，德國(guó)在ICE高速線(xiàn)上采用了LZB系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的共同點(diǎn)是新系統(tǒng)完全改變了傳統(tǒng)的信號(hào)控制方式，可以連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)督高速列車(chē)的運(yùn)行速度，自動(dòng)控制列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)超速防護(hù)。另外，通過(guò)集中運(yùn)行控制，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)群體的速度自動(dòng)調(diào)整，使列車(chē)均保持在最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，在確保列車(chē)安全的條件下，最大限度的提高運(yùn)輸效率，系統(tǒng)進(jìn)一步還可以發(fā)展為以設(shè)備控制全面代替人工操作，實(shí)現(xiàn)列車(chē)控制全盤(pán)自動(dòng)化。這些系統(tǒng)的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在控制方式、制動(dòng)模式及信息傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)方面。
      德國(guó)的LZB連續(xù)式列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，其運(yùn)營(yíng)速度可達(dá)270km/h。它是目前世界上唯一采用以軌道電纜為連續(xù)式信息傳輸媒體的列車(chē)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)地面與移動(dòng)列車(chē)之間的雙向信息傳輸，同時(shí)還可利用軌道電纜交叉環(huán)實(shí)現(xiàn)列車(chē)定位功能，控制方式是以人工控制為主。LZB系統(tǒng)首先將連續(xù)式速度模式曲線(xiàn)應(yīng)用于高速列車(chē)的制動(dòng)控制，打破了過(guò)去分段速度控制的傳統(tǒng)模式，可以進(jìn)一步縮短列車(chē)運(yùn)行的時(shí)隔時(shí)分，因此能更好地發(fā)揮硬件設(shè)備在提高線(xiàn)路運(yùn)輸效率方面的潛在能力。
      法國(guó)的TVM430型是在TVM300系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化改造后的列車(chē)控制系統(tǒng)，在TGV北方線(xiàn)上采用，列車(chē)運(yùn)行速度可達(dá)320km/h。TVM430系統(tǒng)的地面信息傳輸設(shè)備采用UM71型無(wú)絕緣數(shù)字式軌道電路，由地面向移動(dòng)列車(chē)之間實(shí)現(xiàn)地對(duì)車(chē)信息的單向傳輸。信號(hào)編碼總長(zhǎng)度為27個(gè)信息位，其中有效信息為21位。列車(chē)的定位功能也是由軌道電路完成的。
      我國(guó)采用的“中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)”（CTCS）。CTCS-1級(jí)，人工控制為優(yōu)先，超速防護(hù)，用于傳統(tǒng)普速鐵路。CTCS-2級(jí)，機(jī)器控制為優(yōu)先，基于軌道電路+應(yīng)答器的地對(duì)車(chē)單向信息傳遞，用于250km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，5分鐘追蹤。CTCS-3級(jí)：機(jī)器控制更為優(yōu)先，基于無(wú)限數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)（GSM-R）車(chē)地雙向列控信息傳遞。用于350km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，3分鐘追蹤。CTCS4級(jí)采取目標(biāo)距離控制模式，列車(chē)按移動(dòng)閉塞或虛擬閉塞方式運(yùn)行還未實(shí)施商業(yè)應(yīng)用。
      根據(jù)我國(guó)的具體情況，高速鐵路要兼容既有鐵路的信號(hào)制式，特別是要滿(mǎn)足多種信息傳輸方式，實(shí)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)故障時(shí)的降級(jí)需要，就必須采用車(chē)載設(shè)備智能化的方式。
      高速線(xiàn)上運(yùn)行的均為動(dòng)車(chē)組，并都安裝高速列控系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備，車(chē)載設(shè)備采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，兼容既有線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)，在分界點(diǎn)列車(chē)自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)換模式。這樣使高速列車(chē)能下既有線(xiàn)運(yùn)行，如有安裝有高速列控系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備的動(dòng)車(chē)組原在既有線(xiàn)上運(yùn)行的，也能上高速線(xiàn)運(yùn)行。每個(gè)車(chē)站設(shè)一個(gè)區(qū)段控制中心，通過(guò)高速鐵路數(shù)據(jù)通信廣域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各區(qū)段控制中心之間以及與綜合調(diào)度中心之間的高速、大容量的信息交換。
      第二篇：鐵路列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      鐵路列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）
      列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)列控)是鐵路運(yùn)輸極重要的環(huán)節(jié)。隨著對(duì)鐵路運(yùn)輸要求的提高,如何改進(jìn)列車(chē)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)列車(chē)安全、快速、高效的運(yùn)行是目前的主要問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展使得無(wú)線(xiàn)通信傳遞車(chē)地大容量信息成為可能。
      傳統(tǒng)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是利用地面發(fā)送設(shè)備向運(yùn)行中的列車(chē)傳送各種信息，使司機(jī)了解地面線(xiàn)路狀態(tài)并控制列車(chē)速度的設(shè)備，用以保證行車(chē)安全，同時(shí)也能適度提高行車(chē)效率。它是一種功能單
      一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)。它包括機(jī)車(chē)信號(hào)、自動(dòng)停車(chē)裝置以及列車(chē)速度監(jiān)督和控制等。依據(jù)不同的要求安裝不同的設(shè)備。機(jī)車(chē)信號(hào)和自動(dòng)停車(chē)裝置都可單獨(dú)使用，也可以同時(shí)安裝。
      新一代鐵路信號(hào)設(shè)備是由列車(chē)調(diào)度控制系統(tǒng)及列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)兩大部分組成的。從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看是向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化與智能化的方向發(fā)展。它是列車(chē)運(yùn)營(yíng)的大腦神經(jīng)系統(tǒng)，直接關(guān)系保證著行車(chē)安全、提高運(yùn)輸效率、節(jié)省能源、改善員工勞動(dòng)條件。發(fā)展中的列控系統(tǒng)將成為一個(gè)集列車(chē)運(yùn)行控制、行車(chē)調(diào)度指揮、信息管理和設(shè)備監(jiān)測(cè)為一體的綜合業(yè)務(wù)管理的自動(dòng)化系統(tǒng)。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的內(nèi)容是隨著技術(shù)發(fā)展而提高的，從初級(jí)階段的機(jī)車(chē)信號(hào)與自動(dòng)停車(chē)裝置，發(fā)展到列車(chē)速度監(jiān)督系統(tǒng)與列車(chē)自動(dòng)操縱系統(tǒng)。
      隨著列車(chē)速度的不斷提高,隨著計(jì)算機(jī)、通信和控制的等前沿科學(xué)技術(shù)發(fā)展，為通信信號(hào)一體化提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。尤其，其所依托的新技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外是一致的，可屬于技術(shù)上借鑒。近年來(lái),歐洲鐵路公司在歐盟委員會(huì)和國(guó)際鐵路聯(lián)盟的推動(dòng)下,為信號(hào)系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問(wèn)題制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),其中包括歐洲列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)———ETCS標(biāo)準(zhǔn)。在世界各國(guó)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從2002年開(kāi)始，結(jié)合我國(guó)國(guó)情、路情，已制定了統(tǒng)一的中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)為ChineseTrainControlSystem的縮寫(xiě)——CTCS（暫行）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。隨后，還做了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作,2007年頒布了《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)CTCS—2級(jí)列控系統(tǒng)配置及運(yùn)用技術(shù)原則(暫行)》文件,明確規(guī)定了CTCS—2級(jí)列控系統(tǒng)運(yùn)用技術(shù)原則,對(duì)CTCS—3級(jí)列控系統(tǒng)提出了技術(shù)要求。
      CTCS列控系統(tǒng)是為了保證列車(chē)安全運(yùn)行,并以分級(jí)形式滿(mǎn)足不同線(xiàn)路運(yùn)輸需求的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。CTCS系統(tǒng)包括地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備,根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為以下5級(jí): 1.CTCS—0級(jí)為既有線(xiàn)的現(xiàn)狀,由通用機(jī)車(chē)信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。2.CTCS—1級(jí)由主體機(jī)車(chē)信號(hào)+安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成,面向160km/h以下的區(qū)段,在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造,達(dá)到機(jī)車(chē)信號(hào)主體化要求,增加點(diǎn)式設(shè)備,實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行安全監(jiān)控功能。
      3.CTCS—2級(jí)是基于軌道傳輸信息的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng),CTCS—2級(jí)面向提速干線(xiàn)和高速新線(xiàn),采用車(chē)—地一體化計(jì),CTCS—2級(jí)適用于各種限速區(qū)段,地面可不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī),機(jī)車(chē)乘務(wù)員憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)。
      4.CTCS—3級(jí)是基于無(wú)線(xiàn)傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車(chē)占用的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng);CTCS—3級(jí)面向提速干線(xiàn)、高速新線(xiàn)或特殊線(xiàn)路,基于無(wú)線(xiàn)通信的固定閉塞或虛擬自動(dòng)閉塞,CTCS—3級(jí)適用于各種限速區(qū)段,地面可不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī),機(jī)車(chē)乘務(wù)員憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)。
      5.CTCS—4級(jí)是基于無(wú)線(xiàn)傳輸信息的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng),CTCS—4級(jí)面向高速新線(xiàn)或特殊線(xiàn)路,基于無(wú)線(xiàn)通信傳輸平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞,CTCS—4級(jí)由RBC和車(chē)載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車(chē)定位和列車(chē)完整性檢查,CTCS—4級(jí)地面不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī),機(jī)車(chē)乘務(wù)員憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)。我國(guó)新建200km/h～250km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)采用CTCS—2級(jí)列控系統(tǒng), 300km/h～350km/h客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的列控系統(tǒng)采用CTCS—3級(jí)功能,兼容CTCS—2級(jí)功能。
      客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的CTCS—3列控系統(tǒng)包含了CTCS—2列控系統(tǒng)的全部設(shè)備,并在CTCS—2的基礎(chǔ)上增加了鐵路專(zhuān)用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM—R)系統(tǒng)設(shè)備。
      新型列車(chē)控制系統(tǒng)的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，鐵路通信是專(zhuān)門(mén)的通信系統(tǒng)，歷史上是有線(xiàn)通信，后來(lái)是有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)結(jié)合，現(xiàn)在是先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信是GSM-R。
      GSM-R是一種根據(jù)目前世界最成熟、最通用的公共無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)GSM平臺(tái)上的、專(zhuān)門(mén)為滿(mǎn)足鐵路應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的數(shù)字式的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，針對(duì)鐵路通信列車(chē)調(diào)度、列車(chē)控制、支持高速列車(chē)等特點(diǎn)，為鐵路運(yùn)營(yíng)提供定制的附加功能的一種經(jīng)濟(jì)高效的綜合無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。所以，GSM-R網(wǎng)絡(luò)本身不是孤立存在的，是跟鐵路的各應(yīng)用系統(tǒng)銜接在一起的，是跟信號(hào)系統(tǒng)、列車(chē)控制系統(tǒng)銜接在一起的。GSM-R網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，本身是一個(gè)載體，相當(dāng)于一條為車(chē)提供行駛通道的公路。
      GSM-R通信系統(tǒng)包括：交換機(jī)、基站、機(jī)車(chē)綜合通信設(shè)備、手機(jī)等設(shè)備組成。從集群通信的角度來(lái)看，GSM-R是一種數(shù)字式的集群系統(tǒng)，能提供無(wú)線(xiàn)列調(diào)、編組調(diào)車(chē)通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修組通信等語(yǔ)音通信功能。GSM-R能滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行速度為0-500km／小時(shí)的無(wú)線(xiàn)通信要求，安全性好。GSM-R可作為信號(hào)及列控系統(tǒng)的良好傳輸平臺(tái)，正在試驗(yàn)中的ETCS歐洲列車(chē)控制系統(tǒng)(也稱(chēng)FZB)和另一種用于160公里以下的低成本的列車(chē)控制系統(tǒng)(FFB)，都是將GSM-R作為傳輸平臺(tái)。
      以青藏鐵路為例：青藏鐵路是世界上海拔最高的鐵路線(xiàn)，青藏線(xiàn)北起青海省格爾木市，途經(jīng)納赤臺(tái)、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山進(jìn)入西藏自治區(qū)境內(nèi)后，經(jīng)安多、那曲、當(dāng)雄至西藏自治區(qū)首府拉薩市，全長(zhǎng)約1142km。絕大部分線(xiàn)路在高原缺氧的無(wú)人區(qū)。為了滿(mǎn)足鐵路運(yùn)輸通信、信號(hào)及調(diào)度指揮的需要，采用了GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)。青藏線(xiàn)GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下功能：
      1、調(diào)度通信功能。調(diào)度通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)包括列車(chē)調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他調(diào)度及專(zhuān)用通信、站場(chǎng)通信、應(yīng)急通信、施工養(yǎng)護(hù)通信和道口通信等。
      2、車(chē)次號(hào)傳輸與列車(chē)停穩(wěn)信息的傳送功能。車(chē)次號(hào)傳輸與列車(chē)停穩(wěn)信息對(duì)鐵路運(yùn)輸管理和行車(chē)安全具有重要的意義，它可通過(guò)基于GSM-R電路交換技術(shù)的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用GPRS方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
      3、調(diào)度命令傳送功能。鐵路調(diào)度命令是調(diào)度所里的調(diào)度員向司機(jī)下達(dá)的書(shū)面命令，它是列車(chē)行車(chē)安全的重要保障。采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調(diào)度命令無(wú)疑將加速調(diào)度命令的傳遞過(guò)程，提高工作效率。
      4、列車(chē)尾部裝置信息傳送功能。將尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。
      5、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能。提供調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺(tái)車(chē)載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠存儲(chǔ)進(jìn)入和退出調(diào)車(chē)模式的有關(guān)信息。
      6、列車(chē)控制數(shù)據(jù)傳輸功能。采用GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)地間雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，提供車(chē)地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道。
      7、區(qū)間移動(dòng)公務(wù)通信。在區(qū)間作業(yè)的水電、工務(wù)、信號(hào)、通信、供電、橋梁守護(hù)等部門(mén)內(nèi)部的通信，均可以使用GSM-R作業(yè)手持臺(tái)，作業(yè)人員在需要時(shí)可與車(chē)站值班員、各部門(mén)調(diào)度員或自動(dòng)電話(huà)用戶(hù)聯(lián)系。緊急情況下，作業(yè)人員還可以呼叫司機(jī)，與司機(jī)建立通話(huà)聯(lián)絡(luò)。
      8、應(yīng)急指揮通信話(huà)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。應(yīng)急通信系統(tǒng)是當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等影響鐵路運(yùn)輸?shù)木o急情況時(shí)，在突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)與救援中心之間，以及現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部采用GSM-R通信系統(tǒng)，建立語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
