铁路列车运行控制系统
列车运行控制系统(简称列控)是铁路运输极重要的环节。随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。
传统的列车运行控制系统是利用地面发送设备向运行中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备，用以保证行车安全，同时也能适度提高行车效率。它是一种功能单
一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术。它包括机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等。依据不同的要求安装不同的设备。机车信号和自动停车装置都可单独使用，也可以同时安装。
新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。它是列车运营的大脑神经系统，直接关系保证着行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件。发展中的列控系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。
随着列车速度的不断提高,随着计算机、通信和控制的等前沿科学技术发展，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。尤其，其所依托的新技术，如网络技术与通信技术的技术标准与国外是一致的，可属于技术上借鉴。近年来,欧洲铁路公司在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下,为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准,其中包括欧洲列车运行控制系统———ETCS标准。在世界各国经验的基础上，从2002年开始，结合我国国情、路情，已制定了统一的中国列车运行控制系统为ChineseTrainControlSystem的缩写——CTCS（暂行）技术标准。随后，还做了相关技术标准的修订工作,2007年颁布了《客运专线CTCS—2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)》文件,明确规定了CTCS—2级列控系统运用技术原则,对CTCS—3级列控系统提出了技术要求。
CTCS列控系统是为了保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS系统包括地面设备和车载设备,根据系统配置按功能划分为以下5级: 1.CTCS—0级为既有线的现状,由通用机车信号和运行监控记录装置构成。2.CTCS—1级由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成,面向160km/h以下的区段,在既有设备基础上强化改造,达到机车信号主体化要求,增加点式设备,实现列车运行安全监控功能。
3.CTCS—2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统,CTCS—2级面向提速干线和高速新线,采用车—地一体化计,CTCS—2级适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。
4.CTCS—3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统;CTCS—3级面向提速干线、高速新线或特殊线路,基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞,CTCS—3级适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。
5.CTCS—4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统,CTCS—4级面向高速新线或特殊线路,基于无线通信传输平台,可实现虚拟闭塞或移动闭塞,CTCS—4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查,CTCS—4级地面不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。我国新建200km/h～250km/h客运专线采用CTCS—2级列控系统, 300km/h～350km/h客运专线的列控系统采用CTCS—3级功能,兼容CTCS—2级功能。
客运专线的CTCS—3列控系统包含了CTCS—2列控系统的全部设备,并在CTCS—2的基础上增加了铁路专用全球移动通信系统(GSM—R)系统设备。
新型列车控制系统的核心是通信技术的应用，铁路通信是专门的通信系统，历史上是有线通信，后来是有线和无线结合，现在是先进的无线通信是GSM-R。
GSM-R是一种根据目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信网络系统。所以，GSM-R网络本身不是孤立存在的，是跟铁路的各应用系统衔接在一起的，是跟信号系统、列车控制系统衔接在一起的。GSM-R网络在应用过程当中，本身是一个载体，相当于一条为车提供行驶通道的公路。
GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统(也称FZB)和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统(FFB)，都是将GSM-R作为传输平台。
以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。绝大部分线路在高原缺氧的无人区。为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：
1、调度通信功能。调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。
2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能。车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。
3、调度命令传送功能。铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
4、列车尾部装置信息传送功能。将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。
5、调车机车信号和监控信息系统传输功能。提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。
6、列车控制数据传输功能。采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。
7、区间移动公务通信。在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。
8、应急指挥通信话音和数据业务。应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统。
再以高速铁路为例：2008年在世界高速铁路大会上，与会代表就高速铁路定义进行讨论以后，最后，达成三点新的共识：一是新建的专用铁路。强调是新建的专用铁路，既有的铁路线不能算；另一层，“专用”含义是单指客运，没必要搞一个超高速度的货运列车。二是，在新建的专用铁路线上，开行达到运营时速250公里以上的动车组列车。三是采用了开行高速铁路列车的运行控制系统，这种运行控制系统和普速的铁路是完全不同的，它是一个电脑化的控制系统，这是高速铁路最核心技术。我们知道列车运行控制系统都是机器控制和人控制相结合的。传统普速铁路是以人控为主，机器做辅助的；而高速铁路是反过来，机器控制优先为主，人是辅助的。高速铁路必须要用这样一个先进的高铁的运营控制系统，我们才能认定说这条线路是高速铁路。特别时速300公里以上的高速铁路，一些线路要采用CTCS3级列控技术，这就要利用GSM-R铁路移动通信系统标准作为信息传输的一种手段。CTCS3还要求有一个无线闭塞中心，这个闭塞中心要采集一些信息，以无线GSM-R网络向车载系统来提供信息。因为GSM-R是无线通信，无线信道是变参信道，从信道的角度讲它的传输环境是可变的。而且，GSM-R本身是一个复杂的系统，涉及的设备运用、网络管理因素很多，要想有效、可靠地传输这些信息，实际上对GSM-R网络质量，对系统运行维护的质量就提出了非常苛刻的要求。
