1、1高速鐵路列控發展現狀及對策2國外高速鐵路列控系統及發展 隨著中長期鐵路網規劃的逐步實施，武(漢)-廣(州)、鄭(州)-西(安)、石(家莊)-太(原)等客運專線，京(北京)-津(天津)城際鐵路先后立項開工建設，我們有必要借鑒國外高速鐵路建設的經驗，修建我國高水平、高質量的客運專線。 3國外高速鐵路列控系統及發展 世界各國高速鐵路采用的列控系統，主要有日本新干線的ATC，法國TGV鐵路使用的TVM300和TVM430系統，德國和西班牙高速鐵路使用的LZB系統，意大利高速鐵路的9碼列車自動控制系統及瑞典鐵路的EBICA900系統。在亞洲，韓國高速鐵路采用了法國的TVM430系統，臺灣高速鐵路則采用

2、了日本新干線的數字ATC系統。4已運營的高速鐵路列控系統分析表 設備名稱法國TVM300法國TVM430德國LZB日本ATC運行速度最高:270km/h最高：320km/h最高：270km/h最高：270km/h運營里程850km150km432km1831.5km閉塞方式固定閉塞固定閉塞固定閉塞固定閉塞制動模式分級階梯滯后式分級連續式連續速度控制式分級階梯超前式控制方式人控為主，設備為輔人控為主，設備為輔可實行自動控制設備控制為主，人控為輔安全信號傳 輸媒介：無絕緣模擬軌道電路方向：地對車 單方向載頻：1700 Hz、 2000Hz、 2300Hz、 2600Hz信息量：18個媒介：無絕緣數

3、字軌道電路方向：地對車 單方向載頻：1700 Hz、 2000Hz 2300 Hz、 2600Hz信息量：27bit媒介：數字 軌道電纜方向：地車間 雙方向載頻：360.4kHz 560.2kHz信息量：83.5bit媒介：有絕緣模擬軌道電路方向：地對車 單方向載頻：750Hz、 850Hz 900Hz、 1000Hz信息量：10個其它信號傳 輸媒介：環線、 應答器方向：地對車或車對地單向媒介：應答器、 無線數傳方向：地車 雙方向媒介：應答器、 無線數傳方向：地車 雙方向媒介：應答器、 無線數傳方向：地車間 雙方向列車定位軌道電路、車載測距軌道電路、車載測距電纜交叉、車載測距 軌道電路、車載測

4、距 區段占用無絕緣模擬軌道電路無絕緣數字軌道電路有絕緣模擬軌道電路設備組成軌道發送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；電絕緣節；補償電容。地面控制中心；軌道發送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；電絕緣節；補償電容。地面控制中心；軌道發送單元；軌道接收單元；電纜匹配單元；軌道電纜。軌道發送單元；軌道接收單元。設備器件晶體管分立元件小規模集成電路大規模集中電路超大規模集成晶體管分立元件小規模集成電路晶體管分立元件小規模集成電路5最近幾年高速鐵路列控系統的發展情況 隨著西歐各國國際交往的不斷增加和日益頻繁，開行跨多國鐵路運輸的列車已逐漸成為廣大成員國的共識。 但面臨各國不同的鐵路管理系統和列控系統，將

5、成為開行跨國列車迫切需要解決的問題。6最近幾年高速鐵路列控系統的發展情況歐洲高速鐵路的歐洲高速鐵路的ERTMS系統系統 1990年，歐洲執委會向歐盟申請協調泛歐高速鐵路網有關技術標準。此后，國際鐵盟出面組織，西歐各國鐵路、研究機構、信號制造廠商等部門抽調專家，組成專家組，共同開始了技術標準的研究。7歐洲高速鐵路的歐洲高速鐵路的ERTMS系統系統 經過5年的研究，專家組提出了統一歐洲信號技術的鐵路運營管理系統（簡稱ERTMS）/列車控制系統（簡稱ETCS）標準。1996年由法國、德國和意大利三國發起創建歐洲ERTMS/ETCS用戶組織。用戶組織的工作直接推動和影響著技術標準及產品向實際應用的發展