      再以高速鐵路為例：2008年在世界高速鐵路大會(huì)上，與會(huì)代表就高速鐵路定義進(jìn)行討論以后，最后，達(dá)成三點(diǎn)新的共識(shí)：一是新建的專(zhuān)用鐵路。強(qiáng)調(diào)是新建的專(zhuān)用鐵路，既有的鐵路線(xiàn)不能算；另一層，“專(zhuān)用”含義是單指客運(yùn)，沒(méi)必要搞一個(gè)超高速度的貨運(yùn)列車(chē)。二是，在新建的專(zhuān)用鐵路線(xiàn)上，開(kāi)行達(dá)到運(yùn)營(yíng)時(shí)速250公里以上的動(dòng)車(chē)組列車(chē)。三是采用了開(kāi)行高速鐵路列車(chē)的運(yùn)行控制系統(tǒng)，這種運(yùn)行控制系統(tǒng)和普速的鐵路是完全不同的，它是一個(gè)電腦化的控制系統(tǒng)，這是高速鐵路最核心技術(shù)。我們知道列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)都是機(jī)器控制和人控制相結(jié)合的。傳統(tǒng)普速鐵路是以人控為主，機(jī)器做輔助的；而高速鐵路是反過(guò)來(lái)，機(jī)器控制優(yōu)先為主，人是輔助的。高速鐵路必須要用這樣一個(gè)先進(jìn)的高鐵的運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)，我們才能認(rèn)定說(shuō)這條線(xiàn)路是高速鐵路。特別時(shí)速300公里以上的高速鐵路，一些線(xiàn)路要采用CTCS3級(jí)列控技術(shù)，這就要利用GSM-R鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)作為信息傳輸?shù)囊环N手段。CTCS3還要求有一個(gè)無(wú)線(xiàn)閉塞中心，這個(gè)閉塞中心要采集一些信息，以無(wú)線(xiàn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)向車(chē)載系統(tǒng)來(lái)提供信息。因?yàn)镚SM-R是無(wú)線(xiàn)通信，無(wú)線(xiàn)信道是變參信道，從信道的角度講它的傳輸環(huán)境是可變的。而且，GSM-R本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及的設(shè)備運(yùn)用、網(wǎng)絡(luò)管理因素很多，要想有效、可靠地傳輸這些信息，實(shí)際上對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的質(zhì)量就提出了非?？量痰囊蟆?/p>
      從以二例充分說(shuō)明，21世紀(jì)以來(lái),隨著全球鐵路跨越式的發(fā)展,越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到鐵路——這個(gè)近代文明產(chǎn)物，使得鐵路包含的高科技含量也越來(lái)越多。今天的鐵路早已不是單純的以列車(chē)和鐵軌的合成工作所定義的概念。鐵路的通信系統(tǒng)越來(lái)越重要，它也迎來(lái)了劃時(shí)代的轉(zhuǎn)變,鐵路無(wú)線(xiàn)全球通信系統(tǒng)的GSM--R的建設(shè)和使用,表明成長(zhǎng)中的我國(guó)鐵路正在不斷吸取國(guó)外鐵路的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果,努力提升自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)和規(guī)模水平,加快發(fā)展步伐,爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸能力滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要,實(shí)現(xiàn)主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。
      總之，我國(guó)鐵路列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)。但還不能滿(mǎn)足我國(guó)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和城市軌道交通的發(fā)展需求，其列控系統(tǒng)基本還是靠引進(jìn)。國(guó)外系統(tǒng)雖具有先進(jìn)、相對(duì)成熟的特點(diǎn)，但造價(jià)高和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高，技術(shù)受制于人。為此，我國(guó)應(yīng)加快發(fā)展適合于我國(guó)國(guó)情的列控系統(tǒng)。在鐵路交通方面，參照歐洲列控系統(tǒng)(ETCS)發(fā)展的中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS)，并采用專(zhuān)門(mén)為鐵路劃分頻段的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM-R)歐洲標(biāo)準(zhǔn)作為發(fā)展我國(guó)鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用以建設(shè)無(wú)線(xiàn)列調(diào)、無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)和列車(chē)控制系統(tǒng)信息傳輸通道；在城市軌道交通領(lǐng)域參照相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，采用商用設(shè)備COTS技術(shù)發(fā)展列控系統(tǒng)。在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，研究新一代基于移動(dòng)通信的列控系統(tǒng)(CBTC)，來(lái)確保鐵路、城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行安全和提高運(yùn)輸效率，迫切需要裝備性能先進(jìn)、安全可靠的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。由于GSM-R的網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，不是簡(jiǎn)單的設(shè)備連接，或者是簡(jiǎn)單的設(shè)備開(kāi)通。它是一個(gè)大的系統(tǒng)，這個(gè)大的系統(tǒng)本身就有各個(gè)環(huán)節(jié)。而且網(wǎng)絡(luò)本身就受到無(wú)線(xiàn)信號(hào)環(huán)境以及氣候環(huán)境等諸多因素的影響。要注意ＧＳＭ－Ｒ的電磁環(huán)境，其干擾源主要一是系統(tǒng)內(nèi)部干擾，主要是由頻率規(guī)劃和小區(qū)規(guī)劃不當(dāng)?shù)茸陨碓蛟斐傻耐l、鄰頻干擾等；二是外部干擾又分為來(lái)自中國(guó)移動(dòng)ＧＳＭ網(wǎng)的干擾，ＣＤＭＡ基站下行鏈路對(duì)ＧＳＭ－Ｒ上行鏈路的干擾，全頻段或部分頻段人為故意大信號(hào)堵塞干擾等。如排除自身因素和人為因素，ＧＳＭ－Ｒ的干擾最可能來(lái)源于與其共享頻率資源的中國(guó)移動(dòng)ＧＳＭ－Ｒ網(wǎng)絡(luò)。在如此復(fù)雜的電磁環(huán)境中，應(yīng)對(duì)ＧＳＭ－Ｒ網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“無(wú)線(xiàn)空中管制”，為列車(chē)控制系統(tǒng)創(chuàng)造無(wú)“污染”的通信天空。采用何種方案來(lái)與中國(guó)移動(dòng)等單位進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而保證ＧＳＭ－Ｒ正常的無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境，將是鐵路面臨的一個(gè)緊迫而重要的問(wèn)題。還有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況會(huì)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的變化而變化?？赡茉谖覀冮_(kāi)工的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，傳控系統(tǒng)也沒(méi)有問(wèn)題。但是在設(shè)備的互相影響和無(wú)線(xiàn)信道變化的影響下，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一些變化。這就要求我們?cè)谶\(yùn)營(yíng)維護(hù)的時(shí)候能夠通過(guò)有效手段監(jiān)測(cè)到干擾，并防止干擾。換句話(huà)說(shuō)，高速鐵路對(duì)整個(gè)GSM-R的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)提出了很高的要求。從我國(guó)目前的GSM-R系統(tǒng)主要有三個(gè)設(shè)備供應(yīng)商。我國(guó)的GSM-R網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在剛開(kāi)始的時(shí)候是按某一單線(xiàn)來(lái)建的，以后會(huì)過(guò)渡到將各條線(xiàn)逐步連在一起作為一張網(wǎng)來(lái)管理。從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，GSM-R更多的應(yīng)用需要有前期認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)以及應(yīng)用和推廣三個(gè)階段。目前只是停留在系統(tǒng)建設(shè)期，基本上還沒(méi)有開(kāi)始成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用起來(lái)，還沒(méi)有到成熟應(yīng)用的階段。從建設(shè)的角度來(lái)講，GSM-R一定要形成標(biāo)準(zhǔn)化，否則不同的廠(chǎng)商提供的產(chǎn)品不同，如果我們沒(méi)有一個(gè)公用的標(biāo)準(zhǔn)是連接不到一起去的。
      所以，我國(guó)鐵道部這幾年一直在組織各個(gè)廠(chǎng)家做標(biāo)準(zhǔn)化和互聯(lián)互通方面的工作。只有在標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)基礎(chǔ)之上，才能夠做到將現(xiàn)在的各條鐵道線(xiàn)連接起來(lái)。GSM-R建設(shè)應(yīng)該有一個(gè)整體全方位的規(guī)劃方案。實(shí)際上我國(guó)鐵道部一直在向這方面靠攏，在做這方面的工作。但是規(guī)劃也好，方案也好，我們畢竟是從無(wú)到有，隨著GSM-R線(xiàn)路越建越多，我們的經(jīng)驗(yàn)也會(huì)越來(lái)越豐富。整體的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃應(yīng)該會(huì)隨著鐵路的發(fā)展逐漸得到完善。
      第三篇：關(guān)于列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的分類(lèi)
      關(guān)于列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的分類(lèi)
      列車(chē)運(yùn)行控制（簡(jiǎn)稱(chēng)列控）系統(tǒng)是將先進(jìn)的控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與鐵路信號(hào)技術(shù)溶為一體的行車(chē)指揮、控制、管理自動(dòng)化系統(tǒng)。它是現(xiàn)代鐵路保障行車(chē)安全、提高運(yùn)輸效率的核心，也是標(biāo)志一個(gè)國(guó)家軌道交通技術(shù)裝備現(xiàn)代化水準(zhǔn)的重要組成部分。值得注意的是，各國(guó)鐵路由于歷史、傳統(tǒng)術(shù)語(yǔ)、指示和原文意義不同等原因，對(duì)列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的名稱(chēng)劃分也不盡相同，列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)（ATP）與列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）并沒(méi)有嚴(yán)格的劃分，在城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)ATC系統(tǒng)中包括列車(chē)自動(dòng)防護(hù)ATP、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)督ATS和列車(chē)自動(dòng)駕駛ATO。
      在列控系統(tǒng)研究方面發(fā)達(dá)國(guó)家已有較長(zhǎng)發(fā)展歷史，比較成功的列控系統(tǒng)有：日本新干線(xiàn)ATC系統(tǒng)，法國(guó)TGV鐵路和韓國(guó)高速鐵路的TVM300及TVM430系統(tǒng)，德國(guó)及西班牙鐵路采用的LZB系統(tǒng)，及瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)等。這些列車(chē)控制系統(tǒng)都結(jié)合本國(guó)的特點(diǎn)、具有本身差別的技術(shù)前提和順應(yīng)規(guī)模，因此，列控系統(tǒng)可以分成許多類(lèi)型。
      如按照地車(chē)信息傳道輸送方式分類(lèi)：一種為持續(xù)式列控系統(tǒng)，其車(chē)載設(shè)備可持續(xù)接收到地面列控設(shè)備的車(chē)-地通信信息，是列控技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展的主流。如：德國(guó)LZB系統(tǒng)、法國(guó)TVM系統(tǒng)、日本數(shù)碼ATC系統(tǒng)。采用持續(xù)式列車(chē)速度控制的日本新干線(xiàn)列車(chē)追蹤距離為5min（分 min），法國(guó)TGV北部線(xiàn)區(qū)間能力甚或達(dá)到3min（分 min）。
      另一種為點(diǎn)式列控系統(tǒng)，其接收地面信息不持續(xù)，但對(duì)列車(chē)運(yùn)行與司機(jī)把持的監(jiān)視其實(shí)不間斷，因此也有較好的安全防護(hù)效能。如：瑞典EBICAB系統(tǒng)。
      還有一種為點(diǎn)連著式列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，其軌道電路完成列車(chē)占用檢測(cè)及完整性查抄，持續(xù)向列車(chē)傳送控制信息。點(diǎn)點(diǎn)連著式信息設(shè)備傳道輸送定位信息、進(jìn)路參數(shù)、路線(xiàn)參數(shù)、限速和停車(chē)信息。如：我國(guó)CTCS2級(jí)。
      如按控制模式分為階梯控制方式和曲線(xiàn)速率控制方式兩類(lèi)。其中階梯速度控制方式，又分有出口速率查抄方式如：法國(guó)TVM300系統(tǒng)；有進(jìn)口速率查抄方式如日本新干線(xiàn)傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)。
      而按照速度-距離模式曲線(xiàn)控制模式，如：德國(guó)LZB系統(tǒng)，日本新干線(xiàn)數(shù)碼ATC系統(tǒng)
      如按照閉塞方式分：有固定閉塞、移動(dòng)閉塞。如按照功效、人機(jī)分工和列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)化程度分： 一有列車(chē)運(yùn)行控制(Automatic Train Stop略稱(chēng)ATS)系統(tǒng)；ATS是一種只在停車(chē)信號(hào)(紅燈)前實(shí)施列車(chē)速度控制的裝備，是
      在非速差式信號(hào)系統(tǒng)下的產(chǎn)品，歸屬列車(chē)速度控制的低級(jí)階段。國(guó)外多種ATS系統(tǒng)補(bǔ)充了簡(jiǎn)略的速率監(jiān)視功效，這種系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，歷史悠長(zhǎng)，在我國(guó)及世界各國(guó)鐵路直到現(xiàn)在廣泛采用。
      二有列車(chē)超速防護(hù)(Automatic Train Protection略稱(chēng)ATP)系統(tǒng)；列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）可對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)最大允許速度時(shí)，自動(dòng)控制列車(chē)實(shí)施常用全制動(dòng)或緊急制動(dòng)，使列車(chē)停在顯示禁止信號(hào)的信號(hào)機(jī)或停車(chē)標(biāo)前方。ATP系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備以?xún)x表或數(shù)字指示方式（車(chē)內(nèi)信號(hào)方式）向司機(jī)給出列車(chē)最大允許速度、目標(biāo)距離和目標(biāo)速度等信息，司機(jī)只要按允許速度操縱機(jī)車(chē)，就能可靠保證列車(chē)安全運(yùn)行，不冒進(jìn)信號(hào)。通俗地說(shuō)，一般ATP系統(tǒng)不包含列車(chē)的自動(dòng)加速和自動(dòng)減速，只是起到超速防護(hù)的目的，在國(guó)內(nèi)也將ATP系統(tǒng)叫成列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)。ATP是根據(jù)速差式信號(hào)系統(tǒng)的建立而產(chǎn)生的，列車(chē)正常運(yùn)行由司機(jī)控制，只在司機(jī)疏忽或失去控制能力且列車(chē)浮現(xiàn)超速時(shí)設(shè)備才發(fā)生效力，并以最大經(jīng)常使用制動(dòng)或緊急制動(dòng)方式，強(qiáng)迫列車(chē)減速或停車(chē)。當(dāng)列車(chē)速度已降至或到達(dá)限速要求，由司機(jī)鑒定和操作制動(dòng)緩解。系統(tǒng)要求符合故障-安全原則。這是一種以人(司機(jī))控為主的列車(chē)運(yùn)行安全系統(tǒng)，在歐洲高速鐵路上遍及采用。三有列車(chē)運(yùn)行控制(Automatic Train Control略稱(chēng)ATC)系統(tǒng)；鐵路列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）可根據(jù)行車(chē)指揮命令、線(xiàn)路參數(shù)、列車(chē)參數(shù)等實(shí)時(shí)監(jiān)督列車(chē)運(yùn)行速度，通過(guò)控制列車(chē)多級(jí)常用制動(dòng)，自動(dòng)降低列車(chē)運(yùn)行速度，保證行車(chē)安全。列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)是比列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)高一級(jí)的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它可替代司機(jī)的部分操作。通俗地說(shuō)，鐵路的ATC系統(tǒng)可以包含列車(chē)的自動(dòng)減速，該系統(tǒng)在日本應(yīng)用較為廣泛，這種控制模式可以有效降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠提高運(yùn)輸效率，不會(huì)因?yàn)樗緳C(jī)的水平不一樣而造成效率的降低，目前我國(guó) 200km/h的動(dòng)車(chē)組引進(jìn)的ATP設(shè)備可以理解為日本方式的ATC系統(tǒng)，即在傳統(tǒng)的ATP系統(tǒng)上加上一個(gè)設(shè)備優(yōu)先控制列車(chē)制動(dòng)的操作模式。ATC又稱(chēng)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)減速系統(tǒng)。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行超過(guò)限定速度時(shí)，列車(chē)運(yùn)行控制實(shí)施正常制動(dòng)，使列車(chē)降至低于限定速度的一定值后，制動(dòng)閥緩解，列車(chē)接續(xù)運(yùn)行。這是一種設(shè)備優(yōu)先的列車(chē)運(yùn)行安全控制系統(tǒng)，司機(jī)一部分操作由設(shè)備代替，但列車(chē)運(yùn)行的正常調(diào)速仍由司機(jī)操作，系統(tǒng)一樣要求故障-安全原則。這種方式很適合于動(dòng)車(chē)組，日本新干線(xiàn)高速鐵路采取這種方式。
      四有列車(chē)運(yùn)行(Automatic Train Operation略稱(chēng)ATO)系統(tǒng)。ATO(又稱(chēng)列控駕駛系統(tǒng))。按系統(tǒng)預(yù)先輸入的程序，按照列車(chē)運(yùn)行圖的要求，由設(shè)備代替司機(jī)舉行列車(chē)運(yùn)行的加速、減速或定點(diǎn)停車(chē)的速度調(diào)整。一般環(huán)境下，司機(jī)除對(duì)列車(chē)開(kāi)始工作操作外，只對(duì)設(shè)備的動(dòng)作舉行監(jiān)視，它歸屬一種非安全系統(tǒng)，一般疊加在ATC或ATP上，列車(chē)運(yùn)行的安全防護(hù)由后者承擔(dān)。該系統(tǒng)已在城市地鐵中較廣泛采用，在龐大的鐵路干線(xiàn)上，由于運(yùn)輸環(huán)境、運(yùn)輸組織比較復(fù)雜、惡劣，一般只是注重ATP系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，關(guān)于ATS和ATO在鐵路運(yùn)輸中應(yīng)用難度較大，目前很少采用。
      總之，雖然日本、法國(guó)及德國(guó)列控系統(tǒng)的名稱(chēng)不同，但有一個(gè)共同點(diǎn)，即自動(dòng)監(jiān)控列車(chē)運(yùn)行速度，通過(guò)車(chē)內(nèi)信號(hào)直接指示列車(chē)應(yīng)遵守運(yùn)行速度（即允許速度）。在人機(jī)關(guān)系方面，系統(tǒng)能可靠的防止由于司機(jī)失去警惕或錯(cuò)誤操作可能釀成的冒進(jìn)信號(hào)或列車(chē)追尾等惡性事故。為便于理解，將鐵路的列車(chē)超速防護(hù)ATP系統(tǒng)稱(chēng)為列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。
      第四篇：列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)期末考試重點(diǎn)總結(jié)
      列控定義：列車(chē)運(yùn)行全過(guò)程或一部分作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)，可以根據(jù)列車(chē)在線(xiàn)路上運(yùn)行的客觀條件和實(shí)際情況，對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度及制動(dòng)方式等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督、控制和調(diào)整。
      列控作用：（1）保障行車(chē)安全。識(shí)別、消除或減弱危及安全的因素。發(fā)現(xiàn)時(shí)，向列車(chē)發(fā)出停車(chē)或降速命令(2）保證運(yùn)輸效率。列控系統(tǒng)確定列車(chē)最小安全制動(dòng)距離，最大限度提高線(xiàn)路通過(guò)能力。