从以二例充分说明，21世纪以来,随着全球铁路跨越式的发展,越来越多的新技术被应用到铁路——这个近代文明产物，使得铁路包含的高科技含量也越来越多。今天的铁路早已不是单纯的以列车和铁轨的合成工作所定义的概念。铁路的通信系统越来越重要，它也迎来了划时代的转变,铁路无线全球通信系统的GSM--R的建设和使用,表明成长中的我国铁路正在不断吸取国外铁路的先进经验和成果,努力提升自身的经济技术结构和规模水平,加快发展步伐,争取在较短时间内运输能力满足国民经济和社会发展需要,实现主要技术装备达到或接近国际先进水平。
总之，我国铁路列车运行控制系统经过几十年的发展，已经具备一定基础。但还不能满足我国铁路客运专线和城市轨道交通的发展需求，其列控系统基本还是靠引进。国外系统虽具有先进、相对成熟的特点，但造价高和运营维护成本高，技术受制于人。为此，我国应加快发展适合于我国国情的列控系统。在铁路交通方面，参照欧洲列控系统(ETCS)发展的中国列车运行控制系统(CTCS)，并采用专门为铁路划分频段的全球移动通信系统(GSM-R)欧洲标准作为发展我国铁路综合数字移动通信网络的技术标准，用以建设无线列调、无线通信业务和列车控制系统信息传输通道；在城市轨道交通领域参照相关国际标准，采用商用设备COTS技术发展列控系统。在消化吸收国外先进技术的同时，研究新一代基于移动通信的列控系统(CBTC)，来确保铁路、城市轨道交通列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备性能先进、安全可靠的列车运行控制系统。由于GSM-R的网络比较复杂，不是简单的设备连接，或者是简单的设备开通。它是一个大的系统，这个大的系统本身就有各个环节。而且网络本身就受到无线信号环境以及气候环境等诸多因素的影响。要注意ＧＳＭ－Ｒ的电磁环境，其干扰源主要一是系统内部干扰，主要是由频率规划和小区规划不当等自身原因造成的同频、邻频干扰等；二是外部干扰又分为来自中国移动ＧＳＭ网的干扰，ＣＤＭＡ基站下行链路对ＧＳＭ－Ｒ上行链路的干扰，全频段或部分频段人为故意大信号堵塞干扰等。如排除自身因素和人为因素，ＧＳＭ－Ｒ的干扰最可能来源于与其共享频率资源的中国移动ＧＳＭ－Ｒ网络。在如此复杂的电磁环境中，应对ＧＳＭ－Ｒ网络进行“无线空中管制”，为列车控制系统创造无“污染”的通信天空。采用何种方案来与中国移动等单位进行协调，从而保证ＧＳＭ－Ｒ正常的无线通信环境，将是铁路面临的一个紧迫而重要的问题。还有无线网络的覆盖情况会随着时间和地点的变化而变化。可能在我们开工的时候，网络质量没有问题，传控系统也没有问题。但是在设备的互相影响和无线信道变化的影响下，系统会发生一些变化。这就要求我们在运营维护的时候能够通过有效手段监测到干扰，并防止干扰。换句话说，高速铁路对整个GSM-R的无线系统和运行维护提出了很高的要求。从我国目前的GSM-R系统主要有三个设备供应商。我国的GSM-R网络系统在刚开始的时候是按某一单线来建的，以后会过渡到将各条线逐步连在一起作为一张网来管理。从专业的角度来说，GSM-R更多的应用需要有前期认证、网络系统建设以及应用和推广三个阶段。目前只是停留在系统建设期，基本上还没有开始成网络系统应用起来，还没有到成熟应用的阶段。从建设的角度来讲，GSM-R一定要形成标准化，否则不同的厂商提供的产品不同，如果我们没有一个公用的标准是连接不到一起去的。
列车运行监控系统是一种对列车运行状态进行监控的常用装置, 其主要是根据监控信息来控制列车运行速度以便达到行车安全的目的。此种系统可以实时采集列车行驶过程中的相关速度, 制动压力和线路状况等信息, 然后借助已经存储的线路参数, 统计处理之后来对列车运行情况进行控制。目前的LKJ2000 型列车运行监控系统主要是应用在全国铁道部系统中。这种系统对铁路运输的安全保证工作有巨大的帮助作用, 且为铁路安全运输管理提供详细的数据参考信息。
本文通过综合对比考虑而认为可以选择全球定位系统来定位获取列车位置信息, 可以通过计算机模拟功能将轨道信号输入列车运行监控系统, 以便发挥出其正常运用。这样可以方便地方铁路系统的安全运输, 确保列车运行安全。
2 系统原理与结构
2.1 系统原理
列车运行监控系统在工作时需要得到轨道电路信号, 这些信号可以通过计算机模拟得到, 其主要包括运行距离校正信和信号灯信号。
(1) 距离校正码。在有轨道电路的系统中, 为了对距离进行修正, 一般需要测量得到两个邻近轨道的电路绝缘节信号。通过校正可以使得实际监控装置所得到的距离信息和实际距离信息一致, 以此来确保监控精确性。若没有轨道线路, 则可以GPS信号来得到列车位置信息。并将这些位置信息和线路基础定位信息对比, 就可以确定当前列车的实际距离信息。接着根据已经确定的距离校正点, 将距离校正码发送到监控系统, 这样就可以对监控距离信号进行校正。相对来说GPS可以进行高精度定位, 因而可以使得监控数所得误差在可控制范围内。若监控数据超前或者滞后, 都可以通过校正使得这些信号和实际数据保持一致。此外也可以根据需要进行手动校正, 操作人员可手工校正这些监控数据, 这样就可以确保数据一致。
(2) 信号灯信号。地方铁路列车在运行过程中需要用到预告、进站和出站这三种信号机。地方铁路一般没有轨道电路, 因而机车无法辨识前方信号。为了应对这一问题, 本设计考虑选择人工确认信号模式, 要求乘务员强制输入前方信号。也就是在GPS帮助下, 在距信号机1 200 m时, 列车将信号发送给监控主机, 并提示乘务员输入前方信号, 若其依据提示输入相应信号, 则系统依据输入指令行车。若其不输入则监控系统会直接行使到前方信号机前停车。
2.2 系统结构
本系统在设计时考虑到地方铁路特点, 并结合监控装置的相关要求而设计出这种监控系统。其主要组成单元为GPS接收装置、手动输入装置和信号处理系统, 以及一些校正装置等.
3 系统实现
3.1 线路基础数据
线路的基础数据对监控装置的工作效果有重要影响, 这些数据正确才能保证监控系统按要求工作。它们主要是指模拟轨道电路的一些GPS数据, 在使用这些数据时需要进行采集与复核。
(1) 线路基础数据的采集。在采集这些基础数据时, 需要先确定出GPS校正采集点, 然后确定出距离信号机前方1200 m出的位置信息。接着通过GPS坐标采集功能, 在列车进入某一距离范围内后按下监控系统的“采集键”, 这样该位置处的GPS坐标会被自动记录下来。
(2) GPS坐标数据的复核。采集到的坐标数据可能存在差错, 需要对其进行复核。在复核时, 需要将监控系统的执行机构和主系统断开, 以便确保行车安全。复核时主要是查看相关距离信息是否需要校正, 并检查GPS校正情况。记录完全部位置点的校正之后, 若发现有误差, 则需要对重新采集相应的GPS校正坐标信号。
3.2 监控装置模拟信号输入点
(1) 距离误差校正发送点选择。在进行距离误差校正时, 需要监控系统的相关校正要求, 并分区信号校正。首先设置地方铁路列车运行线路, 也即将其设置为交路, 且在每条交路两站间根据需要设置相应的信号机, 为了方便设置, 可以选择地面界碑点处。
(2) 机车信号发送点的选择。选择信号采集点时, 可以选择各站的预告信号机前后一定距离点。此外还需要考虑到铁路相关文件和操作反应时间等因素, 可以适当在信号机前方多设置几个GPS采集点, 以此来确保当列车运行到前方信号机1200 m处时, 监控主机可以得到发送的相关距离信号, 确保行车安全。
3.3 系统使用与可靠性
为确保系统可靠性, 一般在安装此系统之后, 需要在运行时每隔2 km校正监控装置, 以便监控数据和实际数据一致。此外系统主机对原来采集存储的GPS坐标数据和测量到的GPS信息进行对比。在列车行驶到距离信号灯一定距离时, 信号主机会将距离信号发送到监控主机, 并给出输入前方信号的提示。乘务员可以根据这些提示进行信号输入。显示设备会将输入的信号状态显示出, 司机将此信号和测量所得信号进行对比确认一致后按“确认”键, 然后监控装置根据输入的前方信号运行。
在一些信号屏蔽作用较强的区域, 可能会短时间内接收不到GPS信号, 在此情况下为确保列车行驶到距离信号机前方1200 m距离时系统会发送信号, 需要从以下方面进行改进。
(1) 增加距离采集点。可以增加距离信号采集点, 例如在离信号机前1200 米附近多设置几个采集点。
(2) 系统自动预测前方距离。系统会根据先前得到的GPS信号来对当前的距离进行预测, 若预测距离没有到1200 m则会走自动发送信号。这样处理可以避免因为天气、设备状态等导致GPS信号收不到而出现故障的情况, 可以确保在各种情况下系统都可发送信号到监控主机, 以此来确保安全。
4 结语
为了将铁路列车监控系统应用到地方铁路线路中, 本文提出采用GPS系统来提供列车实时位置信号, 并将这些信号发送给监控装置, 以此来处理地方铁路无轨道电路等问题, 从而有效的扩大了铁路监控系统的应用范围。通过使用结果表明, 改进之后, 这种监控系统可以很好的应用到我国地方铁路中, 得到了同样效果。
参考文献
[1]沈洪波.列车运行监控装置技术进步探讨[J].铁路技术创新, 2012 (02) .