6、。為了實現泛歐高速鐵路網的信號系統標準的統一，1990年以來，對ERTMS系統進行研發和試驗等的投資已超過5.5億歐元。 8ERTMS項目用戶組進展的大致情況如下所列年代 內容 1995年 德國聯邦鐵路DB、意大利國家鐵路FS、法國國營鐵路SNCF創立了ERTMS用戶組織 1996年 歐盟委員會通過了在泛歐高速鐵路網互通運營的96/48EC指令；為建設試驗段招標 1997年 選擇中標商，開始建設試驗段；荷蘭鐵路、西班牙國營鐵路加入，成為用戶組正式成員 1998年 英國Railtrack鐵路公司加入，成為用戶組正式成員 1999年 開始將歐盟96/48EC指令納入國家法律（德國于1999年通過立

7、法） 9ERTMS項目用戶組進展的大致情況如下所列2000年 用戶組織成員國鐵路部門、信號系統供貨商簽署了采用UNISIG第一級規范的意向書 2001年 進行規范測試和實驗室測試 ；各成員國正式通過互通性技術規范TSI（根據96/48EC指令制訂）和運用操作規范 2002年 進行現場測試，驗證ETCS-1、-2的規范，通過認證過程 2003年 開始線路上ERTMS/ETCS的商業運行 10歐洲國家采取的策略 ETCS項目推動了歐洲鐵路通信信號技術標準的統一。目前，該技術標準完全開放，參與開發研究的有西歐各國鐵路運營商和歐洲六大跨國信號集團公司。2001年，歐盟已經正式通過法律，要求今后新建的高

8、速鐵路線，采用ERTMS/ETCS技術標準的產品作為列車控制系統。在這一基礎上，歐洲正在建設的路網，均按照該項法令對采用新系統作出規劃。 11歐洲國家采取的策略 意大利路網公司介紹，正在建設的高速鐵路將全部采用ETCS-2技術系統。在鐵路部門的安排下，阿爾斯通與西門子公司在意大利佛羅倫薩阿雷佐地區建設了兩個試驗段，對系統各個部件進行綜合集成，并安排現場試驗，驗證RBC/GSM-R、RBC/聯鎖系統、車載設備等子系統間的接口，開展系統的功能和運行實驗。試驗自2000年開始， 2003年底還要在羅馬那不勒斯線路上再進行運用前的試驗，目前已開通使用。12歐洲國家采取的策略 西班牙馬德里巴塞羅那高速鐵

9、路的列車控制技術采用ERTMS/ETCS系統，要求按照ERTMS系統需求規范的第一級第2.2.2版本的標準配置列車控制系統。此外，還要根據西班牙制訂的有關鐵路信號的國家標準，在ERTMS系統中適應本國原有信號制式的主要技術標準。 13歐洲國家采取的策略模式 運行 需要系統 產品 備注 使用GSM-R連續傳輸 最高運行速度為350公里/小時 ，行車間隔 230 ETCS 2 無線閉塞中心全部監控 閉塞區間長為1.5公里 使用歐洲點式應答器間歇傳輸（備用） 最高運行速度為300公里/小時，行車間隔 530 ETCS 1SEI、道旁單元、歐洲點式應答器 ETCS 2的備用系統，閉塞區間長6公里 對未

10、裝備ETCS車載設備列車的備用方案 最高運行速度為220公里/小時，行車間隔 8 ASFA SEI、ASFA+道旁信號機 閉塞區間長為6公里 14歐洲國家采取的策略 由于高速鐵路線路采用的ETCS-2系統以GSM-R無線通信系統作為行車信息傳輸通道，在世界各國尚無使用先例，西班牙鐵路在設計時考慮到現狀，采用了歐洲ETCS-1/ETCS-2重疊覆蓋的方式。系統工作正常時，列車在ETCS-2指揮下運行，可實現2.5分鐘最小行車間隔；當無線通信GSM-R系統出現故障時，ETCS-1系統為運行列車提供行車指令與信息，最小行車間隔5分鐘。日常工作時，兩套系統并行運行，其識別及使用的確認由車載設備中軟件完