      列控原理：地面設(shè)備根據(jù)前方行車(chē)條件，包括軌道占用情況、進(jìn)路狀態(tài)、線(xiàn)路狀況以及調(diào)度命令，生成行車(chē)許可，通過(guò)車(chē)地通信技術(shù)傳給車(chē)載設(shè)備，結(jié)合列車(chē)數(shù)據(jù)，車(chē)載設(shè)備自動(dòng)計(jì)算生成超速防護(hù)曲線(xiàn)，并實(shí)時(shí)與列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行比較，超速(允許速度）后及時(shí)進(jìn)行控制，防止列車(chē)超速脫軌或與前行列車(chē)追尾。
      列控功能：1.給司機(jī)顯示允許列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)、目標(biāo)距離、目標(biāo)速度、允許速度等。2.防止列車(chē)超過(guò)規(guī)定的限制速度運(yùn)行，包括信號(hào)顯示規(guī)定的限制速度、線(xiàn)路限速、車(chē)輛限速、臨時(shí)限速等。3.自動(dòng)實(shí)施速度控制，一旦列車(chē)速度超過(guò)允許速度，應(yīng)實(shí)施制動(dòng)控制，使列車(chē)減速甚至停車(chē)。4.防止與同一軌道運(yùn)行的列車(chē)相撞或追尾。
      分級(jí)特點(diǎn)：1.CTCS-0干線(xiàn)鐵路裝備的既有鐵路信號(hào)設(shè)備；地面設(shè)備：國(guó)產(chǎn)軌道電路構(gòu)建三顯示/四顯示自動(dòng)閉塞，軌道電路實(shí)現(xiàn)；車(chē)載設(shè)備：通用機(jī)車(chē)信號(hào)，列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置LKJ；固定閉塞 2.CTCS-1由主體機(jī)車(chē)信號(hào)+安全型運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，面向160km/h及以下的區(qū)段，在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，增加點(diǎn)式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行安全監(jiān)控功能。3.CTCS-2提速干線(xiàn)、高速鐵路；應(yīng)答器、ZPW-2000A軌道電路共同完成車(chē)地通信；配置車(chē)站列控中心TCC，根據(jù)地面信號(hào)系統(tǒng)計(jì)算列車(chē)移動(dòng)授權(quán)憑證；車(chē)載ATP+LKJ2000，憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)；可下線(xiàn)在CTCS1/0線(xiàn)路；準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，地面可不設(shè)區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī) 4.CTCS-3主要面向高速鐵路；車(chē)載配置ATP，憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)；RBC基于地面信號(hào)系統(tǒng)計(jì)算列車(chē)移動(dòng)授權(quán)；無(wú)線(xiàn)通信（GSM-R）傳輸車(chē)地信息；軌道電路檢查列車(chē)占用，應(yīng)答器為列車(chē)定標(biāo)；地面可不設(shè)區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)；可下線(xiàn)在CTCS2線(xiàn)路；準(zhǔn)移動(dòng)閉塞；等同于ETCS-2 5.CTCS-4面向高速鐵路；CTCS車(chē)載設(shè)備ATP，憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)；車(chē)載設(shè)備發(fā)送列車(chē)參數(shù)，無(wú)線(xiàn)閉塞中心RBC跟蹤；列車(chē)位置并計(jì)算列車(chē)移動(dòng)授權(quán)；取消區(qū)間軌道電路和通過(guò)信號(hào)機(jī)（移動(dòng)閉塞）；無(wú)線(xiàn)通信（例如：GSM-R、LTE-R等）；列車(chē)完整性檢查由地面RBC和列車(chē)完整性驗(yàn)證系統(tǒng)完成； 等同于ETCS-3 加速牽引：C=F-W勻速惰行：C=-W減速制動(dòng)：C=-(B+W)F牽引力，B制動(dòng)力，W阻力
      牽引力分析：輪軌間的縱向水平作用力超過(guò)最大靜摩擦力時(shí)，輪軌接觸點(diǎn)將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，機(jī)車(chē)動(dòng)輪在強(qiáng)大力矩的作用下快速轉(zhuǎn)動(dòng)，輪軌間的縱向水平作用力變成了滑動(dòng)摩擦力，其數(shù)值比最大靜摩擦力小很多，而列車(chē)運(yùn)行速度很低，這種狀態(tài)稱(chēng)為“空轉(zhuǎn)”。
      空轉(zhuǎn)的危害：局部與車(chē)輪接觸的鋼軌將受到嚴(yán)重摩擦，造成嚴(yán)重耗損鋼軌，甚至導(dǎo)致車(chē)輪陷入鋼軌磨損產(chǎn)生的深坑內(nèi)。該狀態(tài)下?tīng)恳Ψ炊蠓档?，鋼軌和?chē)輪都將遭受劇烈磨損。
      打滑(制動(dòng)力):當(dāng)制動(dòng)力大于黏著力時(shí)，輪軌將發(fā)生滑行，即車(chē)輪將被“抱死”。此時(shí)制動(dòng)力變?yōu)檩嗆夐g的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，閘瓦間的摩擦力由動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力。由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于滾動(dòng)摩擦系數(shù)，因此輪對(duì)一旦滑行，制動(dòng)力將迅速下降?；咀枇Γ毫熊?chē)在理想線(xiàn)路條件下，沿平直軌道運(yùn)行時(shí)遇到的阻力，列車(chē)運(yùn)行中任何情況下都存在的阻力。是列車(chē)內(nèi)部或外界之間的相互摩擦和沖擊產(chǎn)生的，包括：機(jī)械阻力和氣動(dòng)阻力。列車(chē)基本阻力的公式 w0=W0/M
      式中：M—列車(chē)總重；W0—列車(chē)運(yùn)行基本阻力；Q—中間車(chē)輛數(shù)；v—列車(chē)運(yùn)行速(km/h)；△v—逆風(fēng)風(fēng)速(km/h);a、b、c—與機(jī)械阻力相關(guān)的系數(shù)；d—每輛車(chē)車(chē)與空氣阻力相關(guān)的阻力系數(shù)；e—頭車(chē)和尾車(chē)空氣阻力相關(guān)的阻力系數(shù)之和。附加阻力是指列車(chē)在非理想線(xiàn)路條件上運(yùn)行時(shí)受到的額外阻力。坡道附加阻力：，其中BC/AB=sinθ
      曲線(xiàn)附加阻力：Wr=600g/R(N/t)R——曲線(xiàn)半徑(m)Wr=10.5αg/Lr(N/kN)Lr——曲線(xiàn)長(zhǎng)度(m)，α——曲線(xiàn)轉(zhuǎn)角
      隧道空氣附加阻力：有限制坡道時(shí) ws=0.0001LsVs2(N/kN)無(wú)限制坡道時(shí) ws=0.13Ls Ls—隧道長(zhǎng)度(km)，Vs—列車(chē)在隧道內(nèi)的運(yùn)行速度 制動(dòng)方式：1.摩擦制動(dòng)（1）閘瓦制動(dòng)（踏面制動(dòng)）（2）盤(pán)形制動(dòng)：制動(dòng)盤(pán)固定于車(chē)軸上時(shí)稱(chēng)為軸盤(pán)式盤(pán)型制動(dòng)，制動(dòng)盤(pán)連接在車(chē)輪上，稱(chēng)為輪盤(pán)式盤(pán)形制動(dòng)。2.動(dòng)力制動(dòng)分為：電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)、圓盤(pán)渦流制動(dòng)和線(xiàn)性渦流制動(dòng)。制動(dòng)力計(jì)算：全列車(chē)的制動(dòng)力等于全列車(chē)的閘瓦壓力與輪瓦摩擦系數(shù)的乘積之和。
      制動(dòng)力也要受到輪軌間黏著條件的限制：
      式中Q—軸荷重，μ—輪軸間的制動(dòng)粘著系數(shù) A.滑動(dòng)現(xiàn)象在空車(chē)中更容易發(fā)生；
      B.當(dāng)軌面狀況不好時(shí)，黏著系數(shù)下降，易出現(xiàn)滑行。C.緊急制動(dòng)時(shí)，閘瓦壓力K大，容易出現(xiàn)滑行。
      D.當(dāng)速度降低時(shí)，黏著系數(shù)略大，而摩擦系數(shù)隨速度下降急劇增加，因此在低速尤其是快停車(chē)時(shí)，更容易滑行。
      制動(dòng)距離的計(jì)算：
      式中 S—制動(dòng)距離(m);v—制動(dòng)末速度(km/h);v0—制動(dòng)初速度(km/h)式中 Sk—空走距離；Se—實(shí)制動(dòng)距離
      式中 tk—空走時(shí)間(s);v0—制動(dòng)初速(km/h)
      行車(chē)閉塞：按照一定的規(guī)定和信號(hào)設(shè)備組織行車(chē)(使用信號(hào)或憑證），對(duì)追蹤列車(chē)進(jìn)行間隔控制（空間間隔制），避免列車(chē)追尾或相撞。
      空間閉塞（間隔）法：將線(xiàn)路劃分為若干個(gè)區(qū)段，在每個(gè)區(qū)段內(nèi)同時(shí)只準(zhǔn)許一列列車(chē)運(yùn)行的行車(chē)方法。人工閉塞：采用電氣路簽或路牌作為列車(chē)占用該區(qū)間的憑證，由接車(chē)站值班員檢查區(qū)間是否空閑。依靠人工完成。半自動(dòng)閉塞：人工辦理閉塞手續(xù)，列車(chē)憑信號(hào)顯示發(fā)車(chē)后，車(chē)站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。特點(diǎn)：站間或所間只準(zhǔn)許行一列車(chē)；人工辦理閉塞手續(xù)；人工確認(rèn)列車(chē)完整到達(dá)；人工恢復(fù)閉塞。
      自動(dòng)站間閉塞：在有區(qū)間占用檢查條件下，自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)，列車(chē)憑信號(hào)顯示發(fā)車(chē)后，車(chē)站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。
      特點(diǎn)：有區(qū)間占用檢查設(shè)備；站間或所間閉塞只準(zhǔn)走行一列車(chē)；辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路時(shí)自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)；自動(dòng)確認(rèn)列車(chē)到達(dá)和自動(dòng)恢復(fù)閉塞。自動(dòng)（區(qū)間）閉塞：將站間劃分為若干個(gè)閉塞分區(qū)，設(shè)置閉塞分區(qū)占用檢查設(shè)備，每個(gè)閉塞分區(qū)的起點(diǎn)裝設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)，根據(jù)列車(chē)運(yùn)行及軌道占用檢查，自動(dòng)控制信號(hào)機(jī)的顯示，司機(jī)憑信號(hào)顯示行車(chē)。辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路時(shí)自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)，通過(guò)信號(hào)自動(dòng)變換?？梢詫?shí)現(xiàn)站間的列車(chē)追蹤運(yùn)行，提高了運(yùn)輸效率。用于雙線(xiàn)鐵路。虛擬閉塞:是固定閉塞的一種特殊形式，以虛擬方式（設(shè)置通信模塊和定位信標(biāo)）將區(qū)間劃分為若干個(gè)虛擬閉塞分區(qū)，并設(shè)置虛擬信號(hào)機(jī)進(jìn)行防護(hù)。固定閉塞：兩列運(yùn)行列車(chē)之間的空間間隔是若干個(gè)長(zhǎng)度固定的閉塞分區(qū)，一般設(shè)地面通過(guò)信號(hào)機(jī)，保證列車(chē)按照空間間隔制運(yùn)行?；驹瓌t：不能授權(quán)列車(chē)進(jìn)入已被另一列車(chē)占用的分區(qū)；兩追蹤列車(chē)之間的間隔距離必須始終大于后車(chē)的制動(dòng)距離，保證兩輛列車(chē)不會(huì)追尾。
      三顯示自動(dòng)閉塞：綠燈（通行）：表示前方兩個(gè)閉塞分區(qū)空閑，列車(chē)可以按規(guī)定速度運(yùn)行；黃燈（警惕）：表示前方只有一個(gè)閉塞分區(qū)空閑，列車(chē)可以越過(guò)黃燈后再開(kāi)始制動(dòng)；紅燈（停車(chē)）：表示列車(chē)在紅燈前停車(chē)。
      進(jìn)路式信號(hào)：信號(hào)沒(méi)有速度含義，僅表示前方閉塞分區(qū)是否空閑以及空閑狀態(tài) 四顯示自動(dòng)閉塞：綠燈（通行）：表示160/160，入口速度為160km/h，出口速度（即目標(biāo)速度）為160km/h；綠黃（警惕）：表示160/115；黃燈（限速）：表示115/0；紅燈（停車(chē)）：表示0km/h，即前方占用，不得冒進(jìn)。比較：三顯示用一個(gè)閉塞分區(qū)滿(mǎn)足列車(chē)全制動(dòng)距離的需要，四顯示用兩個(gè)較短的閉塞分區(qū)滿(mǎn)足列車(chē)全制動(dòng)距離的需要，適應(yīng)了提速的需求，縮短了列車(chē)追蹤間隔，提高了運(yùn)輸能力。
      準(zhǔn)移動(dòng)閉塞:基于固定閉塞的目標(biāo)—距離控制方式，保留固定閉塞分區(qū)，以前方列車(chē)占用閉塞分區(qū)入口確定目標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)地車(chē)信息傳輸系統(tǒng)向列車(chē)傳送目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等信息。這種閉塞方式稱(chēng)為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。
      移動(dòng)閉塞：追蹤列車(chē)的目標(biāo)點(diǎn)是前行列車(chē)的尾部加一個(gè)安全距離，實(shí)時(shí)與前車(chē)保持安全制動(dòng)距離，閉塞分區(qū)隨列車(chē)移動(dòng)而“移動(dòng)”
      最限制速度: 綜合考慮列車(chē)在區(qū)域各類(lèi)限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最嚴(yán)格限制速度），簡(jiǎn)稱(chēng)最限制速度。
      速度防護(hù)曲線(xiàn)模式：速度-距離模式曲線(xiàn)是根據(jù)目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線(xiàn)路參數(shù)、列車(chē)參數(shù)、制動(dòng)性能等確定的反映列車(chē)允許速度與目標(biāo)距離間的關(guān)系曲線(xiàn)。根據(jù)制動(dòng)曲線(xiàn)的形狀，速度-距離模式曲線(xiàn)可分為分段曲線(xiàn)控制和目標(biāo)-距離控制。根據(jù)所需信號(hào)含義和速度控制方式，分為：階梯速度控制方式和速度-距離模式曲線(xiàn)控制方式
      從列車(chē)安全間隔距離的構(gòu)成與計(jì)算，比較速度防護(hù)方式在運(yùn)輸效率的差別。（1）階梯速度控制（防護(hù)）方式和分段曲線(xiàn)控制（防護(hù)）方式的安全間隔距離構(gòu)成基本相同, 計(jì)算式為：S=(S1+S2+S3+S4)n，其中：S1—車(chē)載設(shè)備接收地面列控信號(hào)響應(yīng)過(guò)程中列車(chē)走行距離；S2—列車(chē)制動(dòng)設(shè)備響應(yīng)過(guò)程中列車(chē)走行距離；S3—列車(chē)制動(dòng)距離（性能最差列車(chē)的最大安全制動(dòng)距離：含空走和有效走行）；S4—安全防護(hù)距離（過(guò)走防護(hù)距離）；n—列車(chē)從最高速度停車(chē)制動(dòng)所需階梯（分區(qū)數(shù)）。（2）基于固定閉塞（準(zhǔn)移動(dòng)閉塞）的目標(biāo)距離控制（防護(hù)）方式的列車(chē)防護(hù)目標(biāo)距離（小于安全追蹤間隔距離）為：L=L0+Lz+L3，其中：L0—列控設(shè)備反映時(shí)間內(nèi)走行距離;Lz—每列車(chē)的實(shí)際最大安全制動(dòng)距離（列車(chē)性能好數(shù)值小，性能差數(shù)值大）；L3—列車(chē)過(guò)走防護(hù)距離。（3）基于移動(dòng)閉塞的目標(biāo)距離控制（防護(hù)）方式的安全追蹤間隔距離（等于列車(chē)防護(hù)目標(biāo)距離）為：S= Sl+ S2+S3+S4，其中：Sl—車(chē)載設(shè)備接收地面列控信號(hào)反映時(shí)間距離；S2—列車(chē)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間距離；S3—每列車(chē)的實(shí)際最大安全制動(dòng)距離；S4—過(guò)走防護(hù)距離。
      比較分析：階梯速度控制（防護(hù)）和分段曲線(xiàn)控制（防護(hù)）方式是按照制動(dòng)性能最差列車(chē)安全制動(dòng)距離要求，以一定的速度等級(jí)將軌道劃分成若干固定區(qū)段，所以對(duì)制動(dòng)性能好的列車(chē)其能力將不能得到充分發(fā)揮，而目標(biāo)距離控制（速度—距離模式曲線(xiàn)控制）則由于車(chē)載設(shè)備按本車(chē)實(shí)際性能實(shí)時(shí)計(jì)算控制模式曲線(xiàn)，可以列車(chē)實(shí)際性能自行控制其追蹤間隔，使各個(gè)列車(chē)的性能得以充分發(fā)揮。因此，目標(biāo)距離模式的運(yùn)輸效率高于階梯速度方式和分段曲線(xiàn)控制方式。
      行車(chē)許可（移動(dòng)授權(quán)MA），允許列車(chē)在基礎(chǔ)設(shè)施限制內(nèi)運(yùn)行到軌道上指定的位置。
      行車(chē)許可終點(diǎn)（EOA）是行車(chē)防護(hù)界限點(diǎn)，目標(biāo)點(diǎn)與它的距離為安全距離。EOA包括：被占用閉塞分區(qū)的入口（固定閉塞或準(zhǔn)移動(dòng)閉塞）、前行列車(chē)安全后端（移動(dòng)閉塞）、為進(jìn)路設(shè)置的道岔警沖標(biāo)等。
      行車(chē)許可證原理：固定閉塞：地面設(shè)備通過(guò)檢測(cè)前車(chē)的占用，以前車(chē)所在的閉塞分區(qū)的起點(diǎn)向后車(chē)方向順序控制信號(hào)的開(kāi)放，生成行車(chē)許可。移動(dòng)閉塞：兩車(chē)追蹤的情況中，列車(chē)實(shí)時(shí)計(jì)算自身的位置，并通知地面設(shè)備，地面設(shè)備結(jié)合前行列車(chē)位置及線(xiàn)路狀況等信息為后行列車(chē)確定行車(chē)許可。
      在固定閉塞（含準(zhǔn)移動(dòng)）的方式下，根據(jù)車(chē)地信息傳輸方式的不同，可將列控系統(tǒng)分為：點(diǎn)式、點(diǎn)-連式和連續(xù)式（基于通信的）列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。
      基于輪軸的測(cè)速原理：利用車(chē)輪的周長(zhǎng)作為“尺子”測(cè)量列車(chē)的走行距離，據(jù)測(cè)量得到的列車(chē)走行距離測(cè)算出列車(chē)運(yùn)行速度，基本公式：D—車(chē)輪直徑，φ—車(chē)輪轉(zhuǎn)速
      速度監(jiān)控曲線(xiàn)：列車(chē)運(yùn)行全過(guò)程的各點(diǎn)位置的限制速度構(gòu)成的速度-距離曲線(xiàn)。分為頂棚速度監(jiān)控區(qū)（運(yùn)行時(shí)不需要考慮前方目標(biāo)點(diǎn)，只需控制列車(chē)速度不超過(guò)該區(qū)域規(guī)定的固定限制速度）目標(biāo)速度監(jiān)控區(qū)（限制速度下降到較低的限制速度值或限制速度為0km/h的目標(biāo)點(diǎn)的區(qū)域）以及安全距離區(qū)。
      CTCS-3級(jí)系統(tǒng)：基于GSM-R無(wú)線(xiàn)通信實(shí)現(xiàn)車(chē)-地信息雙向傳輸，無(wú)線(xiàn)閉塞中心（RBC）生成行車(chē)許可，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車(chē)定位，并具備CTCS-2級(jí)功能的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。
      包括：地面設(shè)備：無(wú)線(xiàn)閉塞中心RBC、GSM-R通信接口設(shè)備、軌道電路、應(yīng)答器、列控中心。車(chē)載設(shè)備：車(chē)載安全計(jì)算機(jī)（VC），GSM-R無(wú)線(xiàn)通信單元（RTU）、軌道電路信息接收單元（TCR）、應(yīng)答器信息接收模塊、記錄單元、人機(jī)界面、列車(chē)接口單元。無(wú)線(xiàn)閉塞中心RBC：接受車(chē)載設(shè)備發(fā)送的位置和列車(chē)數(shù)據(jù)等信息；根據(jù)軌道電路、聯(lián)鎖進(jìn)路等信息生成行車(chē)許可；將行車(chē)許可、線(xiàn)路參數(shù)、臨時(shí)限速傳輸給車(chē)載設(shè)備。
      GSM-R通信接口設(shè)備：用于實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備與地面設(shè)備之間連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸。
      軌道電路實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查；發(fā)送閉塞分區(qū)空閑信息，滿(mǎn)足后備系統(tǒng)的需要。臨時(shí)限速服務(wù)器：集中管理臨時(shí)限速命令，分別向RBC、TCC傳遞臨時(shí)限速信息。列控中心（TCC）：實(shí)現(xiàn)軌道電路編碼，并向RBC傳遞列車(chē)占用信息；通過(guò)軌旁電子單元以及有源應(yīng)答器向C2級(jí)列控車(chē)載設(shè)備傳送限速信息和進(jìn)路信息。應(yīng)答器向車(chē)載設(shè)備傳輸定位和等級(jí)轉(zhuǎn)換信息；向車(chē)載設(shè)備傳送線(xiàn)路參數(shù)和臨時(shí)限速等信息，滿(mǎn)足后備系統(tǒng)的需要。
      軌旁電子單元（LEU）根據(jù)地面設(shè)備提供的信息生成應(yīng)答器所要傳輸報(bào)文的電子設(shè)備。
      車(chē)載安全計(jì)算機(jī)根據(jù)與地面設(shè)備交換的信息監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行。軌道電路信息接收單元接受軌道電路的信息  應(yīng)答器傳輸模塊及應(yīng)答器天線(xiàn)：應(yīng)答器傳輸模塊通過(guò)與應(yīng)答器天線(xiàn)連接，接收地面應(yīng)答器的信息。
      無(wú)線(xiàn)傳輸模塊通過(guò)與GSM-R車(chē)載電臺(tái)連接，實(shí)現(xiàn)車(chē)-地雙向信息傳輸。人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)司機(jī)與車(chē)載設(shè)備之間的信息交互
      列車(chē)接口單元提供安全計(jì)算機(jī)與列車(chē)相關(guān)設(shè)備之間的接口