[2]畅建民.轨道车安装运行监控装置的选择[J].内燃机车, 2012 (11) .
关键词列控系统;CTCS;CTCS-2
中图分类号U2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0133-01
1我国CTCS技术平台的确立及分级
国外铁路列控系统的研究和使用起步较早,从发展到现在已比较成熟,各国铁路列控系统也不尽相同比较有代表性的是法国的TVM300/UM71和TVM430/UM2000、日本的ATC和数字ATC、德国的LZB80、欧洲的ETCS等系统。
我国铁道部参照欧盟发展ERTMS/ETCS的经验,从我国国情出发,初步制定了中国铁路列车控制系统CTCS总体技术规范,分为5个等级:
CTCS-0级为既有线的现状,由通用机车信号和运行监控记录装置构成。
CTCS-l级由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h以下的区段,在既有设备基础上通过补点强化改造,实现具有中国特色的点连式ATP.达到机车信号主体化要求,增加点式设备,实现列运行安全监控功能。
CTCS-2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统.CTCS-2级面向提速干线和高速新线,采用地面—车载一体化系统设计,车载没备有机结合;速度监督可采取大台阶,也可采取速度距离模式曲线;地面可采用模拟多信息轨道电路,也可采用数字轨道电路,井辅以必要的点式没备,组成点连式ATP.CTCS-2级适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。
CTCS-3级是基于无线通讯(GSM—R)传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统;轨道电路在实现区段占用与列车完整性检杏方面具有不可替代的优势;CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线路,无线通信(GSM-R)在满足我同铁路移动信息网需求的同时,又能解决超防信息高速率可靠传输,两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式设备,系统具有与国际接轨的先进性。
CTCS-4级完全基于无线通信(GSM—R)的列车运行控制系统,CTCS-4级面向高速新线或特殊线路.可实现虚拟闭塞或移动闭塞,区间占用靠GPS和GSM—R实时数据传输解决(站内仍需轨道电路),CTCS-4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查,使得室外设备减少到最低程度。
2客运专线列车运行控制系统
目前,我国客运专线一般采用国内的CTCS-2级或者国外的ETCS-1级列控系统,是一种基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。
2.1CTCS-2级列控系统的组成和工作原理
CTCS-2级列控系统适合面向提速干线和时速为200km/h及以上的新线,采用车地一体化设计。适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。
CTCS-2级列控系统主要由应用层、地面设备层、车载设备层和网络传输层组成,如图所示:
CTCS-2列车运行控制系统
系统应用层:与列车运行控制系统密切相关的调度指挥系统和维护管理系统。
地面设备层:由轨道电路、应答器设备和车站列控中心等组成。
车载设备层:由车载主控单元、查询应答器单元、传感器层和人机接口等组成。
网络传输层:网络传输层CTCS的网络分布在系统的各个层面,用来实现车地、系统内部、系统外部的数据传输,包括地对车和车对地之间传输信息的信号电缆、通信光缆及无线传输设备等。
CTCS-2级列控系统工作原理:轨道电路实现列车占用检查,并连续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息。应答器向车载设备传输定位信息、线路参数、临时限速等信息。列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站问安全信息(区间轨道电路状态、中继站临时限速信息、区间闭塞和方向条件等信息)传输等功能,根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息产生行车许可,通过轨道电路及有源应答器将行车许可传给列控车载设备。车载控设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数,按照目标—距离模式生成控制速度,监控列车安全运行。
2.2CTCS-2级列控系统方式
基于CTCS-2级列控系统大致有2种方式:
一种是基于ZPW-2000轨道电路和点式应答器构成的列控系统;该方式主要采用ZPW-2000轨道电路向机车传递控制信息,在特殊地点设置点式应答器补充轨道电路信息量的不足。ZPW-2000无绝缘轨道电路,是在引进法国UM71无绝缘轨道电路技术及国产化的基础上,结合国情进行的提高系统安全性、传输性能及可靠性的技术再开发,拥有自主知识产权。在轨道电路传输安全性、传输长度、系统可靠性上都有了提高,同时提高了技术性价比、降低了工程造价。
另一种是数字编码轨道电路和无源应答器构成的列控系统。
数字编码轨道电路信息传输量大,可以采用轨道电路连续信息完成区间临时限速,实时功能强,反应迅速,系统的安全性、可靠性高。
应答器分为无源和有源两类,用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等。点式设备组成包括应答器、查询器、查询器主机等主要设备,查询应答器是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备,用于在特定地点实现机车与地面间的相互通信。
3结束语
我国在建的客运专线是铁路快速客运通道,也是整个铁路网的重要干线组成部分,能否解决好与既有信号系统的兼容,是CTCS3能否成功的关键。CTCS-2是由车、地设备组成的一个完整系统,为充分发挥新增点式应答器的作用,应深入研究ETCS-l的成功应用经验,结合我国既有自动闭塞的优势,进一步优化和完善CTCS-2。特别要根据我国的需求引进ETCS2关键技术,通过系统集成创新,一定能为我国客运专线的列车运行控制提供一个安全、可靠的技术保障方案。
参考文献
[1]傅世善.闭塞与列控概论[M].北京:中国铁道出版社,2006.