11、成。 15歐洲國家采取的策略 正在開工建設的法國TGV東部線，法國國營鐵路公司SNCF與CSEE公司在TVM430的基礎上，共同開發了TVM/ETCS雙模制式車載列控設備，該系統可以兼容UM71/UM2000軌道電路的信息，構成一套列控系統，也可以與ETCS系統組成一套列控系統。新系統的開發應用，既解決了法國原有高速鐵路技術標準的與ETCS系統的兼容問題，也使法國傳統的基于軌道電路的列車控制系統找到了與歐洲統一標準的結合點。16列控系統的發展是根據技術創新、發展和高速鐵路建設的需要得以發展的。大體可以概括為以下幾點： 高速鐵路列車控制系統的發展與高速鐵路建設同步，長期以來，形成以軌道電路、軌道

12、電纜為基本傳輸媒介的可靠系統，這項傳統技術正在從模擬向數字化技術發展； 高速鐵路列控近期的發展目標是實現連續速度控制的一次制動模式；17列控系統的發展是根據技術創新、發展和高速鐵路建設的需要得以發展的。大體可以概括為以下幾點： 傳統的軌道電路難以突破列控實現一次制動模式對信息傳輸的要求，各國均在探討新的解決辦法，出現了點式應答器、點式環線以及車載微機存儲等多種方式； 20世紀高速鐵路的列車控制系統，是以國家鐵路為標準制訂的系統，出現了UM71/TVM430、LZB、新干線ATC等45種不同的系統，無法形成大工業體系的世界性標準 ；18列控系統的發展是根據技術創新、發展和高速鐵路建設的需要得以發

13、展的。大體可以概括為以下幾點： 歐盟支持的ERTMS/ETCS系統，是根據高速鐵路發展的需要而開發的泛歐標準。歐洲原有的UM/TVM、LZB等列控系統標準，都將被這一系統所取代。最近除了歐洲各國大規模開展試驗及商業應用以外，印度已經著手建設試驗段，歐洲點式應答器也已經安裝在美國東北走廊的AMTRACK高速鐵路上。21世紀的前10年，高速鐵路列控系統的主流產品將僅有ETCS和數字ATC兩個標準的系統。19借鑒ETCS方式 的設計思想 在研究列控系統時，必須充分重視歐洲ETCS系統，它表明歐洲列控系統的發展方向，是歐洲多家著名公司合作的結果，其中“系統研究”、“功能疊加”和“滾動銜接” 等設計思想

14、是很值得我們借鑒的。20客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 采用基于GSM-R無線傳輸方式的ETCS-2和ZPW-2000軌道電路與點式應答器構成的CTCS-2組成的冗余配置的列控系統 ；車上安裝安全型智能車載設備，實現目標距離連續速度控制模式。21客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 CTCS-2系統與既有200km/h提速線列控系統兼容，同時作為ETCS-2系統的備用系統，CTCS-2系統中的軌道電路、點式應答器等在ETCS-2系統中作為列車占用檢查和列車定位對標的平臺。 22客運專線列控建議方案

15、客運專線列控建議方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 方案優點：歐洲列車控制系統ETCS-2產品可由國際上六家知名信號廠商供貨，有利于競爭招標，歐洲新建高速鐵路項目已經定位于該系統，具備后續發展的技術支撐，系統的技術標準公開，易于國產化。23客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 方案缺點：尚缺在高速線上大量投入商業運營的經驗，兼容國內既有線信號制式需聯合開發。24客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案2：法國U/T&ETCS雙標準系統 系統采用UM2000數字編碼軌道電路提供地對車控制信息的單向安全傳輸，車上安裝TVM

16、430/ETCS-2雙標準的智能型車載設備，既可兼容U/T系列軌道電路，實現分級連續速度控制，又可適應基于GSM-R無線傳輸的ETCS-2級系統，實現目標距離連續速度控制模式。 25客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案2：法國U/T&ETCS雙標準系統 方案優點：該系統中，其U/T部分在法國高速鐵路已有成熟的運用經驗。 方案缺點：該方案僅法國一家供貨商，技術標準不公開。26客運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案3：日本數字ATC系統 列控系統基于I-ATC數字編碼軌道電路提供地對車安全信息，應用車載設備儲存信息和地面點式應答器，實現目標距離連續速度控制。27客