      測(cè)速測(cè)距單元接受測(cè)速傳感器等設(shè)備的信號(hào)，測(cè)量列車(chē)運(yùn)行速度和運(yùn)行距離。司法記錄器記錄與列車(chē)運(yùn)行安全有關(guān)的數(shù)據(jù)，在需要時(shí)下載進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。C3主要工作模式：完全監(jiān)控模式、目視行車(chē)模式、引導(dǎo)模式、調(diào)車(chē)模式、隔離模式、待機(jī)模式、休眠模式（部分監(jiān)控模式、機(jī)車(chē)信號(hào)模式僅C2）
      CTCS-2級(jí)是基于軌道電路和應(yīng)答器傳輸列車(chē)行車(chē)許可信息并采用目標(biāo)距離連續(xù)速度 控制模式監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行的列控系統(tǒng) CTCS-2級(jí)列控車(chē)載設(shè)備：由車(chē)載計(jì)算機(jī)、STM、BTM、人機(jī)接口、運(yùn)行記錄單元、應(yīng)答器信息接收天線(xiàn)、速度傳感器、列車(chē)接口單元、軌道電路信息接收天線(xiàn)等
      列控地面設(shè)備列控中心、ZPW-2000系列無(wú)絕緣軌道電路、應(yīng)答器。
      C2行車(chē)許可包括目標(biāo)距離：距行車(chē)許可終點(diǎn)的距離；目標(biāo)速度：通過(guò)行車(chē)許可終點(diǎn)時(shí)的速度；線(xiàn)路數(shù)據(jù)：坡度、靜態(tài)限速、線(xiàn)路條件（過(guò)分相信息、等級(jí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)等）；臨時(shí)限速信息。
      C2軌道電路：完成列車(chē)占用檢測(cè)、向車(chē)載設(shè)備發(fā)送列車(chē)前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量信息以及進(jìn)站道岔側(cè)向位置進(jìn)路信息。
      C2列控中心：綜合軌道電路、應(yīng)答器信 息和動(dòng)車(chē)組參數(shù)，自動(dòng)生成連續(xù)速度控制模式曲線(xiàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行。
      C2應(yīng)答器提供臨時(shí)限速和進(jìn)路信息，線(xiàn)路允許速度和閉塞分區(qū)長(zhǎng)度等。
      C2與C3的地面設(shè)備構(gòu)成與功能方面的差異與相同點(diǎn)：設(shè)備構(gòu)成方面：CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)地面設(shè)備主要由車(chē)站列控中心、軌道電路和應(yīng)答器構(gòu)成。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)地面設(shè)備是在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，主要增加了無(wú)線(xiàn)閉塞中心(RBC)、臨時(shí)限速服務(wù)器和GSM-R通信接口設(shè)備。功能方面：CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的行車(chē)許可由地面設(shè)備RBC生成，行車(chē)命令由GSM_R通信接口設(shè)備傳輸，軌道電路只實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查功能，應(yīng)答器提供列車(chē)定位和等級(jí)轉(zhuǎn)換信息的功能。與CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)相比，CTCS-2列控系統(tǒng)的地面設(shè)備軌道電路，除了實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查功能外，還需承擔(dān)向車(chē)載設(shè)備發(fā)送行車(chē)許可信息的功能；地面設(shè)備應(yīng)答器，除了提供列車(chē)定位和等級(jí)轉(zhuǎn)換信息功能外，還需承擔(dān)傳輸進(jìn)路狀態(tài)、臨時(shí)限速和線(xiàn)路參數(shù)等信息的功能。
      Zpw2000A無(wú)絕緣軌道電路的組成：室內(nèi)包括發(fā)送器、接收器、衰耗器、站防雷、電纜模擬網(wǎng)絡(luò)；室外包括屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜、匹配變壓器、調(diào)諧單元、空心線(xiàn)圈、補(bǔ)償電容。功能：設(shè)備狀態(tài)檢查、列車(chē)占用檢查、地-車(chē)信息傳輸。
      軌道電路工作狀態(tài)：調(diào)整狀態(tài)-空閑；分路狀態(tài)-占用；斷軌狀態(tài)-占用（一種是列車(chē)在鋼軌上行駛的沖擊力使鋼軌折斷，另一種是工務(wù)施工或自然災(zāi)害等使鋼軌折斷。防護(hù)設(shè)備顯示軌道電路“占用”信息，禁止列車(chē)駛?cè)氡拒壍离娐?。）?/p>
      列車(chē)分路電阻：列車(chē)分路軌道電路所形成的短路電阻分路靈敏度：當(dāng)軌道電路被列車(chē)或其它導(dǎo)體分路，恰好使軌道電路接收設(shè)備能反映軌道占用狀態(tài)的列車(chē)分路電阻或該導(dǎo)體的電阻值極限分路靈敏度：軌道電路各點(diǎn)的分路靈敏度不同，對(duì)某一段具體軌道電路來(lái)說(shuō)，該段軌道電路的極限分路靈敏度是取各點(diǎn)分路靈敏度的最小值。標(biāo)準(zhǔn)分路靈敏度規(guī)定的最小分路電阻,我國(guó)規(guī)定0.06歐。極性交叉：在絕緣的兩側(cè)要求軌面電壓具有不同的極性或載頻。
      L5（21.3）準(zhǔn)許規(guī)速行運(yùn)行，前方7及以上閉塞分區(qū)空閑 L（11.4）準(zhǔn)許規(guī)速行運(yùn)行，前方三個(gè)空閑 LU（13.6）準(zhǔn)許規(guī)速行運(yùn)行，2空閑
      UU（18）限速運(yùn)行，表示列車(chē)接近的地面信號(hào)機(jī)開(kāi)放經(jīng)道岔側(cè)向位置進(jìn)路
      UUS（19.1）限速運(yùn)行，表示列車(chē)接近的地面信號(hào)機(jī)開(kāi)放經(jīng)18號(hào)及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)路，且次一架信號(hào)機(jī)開(kāi)放經(jīng)道岔直向或18號(hào)及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)路 HB（24.6）表示列車(chē)接近的進(jìn)站或接車(chē)進(jìn)路信號(hào)機(jī)開(kāi)放引導(dǎo)信號(hào)或通過(guò)信號(hào)機(jī)
      顯示容許信號(hào)
      HU（26.8）要求及時(shí)采取停車(chē)措施 H（29）要求列車(chē)采取緊急停車(chē)措施
      U2（14,7）要求列車(chē)減速到規(guī)定的速度等級(jí)越過(guò)接近的地面信號(hào)機(jī)，并預(yù)告次一架地面信號(hào)機(jī)顯示兩個(gè)黃色燈光
      U2S（20.2）要求列車(chē)減速到規(guī)定的速度等級(jí)越過(guò)接近的地面信號(hào)機(jī)并預(yù)告次一架地面信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)黃色閃光和一個(gè)黃色燈光 LU2（15.8）注意運(yùn)行，預(yù)告次一架顯兩黃
      U（16.9）減速到規(guī)定速度等級(jí)越過(guò)接近的地面信號(hào)機(jī)，次一架顯紅
      列控中心主要功能：1.根據(jù)列車(chē)進(jìn)路和軌道區(qū)段狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)和區(qū)間軌道電路的載頻、低頻信息編碼和發(fā)送功能，控制軌道電路發(fā)碼方向 2.根據(jù)臨時(shí)限速設(shè)置和列車(chē)進(jìn)路開(kāi)通情況，實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器報(bào)文的實(shí)時(shí)組幀、編碼、校驗(yàn)和向LEU發(fā)送的功能 3.實(shí)現(xiàn)TCC站間安全信息的實(shí)時(shí)傳輸4.區(qū)間運(yùn)行方向和閉塞的控制5.區(qū)間信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制6.無(wú)配線(xiàn)車(chē)站進(jìn)出站信號(hào)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采集7.通過(guò)繼電器與異物侵限系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)異物侵限災(zāi)害防護(hù) 8.向CTC設(shè)備傳輸區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)、編碼、方向和設(shè)備狀態(tài)9.具有自診斷與維護(hù)功能
      應(yīng)答器：基于電磁耦合原理實(shí)現(xiàn)的車(chē)地高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)式設(shè)備，用于在特定地點(diǎn)從地面向列車(chē)傳送報(bào)文信息。
      應(yīng)答器的組成：地面應(yīng)答器（應(yīng)答器），軌旁電子單元（LEU），車(chē)載天線(xiàn)，應(yīng)答器傳輸模塊（BTM）
      應(yīng)答器功能：有源應(yīng)答器：提供臨時(shí)限速和進(jìn)路信息；無(wú)源應(yīng)答器：提供閉塞分區(qū)長(zhǎng)度、線(xiàn)路限速和換算坡度等。應(yīng)答器基本原理：應(yīng)答器安裝在軌道中間軌枕上，不要求外加電源、處于休眠狀態(tài)。列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)地面應(yīng)答器被車(chē)載天線(xiàn)發(fā)送的功率載波能量瞬時(shí)激活將接收到的電磁能量轉(zhuǎn)換成電能，并利用這些電能調(diào)出存儲(chǔ)信息經(jīng)調(diào)制后循環(huán)向車(chē)載設(shè)備發(fā)送報(bào)文信號(hào)，車(chē)載天線(xiàn)接收應(yīng)答器所發(fā)射的報(bào)文信號(hào)，經(jīng)譯碼處理發(fā)送給列控車(chē)載設(shè)備安全計(jì)算機(jī)。
      RBC設(shè)備采用硬件安全比較冗余結(jié)構(gòu)，包括：無(wú)線(xiàn)閉塞單元（RBU）、協(xié)議適配器（VIA）、RBC維護(hù)終端、司法記錄器（JRU）、操作控制 終端和等設(shè)備組成。
      RBC功能 1.數(shù)據(jù)配置（根據(jù)列控?cái)?shù)據(jù)表、信號(hào)平面圖、RBC設(shè)備信息，建立內(nèi)部拓?fù)鋱D）2.地面動(dòng)態(tài)狀態(tài)映射（聯(lián)鎖：進(jìn)路信息，TSRS：臨時(shí)限速信息等）3.列車(chē)管理（連接、注冊(cè)、斷開(kāi)連接、注銷(xiāo)）4.MA生成5.RBC切換（雙電臺(tái)、單電臺(tái)）
      RBC生成行車(chē)許可的過(guò)程（1）形成許可（MA）定位：RBC通過(guò)列車(chē)位置報(bào)告從列車(chē)獲得當(dāng)前的列車(chē)位置，并且在內(nèi)部拓?fù)鋱D上形成列車(chē)精確定位；（2）形成許可數(shù)據(jù)：RBC接收車(chē)站聯(lián)鎖和TSRS（臨時(shí)限速服務(wù)器）的進(jìn)路和臨時(shí)限速信息，并將其映射到內(nèi)部拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)；（3）確定許可范圍：RBC根據(jù)進(jìn)路狀態(tài)將列車(chē)前方盡可能多的進(jìn)路分配給列車(chē)，計(jì)算進(jìn)路長(zhǎng)度，填充行車(chē)許可；（4）形成許可信息：RBC根據(jù)進(jìn)路上的線(xiàn)路與設(shè)備特征，填充鏈接信息、坡度曲線(xiàn)、靜態(tài)速度曲線(xiàn)、等級(jí)轉(zhuǎn)換、RBC切換、臨時(shí)限速等信息，共同構(gòu)成行車(chē)許可消息，發(fā)給車(chē)載設(shè)備。
      映射技術(shù)：1.進(jìn)路映射技術(shù)：根據(jù)來(lái)自聯(lián)鎖的進(jìn)路編號(hào)和進(jìn)路狀態(tài)，找到RBC內(nèi)部保存的對(duì)應(yīng)進(jìn)路，并更新其狀態(tài)。2.臨時(shí)限速映射技術(shù)：根據(jù)來(lái)自臨時(shí)限速服務(wù)器的 臨時(shí)限速命令，按照公里標(biāo)、線(xiàn)路號(hào)、限速值等信息將臨時(shí)限速設(shè)置到內(nèi)部拓?fù)鋱D上的對(duì)應(yīng)區(qū)域。
      臨時(shí)限速是指線(xiàn)路固定速度以外的、具有時(shí)效性 的限制速度
      RBC管理臨時(shí)限速：RBC根據(jù)臨時(shí)限速服務(wù)器的臨時(shí)限速命令，按照公里標(biāo)、線(xiàn)路號(hào)、限速值等信息將臨時(shí)限速設(shè)置到內(nèi)部拓?fù)鋱D上的對(duì)應(yīng)區(qū)域；RBC為列車(chē)生成行車(chē)許可中包含臨時(shí)限速度區(qū)段時(shí)，向車(chē)載設(shè)備發(fā)送MA同時(shí)，發(fā)送臨時(shí)限速信息，包括：至限速區(qū)段的距離、限速區(qū)段長(zhǎng)度、限速值等
      等級(jí)轉(zhuǎn)換：正常的等級(jí)轉(zhuǎn)換在等級(jí)邊界（轉(zhuǎn)換區(qū)域）自動(dòng)進(jìn)行。等級(jí)轉(zhuǎn)換區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)換命令由RBC/應(yīng)答器提供
      RBC切換：列車(chē)到達(dá)接近下一RBC邊界時(shí)，車(chē)載設(shè)備向RBC1報(bào)告位置；RBC1從RBC2獲得進(jìn)路信息，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車(chē)許可；列車(chē)經(jīng)過(guò)切換應(yīng)答器時(shí)，GSM-R車(chē)載移動(dòng)電臺(tái)與RBC2建立通信；RBC切換自動(dòng)完成，列車(chē)受到RBC2的控制，車(chē)載設(shè)備終止與RBC1的通信；車(chē)載設(shè)備從RBC2接收到新的行車(chē)許可。（雙電臺(tái)時(shí)：列車(chē)受到RBC1控制，根據(jù)RBC1提供的行車(chē)許可運(yùn)行；RBC1命令另一個(gè)GSM-R車(chē)載電臺(tái)呼叫RBC2，與RBC2建立通信，RBC1從RBC2獲得進(jìn)路信息，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車(chē)許可；列車(chē)頭部通過(guò)切換應(yīng)答器后，列車(chē)受到RBC2的控制；列車(chē)尾部通過(guò)切換應(yīng)答器后，終止與RBC1的通信，完成RBC切換。列車(chē)根據(jù)RBC2提供的行車(chē)許可運(yùn)行。）注：為使列車(chē)不減速越過(guò)切換邊界，RBC1提供行車(chē)許可將在RBC2管轄區(qū)域延長(zhǎng)：一個(gè)40s正常行駛距離 + 完整制動(dòng)距離的長(zhǎng)度。
      臨時(shí)限速服務(wù)器主要功能：①臨時(shí)限速命令的接收與校驗(yàn)：接收來(lái)自CTC的臨時(shí)限速命令，對(duì)全線(xiàn)臨時(shí)限速命令進(jìn)行安全存儲(chǔ)、校驗(yàn)、撤銷(xiāo)、拆分、設(shè)置和取消，以及對(duì)臨時(shí)限速設(shè)置時(shí)機(jī)的輔助提示等。驗(yàn)證限速命令來(lái)源的合 法性、限速數(shù)據(jù)的有效性，校核發(fā)往兩個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)（RBC和TCC）的臨時(shí)限速一致性。②臨時(shí)限速命令的下達(dá)：向RBC和TCC下達(dá)臨時(shí)限速命令，并檢查兩個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)的臨時(shí)限速執(zhí)行情況，當(dāng)發(fā)生一致性沖突或其他異常情況下，向目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)送導(dǎo)向安全的恢復(fù)指令，同時(shí)向操作員終端發(fā)送報(bào)警信息，提醒操作員處理。③記錄功能。
      第五篇：基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)概述
      西南交大的課件第1節(jié) 基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)概述
      《列控車(chē)載設(shè)備》、《列控地面設(shè)備》徐嘯明，中國(guó)鐵道出版社，2007 《閉塞與列控》付世善，中國(guó)鐵道出版社，2006
      1.CBTC的發(fā)展前提和前景
      19世紀(jì)中葉出現(xiàn)火車(chē)之后，立即就有人研究如何控制火車(chē)安全運(yùn)行問(wèn)題。早期，為了保證列車(chē)的安全，所以采用人騎馬作為列車(chē)運(yùn)行先導(dǎo)，以后又用過(guò)在一定距離設(shè)置導(dǎo)運(yùn)人員，揮旗來(lái)表達(dá)列車(chē)可否安全前行。1930年在英國(guó)開(kāi)始第一次應(yīng)用橫木式帶燈光的信號(hào)機(jī)，而美國(guó)在1932年采用在柱子上掛黑球或白球來(lái)對(duì)列車(chē)指示停車(chē)或通過(guò)。1941年臂板信號(hào)才正式誕生在英國(guó)。1932年莫爾斯電報(bào)機(jī)發(fā)明后，很快就引人到鐵路。1941年英國(guó)人提出閉塞電報(bào)機(jī)專(zhuān)利，并于1951年在英國(guó)鐵路獲得普及應(yīng)用。1976年發(fā)明了電話(huà)，又為鐵路應(yīng)用構(gòu)成電話(huà)閉塞，這種方法至今在特殊情況下，如地震、洪水后等應(yīng)急時(shí)尚有應(yīng)用。
      除了上述兩種方法，還有應(yīng)用路簽機(jī)和路牌機(jī)方法，1979年英國(guó)人泰爾(Tyres)發(fā)明電氣路牌機(jī)，即兩相鄰車(chē)站各有一個(gè)路牌機(jī)，它們之間有電氣聯(lián)接，兩站之間有列車(chē)運(yùn)行，一定要領(lǐng)到一個(gè)路牌才能作為運(yùn)行的憑證。而在平時(shí)，在一個(gè)時(shí)間內(nèi)只允許有一個(gè)路牌從中取出，以此保證行車(chē)安全。1999年英國(guó)人韋布和湯姆森(Webb and Thomson)發(fā)明了電氣路簽機(jī)，它工作原理與電氣路牌機(jī)相似，即平時(shí)在一組路簽機(jī)中只能取出一枚路簽供運(yùn)行的列車(chē)司機(jī)作為行車(chē)憑證。
      從宏觀來(lái)分析，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)際上包含下列幾個(gè)部分： 1.車(chē)站的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      它一般以車(chē)站聯(lián)鎖來(lái)表達(dá)。在一個(gè)車(chē)站內(nèi)，將車(chē)站內(nèi)的道岔，進(jìn)站、出站、調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)，車(chē)站主干線(xiàn)、車(chē)站股道等三大部分之間按一定聯(lián)鎖關(guān)系構(gòu)成系統(tǒng)，為列車(chē)創(chuàng)造行車(chē)進(jìn)路或調(diào)車(chē)進(jìn)路，它既要保證行車(chē)安全，又要保證行車(chē)效率。
      2.區(qū)間的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)
      它是指列車(chē)在所有車(chē)站與車(chē)站之間運(yùn)行的控制系統(tǒng)，其目的是保證它們的安全運(yùn)行、提高行車(chē)效率和提供信息。
      3.駝峰編組站運(yùn)行控制系統(tǒng)
      從邏輯控制使用來(lái)區(qū)分，上述三方面系統(tǒng)是各自獨(dú)立的，即它們的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)都獨(dú)立，它們的研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用等可以彼此不相干。但是從信息流而言，這三者之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，因?yàn)槿魏温每土熊?chē)運(yùn)行，都要經(jīng)過(guò)車(chē)站和區(qū)間，而貨物列車(chē)則不僅有經(jīng)車(chē)站、區(qū)間之外還有駝峰編組站。
      從微觀而言，人們經(jīng)常把列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)指的是區(qū)間列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，而且往往簡(jiǎn)稱(chēng)為列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，但實(shí)際上在車(chē)站范圍的列車(chē)運(yùn)行控制也屬于此范疇。在TTS-R中，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)占有重要的地位，因?yàn)樗菂f(xié)調(diào)運(yùn)輸中速度、密度和載重三者之間關(guān)系，它也是提供列車(chē)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息等關(guān)鍵所在。在區(qū)間列車(chē)運(yùn)行控制中，最基本的問(wèn)題有以下三方面：
      CBTC的發(fā)展前提和背景(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)(1)要保證任何一個(gè)運(yùn)行中的列車(chē)是安全的，即它要與前行列車(chē)保持足夠的安全距離，不撞前行車(chē)，同時(shí)也要防護(hù)本列車(chē)，使后續(xù)列車(chē)也與本列車(chē)保持一個(gè)安全距離。為此，就必須決定本列車(chē)應(yīng)該按什么速度行車(chē)，安全是行車(chē)的基本要求。
      (2)在保證行車(chē)安全的前提下，還要使行車(chē)有效率。業(yè)主、旅客和貨主三者都對(duì)此有共同要求，而且它也是表征一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)的標(biāo)志之一。
      (3)在信息社會(huì)里，有關(guān)列車(chē)運(yùn)行的信息也極為重要。因?yàn)檫\(yùn)行管理者只有知道所有列車(chē)信息，它才能統(tǒng)籌管理；旅客關(guān)心的是列車(chē)什么時(shí)候開(kāi)，什么時(shí)候到達(dá)目的地，中間又經(jīng)過(guò)什么地方，沿路有否好風(fēng)景；貨主關(guān)心的是什么時(shí)候可將托運(yùn)的貨物送走，運(yùn)行列車(chē)現(xiàn)在又在哪里?它什么時(shí)候到達(dá)貨物目的地?因此，列車(chē)運(yùn)行中首先要提供最原始的“3W”信息，即：