[2]科技运函[2004]14号,中国列车运行控制系统CTCS-2级技术条件(暂行)[S].
[3]邹少文.客运专线列控系统模式探讨[J].铁道工程学报,2005(1).
哈尔滨铁路局
本次调整旅客运行图将增开普速旅客列车2对，停运普速旅客列车3对，部分列车车次和运行区段同时进行相应调整，具体调整车次如下：
一、增开
1. 齐齐哈尔至东莞东K568/7次。
2. 佳木斯至双鸭山4161/2次。
二、停运
1. 哈尔滨东至神树K7069/70次。
2. 佳木斯至抚远K7267/8次。
3. 牡丹江至一面坡6218/7次。
三、调整车次
1. 海拉尔至北京K42/40 K39/41次列车车次调整为K40/39次。
2. 丹东至满洲里2686/7/9 2690/88/85次列车车次调整为2686/7 2688/5次。
3. 哈尔滨西至海拉尔K7093/6/7 K7098/5/4次列车车次调整为K7093/6/3 K7094/5/4次。
4. 哈尔滨东至满洲里K7059/7次列车车次调整为K7057次。
四、调整运行区段
1.海口至哈尔滨Z113次调整为海口至哈尔滨西间运行。
2.广州东至哈尔滨Z237次调整为广州东至哈尔滨西间运行。
3.哈尔滨至汉口T184 /3次调整为哈尔滨西至汉口间运行。
4.哈尔滨至大连T262/1次运行区段调整为牡丹江至大连间运行。
5.重庆北至哈尔滨K1061次调整为重庆北至哈尔滨西间运行。
6.邯郸至哈尔滨K1527次调整为邯郸至哈尔滨西间运行。
7.白城至昂昂溪2211次调整为白城至齐齐哈尔间运行。
8.哈尔滨西至齐齐哈尔南D6901/2次调整为哈尔滨西至齐齐哈尔间运行。
9.哈尔滨西至齐齐哈尔D7935次调整为哈尔滨西至齐齐哈尔南间运行。
10.齐齐哈尔至哈尔滨D7940次调整为齐齐哈尔南至哈尔滨间运行。
11.牡丹江至哈尔滨K7002次调整为牡丹江至哈尔滨东间运行。
12.佳木斯至滨江(哈尔滨)K7006/7次调整为佳木斯至牡丹江间运行。
13.哈尔滨至乌伊岭K7017次调整为哈尔滨东至乌伊岭间运行。
14.绥芬河至哈尔滨K7024次调整为绥芬河至哈尔滨东间运行。
15.哈尔滨东至绥化K7031次调整为哈尔滨至绥化间运行。
16.绥化至哈尔滨K7032次调整为绥化至滨江间运行。
17.黑河至哈尔滨K7036次调整为黑河至哈尔滨东间运行。
18.哈尔滨西至大庆K7051/2次调整为哈尔滨西至泰康间运行。
19.满洲里至哈尔滨东K7058次调整为满洲里至哈尔滨间运行。
20.滨江(哈尔滨)至鹤北K7119/21 K7122/20次调整为牡丹江至鹤北间运行。
21.哈尔滨至伊春K7127次调整为滨江至伊春间运行。
22.鸡西至哈尔滨东K7174次调整为鸡西至哈尔滨运行间运行。
23.哈尔滨至满洲里K7181次调整为哈尔滨西至满洲里间运行。
24.亚布力南至香坊K7228次调整为亚布力南至哈尔滨间运行。
25.哈尔滨至阿城K7281次调整为哈尔滨东至阿城间运行。
26.加格达奇至哈尔滨4076次调整为加格达奇至哈尔滨东间运行。
27.哈尔滨东至双鸭山4137次调整为哈尔滨至双鸭山间运行。
28.牡丹江至双鸭山4171/69 4170/2次调整为牡丹江至鹤岗间运行。
学
院 ：交通运输学院
指导老师 ：张喜
姓
名 ：张建磊
学
号 ：12251202
班
级 ：运输1208
列车运行控制系统技术方案设想
磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想
摘要：高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染 等优点.高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来.目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究 技术比较成熟，分别建立了山梨试验线(Y am anashi)和埃姆斯兰特(Enslard)(简称T V E)试验线，并取得了试验成功.在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮 O CS 的研究则刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。
关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术
1.磁悬浮列车的特点
由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。
磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。
基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的基本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车安全定位、速度曲线监控和牵引安全切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3层结构：位于控制中心的中央运行控制系统；位于牵引变电站和轨道旁的分区运行控制系统；位于列车的车载运行控制系统。这3个系统之间的连接和数据传输是通过一个通信网络系统实现的，包括地面的光纤网，地面和列车之间的无线通
列车运行控制系统技术方案设想
信系统。
2.磁悬浮列车运行控制系统及速度防护方式
2.1列车运行控制系统的类型
CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS 列控系统是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS 系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为以下5 级：
1、CTCS—0 级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。
2、CTCS—1 级由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，面向160 km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。
3、CTCS—2 级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，CTCS—2 级面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化计,CTCS—2 级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。
4、CTCS—3 级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS—3 级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞，CTCS—3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。