17、運專線列控建議方案客運專線列控建議方案 方案方案3：日本數字ATC系統 方案優點：系統為日本高速列控的先進技術，并且已經正式投入運營。 方案缺點：系統基于兼容日本既有信號制式，采用有絕緣軌道電路，技術標準不公開，與我國既有線信號制式不兼容。28ETCS-2 +CTCS-2列控系統構成 CTCS-系統 的構成 由車站列控中心、ZPW-2000軌道電路、點式應答器設備及車載列控設備等組成。 ETCS-2系統的構成 在CTCS-2基礎上，增加RBC無線閉塞中心、GSM-R無線通信網絡、無線通信傳輸模塊及車載無線接收模塊等設備。 29鄰站控制中心鄰站控制中心車載設備車載設備機車乘務機車乘務員員車站控制

18、中心車站控制中心點式點式設備設備人機界人機界面面jiemian jiemian 口口輸出模輸出模塊塊列車列車輸入模輸入模塊塊點式信點式信息接收息接收模塊模塊測速模測速模塊入模塊入模塊塊連續信連續信息接收息接收模塊模塊無線通無線通信模塊信模塊維護管理中心維護管理中心GSM-RGSM-R設備維護設備維護記錄單元記錄單元車載安全計算車載安全計算機機調度集中系統調度集中系統無線閉塞中心無線閉塞中心相鄰無線閉塞中相鄰無線閉塞中心心廣域網廣域網軌道軌道電路電路無線無線通信通信道岔道岔單元單元30列控系統地面設備組成及主要功能 3132點式應答器 為CTCS-2提供進路條件、線路參數、臨時限速等信息，并用于

19、列車定位、車載設備間轉換、自動過分相觸發等特殊用途。應答器報文信息定義及編碼規則符合ERTMS/ETCS相應的技術規范要求，根據使用要求分為有源與無源兩種。通常，有源應答器設置于車站離去口、進站端、股道停車標志處，區間信號中繼站附近、聯絡線大號碼道岔、安全監控報警點外方，提供可變化的信息。無源應答器則設置于每個閉塞分區入口、列控模式轉換預告點、隧道加壓、自動過分相點等處，提供固定信息。 33點式應答器 根據點式信息傳輸數量的需求，在同一處設置的點式應答器，可以為單個，也可以為不大于8個形成的應答器組。正方向正方向B2etc位置參考位置參考34軌道電路 用于列車對閉塞分區的占用檢查，為CTCS-

20、2模式下運行的列車提供行車許可信息。當站間距離大于軌道電路傳輸電纜長度要求時，在區間適當位置設中繼站。 車站與中繼站間列控信息交換采用2芯信號專用光纖，一主一備，由沿鐵路兩側分別敷設的光纜中分別提供。 35車站列控中心 車站列控中心可與聯鎖設備按一體化方式設置，也可相對獨立。 主要用于實現軌道電路信息編碼，向RBC、CTC提供聯鎖進路狀態、軌道占用、臨時限速等信息。在CTCS-2模式下還實現應答器編碼信息的控制，并根據聯鎖進路條件、臨時限速命令等信息調用道旁電子單元LEU中的相應數據報文（進路參數、臨時限速等），通過有源應答器發送至列控車載設備。 36無線傳輸模塊 用于ETCS-2模式，完成無

21、線閉塞中心（RBC）與GSM-R無線通信網絡之間的信息交換。 37無線閉塞中心（RBC） 用于ETCS-2模式，通過車載設備身份識別確定受控的列車數據，在管轄的區域內跟蹤每列受控列車的位置。 根據列車占用軌道電路情況及列車間空閑的閉塞分區數、進路狀態等向所管轄列車發出行車許可和列車控制所需的線路參數、進路參數、臨時限速等信息。 38無線閉塞中心（RBC） 它是一個使用無線通信手段，由安全計算機構成的地面列車間隔控制系統，是基于GSM-R無線列車運行控制的ETCS-2系統的重要組成部分。 無線閉塞中心分散設置在沿線通信信號機房內，按照設計能力，一個無線閉塞中心同時控制的列車對象不少于30列，控制

