客運專線CTCS-3列車運行控制系統構成

苗維禮，劉紅燕

（1.中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710054；2.西安通信學院，陜西 西安 710106）

列車運行控制系統主要是以技術手段對列車運行方向、運行間隔和運行速度進行控制，使列車能夠安全運行且提高運行效率，列控系統地面設備和車站聯鎖設備主要實現聯鎖控制功能，并生成列車控制所需的基礎數據，通過車—地信息傳輸通道將地面控制信息傳送給列車，經列控車載設備進行處理后，生成列車速度控制曲線，監督控制列車安全、高速運行。

1 列車運行控制系統的等級劃分

國外鐵路列車運行控制系統的研究和使用起步較早，但各國鐵路列車運行控制系統不盡相同，各公司研制的列車運行控制系統有10余種，如德國的LZB系列和FZB系列、法國的TVM系列等。

表1 國內、外列車運行控制系統等級對比

鐵道部考慮我國客運專線建設，參照歐盟發展ERTMS/ETCS的經驗，制定了中國鐵路列車控制系統CTCS總體技術規范，劃分為 CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4 共 5 個等級，各級的主要功能及與歐洲ETCS系統的對比見表1。

2 我國客運專線CTCS-3列車運行控制系統

2.1 CTCS-3列車運行控制系統的主要功能

列車控制系統是高速鐵路的關鍵技術之一，是鐵路運營的安全保障。根據我國目前鐵路客運專線發展現狀，在我國300 km/h及以上運行速度的客運專線上，選用CTCS-3列控系統作為全路統一技術平臺體系，其中，CTCS-3列控系統保證高速動車組的運行安全，CTCS-2列控系統用來兼容既有動車組上線運行，并作為CTCS-3列控系統的后備系統；CTCS-3級列控系統屬于基于通信的列控系統（CBTC）范疇，是國際鐵路技術發展的趨勢。

CTCS-3級是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統；CTCS-3級面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無線通信的固定閉塞或虛擬自動閉塞；CTCS-3級適用于各種限速區段，地面不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。

CTCS-3級列控系統滿足運營速度350 km/h、最小追蹤間隔3min的要求，正向按自動閉塞追蹤運行，反向按自動站間閉塞運行的要求，具有互聯互通的運營功能，車載設備采用目標距離連續速度控制模式、設備制動優先的方式監控列車安全運行。

CTCS-2級作為CTCS-3級的后備系統，無線閉塞中心或無線通信故障時，CTCS-2級列控系統控制列車運行，全線無線閉塞中心（RBC）設備集中設置。GSM-R無線通信覆蓋包括大站在內的全線所有車站。車載設備速度容限規定為超速2 km/h報警、超速5 km/h觸發常用制動、速度在250 km/h以上時超速15 km/h觸發緊急制動、速度在250 km/h及以下時超速10 km/h觸發緊急制動。

2.2 CTCS-3列車運行控制系統的基本組成

CTCS3列控系統是在CTCS-2級列控系統的基礎上，地面增加RBC設備，車載設備增加GSM-R無線電臺和信息接收模塊，實現基于GSM-R無線網絡的雙向信息傳輸，構成CTCS-3級列控系統，用于300 km/h~350 km/h客運專線和高速鐵路。CTCS-3級列控系統總體結構包括地面設備和車載設備兩大部分，見圖1。

2.2.1 地面設備

地面設備主要由無線閉塞中心（RBC）、無線通信（GSM-R）地面設備、點式設備和軌道電路等組成。

無線閉塞中心（RBC）：使用無線通信手段的地面列車間隔控制系統。它根據列車占用情況及進路狀態向所管轄列車發出行車許可和列車控制信息。所使用的安全數據通道不能用于話音通信。

無線通信（GSM-R）地面設備：作為系統信息傳輸平臺完成地－車間大容量的信息交換。

點式設備：主要提供列車定位信息。

軌道電路：主要用于列車占用檢測及列車完整性檢查。

圖1 CTCS-3級列控系統構成圖

2.2.2 車載設備

車載設備主要有：無線通信（GSM-R）車載設備、點式信息接收模塊、測速模塊、設備維護記錄單元、車載安全計算機、人機接口和運行管理記錄單元等。

無線通信（GSM-R）車載設備：作為系統信息傳輸平臺完成車－地間大容量的信息交換。

點式信息接收模塊：完成點式信息的接收與處理。

測速模塊：實時檢測列車運行速度并計算列車走行距離。

設備維護記錄單元：對接收信息、系統狀態和控制動作進行記錄。

車載安全計算機：對列車運行控制信息進行綜合處理，生成目標距離模式曲線，控制列車按命令運行。

人機接口：車載設備與機車乘務員交互的接口。

運行管理記錄單元：規范機車乘務員駕駛，記錄與運行管理相關的數據。

CTCS-3級列控車載設備（含CTCS-2級功能）有9種主要工作模式，見圖2，其中，通用的模式有完全監控模式（FS）、目視行車模式（OS）、引導模式（CO）、調車模式（SH）、隔離模式（IS）、待機模式（SB）和休眠模式（SL）等7種模式；僅適用CTCS-2級的模式有部分監控模式（PS）和機車信號模式（CS）。

圖2 CTCS-3級列控車載設備主要工作模式

3 結束語

CTCS-3列車運行控制系統是我國鐵路300 km/h～350 km/h客運專線的重要技術裝備，系統采用先進的技術手段對高速運行下的列車運行速度和運行間隔實施監控和超速防護，以目標距離連續速度控制模式、設備制動優先的方式監控列車安全運行。

目前在武廣、鄭西350 km/h客運專線成功研制并應用了世界最先進的CTCS-3列車運行控制系統，確保了350 km/h高速動車組列車的快速、安全、平穩運行。