5、CTCS—4 级是基于无线传输信息的列车运行控制系统，CTCS—4 级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞，CTCS—4 级由RBC 和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查，CTCS—4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。中国新建200 km/h～250 km/h，客运专线采用CTCS—2 级列控系统，300 km/h～350 km/h。2.2列车运行控制系统的速度防护方式
列控系统按照系统控制模式分成速度码阶梯控制方式和速度-距离模式曲线控制方式。
（1）速度码阶梯控制方式
速度码阶梯控制方式，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级。在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯控制方式又可分为：出口检查方式（滞后式控制）；入口检查方式（提前式控制）
出口检查方式要求司机在闭塞分区内将列车运行降低到目标速度，ATP车载设备在闭塞分区出口检查列车运行。如果司机按照允许速度操纵列车，ATP设备不干预司机正常操作，当司机违章操作或列车运行超过允许速度时，列控设备将自动实施制动。在每个闭塞区段的速度含义中存在允许速度/目标速度的意义，本区段的允许速度为该区段的入口速度，本区段的出口速度就是下个闭塞分区的允许速度，这种控制模式属于滞后控制，列车制动后需要走行一段距离才能减速（或停车），因此，在禁止信号后方需要设置一段防护区段用着过走防护。法国TVM300就采用这种控制方式。
列车运行控制系统技术方案设想
入口检查方式就是列车在闭塞分区入口处接收到允许速度后立即依此速度进行检查，没有目标速度指示，一旦列车速度超过允许速度，则列控设备自动实施制动使列车运行降低到目标速度以下。入口检查方式中本区段的入口速度就是本区段的允许速度。日本新干线ATC就用这种方式。在该种控制方式下，需要在列车停车前设置一个地面环线或应答器设备，用于防止列车冒进信号，该点式设备的布置要求列车以30km/h的速度紧急停车后能在危险点停车。这种控制方式较滞后式控制方式间隔能力将提高不少。
速度码阶梯控制方式的系统主要优点是简单，需要地车传输的信息量小，不需要知道列车的准确位置，只需要知道列车占用哪个区段即可。但是缺点也是明显的，铁路运输系统的行车能力受到了限制。
（2）速度-距离模式曲线控制方式 为了缩短列车间的间隔距离，采用速度－距离模式曲线方式实现列车间的安全速度和间隔控制。速度-距离模式曲线控制是根据目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间关系的曲线，速度－距离模式曲线反映了列车在各点允许运行的速度值。列控系统根据速度距离模式曲线实时给出列车当前的允许速度，当列车超过当前允许速度时，设备自动实施常用制动或紧急制动，保证列车能在停车地点前停车。因此，采用这种控制方式的列控系统不需要设置安全防护区段。在这样的控制系统中又分成以下两种方式： 分段速度-距离模式曲线控制；一次速度-距离模式曲线控制
分段速度控制模式是将轨道区段按照制动性能最差列车安全制动距离要求，以一定的速度等级将其划分成若干固定区段。一旦这种划分完成，每一列车无论其制动性能如何，其与前行列车的最小追踪距离只与其运行速度、区段划分有关，这对于制动性能好的列车其线路通过能力将受到影响，TVM430就采用这种控制方式。
分段速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）
（１－１）
其中：
Ｓ ——列车最大安全制动距离
Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离 Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离
ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；
速度-距离模式曲线控制的制动模式是根据目标距离、目标速度的方式确定的速度－距离模式曲线，该方式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用闭塞分区入口为目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响。一次连续速度－距离模式曲线方式更适于高中速混跑的线路。
一次连续速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
（１－２）
Ｓ ——列车最大安全制动距离
Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离
列车运行控制系统技术方案设想
Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离
ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；
式（１－２）中，Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４与式（１－１）基本相同，在计算一次连续速度模式最大安全制动中由于为一次制动，因此在制动过程中它们只考虑一次。而在分段模式中由于在整个制动过程中要多次制动、缓解，这三个参数要考虑ｎ次。另外，连续速度控制模式列车最大安全制动距离Ｓ３采用的是每一列车的实际最大安全制动距离，列车制动性能好的列车Ｓ３的数值小，性能差则Ｓ３的数值就大。因此，在连续速度控制模式中，列车的运行间隔距离，各尽其能，有助于提高运行效率。同时其所具有的一次性制动的性能也与列车实际制动方式相吻合。一次连续速度距离模式是各国铁路尤其是高速铁路列车运行控制系统的发展主流。
2.3磁悬浮列车运行控制系统选择
磁悬浮列车速度快，制动性强，整体性能好，对列车运行控制系统要求很高，属于CTCS4级列车运行控制系统。在速度防护方式上，采用速度—距离模式曲线控制方式。
3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备
3.1列车运行控制系统的车地传输技术
地面信息传递到车上的方式目前有两大类，一类是点式传递方式，另一类是连续式传递信息方式。点式传输方式常用的有查询应答器和点式感应环线；连续式传输方式常用的有轨道电路、轨道电缆以及无线传输等方式。
1.点式传递方式
点式传递方式是在地面某些固定点，如闭塞分区分界点处，从地面向车上传递信息。点式传递方式常采用查询/应答器来实现或点式环线两种方法。其中查询/应答器应用较为广泛。
2.连续式信息传输方式 2.1 轨道电路
轨道电路是信号的关键基础设备之一，借助它可以监督列车在线路上的运行情况，并利用它可以连续传递与行车有关的各种信息，是一种传统的地－车信息传输方式。在列车运行控制系统中应用较广泛。法国、日本列车运行控制系统都采用轨道电路来传递行车信息。
2.2 轨道电缆
德国LZB系统采用轨道电缆实现列车地面信息的双向传输。LZB系统由地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备3部分组成。地面控制中心根据地面存储的各种信息，结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度，通过轨道电缆传输给车载设备，实现列车速度的控制。
2.3 无线移动通信