22、范圍5080km。 39無線通信（GSM-R）設備 用于ETCS-2模式，是ETCS-2系統信息傳輸平臺，完成地車間大容量的信息交換。 40列控系統車載設備組成及主要功能 常用緊急 測速傳感器點式信息傳感器感應器電源測速測距處理器記錄單元STM點式信息處理器主處理器制動控制裝置雙針速度表顯示器運行記錄器機車處理部分通信接口GSM-R車載臺41點式信息處理器模塊 完成點式信息的接收和處理。 42STM連續信息接收模塊 在CTCS-2模式下完成軌道電路信息的接收和處理。 43測速測距處理器模塊 實時檢測列車運行速度并計算列車走行距離，具有防空轉打滑功能。 44記錄單元 對接收信息、系統狀態、實時速

23、度、允許速度、生效的模式曲線、制動命令類型、列車運行工況以及司機和維護人員對車載設備的操作等進行記錄。 45車載安全計算機主處理器 對列車運行控制信息進行綜合處理，計算生成目標距離模式曲線（報警曲線、常用制動曲線、緊急制動曲線），控制列車按命令運行。 46無線通信（GSM-R）車載設備 在ETCS-2模式下，作為信息傳輸平臺，完成車地間大容量的信息交換。 47人機界面 是車載設備與機車乘務員交互的設備，應輸入列車允許速度、列車制動性能、列車長度、列車重量等參數，并在確認后生效。具有列車走行速度、限制速度、目標速度、目標距離的顯示，具有超速、制動、緩解、故障等表示。 48駕駛室49ATPLKJ-

24、2000主監視器GSM-R監視器診斷監視器右后監視器左后監視器動車組司機室顯示界面動車組內部通話GSM-R接口聽筒旅客信息系統50 在CTCS-0級和CTCS-1級線路區段 由LKJ-2000作為主控，同時承擔記錄功能，ATP處于熱備狀態。 ATP與LKJ-2000對動車組的運行控制LKJ-2000主控狀態顯示界面51A1A2A3B1B1B6B4B3B5B7F1F2F3F4F5F6E1E2E3E4E5E18C5C6C7C2C3C4C1E19E20E21E22E23E24E25E6E11E7E12E8E13E10E15E9E14E16aE16E17E7E8E9B2D1D6D7D9 0Dx1000

25、2000400080002 20 00 01 12 20 0坐標MRSP變化點起模點MRSP區下一個目標值當前目標值 在CTCS-2級線路區段 由ATP作為主控，LKJ-2000處于熱備狀態，同時承擔記錄功能。A:距離信息B:速度信息C:輔助駕駛信息F1F2F3F4F5F6F7F8D:計劃區E:報警信息功能鍵區ATP主控狀態顯示界面顯示界面功能分區52ETCS-2 +CTCS-2列控系統與既有線的兼容 問題 日本以總長約兩千公里的高速鐵路波及影響到全國鐵路; 法國以總長1420km的高速鐵路影響范圍達5600km; 德國高速鐵路不足一千公里，但影響卻達到4000km。 各國在新建高速鐵路的同時

26、，大力改造既有線，充分發揮網絡效應。 53ETCS-2 +CTCS-2列控系統與既有線的兼容 問題 根據我國鐵路跨越式發展計劃，既有線已實施200km/h提速工程，建設200km/h及以上客運專線并配備時速200km/h動車組。必須實現既有提速線、客運專線的兼容，高速動車組與200km/h動車組的跨線運營，是列控系統技術體系必須解決的問題。 54ETCS-2 +CTCS-2列控系統與既有線的兼容 問題 本線運行的高速動車組（具備350km/h的構造速度）將裝備具備ETCS-2CTCS-2功能的列控車載設備，實現本線運用和跨線兼容； 裝備CTCS-2車載設備的200km/h動車組上高速線時，可實現CTCS-2系統下的目標距離模式控車。 55ETCS-2 +CTCS-2列控系統與既有線的兼容 問題 2