      1W——When——什么時(shí)間 2W——What——什么列車(chē) 3W——Where——在哪里
      有了一系列基礎(chǔ)信息之后，才能派生出二次、三次等多次相關(guān)信息。
      基于通信的列車(chē)控制(Communications-based Train Control，CBTC)系統(tǒng)獨(dú)立于軌道電路，采用高精度的列車(chē)定位和連續(xù)、高速、雙向的數(shù)據(jù)通信，通過(guò)車(chē)載和地面安全設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的控制。CBTC已在全世界范圍內(nèi)發(fā)展，它不僅在地面大鐵路得到推廣應(yīng)用，而且在城市軌道交通系統(tǒng)，包括地下鐵道或快捷運(yùn)輸線(xiàn)路也給以青睞。
      基于通信的列車(chē)控制利用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)。突破了固定閉塞的局限，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)閉塞，在技術(shù)和成本上較傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)有明顯的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)無(wú)需在軌道上進(jìn)行固定長(zhǎng)度、固定位置的閉塞分區(qū)，而是把每一列車(chē)加上前后的一定安全距離作為一個(gè)移動(dòng)的分區(qū)，列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)都是動(dòng)態(tài)的。列車(chē)的安全間距是按后續(xù)列車(chē)在當(dāng)前速度下所需的制動(dòng)距離加上安全余量計(jì)算得出。列車(chē)的最小運(yùn)行間隔在90s以?xún)?nèi)，個(gè)別條件下可實(shí)現(xiàn)小于60 s的間隔時(shí)間。與傳統(tǒng)的固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞技術(shù)相比移動(dòng)閉塞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車(chē)載設(shè)備與軌旁設(shè)備不間斷的信急雙向傳輸，使列車(chē)定位更精確、控制更靈活，可以安全有效地縮短列車(chē)間隔，提高列車(chē)運(yùn)行的安全性與可靠性。降低列車(chē)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。
      CBTC技術(shù)發(fā)源于歐洲連續(xù)式列車(chē)控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。包括阿爾卡特、西門(mén)子、阿爾斯通等多家列車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)備提供商均開(kāi)發(fā)出了自己的CBTC系統(tǒng)，并在溫哥華、倫敦、巴黎、香港、武漢等多個(gè)城市的軌道交通線(xiàn)路上運(yùn)行。我國(guó)于2004年投入運(yùn)營(yíng)的武漢輕軌是國(guó)內(nèi)第一條采用CBTC方案的城市軌道交通線(xiàn)路。然而對(duì)于仍在運(yùn)營(yíng)的軌道交通系統(tǒng)，如何在不影響服務(wù)的條件下應(yīng)用先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)，是運(yùn)營(yíng)商在考慮對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)時(shí)必須而對(duì)的問(wèn)題。
      迄今為止最大的，實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)商CBTC系統(tǒng)設(shè)備互連互通的CBTC項(xiàng)目正在紐約地鐵進(jìn)行，并準(zhǔn)備將該技術(shù)用于改造紐約地鐵信號(hào)系統(tǒng)。1999年，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)軌道交通運(yùn)輸車(chē)輛接口委員會(huì)(IEEE Rail Transit Vehicle Interface Standards Committee，IEEE RTVISC)制定并頒布了CBTC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《IEEE Std 1474.1一1999 KIEEE基于通信列車(chē)控制的性能和功能要求(第一版)》(“IEEE Standard for Communications-Based Train Control(CBTC)Performance and Functional and Functional Requirements”，以下簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn))。準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了CBTC系統(tǒng)的功能，并規(guī)定了CBTC系統(tǒng)的列車(chē)運(yùn)行間隔、安全性和可用性等技術(shù)指標(biāo)。
      第2節(jié) CBTC的特點(diǎn)
      1.CBTC的特點(diǎn) 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)與地面間連續(xù)的雙向通信。實(shí)時(shí)提供列車(chē)的位置及速度等信息，動(dòng)態(tài)地控制列車(chē)運(yùn)行。移動(dòng)閉塞制式下后續(xù)列車(chē)的最大制動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)可比準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和固定閉塞更靠近先行列車(chē)，因此可以縮小列車(chē)運(yùn)行間隔，使運(yùn)營(yíng)公司有條件實(shí)現(xiàn)“小編組，高密度”，從而使系統(tǒng)可以在滿(mǎn)足同等客運(yùn)需求條件下減少旅客候車(chē)時(shí)間，縮小站臺(tái)寬度和空間，降低基建投資。此外，由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，核心部分均通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。因此使系統(tǒng)硬件數(shù)量大大減少，可節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。
      移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的安全關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)一般采取三取二或二取二的冗余配置。系統(tǒng)通過(guò)故障安全原則對(duì)軟、硬件及系統(tǒng)進(jìn)行量化和認(rèn)證，可保證系統(tǒng)的可靠性、安全性和可用度。
      無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閉塞的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)對(duì)所有的子系統(tǒng)透明，對(duì)通信數(shù)據(jù)的安全加密和接入防護(hù)等措施可保證數(shù)據(jù)通信的安全。由于采取了開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間邏輯接口的標(biāo)準(zhǔn)化，從而有可能實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的互聯(lián)互通。采取開(kāi)放式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也使國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商可從部分部件的國(guó)產(chǎn)化著手，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。
      在對(duì)既有點(diǎn)式ATP或數(shù)字軌道電路系統(tǒng)的改造中，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)能直接添加到既有系統(tǒng)之上。因此對(duì)于混合列車(chē)運(yùn)行模式來(lái)說(shuō)，移動(dòng)閉塞技術(shù)是非常理想的選擇。
      與傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車(chē)控制系統(tǒng)比較，CBTC系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 1.更簡(jiǎn)潔
      從硬件結(jié)構(gòu)看，系統(tǒng)以控制中心設(shè)備為核心，車(chē)載和車(chē)站設(shè)備為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，車(chē)、地列車(chē)控制設(shè)備一體化。從功能上看，聯(lián)鎖、閉塞、超速防護(hù)等功能通過(guò)軟件統(tǒng)一設(shè)備實(shí)現(xiàn)，不再分隔。因此，整個(gè)系統(tǒng)擺脫了積木堆疊式結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)統(tǒng)一的整體。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔。
      2.更靈活
      系統(tǒng)不需要新增任何設(shè)備，自然支持雙向運(yùn)行，而且不因?yàn)榱熊?chē)的反方向運(yùn)行，降低系統(tǒng)的性能和安全。所以，CBTC系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)時(shí)，可以根據(jù)需要，使用不同的調(diào)度策略。此外，還表現(xiàn)在CBTC系統(tǒng)可以處理多條線(xiàn)路交叉，咽喉區(qū)段列車(chē)運(yùn)行極其復(fù)雜的情況。另外CBTC系統(tǒng)內(nèi)可以同時(shí)運(yùn)行不同編組長(zhǎng)度、不同性能的列車(chē)。
      3.更高效
      系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞，控制列車(chē)按移動(dòng)閉塞模式運(yùn)行，進(jìn)一步縮短列車(chē)運(yùn)行間隔。另外，CBTC系統(tǒng)可以進(jìn)一步優(yōu)化列車(chē)駕駛的節(jié)能算法，提高節(jié)能效果。
      CBTC目前已成為鐵路運(yùn)輸及信號(hào)的技術(shù)人員和管理人員極度關(guān)注的問(wèn)題，CBTC能得到如此廣泛的推廣和應(yīng)用，主要和CBTC的使用特點(diǎn)有關(guān)系。
      1.安全方面
      目前TBTC系統(tǒng)中的控制停息流是開(kāi)環(huán)的，即發(fā)送者只管發(fā)送，并不能確切知道接收者是否真正接收到所需信息，這并不能保證行車(chē)安全。
      CBTC的特點(diǎn)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)2.運(yùn)輸效率方面
      由于TBTC系統(tǒng)是固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，所有閉塞分區(qū)一經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算好，信號(hào)機(jī)就有固定位置，而每個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度要求完全滿(mǎn)足最壞列車(chē)的運(yùn)行安全的需要。所謂最壞列車(chē)，指它的牽引噸位是設(shè)計(jì)書(shū)中規(guī)定最重的，制動(dòng)率也最低，有規(guī)定的運(yùn)行速度，并且這種情況下在該地區(qū)的坡道值和彎道值條件下能夠在該閉塞分區(qū)內(nèi)剎住車(chē)。這些條件顯然對(duì)于“好車(chē)”(主要是牽引噸位少、制動(dòng)效率好等)有潛在的運(yùn)輸效率。一旦規(guī)定了最高運(yùn)行速度，在投產(chǎn)后，實(shí)際速度必須在規(guī)定范圍之下。因此，即使存在線(xiàn)路橋梁、車(chē)輛、機(jī)車(chē)有提速的可能，信號(hào)也限制了它們的發(fā)展，使得運(yùn)輸效率受到限制，除非重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
      3.工程設(shè)計(jì)方面
      在信號(hào)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，即區(qū)間信號(hào)機(jī)的布置有嚴(yán)格的牽引計(jì)算來(lái)規(guī)定，工程設(shè)計(jì)人員必須一個(gè)閉塞區(qū)接著一個(gè)閉塞區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果在投產(chǎn)后意欲提高運(yùn)量，提高運(yùn)行速度，加大運(yùn)行密度，必須嚴(yán)格核實(shí)閉塞分區(qū)工程的可能性，這是比較費(fèi)周折的。
      4.信息方面
      隨著信息社會(huì)的發(fā)展，對(duì)在線(xiàn)路上運(yùn)行的列車(chē)，調(diào)度、旅客和貨主三者愈來(lái)愈希望能得到它們的實(shí)時(shí)信息，以便調(diào)度員決定要否修正運(yùn)行圖，旅客能知道列車(chē)是否晚點(diǎn)，貨主能知道托運(yùn)貨物何時(shí)能達(dá)目的地等等。
      5.投資方面
      在一次投資方面，希望減少因敷設(shè)電纜所需的40%的資金，并且希望新系統(tǒng)的性能/價(jià)格要比原有的更高；在日常維護(hù)投資開(kāi)銷(xiāo)方面，希望提高勞動(dòng)生產(chǎn)率來(lái)減少維護(hù)費(fèi)用。
      6.在天氣影響方面
      希望避免晴天、雨天、下雪等影響，對(duì)原軌道電路必須經(jīng)常作適當(dāng)調(diào)整，以避免道碴受這些條件影響而帶來(lái)不穩(wěn)定性，由此可能造成不安全性。
      7.抗干擾方面
      希望減少在TBTC系統(tǒng)中軌道電路受牽引回流帶來(lái)的干擾，以致使系統(tǒng)可能帶來(lái)不穩(wěn)定性和不安全性。
      8.維護(hù)工作方面
      希望減少信號(hào)工人原來(lái)對(duì)軌道電路要沿線(xiàn)步行目視維護(hù)的繁重體力勞動(dòng)。9.信息共享方面
      希望列車(chē)的各種信息、多媒體通道等能為鐵路信號(hào)之外其他工種能共享信息，特別是機(jī)務(wù)、車(chē)輛、公安、工務(wù)、運(yùn)輸?shù)?，特別希望能用多媒體信息，而且有車(chē)一地間的雙向通信。
      CBTC的特點(diǎn)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)10.改建方面
      TBTC-FAS系統(tǒng)大部分是單向運(yùn)行線(xiàn)路，要改為雙向運(yùn)行，必須進(jìn)行改建，而改建過(guò)程必定會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)行，而且改造費(fèi)用巨大。
      11.與城市軌道交通共存問(wèn)題
      由于城市軌道交通系統(tǒng)一般都是客運(yùn)、且運(yùn)行密度大、速度中等、站間距離短和列車(chē)在站停留時(shí)間短等特點(diǎn)，所以它的列車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)在TBTC方面難以與地面大鐵路交通系統(tǒng)相兼容，但應(yīng)用CBTC系統(tǒng)后，這類(lèi)系統(tǒng)就容易相互兼顧，大交通管理同樣可以容易實(shí)現(xiàn)城市交通管理。12.通信媒體方面
      有各種形式移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信、漏泄電纜或各種漏泄波導(dǎo)、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星定位、感應(yīng)電纜等。
      13.計(jì)算機(jī)方面
      有各類(lèi)小型、高可靠計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制用芯片、快速的數(shù)字信號(hào)處理芯片、各類(lèi)接口芯片。
      14.控制方面
      有智能技術(shù)的高速發(fā)展、各類(lèi)糾錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、安全控制等。15.可靠性方面
      有各類(lèi)冗余技術(shù)、避錯(cuò)技術(shù)、反饋糾錯(cuò)技術(shù)、高可靠糾錯(cuò)、檢錯(cuò)編碼方案等。16.器材和工藝方面
      小型、微型元器件的容易購(gòu)買(mǎi)，生產(chǎn)工藝更趨于標(biāo)準(zhǔn)化。17.接口方面
      各類(lèi)接口標(biāo)準(zhǔn)及接口器材芯片的容易實(shí)現(xiàn)。18.認(rèn)識(shí)方面
      信息技術(shù)、高新技術(shù)的發(fā)展，促使鐵路信號(hào)技術(shù)提高技術(shù)水平和對(duì)這些技術(shù)的認(rèn)識(shí)，感到這是發(fā)展方向，會(huì)給人們帶來(lái)進(jìn)步，而且對(duì)CBTC的信賴(lài)性也在逐步增加。
      基于需要與可能的結(jié)果，使CBTC在20世紀(jì)最后年份發(fā)展極為迅速，而在21下紀(jì)初期的發(fā)展勢(shì)頭將會(huì)更引人注目。
      地鐵信號(hào)和列車(chē)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      在輪軌交通中，為保證列車(chē)運(yùn)行安全，須保證列車(chē)間以一定的安全間隔運(yùn)行。早期，人們通常將線(xiàn)路劃分為若干閉塞分區(qū)，以不同的信號(hào)表示該分區(qū)或前方分區(qū)是否被列車(chē)占用等狀態(tài)。列車(chē)則根據(jù)信號(hào)顯示運(yùn)行，不論采取何種信號(hào)顯示制式，列車(chē)間都必須有一定數(shù)量的空閑分區(qū)作為列車(chē)安全間隔。
      地鐵的信號(hào)原理也基于此，但由于地鐵的特殊條件對(duì)安全的要求更加嚴(yán)格。因此必須配備列車(chē)自動(dòng)保護(hù)(ATP)系統(tǒng)。ATP通過(guò)列車(chē)間的安全間隔、超速防護(hù)及車(chē)門(mén)控制來(lái)保證列車(chē)運(yùn)行的安全暢通。在固定劃分的閉塞分區(qū)中，每一個(gè)分區(qū)均有最大速度限制。若列車(chē)進(jìn)入了某限速為零或被占用的分區(qū)，或者列車(chē)當(dāng)前速度高于該分區(qū)限速，ATP系統(tǒng)便會(huì)實(shí)施緊急制動(dòng)。ATP地面設(shè)備以一定間隔或連續(xù)地向列車(chē)傳遞速度控制信息。該信息至少包含兩部分：分區(qū)最高限速和目標(biāo)速度(下一分區(qū)的限速)。列車(chē)根據(jù)接收到的信息和車(chē)載信息等進(jìn)行計(jì)算并合理動(dòng)作。速度控制代碼可通過(guò)軌道電路、軌間應(yīng)答器、感應(yīng)環(huán)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信等傳輸，不同的傳遞方式和介質(zhì)也決定了不同列車(chē)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。
      為了保證安全，地鐵ATP在兩列車(chē)之間還增加了一個(gè)防護(hù)區(qū)段，即雙紅燈區(qū)段防護(hù)，如下圖所示。后續(xù)列車(chē)必須停在第一個(gè)紅燈的外方，保證兩列車(chē)之間至少間隔一個(gè)閉塞分區(qū)。
      圖12-3-1-1 示意
      移動(dòng)閉塞-基于通信列控系統(tǒng)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      傳統(tǒng)的固定閉塞制式下，系統(tǒng)無(wú)法知道列車(chē)在分區(qū)內(nèi)的具體位置，因此列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總在某一分區(qū)的邊界。為充分保證安全.，必須在兩列車(chē)間增加一個(gè)防護(hù)區(qū)段，使得列車(chē)間的安全間隔較大，為此影響了線(xiàn)路的使用效率。
      準(zhǔn)移動(dòng)閉塞在控制列車(chē)的安全間隔上比固定閉塞進(jìn)了一步。它通過(guò)采用報(bào)文式軌道電路輔之環(huán)線(xiàn)或應(yīng)答器來(lái)判斷分區(qū)占用傳輸信息，信息量大；可以告知后續(xù)列車(chē)?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車(chē)可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)，列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)可延伸至保證其安全制動(dòng)的地點(diǎn)。從而可改善列車(chē)速度控制，縮小列車(chē)安全間隔，提高線(xiàn)路利用效率。但準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車(chē)的最大日標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車(chē)占用分區(qū)的外方。因此，它并沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。
      移動(dòng)閉塞技術(shù)則在對(duì)列車(chē)的安全間隔控制上更進(jìn)了一步。通過(guò)車(chē)載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車(chē)實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車(chē)的最大制動(dòng)距離。列車(chē)的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車(chē)后方加上一定的防護(hù)距離，這樣便組成了一個(gè)與列車(chē)同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)，見(jiàn)下圖。由于保證了列車(chē)前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車(chē)能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。
      圖12-3-2-1 移動(dòng)閉塞示意