基于GSM phase2+标准的GSM-R技术，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准化协会（ETSI）为欧洲新一代铁路通信设计的无线移动通信系统。UIC通过欧洲综合铁路无线增强网络（EIRENE）对各种数字移动通信系统进行了较，列车运行控制系统技术方案设想
最后决定GSM-R为新一代欧洲铁路无线移动通信基本制式。欧洲列车运行控系统ETCS 2级及ETCS 3级技术标准明确确定利用GSM-R无线系统进行列控信息车-地双向传输。
3.2列车运行控制系统的测速定位技术
列车自动控制ATC系统的一般原理是，检测列车的位置、速度等信息，并将这些信息汇集到控制中心；控制中心根据线路上列车流的情况，生成对车流中各个列车和地面设备的控制命令；地面设备接受到控制命令后实现动作；列车根据控制命令，结合自身列车的位置信息、速度信息及线路情况、列车状况等信息，对列车各种设备实施具体的控制。目前，列车自动控制ATC系统存在多种列车定位、测速技术方法。
一、脉冲转速传感器方式（里程计）
脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。
二、无线测速方式
无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息，利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮旋转获得信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差，但精度受到无线电波的传播特性等素的影响。这一类方法包括雷达测速方式、GPS测速定位方式等。
三、交叉感应回线(LOOP)定位
在轨道铺设的感应电缆，通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完成信号和数据的传输，地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设备联系，可以实现 列车的闭环控制。通常采用的方法是将轨间电缆每隔一定距离作一次交叉。而利 用这一交叉回线列车可以知道自己的位置。
四、轨道电路绝缘节定位方法
前面所述的脉冲转速传感器方法可以获得列车位置信息，但是由于列车的车 轮空转、滑行等因素，不可避免的会产生累积误差，因此，一般列车自动控制ATC系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面固定安放的设备称为地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：轨道电路定位，计轴器定位，信标定位，查询一应答器定位
3.3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备
北交《城市轨道交通列车运行控制》在线作业一
一、单选题（共 9 道试题，共 36 分。）
1.站台安全门按其规模和功能可以分为半高式安全门、全高式安全门().滑动门.固定门.端门.屏蔽门 正确答案：
2.在城市轨道交通自动列车运行控制系统中，超速检测与防护功能是由其哪个子系统实现的？().TP.TO.TS.以上三种均不是 正确答案：
3.关于故障-安全技术，下列说法错误的是().TP子系统是安全系统，其系统设计以及所有的软硬件均必须符合“故障-安全”原则.TO为故障-安全系统，其控制列车自动运行
.TS系统为非故障-安全系统，它的全部或任何一个部分的故障或不正确操作，不会影响列车运行安全
.轨道电路中的继电器必须符合故障-安全原则 正确答案：
4.城市轨道交通的自动化程度比较高，一般采用()的运用方式，列车的运行速度不取决于地面信号机的显示，地面信号系统只起辅助作用。
.地面信号显示与车载信号系统相结合，以地面信号系统为主.地面信号显示与车载信号系统相结合，以车载信号系统为主.车载信号系统.地面信号系统 正确答案：
5.城市轨道交通采用()行车制。.两侧均可.左侧.右侧
.具体情况具体分析 正确答案：
6.下列表示禁止越过该信号机调车的是().红色
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.蓝色.双黄色.红色+黄色 正确答案：
7.阶梯式分级速度控制可以分为超前式和滞后式，超前式采用()优先的方法，滞后式采用()优先的方法。().人控优先，设备优先.设备优先，人控优先.人控优先，人控优先.设备优先，设备优先 正确答案：
8.关于故障-安全技术，下列说法错误的是().TP子系统是安全系统，其系统设计以及所有的软硬件均必须符合“故障-安全”原则.TO为故障-安全系统，其控制列车自动运行
.TS系统为非故障-安全系统，它的全部或任何一个部分的故障或不正确操作，不会影响列车运行安全
.轨道电路中的继电器必须符合故障-安全原则 正确答案：
9.下列不属于TO功能的是().将列车速度自动调整在允许速度带内，尽可能减少牵引、惰行和制动之间的转换.实现列车自动通过车站和自动折返.保证列车的停位精度.超速检测与防护 正确答案：
北交《城市轨道交通列车运行控制》在线作业一
二、多选题（共 8 道试题，共 32 分。）
1.城市轨道交通设备故障主要包括信号系统故障、线路故障、道岔故障以及()等各种故障。.临时停电.通信中断 正确答案：
2.站台安全门的控制方式有()故障。.信号系统故障.线路故障
.道岔故障以及临时停电.通信中断
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正确答案：
3.列车速度控制方式的角度，列车运行自动控制系统可分为().分级速度控制
.速度-目标距离模式曲线控制 正确答案：
4.轨道交通列车运行控制系统综合利用3技术代替了传统的轨道电路技术，3技术是()未来城市轨道交通运行控制系统的发展趋势是实现T.omputr.ommunition.ontrol 正确答案：
5.TS系统在自动调整过程中，TS主要通过()来调整列车。.停站时间.站间运行时间 正确答案：
6.城市轨道交通闭塞分为三种类型().固定闭塞.准移动闭塞.移动闭塞 正确答案：
7.站台级控制是由()在站台PSL（站台级操作盘）上对安全门进行的控制方式。.列车驾驶员.车站站务员 正确答案：
8.列车自动控制系统有().列车自动列车自动驾驶系统（TO）.列车自动防护系统（TP）.列车自动监控系统（TS）正确答案：
北交《城市轨道交通列车运行控制》在线作业一
三、判断题（共 8 道试题，共 32 分。）
1.城市轨道交通系统中，月白色信号灯表示的含义是：准许列车越过该信号机调车。().错误.正确 正确答案：
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2.轨道电路是以钢轨为导体，两端加上机械绝缘（或者电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。().错误.正确 正确答案：
3.TP系统主要由三部分构成：用以实现控制列车运行的车载装置、用以产生控制信息的地面装置和地面与车载两方互通信息的车与地的中间传输通道。().错误.正确 正确答案：
4.警冲标设在两会合线路间距离为4m的中间，超限绝缘是指当不得已时，钢轨绝缘只能装设于警冲标内方小于3.5m处，又叫侵限绝缘。().错误.正确 正确答案：
5.移动闭塞目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关。().错误.正确 正确答案：
6.TS系统负责监督和控制TP系统，联锁系统和轨道空闲检测装置为TP提供基层的安全信息，列车是TP的控制对象。().错误.正确 正确答案：
7.城市轨道交通中蓝色信号灯的颜色表示的含义是：不准列车越过该信号机调车。().错误.正确 正确答案：
8.TP系统主要由三部分构成：用以实现控制列车运行的车载装置、用以产生控制信息的地面装置和地面与车载两方互通信息的车与地的中间传输通道。().错误.正确 正确答案：
北交《城市轨道交通列车运行控制》在线作业一
一、单选题（共 9 道试题，共 36 分。）
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关键词：高速铁路,列车运行图,现状,信息化
1 我国高速铁路列车运行图现状分析
1.1 我国高速铁路列车运行图编制管理模式
我国现有列车运行图编制管理模式是按照统一领导、分级管理的原则, 以市场为导向, 灵活调整与及时编制相结合, 实行部、局两级的层次管理体制。
全路列车运行图的编制或调整工作在铁道部的统一领导下进行, 由铁道部确定运行图编制的总原则、总要求和编制调整步骤, 明确铁道部和铁路局两级管理列车运行图体制的各自职责。铁道部负责组织有关铁路局拟定全路跨局旅客列车运行方案和全路各局间分界口列车交接方案, 并下达给各铁路局执行。各铁路局在铁道部的统一领导下完成本局的列车运行图编制与调整工作。
1.2 我国高速铁路列车运行图类型
高速铁路可根据客流规律铺画多种版本的列车运行图, 以更好地满足客流需求。目前, 我国高速铁路列车运行图按需调配, 可分为日常运行图、周末运行图和节假日运行图 (高峰日运行图) 。日常运行图是指周一~周五高速铁路列车执行的运行图, 周末运行图是指周六、周日高速铁路列车运行执行的运行图, 节假日运行图为春运、暑运、黄金周、小长假运输期间高速铁路列车执行的运行图。在日常和周末如果遇到有突发客流, 铁路局可向铁道部申请增开节假日运行图中未开行的高铁列车, 编制旅游旺季、特殊社会活动等分号运行图。
1.3 我国高速铁路列车运行图特点
1.3.1 不同速度等级高速列车混跑
因线路等级及旅客的出行需求差异, 当前我国高速铁路动车组运营时速有200km/h、250km/h、300km/h等, 不同速度等级列车混跑是相当长时间内高速铁路的运输组织模式。
1.3.2 跨线列车比例高
高速铁路是铁路通道的有机组成部分, 除了承担本线运输任务外, 还承担着大量的跨线客流输送任务。以京沪高铁为例, 根据表1和表2统计, 2012年京沪高铁暑期运行图中, 本线列车与跨线列车总计开行192列, 其中开行本线列车上行59列, 下行58列, 合计117列, 占开行列车数量的60.9%;开行跨线列车上行38列, 下行37列, 合计75列, 占开行列车数量的39.1%。
1.3.3 综合维修天窗影响显著
我国高速铁路均在夜间设置综合维修天窗, 天窗开设时间大多设为0:00~4:00, 天窗时间内禁止行车, 中长途列车开行时间段受天窗的影响比较显著。如京沪高铁开行的列车中, 全程运营时间最短为4h48min, 大部分为5h30min, 而我国高速铁路的开行时间范围基本上在7:00~23:30, 因此, 北京南-上海虹桥间的有效开车时间段被定在7:00~18:00, 18:00之后只铺画少量中短途高速列车、动检车及回送车底运行线, 如图1所示。
1.3.4 运行图高峰时段比较突出
高速铁路列车运行线的安排必须满足旅客出行规律的要求, 尤其是担任城际运输任务的高速铁路, 将形成列车密集到发的早晚高峰时间带。由于高峰时段大量列车密集到发, 造成车站股道、动车组等资源利用极不均衡, 高峰时段全部投入运用, 非高峰时段大量闲置。
1.3.5 运行线具有较高弹性
为保证列车的高正点率, 列车运行图必须要有足够的应变能力, 即具有高度的弹性;当列车运行秩序紊乱时, 要尽快恢复正常, 以保证列车经常处于按图行车的状态。因此, 列车运行线间要预留一定的冗余时间, 减少个别列车晚点造成的影响;或者预留一定数量的备用线, 让晚点列车按就近的备用线运行。
1.3.6 按高峰日铺画, 非高峰日抽线运行
例如在京津城际开行方案制定和运行图铺画的列车对数比开行的数量要大许多, 2012年暑期图中铺画了100对高速列车, 日常运行中开行70对高速列车, 周末及节假日根据客流按照预留运行线加开列车。
1.3.7 列车开行密度大, 实行高速列车公交化开行
高峰时段按照最小间隔发车, 在部分时段间隔5min或10 min有规律地发车, 并在7:00、8:00、9:00、10:00、11:00等整点安排列车发车 (见图2) 。公交化开行能够方便旅客记忆和出行, 有助于稳固和培育客流, 打造我国高速铁路客运品牌。
1.4 我国高速铁路列车运行图编制系统特点
目前, 我国已初步建立了基于计算机局域网络的全路旅客列车运行图编制系统以及通用的铁路局列车运行图编制系统, 相继投入运营的高速铁路均采用计算机编制列车运行图, 计算机编图在我国高速铁路编图中发挥较大的作用, 提高编图的效率和准确性。我国高速铁路列车运行图编制系统的主要特点有:
1) 支持高速铁路与既有线列车运行图的协同编制。
2) 实现列车运行图综合技术资料的一体化管理。
3) 实现股道运用与运行图编制、调整、绘制的一体化处理, 提高车站作业计划的编制效率。
4) 所有功能均支持单机和网络工作模式, 联网编图大大提高运行图的编制效率, 促进我国高速铁路运输产品的推出, 提高市场适应性。
5) 提供大量人机交互手段及正向、反向推线等许多实用功能, 方便工作人员快速、准确地铺画列车运行线, 有效提高编图效率。
6) 提供指标统计及评价功能, 对于提高列车运行计划和动车交路计划的质量起到积极作用。
7) 实现数据库的分解合并、上传下载, 使得铁道部和各路局能够及时掌握编图进展以及最新资料。
2 我国高速铁路列车运行图存在问题分析
高速铁路列车运行图的编制与既有线相比有不同的特点, 技术上也有其特定要求, 并且高速铁路列车运行图编制系统也需要进一步拓展功能以适应编图形势的变化, 我国高速铁路列车运行图面临以下问题需要进一步解决或完善。
1) 规范高速铁路列车运行图的编制和调整工作。加强高速铁路列车运行图编制和调整工作的制度建设, 进一步规范工作程序, 制定高速铁路列车运行图编制的申报、报告审批、编制、结果审批、下达等工作标准。
2) 规范高速铁路列车运行图技术资料和管理标准。制定高速铁路列车运行图技术资料及标准的综合管理制度, 明确各相关部门的职责, 为实现高速铁路列车运行图技术资料及标准管理的信息化提供技术支撑。
3) 建立高速铁路列车运行图在铁路运输工作中的信息传递机制。列车运行图是铁路行车组织工作的基础, 运行图的编制和调整涉及全路运输工作的变化, 必须建立健全列车运行图的信息传递机制, 以保证铁路运输组织的良好秩序。
4) 研究高速铁路列车运行图各项指标的计算方法, 提出高速铁路列车运行图评价方法, 建立一套完整的高速铁路运行图指标评价体系, 进一步完善我国高速铁路技术标准体系, 并为我国高速铁路列车运行图编制提供理论与技术支持。
5) 实现列车运行图编制的一体化。在编图过程中, 涉及运输、机务、客运、车辆、工务、电务等各部门的运行图数据, 将动车组交路、乘务交路、车辆分配等相关业务计划的编制纳入计算机编图系统进行整体研究, 则可以使相关数据、计划更加精准, 系统功能更加完备, 可进一步提高列车运行图及相关作业计划编制的效率。