      移動(dòng)閉塞的線(xiàn)路取消了物理層次上的分區(qū)劃分，而是將線(xiàn)路分成了若干個(gè)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先定義的線(xiàn)路單元。每個(gè)單元長(zhǎng)度為幾米到十幾米之間，移動(dòng)閉塞分區(qū)即由一定數(shù)量的單元組成，單元的數(shù)目可隨著列車(chē)的速度和位置而變化。分區(qū)的長(zhǎng)度也是動(dòng)態(tài)變化的，線(xiàn)路單元以數(shù)字地圖的矢量表示。
      早期的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是通過(guò)在軌間布置感應(yīng)環(huán)線(xiàn)來(lái)定位列車(chē)和實(shí)現(xiàn)車(chē)載計(jì)算機(jī)(VOBC)與車(chē)輛控制中心(VCC)之間的連續(xù)通信?，F(xiàn)今，大多數(shù)先進(jìn)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)己采用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的通信。在采用軌旁基站的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)一般考慮100%的無(wú)線(xiàn)信號(hào)冗余率進(jìn)行基站布置，以消除在某個(gè)基站故障時(shí)可能出現(xiàn)的信號(hào)盲區(qū)。
      CBTC系統(tǒng)引人了通信子系統(tǒng)，建立車(chē)地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，列車(chē)的命令和狀態(tài)可以在車(chē)輛和地面設(shè)備之間可靠交換，使系統(tǒng)的主體CBTC地面設(shè)備和受控對(duì)象列車(chē)緊密的連接在一起。所以，“車(chē)地通信”是CBTC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，CBTC系統(tǒng)的另外一個(gè)基礎(chǔ)則是“列車(chē)定位”。只有確定了列車(chē)的準(zhǔn)確位置，才能計(jì)算出列車(chē)間的相對(duì)距離，保證列車(chē)的安全間隔。也只有確定了列車(chē)的準(zhǔn)確位置，才能保證根據(jù)線(xiàn)路條件，對(duì)列車(chē)進(jìn)行限速或者與地面設(shè)備發(fā)生聯(lián)鎖。所以說(shuō)車(chē)地通信是CBTC系統(tǒng)中的一條“明線(xiàn)”，列車(chē)定位則是CBTC系統(tǒng)的“暗線(xiàn)”，車(chē)地通信和列車(chē)定位共同構(gòu)成CBTC系統(tǒng)的兩大支柱。
      第4節(jié) CBTC系統(tǒng)的原理
      1.車(chē)地通信原理
      2.列車(chē)定位原理
      3.列車(chē)完整性檢測(cè)的原理 車(chē)地通信原理(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      列車(chē)一地面間雙向通信技術(shù)，它是標(biāo)志CBTC不同于TBTC的根本點(diǎn)。這類(lèi)雙向通信方式與一般語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的雙向通信在要求上又有不同，主要反映在要求高可靠性、實(shí)時(shí)性和安全可用性等多個(gè)方面，它類(lèi)似于航空指揮通信。但是在實(shí)際環(huán)境方面不同，因?yàn)榱熊?chē)與地面之間有隧道、山區(qū)、高層建筑；它們?cè)谥笓]范圍方面也有不同，因?yàn)榱熊?chē)經(jīng)歷幾公里到幾百公里范圍內(nèi)必有車(chē)站，而且區(qū)間又有多個(gè)列車(chē)在運(yùn)行，車(chē)站又有不少列車(chē)停留；此外，列車(chē)又有電氣化干擾等。所以車(chē)一地之間雙向通信是比較復(fù)雜的問(wèn)題。從目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用而言，車(chē)一地之間雙向通信方式有下列幾種：
      (1)查詢(xún)應(yīng)答器——即如前所述，分為有源和無(wú)源兩種類(lèi)型。這種方法的主要問(wèn)題是只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式通信，而不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)式通信。
      (2)軌道交叉電纜方法——它可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)雙向信息。(3)漏泄波導(dǎo)方法——它可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)雙向通信。
      (4)GSM-R法——它是GSM連續(xù)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的鐵路專(zhuān)用系統(tǒng)。
      (5)擴(kuò)展頻譜法(Spread Spectrum Radio)——是無(wú)線(xiàn)通信方式之一，早期它由軍方開(kāi)發(fā)應(yīng)用中具有良好抗干擾性能。擴(kuò)展頻譜中“擴(kuò)展”的含義是它使用比傳輸該信號(hào)所應(yīng)有的頻譜更寬，一般它使用兩種方法：一種稱(chēng)為跳頻(Frequency Hopping)法，另一種是直接序列法(Direct Sequence)。
      在跳頻法中，傳輸端按某種事先已經(jīng)的人為隨機(jī)序列型式的有規(guī)則的時(shí)隙來(lái)傳送信號(hào)，而最終結(jié)者則譯出相應(yīng)信息。直接序列法是在系統(tǒng)傳送端發(fā)送一種清楚的隨機(jī)型數(shù)據(jù)位，而接收者懂得此類(lèi)形式，然后將它譯成原有信息形式。在上述兩種方法中，直接序列法應(yīng)用更為廣泛。
      (6)TETRA無(wú)線(xiàn)通信法。(7)衛(wèi)星通信法。(8)其他無(wú)線(xiàn)電通信方法。
      CBTC系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)主要有兩種形式：一種是系統(tǒng)初期基于感應(yīng)環(huán)線(xiàn)電纜的感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信系統(tǒng)；另一種是新近發(fā)展比較快的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。
      SelTrac.S40系統(tǒng)采用感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信系統(tǒng)，沿線(xiàn)路鋪設(shè)銅質(zhì)芯線(xiàn)、外皮絕緣的無(wú)屏蔽電纜，即感應(yīng)環(huán)線(xiàn)電纜。環(huán)線(xiàn)電纜發(fā)送端連接通信發(fā)送設(shè)備，使環(huán)線(xiàn)電纜中保持一定強(qiáng)度的恒定電流。在列車(chē)上，安裝有接收天線(xiàn)和發(fā)送天線(xiàn)，接收天線(xiàn)通過(guò)電磁感應(yīng)，接收地面感應(yīng)環(huán)線(xiàn)發(fā)送的信息。反過(guò)來(lái)，當(dāng)車(chē)載發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送信息時(shí)，地面感應(yīng)環(huán)線(xiàn)又變成為接收天線(xiàn)，接收車(chē)載設(shè)備發(fā)送的信息，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)地雙向通信。感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)如下表所列。
      車(chē)地通信采用主從應(yīng)答方式，地面車(chē)輛控制中心VCC為通信主站，各個(gè)車(chē)載控制器VOBC為從站。VCC按順序輪流向VOBC發(fā)送命令，并要求相應(yīng)的VOBC應(yīng)答。VCC和VOBC通常的輪循周期為0.5秒，并保證最長(zhǎng)3秒鐘內(nèi)，列車(chē)和地面能夠交換信息一次。一個(gè)VCC通常連接多根感應(yīng)環(huán)線(xiàn)，列車(chē)可以運(yùn)行在不同感應(yīng)環(huán)線(xiàn)上.所以，VCC還要負(fù)責(zé)確定列車(chē)在哪根環(huán)線(xiàn)上，然后將對(duì)應(yīng)的命令發(fā)送到相應(yīng)的感應(yīng)環(huán)線(xiàn)上。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)正在帶領(lǐng)CBTC系統(tǒng)進(jìn)入新的發(fā)展階段。特別是基于IEEE 902.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展成熟，CBTC系統(tǒng)可以直接采用由第三方廠(chǎng)商提供的基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)通信平臺(tái)，提高了系統(tǒng)集成度，并且減少了軌旁設(shè)備，系統(tǒng)的可維護(hù)性進(jìn)一步增強(qiáng)。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)不僅提供物理層和數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)，還提供網(wǎng)絡(luò)層和運(yùn)輸層服務(wù)(即TCP/IP協(xié)議)。這使得車(chē)地通信更加透明，只要知道車(chē)載CBTC設(shè)備的IP地址，地面CBTC設(shè)備就可以直接向通信子系統(tǒng)發(fā)送信息，由通信子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將該信息路由傳遞至車(chē)輛。而不再像感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信系統(tǒng)那樣，需要由VCC確定將信息發(fā)送到哪一根環(huán)線(xiàn)。從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了地面CBTC設(shè)備的軟、硬件結(jié)構(gòu)。
      列車(chē)定位原理(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      在TBTC系統(tǒng)中列車(chē)的位置只是靠閉塞分區(qū)占用來(lái)粗略定位。一旦列車(chē)進(jìn)人某一個(gè)閉塞分區(qū)，不論該閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度，甚至列車(chē)在運(yùn)行中跨占有兩個(gè)閉塞分區(qū)，對(duì)TBTC系統(tǒng)而言，它只知道列車(chē)占用閉塞分區(qū)，而不追問(wèn)列車(chē)是在閉塞分區(qū)的頭部還是尾部，所以它只是粗略地提供定位信息，因此會(huì)影響運(yùn)輸效率。但在CBTC則不然，它必須提供精確的定位，即列車(chē)的頭部是在什么坐標(biāo)，在已知列車(chē)長(zhǎng)度情況后，也必然知道列車(chē)的尾部在何位置。CBTC系統(tǒng)中對(duì)列車(chē)提供精確定位的作用有以下兩點(diǎn)：
      1.從保證安全出發(fā)，一旦知道列車(chē)頭部位置，CBTC系統(tǒng)就能計(jì)算出它現(xiàn)在距前方列車(chē)尾部還剩余多少距離，或在距進(jìn)站信號(hào)/標(biāo)志還有多少距離，從此可以計(jì)算出本列車(chē)現(xiàn)在應(yīng)是加速前進(jìn)還是減速前進(jìn)，或保持恒速，是繼續(xù)前進(jìn)還是制動(dòng)，假如是制動(dòng)，則應(yīng)采用何種級(jí)別制動(dòng)，是常用制動(dòng)還是緊急制動(dòng)等等?？傊?，從行車(chē)安全出發(fā)，要絕對(duì)保證不發(fā)生追尾前車(chē)或闖紅燈。
      2.從提高運(yùn)輸效率出發(fā)，在允許條件下計(jì)算出本列車(chē)是否還可以提速或其他操作，保證與前行列車(chē)之間的間距(Headway)達(dá)到最小。
      目前已經(jīng)投人實(shí)際應(yīng)用的列車(chē)定位技術(shù)有：(1)用車(chē)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)測(cè)距定位法(2)查詢(xún)一應(yīng)答器法(3)軌道感應(yīng)電纜法(4)GPS法
      (5)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)距離測(cè)量法(6)光纖陀螺法(7)多譜勒雷達(dá)法(8)漏泄波導(dǎo)法(9)漏泄電纜法
      列車(chē)完整性檢測(cè)原理(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      在原有TBTC系統(tǒng)中通過(guò)應(yīng)用軌道電路自然而然地能完成列車(chē)完整性檢測(cè)。因?yàn)橹灰坏┝熊?chē)在中間環(huán)節(jié)發(fā)生斷勾等而殘留一節(jié)或幾節(jié)車(chē)輛在區(qū)間，軌道電路的分路狀態(tài)立即可以檢測(cè)，但現(xiàn)在CBTC系統(tǒng)不采用軌道電路，因此必須通過(guò)其他方法來(lái)檢測(cè)列車(chē)完整性。
      一種解決檢測(cè)列車(chē)完整性的最好方法是在列車(chē)尾部安裝無(wú)線(xiàn)發(fā)信裝置，它能發(fā)出無(wú)線(xiàn)電信號(hào)給本列車(chē)的機(jī)車(chē)上車(chē)載裝置。一旦該信號(hào)中斷，就可以認(rèn)為列車(chē)完整性出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于客運(yùn)列車(chē)，在列車(chē)尾部安裝尾部發(fā)信裝置理論上是比較容易解決，當(dāng)然它也有一系列實(shí)際問(wèn)題，如哪個(gè)部門(mén)來(lái)負(fù)責(zé)管理，如何確定發(fā)送的信號(hào)內(nèi)容，如何不受干擾，同時(shí)它也不干擾其他裝置等等。對(duì)于貨物列車(chē)應(yīng)用此法則比較困難。理論上，在我國(guó)，按鐵道部頒發(fā)的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第190條規(guī)定，在貨物列車(chē)尾部須掛列尾裝置，它的目的是為安全、效率、減少調(diào)車(chē)作業(yè)量等等，在此列尾裝置中自然也可以安裝“列車(chē)完整性信息發(fā)送裝置”，但它也同樣面臨著管理、調(diào)度、維護(hù)、責(zé)任者等多方面問(wèn)題。另一種解決檢測(cè)列車(chē)完整性問(wèn)題方法是司機(jī)通過(guò)檢查列車(chē)制動(dòng)氣管壓力是否有突變來(lái)判斷，或者通過(guò)某種電子裝置檢測(cè)其壓力變化來(lái)確定。因?yàn)樵谡顟B(tài)，列車(chē)管壓力是平穩(wěn)的，若發(fā)生列車(chē)車(chē)輛車(chē)鉤斷裂而分成兩部分時(shí)，壓力會(huì)立即發(fā)生異常。對(duì)這種方法，已經(jīng)有人試驗(yàn)過(guò)，理論上是無(wú)問(wèn)題，但實(shí)際上也有一定工程技術(shù)問(wèn)題需要解決，諸如：車(chē)輛制動(dòng)管的漏氣，“關(guān)門(mén)車(chē)”的存在等等。
      總之，在實(shí)現(xiàn)CBTC時(shí)，列車(chē)完整性的檢測(cè)必須得到很好的解決。
      第5節(jié) 典型移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      1.典型移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      2.CBTC系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)
      3.CBTC系統(tǒng)定義與分類(lèi)
      4.典型CBTC系統(tǒng)
      5.CBTC系統(tǒng)的可靠性
      典型移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      目前，世界上諸多信號(hào)供應(yīng)商如阿爾卡特、阿爾斯通、西門(mén)子、龐巴迪和西屋等，均開(kāi)發(fā)出了各自的移動(dòng)閉塞技術(shù)并已經(jīng)在全球廣泛應(yīng)用。
      典型的移動(dòng)閉塞線(xiàn)路中，線(xiàn)路被劃分為若干個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域由一定數(shù)量的線(xiàn)路單元組成。區(qū)域的組成和劃分預(yù)先定義，每一個(gè)區(qū)域均由本地控制器和通信系統(tǒng)控制。本地控制器和區(qū)域內(nèi)的列車(chē)及聯(lián)鎖等子系統(tǒng)保持連續(xù)的雙向通信，以控制本區(qū)域內(nèi)的列車(chē)運(yùn)行。列車(chē)從一個(gè)控制區(qū)域進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域的移交是通過(guò)相鄰區(qū)域控制器之間的無(wú)線(xiàn)通信實(shí)現(xiàn)。當(dāng)列車(chē)到達(dá)區(qū)域邊界，后方控制器將列車(chē)到達(dá)的信息傳遞給前方控制器，同時(shí)命令列車(chē)調(diào)整其通話(huà)頻率；前方控制器在接收并確認(rèn)列車(chē)身份后發(fā)出公告，移交便告完成。兩個(gè)相鄰的控制區(qū)域有一定的重疊，保證了列車(chē)移交時(shí)無(wú)線(xiàn)通信不中斷，見(jiàn)下圖。
      （圖中虛線(xiàn)表示了無(wú)線(xiàn)蜂窩信號(hào)的重疊，車(chē)載無(wú)線(xiàn)電根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度決定與哪一個(gè)軌旁基站進(jìn)行通信。）
      圖12-5-1-1 分布式移動(dòng)閉塞技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳輸示意
      某一典型無(wú)線(xiàn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如右圖所示。該系統(tǒng)以列車(chē)為中心，其主要子系統(tǒng)包括：區(qū)域控制器，車(chē)載控制器，列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控(中央控制)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和司機(jī)顯示等。
      圖12-5-1-2 典型無(wú)線(xiàn)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      區(qū)域控制器(ZC)也就是區(qū)域的本地計(jì)算機(jī)，與聯(lián)鎖區(qū)一一對(duì)應(yīng)。通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)保持與控制區(qū)域內(nèi)所有列車(chē)的安全信急通信。ZC根據(jù)來(lái)自列車(chē)的位置報(bào)告跟蹤列車(chē)并對(duì)區(qū)域內(nèi)列車(chē)發(fā)布移動(dòng)授權(quán)，實(shí)施聯(lián)鎖。區(qū)域控制器采取三取二的檢驗(yàn)冗余配置。
      冗余結(jié)構(gòu)的ATS可實(shí)現(xiàn)與所有列車(chē)運(yùn)行控制子系統(tǒng)的通信，用于傳輸命令及監(jiān)督子系統(tǒng)狀況。車(chē)載控制器(VOBC)與列車(chē)一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)保護(hù)(ATP)和列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行(ATO)的功能。車(chē)載控制器也采取三取二的冗余配置。車(chē)載應(yīng)答器查詢(xún)器和天線(xiàn)與地面的應(yīng)答器(信標(biāo))進(jìn)行列車(chē)定位，測(cè)速發(fā)電機(jī)用于測(cè)速和對(duì)列車(chē)定位進(jìn)行校正。
      司機(jī)顯示提供司機(jī)與車(chē)載控制器及ATS的接口，顯示的信息包括最大允許速度、當(dāng)前測(cè)速度、到站距離、列車(chē)運(yùn)行模式及系統(tǒng)出錯(cuò)信息等。
      數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有列車(chē)運(yùn)行控制子系統(tǒng)間的通信。該系統(tǒng)采用開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):以902.3(以太網(wǎng))作為列車(chē)控制子系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn).，以902.11作為無(wú)線(xiàn)通信接口標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TP：Internet Protocol)。
      CBTC系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      一、CBTC系統(tǒng)的基本功能
      CBTC系統(tǒng)的基本功能與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，而該結(jié)構(gòu)又決定于它的應(yīng)用類(lèi)別，或稱(chēng)它的應(yīng)用水平。例如，CBTC-半自動(dòng)閉塞、CHTC-FAS、CBT-MAS等。另一方面它又與在系統(tǒng)中僅是應(yīng)用機(jī)車(chē)信號(hào)，還是有ATP、有ATC及ATO等。以下將給出不同應(yīng)用水平級(jí)的基本功能。
      1．構(gòu)成閉塞功能
      在TBTC系統(tǒng)中各種水平的應(yīng)用均依靠軌道電路來(lái)構(gòu)成閉塞，因?yàn)殚]塞是保證行車(chē)的基本方法。現(xiàn)在CBTC系統(tǒng)中，則必須同樣具有構(gòu)成閉塞區(qū)段的功能。在CBTC半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，采用進(jìn)/出站口的標(biāo)志器、查詢(xún)/應(yīng)答器或其他類(lèi)似設(shè)置來(lái)表明站間閉塞的分界口，并且要達(dá)到在出站標(biāo)志之后一定使用某個(gè)專(zhuān)用頻率來(lái)區(qū)分，用這個(gè)頻率來(lái)構(gòu)成機(jī)車(chē)信號(hào)以供給司機(jī)(指最低應(yīng)用水平)，或用此信號(hào)顯示供給車(chē)載設(shè)備上ATP系統(tǒng)(指較高一級(jí)應(yīng)用水平)。CBTC中的閉塞功能可以是固定的，也可以是移動(dòng)的。目前在CBTC-半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的閉塞區(qū)段長(zhǎng)度相當(dāng)于站間長(zhǎng)度，而在CBTC-MAS系統(tǒng)中則為最短，其長(zhǎng)度為本列車(chē)常用制動(dòng)所需的距離附加安全距離。所以閉塞功能也是保證安全功能。
      2．系統(tǒng)具有定位功能
      在CBTC系統(tǒng)中定位精度愈高，則系統(tǒng)可使行車(chē)效率愈高。3．系統(tǒng)具有計(jì)算功能
      CBTC系統(tǒng)要有能力計(jì)算出在給定最大允許列車(chē)車(chē)速條件下本列車(chē)目前最大可能達(dá)到的車(chē)速。因?yàn)樵谌我庖粋€(gè)移動(dòng)閉塞區(qū)間，列車(chē)只能依據(jù)各種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)參數(shù)，以及其定位值和實(shí)際速度來(lái)計(jì)算出應(yīng)有速度，才能保證安全。
      4．CBTC系統(tǒng)必須向系統(tǒng)的地面設(shè)施和車(chē)載設(shè)施及時(shí)地、動(dòng)態(tài)地給出相應(yīng)的參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，以備司機(jī)人為或車(chē)載設(shè)備自動(dòng)地作出應(yīng)有的操作。
      5．CHTC系統(tǒng)為管轄范圍內(nèi)列車(chē)及地面設(shè)施提供良好的雙向通信功能，它不僅提供運(yùn)行列車(chē)的參數(shù)，而且也應(yīng)提供非信號(hào)范圍內(nèi)的各種有關(guān)參數(shù)，滿(mǎn)足信息社會(huì)所需的數(shù)據(jù)要求。
      6．CBTC系統(tǒng)應(yīng)具有良好的記錄功能，即不僅在車(chē)載設(shè)施上，而且還應(yīng)在地面設(shè)施有記錄。這種記錄應(yīng)起到雙重作用：(1)為改善列車(chē)運(yùn)行性能，為提高運(yùn)行質(zhì)量分析用的記錄；
      (2)發(fā)生任何車(chē)禍后，有可能從記錄設(shè)施中尋找出發(fā)生事故的原因，進(jìn)行有效的分析，它類(lèi)似于航空系統(tǒng)的“黑盒子”功能。
      以上提到的大部分是基本功能，在應(yīng)用技術(shù)較高等級(jí)CBTC系統(tǒng)，則其功能還應(yīng)具有：(1)ATP系統(tǒng)的全功能；(2)ATC系統(tǒng)的全功能；(3)ATO系統(tǒng)的全功能。
      7．遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)測(cè)功能，用于改善CBTC系統(tǒng)的可靠性、可用性及安全性。因此，CBTC的車(chē)載設(shè)施、地面設(shè)施均應(yīng)設(shè)計(jì)有遠(yuǎn)程診斷的接口，允許系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障立即發(fā)出相應(yīng)信號(hào)給地面綜合診斷臺(tái)，以便及時(shí)地采取相當(dāng)措施。這個(gè)功能當(dāng)然是比較復(fù)雜，CBTC系統(tǒng)至少?gòu)囊婚_(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)留有余地。
      CBTC的定義可以通過(guò)它的總特點(diǎn)來(lái)描述，即利用無(wú)線(xiàn)通信媒體來(lái)代替軌道電路達(dá)到車(chē)一地之間的信息傳輸，而在此基礎(chǔ)構(gòu)成的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，都可稱(chēng)為CBTC系統(tǒng)。它涵蓋了大量不同名稱(chēng)的系統(tǒng)，從此也可見(jiàn)CBTC系統(tǒng)并不是只有一種體系結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)，CBTC的系統(tǒng)中所應(yīng)用的技術(shù)并不是完全相同，因而它們所完成的功能也可能不是同一水平和同一內(nèi)容，因此對(duì)CBTC系統(tǒng)就有分類(lèi)的必要。但是由于通信技術(shù)的飛速發(fā)展，所以要對(duì)CBTC進(jìn)行詳盡的分類(lèi)實(shí)際上非常困難，以下將是根據(jù)目前技術(shù)水平進(jìn)行的參考性分類(lèi)。
      一、從閉塞分區(qū)實(shí)現(xiàn)來(lái)分類(lèi)
      從閉塞分區(qū)進(jìn)行分類(lèi)可以有下列幾種：(1)基于通信的固定自動(dòng)閉塞運(yùn)行控制系統(tǒng)；
      (2)移動(dòng)自動(dòng)閉塞運(yùn)行控制系統(tǒng)。基于通信的固定自動(dòng)閉塞運(yùn)行控制系統(tǒng)(CBTC——Fixed Autoblock System—CBTC-FAS)表示閉塞分區(qū)是固定不變的，它像TBTC-FAS一樣，閉塞分區(qū)是通過(guò)區(qū)間牽引計(jì)算來(lái)求得其長(zhǎng)度，而CBTC-FAS與TBTC-FAS的根本區(qū)別是前者采用雙向通信技術(shù)來(lái)達(dá)到車(chē)一地之間信息交換。
      在每個(gè)閉塞分區(qū)的始端可以沒(méi)有固定信號(hào)機(jī)作為防護(hù)，它的信號(hào)顯示是依據(jù)控制中心在計(jì)算基礎(chǔ)上給定。下圖是全部用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信的CBCT-FAS系統(tǒng)，它經(jīng)過(guò)調(diào)制的無(wú)線(xiàn)頻率RF使移動(dòng)列車(chē)與控制中心相聯(lián)系，車(chē)站控制中心則依據(jù)區(qū)間各列車(chē)的實(shí)際分布，計(jì)算出保護(hù)信號(hào)機(jī)可以給出的信號(hào)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)中繼設(shè)備與保護(hù)信號(hào)機(jī)線(xiàn)路設(shè)備LI/O相連，后者經(jīng)譯碼后給出信號(hào)顯示。它同時(shí)也返回收到的信息及狀態(tài)顯示送給無(wú)線(xiàn)中繼設(shè)備轉(zhuǎn)控制中心，由此構(gòu)成信息流的閉環(huán)。與此同時(shí)，運(yùn)行中的列車(chē)也隨時(shí)與線(xiàn)路設(shè)備LI/O相聯(lián)絡(luò)，報(bào)告它的定位與其狀態(tài)信息等，以構(gòu)成車(chē)一地之間的雙向通信。
      圖12-5-3-1 CBTC-FAS示意1 應(yīng)該指出，在上圖所示的CBTC-FAS中，可以仍然保留軌道電路。但是它的作用不是為了構(gòu)成閉塞系統(tǒng)的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，而僅是為了檢測(cè)列車(chē)的存在及其完整性。正因如此，軌道電路長(zhǎng)度要短一些，并不希望增長(zhǎng)，它的長(zhǎng)度可縮短到系統(tǒng)造價(jià)不要由于電纜的存在而占有重要成分。因?yàn)檐壍离娐房s短后，在運(yùn)輸效率方面可以獲得提高。
      上圖無(wú)線(xiàn)方法在FAS中應(yīng)用也可以保留，它是CBTC-FAS的標(biāo)志。在CBTC-FAS系統(tǒng)中還有用軌道間交叉感應(yīng)電纜。下圖是示意圖：
      圖12-5-3-2 CBTC-FAS示意2 移動(dòng)自動(dòng)閉塞運(yùn)行控制系統(tǒng)(CBTC——Moving Autoblock System，CBTC-MAS)表示這類(lèi)系統(tǒng)也有閉塞分區(qū)，但此時(shí)閉塞分區(qū)有下列特點(diǎn)：
      (1)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度是可變的，它是依據(jù)列車(chē)本身參數(shù)及其所在地段參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出米的。
      (2)閉塞分區(qū)隨列車(chē)運(yùn)行而移動(dòng)。(3)在CBTC-MAS中閉塞分區(qū)已經(jīng)不再應(yīng)用地面信號(hào)，而且也不需要地面信號(hào)，它在車(chē)載設(shè)備系統(tǒng)顯示屏上，指示出本車(chē)距前行列車(chē)尚有多少距離，或距離進(jìn)站的距離等等。
      CBTC系統(tǒng)定義及分類(lèi)1(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      二、根據(jù)CBTC中車(chē)一地之間通信方式不同來(lái)分類(lèi) CBTC的種類(lèi)又可以分為：
      (1)采用全程移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信方式，例如目前在歐洲廣泛應(yīng)用的GSM-R方式。(2)采用軌道交叉電纜方式，見(jiàn)下圖(3)采用漏泄電纜或漏泄波導(dǎo)方式。
      (4)采用查詢(xún)一應(yīng)答器方式，即在每個(gè)信號(hào)機(jī)處在相應(yīng)一側(cè)或軌道間設(shè)有雙方向作用的應(yīng)答器，而所有地面應(yīng)答器之間均有電纜相聯(lián)。應(yīng)答器取得通過(guò)列車(chē)的車(chē)速等信息，它向下一個(gè)應(yīng)答器給出前來(lái)列車(chē)信息，下一個(gè)應(yīng)答器由此給出相應(yīng)信號(hào)顯示。當(dāng)然在這種系統(tǒng)中，一方面列車(chē)設(shè)有超速防護(hù)系統(tǒng)(ATP)，另一方面還應(yīng)設(shè)有連續(xù)式無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)與車(chē)站聯(lián)鎖相聯(lián)以及與調(diào)度集中系統(tǒng)相聯(lián)。這種系統(tǒng)僅在列車(chē)密度較小、車(chē)速較低范圍內(nèi)應(yīng)用。
      采用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，用它構(gòu)成列車(chē)運(yùn)行間隔控制系統(tǒng)。下圖是其示意圖。這種系統(tǒng)在1990年日本鐵路試用過(guò)，衛(wèi)星在東經(jīng)150'的靜止軌道上運(yùn)行，它距地面約37000 km，它是一個(gè)通用型通信衛(wèi)星。在地面的先行列車(chē)將自己列車(chē)編號(hào)、列車(chē)速度、列車(chē)位置等信息通過(guò)衛(wèi)星給后續(xù)列車(chē)，后者經(jīng)運(yùn)算后決定自己可以走行的最高速度。出于安全，這類(lèi)系統(tǒng)只在低速、低密度、小運(yùn)量地區(qū)才能應(yīng)用，因?yàn)樗鄙侔踩Ｕ?。除非另外增加其他設(shè)備。
      圖12-5-3-3 CBTC-FAS示意3 CBTC系統(tǒng)定義及分類(lèi)2(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      三、根據(jù)CBTC應(yīng)用控制技術(shù)水平的高低可以進(jìn)行分類(lèi)(1)無(wú)線(xiàn)半自動(dòng)閉塞的一種方式如下圖所示。這類(lèi)應(yīng)用技術(shù)水平較低級(jí)別的CBTC系統(tǒng)一般適應(yīng)在新線(xiàn)、運(yùn)量較少或速度較低，或該地區(qū)人煙稀少，生活困難地區(qū)，因?yàn)樗行≤?chē)站的設(shè)備均可以采用遙測(cè)和遙控來(lái)指揮，所以可減少鐵路信號(hào)技術(shù)人員或工作人員。
      (2)采用CBTC應(yīng)用技術(shù)水平較高的系統(tǒng)，例如，用CBTC-MAS系統(tǒng)等。
      圖12-5-3-4 無(wú)線(xiàn)半自動(dòng)閉塞示意
      CBTC系統(tǒng)定義及分類(lèi)3(點(diǎn)擊開(kāi)始播放)
      四、根據(jù)應(yīng)用CBTC后區(qū)間閉塞方式來(lái)分類(lèi) 根據(jù)應(yīng)用CBTC后區(qū)間閉塞方式來(lái)分類(lèi)，可以有： 1.CBTC半自動(dòng)閉塞方式 這種閉塞的特征是：
      ① 兩站之間區(qū)間只允許有一列車(chē)在運(yùn)行；
      ② 任意車(chē)站要向區(qū)間發(fā)車(chē)，發(fā)車(chē)站必須同時(shí)與接車(chē)站協(xié)同操作辦理閉塞手續(xù)，即接車(chē)站同意接車(chē)條件下才能辦理發(fā)車(chē)；
      ③ 發(fā)車(chē)站要發(fā)車(chē)，其先決條件是必須檢查到區(qū)間確實(shí)是空閑無(wú)車(chē)，否則是不安全的，不得發(fā)車(chē)；
      ④ 發(fā)車(chē)站在辦理好協(xié)同發(fā)車(chē)手續(xù)后才能人工開(kāi)放出站信號(hào)機(jī)。當(dāng)列車(chē)出發(fā)后，出站信號(hào)機(jī)立即自動(dòng)關(guān)閉，在未再次辦理發(fā)車(chē)手續(xù)前，該出站信號(hào)機(jī)不得再次開(kāi)放；
      ⑤ 區(qū)間運(yùn)行的列車(chē)到達(dá)前方接車(chē)站后，并由車(chē)站管理人員確認(rèn)列車(chē)是完整后，該接車(chē)站立即關(guān)閉進(jìn)站信號(hào)機(jī)，并辦理解除兩站間閉塞手續(xù)，使兩站間的區(qū)間恢復(fù)空閑等待狀態(tài)。
      在該CBTC-半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)通信的作用使出發(fā)站給機(jī)車(chē)司機(jī)發(fā)出無(wú)線(xiàn)機(jī)車(chē)信號(hào)，而發(fā)出該信號(hào)的顯示是與發(fā)出出站信號(hào)機(jī)顯示相互關(guān)聯(lián)的。即前者只是在出站信號(hào)機(jī)允許發(fā)車(chē)的顯示下才能獲得機(jī)車(chē)信號(hào)，此時(shí)無(wú)線(xiàn)機(jī)車(chē)信號(hào)可以有記錄為憑。此外，區(qū)間列車(chē)到達(dá)接車(chē)站前同樣可以獲得進(jìn)站信號(hào)一樣顯示的無(wú)線(xiàn)機(jī)車(chē)信號(hào)顯示，以避免司機(jī)在目視路旁信號(hào)機(jī)時(shí)遇到困難，這些顯示也都記錄在案。所以，CBTC-半自動(dòng)閉塞要比TBTC-半自動(dòng)閉塞更為方便、清楚、有責(zé)任感和安全感。
      2.CBTC-自動(dòng)站間閉塞方式
      這種方法與CBTC-半自動(dòng)閉塞相類(lèi)似，只是其辦理手續(xù)是自動(dòng)的。具體而言是：發(fā)車(chē)站與接車(chē)站均有區(qū)間是否占用的檢查設(shè)備，因此發(fā)車(chē)站要發(fā)車(chē)，區(qū)間占用檢查設(shè)備自動(dòng)檢查它實(shí)屬空閑，兩站自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)，并自動(dòng)開(kāi)放出站信號(hào)機(jī)。在列車(chē)到達(dá)接車(chē)站并自動(dòng)檢查列車(chē)完整性后立即自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)站信號(hào)機(jī)。CBTC自動(dòng)站間閉塞也同樣有無(wú)線(xiàn)機(jī)車(chē)信號(hào)，它與CBTC-半自動(dòng)閉塞方式相似。CBTC自動(dòng)站間閉塞的最大優(yōu)點(diǎn)是：
      ① 它可以集中遙控閉塞手續(xù)，不一定在每個(gè)站都要有車(chē)站值班人員來(lái)檢查區(qū)間是否空閑、列車(chē)是否已完整地到達(dá)等人工檢測(cè)作用，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
      ② 由于一切手續(xù)和檢測(cè)是自動(dòng)的，它可節(jié)省辦理閉塞手續(xù)的時(shí)間，從而可以提高整個(gè)區(qū)段的通過(guò)能力。當(dāng)然，在CBTC-自動(dòng)站間閉塞方式情況下必須投人相應(yīng)設(shè)備，特別需要有冗余設(shè)備，用以提高系統(tǒng)的可用性、可靠性與安全性。
      3.CBTC-電子路簽閉塞方式
      區(qū)間閉塞方式的路簽閉塞是100年前就開(kāi)始應(yīng)用，中國(guó)鐵路在建國(guó)初期也有大量應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代中開(kāi)始，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的推動(dòng)下，鐵路的路簽閉塞方式發(fā)展為電子路簽閉塞方式，即不存在路簽實(shí)物，而是存在電子路簽(軟件)，它在有關(guān)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)中按一定的軟件協(xié)議運(yùn)行。
      采用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)電臺(tái)進(jìn)行列車(chē)與車(chē)站之間雙向通信來(lái)構(gòu)成CBTC的低級(jí)系統(tǒng)——CBTC-半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。例如圖9-13所示。其中列車(chē)與車(chē)站控制均有無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信設(shè)備，但它們作用的距離有限，例如列車(chē)接近車(chē)站的4~5km范圍內(nèi)才能構(gòu)成雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信。在這類(lèi)CBTC-半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，為了構(gòu)成半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，并保證區(qū)間只允許存在一個(gè)列車(chē)運(yùn)行，所以必需設(shè)置類(lèi)似計(jì)軸器之類(lèi)設(shè)備，如圖9-13中用符號(hào)T/T所示，它是用來(lái)檢查兩站之間運(yùn)行列車(chē)完整性，以確保運(yùn)行安全。因?yàn)榘l(fā)車(chē)站的計(jì)軸器計(jì)數(shù)到列車(chē)軸數(shù)后，可用有線(xiàn)通知前方站。當(dāng)計(jì)軸器T接收到同樣軸數(shù)的列車(chē)后表示列車(chē)已完整地撤離兩站之間區(qū)間，始發(fā)站才可能再發(fā)出下一列車(chē)。為了保證CBTC系統(tǒng)中數(shù)據(jù)電臺(tái)的正常工作，所以在線(xiàn)路上還輔助設(shè)置應(yīng)答器A、B、C，其中應(yīng)答器A提供列車(chē)信息：列車(chē)已進(jìn)入到區(qū)間，它的工作頻率將變更到新頻率，例如原來(lái)為頻率F，則現(xiàn)在將是頻率F，這是為了防止無(wú)線(xiàn)干擾。應(yīng)答器B提供信息，通知經(jīng)過(guò)的列車(chē)已進(jìn)入雙向數(shù)據(jù)傳輸信息范圍，列車(chē)應(yīng)收到接受車(chē)站發(fā)來(lái)的機(jī)車(chē)信號(hào)信息，這是為了保證行車(chē)安全用。各應(yīng)答器也同時(shí)提供列車(chē)接近車(chē)站的精確里程標(biāo)。應(yīng)答器C告訴通過(guò)列車(chē)本車(chē)站準(zhǔn)備了哪個(gè)股道接車(chē)，運(yùn)行速度上限值為多少等有關(guān)信息。在該系統(tǒng)中，列車(chē)經(jīng)過(guò)應(yīng)答器B之后，車(chē)站與列車(chē)上的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信電臺(tái)就反復(fù)雙向通信，其中包括列車(chē)告知車(chē)站來(lái)者列車(chē)編號(hào)、時(shí)速、去向等等信息，而車(chē)站告知列車(chē)應(yīng)以何種速度進(jìn)站或站前停車(chē)，進(jìn)站內(nèi)何股道，是停車(chē)還是通過(guò)等等有關(guān)信息。
      典型的CBTC系統(tǒng)IEEE CBTC標(biāo)準(zhǔn)列舉了典型的CBTC系統(tǒng)的功能框圖，如右圖所示。
      圖12-5-4-1 典型的CBTC系統(tǒng)的功能框圖示意
      整個(gè)系統(tǒng)包括“CBTC地面設(shè)備”和“CBTC車(chē)載設(shè)備”，地面和車(chē)載設(shè)備通過(guò)“數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)”連接起來(lái)，構(gòu)成系統(tǒng)的核心。功能框圖中還單獨(dú)列出了“聯(lián)鎖”功能模塊，該功能模塊與CBTC地面設(shè)備連接?？紤]到不同的線(xiàn)路長(zhǎng)度可能需要多套的CBTC地面設(shè)備，所以在典型框圖中還列出了“相鄰的CBTC地面設(shè)備”模塊。最后，在CBTC設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加ATS模塊，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的ATS功能。以上列舉的是CBTC系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，實(shí)際的系統(tǒng)可能由于不同的設(shè)備提供商、不同的工程需要而有所差異。但是，所有CBTC系統(tǒng)均采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，連接CBTC地面和車(chē)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)ATP功能，控制列車(chē)安全運(yùn)行。
      阿爾卡特SelTrac.S40系統(tǒng)
      武漢軌道交通一號(hào)線(xiàn)一期工程采用了阿爾卡特公司提供的SelTrac.S40列車(chē)控制系統(tǒng)，這是國(guó)內(nèi)第一套投人運(yùn)行的基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)。
      SelTrac.S40系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。
      圖12-5-4-2 SelTrac 系統(tǒng)示意
      系統(tǒng)分為管理層、運(yùn)算層和執(zhí)行層三個(gè)層次。車(chē)輛控制中心VCC(Vehicle Control Center)是整個(gè)列車(chē)控制系統(tǒng)的核心。VCC運(yùn)行系統(tǒng)控制軟件，負(fù)責(zé)列車(chē)安全間隔、列車(chē)允許速度和進(jìn)路聯(lián)鎖等邏輯運(yùn)算。VCC的運(yùn)算結(jié)果以通信報(bào)文的形式通過(guò)通信子系統(tǒng)發(fā)送給執(zhí)行單元。
      執(zhí)行單元包括車(chē)載控制器VOBC(Vehicle On-Board Controller)和車(chē)站控制器STC(Station Controller)。VOBC安裝在列車(chē)上，它通過(guò)感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信子系統(tǒng)，接收VCC發(fā)送來(lái)的目標(biāo)距離和允許速度等命令，然后根據(jù)這些命令安全地控制列車(chē)運(yùn)行。同時(shí)，VOBC還根據(jù)VCC的要求，按時(shí)向VCC發(fā)送列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度、位置等信息。執(zhí)行單元的另一部分是車(chē)站控制器STC，它負(fù)責(zé)按照VCC的命令，扳動(dòng)道岔并鎖閉在要求位置。STC也須要根據(jù)VCC的要求，向VCC報(bào)告道岔狀態(tài)。STC和VCC之間通過(guò)單獨(dú)的冗余通信通道連接。