6) 计算机编制列车运行图系统更加智能化、精细化。采用计算机可以生成初始可行解, 进一步提高繁忙干线的自动化编制水平, 减少人工干预调整的工作量, 完善自动冲突检测和冲突疏解的功能, 强化人机交互辅助工具的智能化和实用性。提高计划编制所依据参数的完整性和精确性, 以及系统软件功能的精细化程度, 加强列车运行图编制涉及的相关因素研究, 信息进一步细化, 以便为列车运行图的管理提供更加丰富的支持手段。
7) 车站到发线运用计划的深化研究与开发, 实现与CTC系统车站电子地图及接发列车进路等信息的共享。车站到发线运用计划的编制涉及车站到发线的合理运用及车站咽喉疏解, 同时, 也与列车运行图和动车组交路图密切相关, 与CTC系统无缝衔接, 实现高速铁路车站股道运用计划编制工作的精细化处理, 有利于提高高速铁路运营调度指挥信息的集成化水平。
8) 进行列车运行图编制后的模拟与仿真, 列车进路冲突及列车间隔标准检查, 提高列车运行图的编制质量, 为进一步保障高速铁路运营安全提供技术支持。
9) 列车运行线与动车组运用计划的协调优化。列车运行图是列车开行的综合计划, 这些列车的开行都必须由具体的动车组来实现, 列车开行数量受动车组能力的制约, 同时, 列车运行线的分布决定动车组需承担的运输任务, 单从动车组运用计划的优化问题着手, 并不能从根本上解决动车组的运用效率问题, 必须将动车组运用与列车运行线综合优化, 才能提高动车组的运用效率和列车运行计划的质量。
3 结束语
我国高速铁路的快速发展, 对高速铁路列车运行图的编制和管理工作提出更高要求, 为此必须进行编制技术手段和管理模式的创新。构建规范化、标准化的编制管理体系, 完善指标统计和评价体系, 开发基于网络的更加智能化、信息化的一体化编图系统, 实现与CTC等诸多系统的信息共享, 研究列车运行线与动车组运用的综合优化方法等是未来我国高速铁路列车运行图的发展方向。
参考文献
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关键词：铁路信号 施工工艺 运行质量 措施
中图分类号：U282 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01
随着社会经济迅速发展，如何提高铁路信号施工的技术水平，保证铁路信号系统的运行质量成为当前我国铁路建设部门和单位亟待解决的重要问题和难点。该文通过对铁路信号施工中出现的主要问题进行分析和讨论，就如何提高施工技术水平和质量提出相应的建议和措施，以期促进我国铁路高效、快速、安全的运行。
1 铁路信号施工中存在的主要问题
1.1 防雷接地、电磁兼容方面
（1）缺乏防雷接地措施。铁路运行的信号系统出现故障的一个很重要的因素就是信号系统没有良好、完备的防雷接地设施，导致信号系统在雷雨天时常发生故障，给铁路行车带来了极大的安全隐患。（2）电磁兼容不足。传统的室内信号设备不需要考虑电磁的兼容性问题，而随着科技的进步，目前我国铁路系统所使用的信号系统基本都采用的是微电子产品，由于设计施工的忽视，使得这些元器件之间的电磁不兼容，造成信号的相互干扰。
1.2 电缆施工方面
（1）电缆成端。目前，我国铁路信号所使用的电缆多为数字电缆，尤以内屏蔽式数字信号电缆为主。数字电缆提高了移频信号的传输质量，但同时，由于其成端施工的质量不合格，造成信号传输时常出现错误，严重影响到电缆的信号传输质量和电气指标。（2）电缆接续。传统的铁路信号电缆的接续方式是采用的地面电缆箱盒方式进行接续。随着科技水平的提高和经济发展的要求，这种接续方式已不能满足当前铁路运行发展的需求，反而对电缆的传输质量和整体结构造成了很大的不便和阻碍，影响到电缆的正常运转，给铁路运行带来了不小的安全隐患。
1.3 其他方面
铁路信号施工中除了存在以上提到的问题，还存在施工仪表和工器具简陋，施工人员的技术能力参差不齐，施工技术不规范等等，这些都直接或间接的影响到了整个铁路信号系统的施工质量和功能使用。
2 加强铁路信号施工技术质量的措施
在实际的施工作业中，施工单位和人员可以采取下面几个方面的措施，来提高铁路信号施工的技术水平和使用质量。
2.1 施工前期的准备工作
（1）实地调查施工地点。施工单位要安排专人到施工地点的实地进行调查，了解和掌握施工地点的地形特征、地质、水文、公路交通的分布、气候条件、风俗习惯和生活经济状况等方面的实际具体情况。并调查施工当地的其他施工单位部门的进度安排，确保在进行信号系统的施工时，能够及时、有效同房建、工务、运输、供电等相关部门做好沟通和协调配合。并掌握当地施工队伍的人员情况，通过对施工人员专长、工作能力、业务素质、思想动态和脾气秉性等方面的了解，做好施工前的人员组织分配工作，打造一支业务能力强、素质干练的综合施工人才队伍。此外，还要对施工所需要的材料购置进行调查，了解和掌握材料的种类、型号、数量、质量和性能等方面的情况，从而保证施工的顺利开展。（2）审核施工设计图纸。施工单位要组织专业人员对铁路信号系统施工设计图纸进行讨论和审核，根据调查得出的施工现场的实际情况，结合工程的使用性质和要求，以及其他的相关情况，对设计图纸中不合理、不科学的部分进行调整和修改。（3）制定工程计划。施工单位要根据信号工程的要求，结合成本、质量、进度、安全等方面的需要，科学、合理的对信号工程的财力、物力、人力和时间等进行规划和安排，制定施工工程的计划方案，协调和组织好工程进度、质量、成本和安全之间的相互配合，以确保工程施工的顺利开展和进行。
2.2 施工过程中的技术质量控制
具体措施表现为：
（1）成本控制。对信号工程的成本控制主要包括施工用料、人员组织、设备设施以及其他方面的资金投入的管理和控制。在施工过程中，施工单位要安排专人对施工材料的领取和使用进行管理，做好材料使用的购进、领取、退还等的信息登记。（2）施工质量。施工单位要提高施工工艺的技术水平，努力更新自身的施工工艺，不断引进和应用先进的施工技术进行建筑施工。在施工过程中，要树立技术品牌观念，不断在工程实践中创新工艺技术，改进工艺流程和操作规范，以推动科技进步，提高铁路信号系统工程施工的质量水平。（3）技术安全。施工单位要制定相应的技术安全施工规范和规章，树立安全施工的思想，充分考虑到影响施工技术安全的因素，如防火、防电、防盗、机械事故、交通事故、违规操作等等。并针对它们采取明确、详细的应对措施，以确保施工的安全、可靠。（4）人员素质。施工单位要聘请专业人员定期的对管理人员、技术人员和施工人员进行职业道德和专业技能等方面的教育培训，提高员工的思想道德水平和职业道德素质，加强员工自身的专业知识的储备和施工技术能力。熟悉和掌握铁路信号系统施工工程的工作环境和操作规范流程，不断适应新材料、新工艺、新设备和新技术的要求，以提高工程施工的质量
水平。
2.3 施工后期的技术质量控制
（1）竣工验收的质量监督。施工建设单位要配合政府监理部门，进行严格的工程竣工质量验收工作。提高和加大对信号工程项目的竣工质量的监督力度，对验收工作实行全程的监督和控制，验收部门要严格按照国家有关的法律法规的标准和要求进行质量验收，做到有依法行事、严格执法，以确保铁路信号工程的质量。（2）养护管理。在工程竣工试运行后，要及时的做好信号系统工程的养护和维修管理工作。规范养护和维修的操作技术和行为，严格养护流程，从而确保铁路信号系统的正常、平稳、安全运行，延长信号系统工程的使用
寿命。
3 结语
铁路信号的施工质量对铁路行车的可靠、安全、舒适、高速都有着十分重要的作用和影响。在施工过程中，施工单位要提高施工技术水平，规范施工行为，严把质量关，从而确保我国铁路运行的安全、
高效。
参考文献
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