      從上面的介紹可以看出，SelTrac.S40系統(tǒng)以VCC為“大腦”，STC和VOBC為“智能”的“手和“腳”，通過(guò)感應(yīng)環(huán)線(xiàn)通信子系統(tǒng)這根“神經(jīng)”連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
      另外，為了實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行圖自動(dòng)調(diào)整、人機(jī)界面等 ATS功能，系統(tǒng)設(shè)有管理層一系統(tǒng)管理中心SMC(System Management Center)。SMC與VCC連接，將人機(jī)命令、調(diào)度請(qǐng)求等發(fā)送給VCC，由VCC驗(yàn)證、執(zhí)行這些命令，控制列車(chē)運(yùn)行。
      一、利用馬爾可夫模型分析CBTC安全可靠性
      CBTC具有可維修性，并且對(duì)系統(tǒng)的安全性會(huì)產(chǎn)生重要影響。在建立模型分析系統(tǒng)安全性時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)的這一特點(diǎn)。馬爾可夫過(guò)程是分析可維修系統(tǒng)的常用工具。為此，需假定組成系統(tǒng)的各單個(gè)壽命分布及維修分布均服從指數(shù)分布。馬爾可夫模型的缺點(diǎn)是狀態(tài)個(gè)數(shù)隨器件個(gè)數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)。例如，描述一個(gè)由20個(gè)器件組成的系統(tǒng)需要10個(gè)狀態(tài)，而40個(gè)器件組成的系統(tǒng)需要10個(gè)狀態(tài)描述。CBTC是一個(gè)由大量器件、子系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，系統(tǒng)的組件可能上千個(gè)，必須很好地解決狀態(tài)空間激增問(wèn)題，才能利用馬爾可夫過(guò)程分析系統(tǒng)的安全性。
      根據(jù)CBTC特點(diǎn)，采用系統(tǒng)分解及模型壓縮的方法解決狀態(tài)空間的激增問(wèn)題。由于在CBTC中不同類(lèi)型設(shè)備的故障在導(dǎo)致行車(chē)事故方面相互并不影響，例如：道岔的故障對(duì)任何機(jī)車(chē)設(shè)備的故障是沒(méi)有影響的。所以，可以為彼此獨(dú)立的一類(lèi)設(shè)備分別建立子模型，單獨(dú)分析各類(lèi)設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，再組合各子模型的結(jié)果獲得系統(tǒng)的故障率。此外，CBTC的一些子系統(tǒng)具有對(duì)稱(chēng)特性，例如，CBTC中一個(gè)道岔的子模型中含有100個(gè)道岔，假定每一個(gè)道岔的故障對(duì)系統(tǒng)安全產(chǎn)生的影響相同，在對(duì)該子模型進(jìn)行分析時(shí)就沒(méi)有必要區(qū)分具體是哪一個(gè)道岔發(fā)生故障，而只需要區(qū)分有幾個(gè)道岔發(fā)生故障。因此，該子模型有101個(gè)狀態(tài)，即0個(gè)道岔發(fā)生故障，1個(gè)道岔發(fā)生故障、??，100個(gè)道岔發(fā)生故障，根據(jù)子模型的這一特點(diǎn)，可以忽略一些出現(xiàn)概率極低、對(duì)系統(tǒng)安全性影響很小的事件，對(duì)子模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
      CBTC中的一些設(shè)備發(fā)生失效將導(dǎo)致系統(tǒng)降級(jí)工作，此時(shí)系統(tǒng)暴露在人為失誤之中，對(duì)應(yīng)地需要分析人為因素對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。一些設(shè)備發(fā)生失效將導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入故障一安全狀態(tài)，對(duì)應(yīng)地需要分析設(shè)備故障覆蓋率對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。
      二、人員因素的分析
      現(xiàn)有列控系統(tǒng)是以人觀察信號(hào)，控制列車(chē)加速、制動(dòng)，以形成對(duì)列車(chē)的閉環(huán)控制。人在現(xiàn)有列控系統(tǒng)中代表一個(gè)單點(diǎn)故障，即在任何時(shí)間、地點(diǎn)都有可能因?yàn)槿藶槭д`而導(dǎo)致事故發(fā)生。從以往鐵路行車(chē)事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)看很大一部分是由人為失誤造成的。CBTC中由硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的閉環(huán)控制。操作人員發(fā)出錯(cuò)誤指令時(shí)，硬件將發(fā)現(xiàn)、提示并制止其在系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)一步傳播。如果硬件失效，系統(tǒng)降級(jí)為由人員控制，則系統(tǒng)將暴露于人為失誤之中。由于CBTC的人機(jī)交互特性，在馬爾可夫模型中應(yīng)同時(shí)包含人和硬件的因素。C BTC的一個(gè)簡(jiǎn)單模型如下圖所示。
      圖12-5-5-1 CBTC簡(jiǎn)單模型
      上圖中，.N為設(shè)備的故障率和修復(fù)率；H為導(dǎo)致事故的人為差錯(cuò)率；μ為人的“修復(fù)率”
      狀態(tài)1：硬件、人員正常工作； 狀態(tài)2：硬件故障;狀態(tài)3：系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。狀態(tài)3的微分表達(dá)式為：
      dP(t)/dt = H P(t)-μ P（t）（t）..................9.1 假定人員隨機(jī)地以固定差錯(cuò)率引入錯(cuò)誤，故不同于硬件設(shè)備的是人具有“瞬時(shí)修復(fù)”特性。即在犯下一次錯(cuò)誤前不需要“修復(fù)”。當(dāng)P(t)約為一個(gè)很小的正數(shù)時(shí)，則P(t)的導(dǎo)數(shù)為一個(gè)很大的負(fù)數(shù)，P(t)約迅速變?yōu)?。系統(tǒng)進(jìn)入狀態(tài)3后立即轉(zhuǎn)移回狀態(tài)2。狀態(tài)3是一個(gè)“虛擬狀態(tài)”，刪除狀態(tài)3對(duì)狀態(tài)
      1、狀態(tài)2的穩(wěn)態(tài)概率沒(méi)有影響。用一個(gè)“虛擬轉(zhuǎn)移”來(lái)捕捉人員的“瞬時(shí)修復(fù)”特性。修改上圖如下圖所示。
      圖12-5-5-2 修改后的示意
      利用事故率衡量系統(tǒng)的安全性，則人為因素引發(fā)事故的概率： A= H * P(t)......................9.2 由于狀態(tài)2存在降低了系統(tǒng)暴露于人為錯(cuò)誤的時(shí)間，使得系統(tǒng)的安全性提高。
      三、設(shè)備的故障覆蓋率
      設(shè)備的故障覆蓋率為設(shè)備發(fā)生可測(cè)故障的概率與設(shè)備發(fā)生故障的概率的比值。如果設(shè)備僅由非涉安單元組成，CBTC系統(tǒng)將檢測(cè)到設(shè)備故障，設(shè)備的故障覆蓋率為1。如果設(shè)備包含涉安單元，涉安單元的雙機(jī)發(fā)生共因失效，則比較功能喪失，可能輸出合理危險(xiǎn)的結(jié)果，導(dǎo)致行車(chē)事故，設(shè)備的故障覆蓋率小于1。假定設(shè)備由一涉安單元（雙機(jī)比較）和一非涉安單元（單機(jī)）組成，將單元失效劃分為獨(dú)立失效和共因失效。獨(dú)立失效是指非涉安單元失效或涉安單元中的一單機(jī)失效。共因失效是指共同的應(yīng)力作用下，雙機(jī)比較單元的雙機(jī)同時(shí)一致地發(fā)生了失效，比較功能喪失。根據(jù)比較輸出結(jié)果對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，將共因失效劃分為安全共因失效和危險(xiǎn)共因失效。該設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下圖所示。其中效率、狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移有如下解釋?zhuān)?/p>
      下圖中，λ，λ為非涉安、涉安單元獨(dú)立失效率；λ，λ 為涉安單元安全、危險(xiǎn)共因失效率。
      狀態(tài)1：兩個(gè)單元均正常工作。
      狀態(tài)2：系統(tǒng)降級(jí)工作或進(jìn)入故障一安全狀態(tài)。狀態(tài)3：系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
      狀態(tài)1→狀態(tài)2：當(dāng)單機(jī)單元或雙機(jī)比較單元發(fā)生獨(dú)立失效或雙機(jī)單元發(fā)生安全共因失效（雙機(jī)比較功能喪失，比較輸出不合理結(jié)果），系統(tǒng)將檢測(cè)到設(shè)備失效，系統(tǒng)降級(jí)工作或進(jìn)入故障安全狀態(tài)。
      狀態(tài)1→狀態(tài)3：:雙機(jī)比較單元發(fā)生危險(xiǎn)共因失效(雙機(jī)比較功能喪失，比較輸出合理結(jié)果，保守地認(rèn)為這種情況都將導(dǎo)致事故發(fā)生)系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
      該設(shè)備的故障覆蓋率為：
      C = P/(P + P)............................9.3
      圖12-5-5-3 設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)意圖
      子模型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
      根據(jù)CBTC中設(shè)備失效對(duì)系統(tǒng)的影響將其分為兩類(lèi)。一類(lèi)是設(shè)備發(fā)生失效后，系統(tǒng)進(jìn)入故障一安全狀態(tài)，稱(chēng)此類(lèi)設(shè)備為故障一安全型設(shè)備，需要考慮設(shè)備故障覆蓋率對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。例如，道旁設(shè)備由于WIU發(fā)生獨(dú)立失效，系統(tǒng)進(jìn)入故障一安全狀態(tài)，ROC發(fā)布命令，控制列車(chē)在相應(yīng)道岔前停車(chē)，由司機(jī)與調(diào)度員確認(rèn)道岔方向后，駕駛列車(chē)通過(guò)該道岔。保守地認(rèn)為，WIU發(fā)生危險(xiǎn)共因失效將引發(fā)行車(chē)事故。另一類(lèi)是設(shè)備發(fā)生失效將導(dǎo)致系統(tǒng)降級(jí)操作，此時(shí)系統(tǒng)暴露于人為失誤之中，稱(chēng)此類(lèi)設(shè)備為故障一降級(jí)型設(shè)備，需要考慮人為因素的影響。例如，車(chē)載設(shè)備的通信單元發(fā)生獨(dú)立失效將導(dǎo)致ROC無(wú)法獲取列車(chē)的位置、速度信急或車(chē)載設(shè)備無(wú)法接收ROC的控制命令。此時(shí)調(diào)度員只有通過(guò)無(wú)線(xiàn)列調(diào)(語(yǔ)音)與受影響列車(chē)的司機(jī)保持聯(lián)系，控制列車(chē)運(yùn)行至故障解除。這段時(shí)間內(nèi)調(diào)度員和司機(jī)的失誤都可能引發(fā)事故。如果無(wú)線(xiàn)列調(diào)設(shè)備也發(fā)生故障，則相應(yīng)列車(chē)必須停車(chē)等待故障單元被修復(fù)。車(chē)載設(shè)備的命令執(zhí)行單元發(fā)生危險(xiǎn)不可測(cè)失效將引發(fā)行車(chē)事故。在此，分別為兩類(lèi)設(shè)備建立子模型，分析其對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。假定系統(tǒng)由100個(gè)同類(lèi)故障一降級(jí)型設(shè)備和故障一安全型設(shè)備組成，每個(gè)設(shè)備均由一個(gè)涉安單元和一個(gè)非涉安單元構(gòu)成。每種設(shè)備對(duì)系統(tǒng)安全性的影響是相互獨(dú)立的，分別為兩種設(shè)備建立子模型，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖示如上圖所示。
      圖中，λ、μ、，C分別為設(shè)備的失效率、修復(fù)率、故障覆蓋率。狀態(tài)i = 0，1，2，3分別表示0，1，2，3個(gè)設(shè)備發(fā)生故障。每個(gè)設(shè)備失效將使系統(tǒng)暴露在調(diào)度員和一個(gè)司機(jī)的人為錯(cuò)誤之中。
      假定3個(gè)以上的設(shè)備發(fā)生故障的概率極低，可安全地忽略這些事件對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。故障一降級(jí)型設(shè)備對(duì)系統(tǒng)安全性的影響為：
      .................................................9.4 圖中，λ、μ、，C分別為設(shè)備的失效率、修復(fù)率、故障覆蓋率。狀態(tài)j= 0，1，2表示0，1，2個(gè)設(shè)備發(fā)生故障。
      假定2個(gè)以上的設(shè)備發(fā)生故障的概率極低，可安全地忽略這些事件對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。故障一安全型設(shè)備對(duì)系統(tǒng)安全性的影響為：
      ......................9.5
      圖12-5-5-4 圖一
      圖12-5-5-5 圖二
      CBTC communication based train control system ：自從通信技術(shù)特別是無(wú)線(xiàn)電技術(shù)飛速發(fā)展以后，人們就開(kāi)始研究以通信技術(shù)為基礎(chǔ)的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是用無(wú)線(xiàn)通信媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)和地面的雙向通信，用以代替軌道電路作為媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制。CBTC的突出優(yōu)點(diǎn)是有車(chē)——地雙向通信，而且傳輸信息量大，傳輸速度快，很容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，大量減少區(qū)間敷設(shè)電纜，減少一次性投資及減少日常維護(hù)工作，可以大幅度提高區(qū)間通過(guò)能力，靈活組織雙向運(yùn)行和單向連續(xù)發(fā)車(chē)，容易適應(yīng)不同車(chē)速、不同運(yùn)量、不同類(lèi)型牽引的列車(chē)運(yùn)行控制等等。在CBTC中不僅實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制，而且可以綜合成為運(yùn)行管理，因?yàn)殡p向無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，既可以有安全類(lèi)信息雙向傳輸，也可以雙向傳輸非安全類(lèi)星系，例如車(chē)次號(hào)、乘務(wù)員班組號(hào)、車(chē)輛號(hào)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分、機(jī)車(chē)狀態(tài)、油耗參數(shù)等等大量機(jī)車(chē)、工務(wù)、電務(wù)等有關(guān)信息。利用CBTC既可以實(shí)現(xiàn)固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)(CBTC-FAS)，也可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)(CBTC-MAS)。在CBTC應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)是雙向無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)、列車(chē)定位技術(shù)、列車(chē)完整性檢測(cè)等。在雙向無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，在歐洲是應(yīng)用GSM-R系統(tǒng)，但在美洲則用擴(kuò)頻通信等其他種類(lèi)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。列車(chē)定位技術(shù)則有多種方式，例如車(chē)載設(shè)備的測(cè)速-測(cè)距系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位、感應(yīng)回線(xiàn)等。
      基于通訊的列車(chē)控制(CBTC)系統(tǒng)的發(fā)展 李毓璋
      摘要
      通訊式列車(chē)控制(CBTC)系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)、自動(dòng)化的列車(chē)控制系統(tǒng)，是利用高解析技術(shù)偵測(cè)列車(chē)位置，是一不受道旁控制迴路支配的；是一個(gè)連續(xù)的、高容量且雙向作用（從列車(chē)到軌道邊）的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，而列車(chē)運(yùn)輸及軌道旁處理程序有執(zhí)行自動(dòng)列車(chē)保護(hù)功能之能力，也可以有自動(dòng)列車(chē)操作與自動(dòng)列車(chē)監(jiān)督等功能。臺(tái)北大眾捷運(yùn)系統(tǒng)於2003年6月，由臺(tái)北市政府捷運(yùn)工程局機(jī)電系統(tǒng)承包商加拿大龐巴迪交通運(yùn)輸集團(tuán)，引進(jìn)此種先進(jìn)技術(shù)取代舊有木柵線(xiàn)及新建內(nèi)湖線(xiàn)的號(hào)誌通訊系統(tǒng)。
      一、緣起
      傳統(tǒng)列車(chē)的保護(hù)系統(tǒng)受到只能對(duì)已存在的軌道旁控制迴路作列車(chē)位置的確定、列車(chē)操作指令被限制在幾個(gè)方向上的道旁設(shè)備的信號(hào)指示或是駕駛室內(nèi)少數(shù)的速度指令等限制。因而有逐步朝一個(gè)連續(xù)自動(dòng)化列車(chē)控制系統(tǒng)，利用高解析測(cè)定列車(chē)的位置，能不受軌道電路的支配、有連續(xù)的高容量、雙向作用（從列車(chē)到道旁邊）的數(shù)據(jù)通訊及具有執(zhí)行列車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)及道旁處理能力之方向發(fā)展。
      由各種研究與實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)顯示，當(dāng)將通訊式列車(chē)控制(CBTC)系統(tǒng)與其他較傳統(tǒng)的號(hào)誌系統(tǒng)作比較時(shí)，應(yīng)用通訊式列車(chē)控制(CBTC)系統(tǒng)提供了較低的開(kāi)辦以及營(yíng)運(yùn)成本、較高的容量及在沒(méi)有犧牲操作速度之下縮短距離、更高的可靠性、更大的安全性而且增強(qiáng)了遠(yuǎn)距離列車(chē)操作的監(jiān)視與控制之優(yōu)點(diǎn)。
      位於紐約市的公園大道上的電機(jī)電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)，擁有超過(guò)二十多種有關(guān)控制、設(shè)計(jì)、鐵路電車(chē)之建造與鐵路控制系統(tǒng)等規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。也對(duì)CBTC系統(tǒng)方面訂定有兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)是一九九九年的IEEE1474.1標(biāo)準(zhǔn)，係關(guān)於CBTC性能與功能的規(guī)定；另一個(gè)是在2003年晚期發(fā)佈的IEEE1474.2標(biāo)準(zhǔn)，那是對(duì)於CBTC系統(tǒng)用戶(hù)界面之規(guī)定。
      在IEEE1474標(biāo)準(zhǔn)裡的CBTC定義：為列車(chē)的位置、速度及方位，是藉由一個(gè)連續(xù)的雙向通訊環(huán)節(jié)，從車(chē)輛電腦到道旁電腦來(lái)傳遞的。同樣地，也在IEEE1474裡有解釋?zhuān)珻BTC系統(tǒng)不需要道旁電路來(lái)偵察列車(chē)。
      然現(xiàn)今在使用的大部分CBTC系統(tǒng)，均是利用近場(chǎng)電磁感應(yīng)的環(huán)形線(xiàn)路(IL)來(lái)傳送。以無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)傳送為基礎(chǔ)的較新的CBTC系統(tǒng)正在浮現(xiàn)而且是這個(gè)工業(yè)的趨勢(shì)。
      幾個(gè)RF-CBTC計(jì)畫(huà)正在發(fā)展中，如舊金山機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)的龐巴迪Flexiblok自動(dòng)列車(chē)控制技術(shù)（現(xiàn)以改名為CITYFLO 650自動(dòng)列車(chē)控制技術(shù)）以及新加坡東北地鐵線(xiàn)的阿爾斯通URBALIS 300（現(xiàn)在稱(chēng)為MASTRIA）兩個(gè)，現(xiàn)在已完全營(yíng)運(yùn)了。費(fèi)城的Surface Torlley地鐵線(xiàn)預(yù)期在2004年起用，而拉斯維加斯單軌電車(chē)的RF-CBTC系統(tǒng)已在2004年的七月起用。西門(mén)子現(xiàn)在正在為紐約地鐵卡那西線(xiàn)、巴塞隆納及巴黎大眾運(yùn)輸網(wǎng)路（RATP）升級(jí)它的Meteor IL-CBTC技術(shù)（首先展開(kāi)的是RATP的新14線(xiàn)）到RF。同樣地，阿爾卡特也正在替RATP 13線(xiàn)、香港及南韓升級(jí)它的Seltrac技術(shù)從IL到RF。
      CBTC系統(tǒng)在全世界至少有八個(gè)鐵路系統(tǒng)在使用它（包含舊金山市政鐵路以及底特律都會(huì)大眾運(yùn)輸）；至少有八個(gè)系統(tǒng)目前正在架構(gòu)中（包括舊金山市區(qū)BART捷運(yùn)、舊金山新的大眾運(yùn)輸以及紐約甘乃迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)）；一個(gè)CBTC系統(tǒng)正在紐約大都會(huì)捷運(yùn)局/長(zhǎng)島鐵路計(jì)畫(huà)中；另目前至少有七家不同的賣(mài)主正在積極的提供CBTC系統(tǒng)，
       
      
    
      

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