淺談高速鐵路行車安全的先進技術

引言：隨著鐵路往高速化方向發展，傳統鐵路的安全運行技術已不能滿足高速鐵路安全運行的需求。本文歸納傳統鐵路安全技術的不足之處，對比并總結了國外高速鐵路安全運行的頂尖技術。

鐵路運輸的車輛是限制在鋼軌上行使的，如果在一條線路的同一區段內出現兩列火車追尾或對面行使，由于制動距離長和無法避讓，很容易發生撞車事故。為保障鐵路運輸安全，傳統鐵路必須裝備有區間閉塞的信號系統。然而，傳統鐵路的區間通行的安全保障技術不能適應列車高速行駛的需求。通過對日本新干線以及德法高鐵在高鐵安全運行方面先進技術的閱讀和總結，本文主要分析了傳統鐵路在保障區間安全運行的技術特點，歸納其對高速運行的不適應之處，總結國內外高速鐵路安全運行技術上的關鍵突破，并對高速鐵路運行安全技術的未來作出了展望。

一、傳統鐵路安全運行技術

為保證列車在區間運行安全，我認為有兩個關鍵點：一是保證信號的準確性和及時性；二是為減少人為失誤在技術上實現自動控制。相應的，傳統鐵路保障區間運行安全的兩個關鍵技術是區間閉塞設備以及列車列車運行控制系統。

（1）區間閉塞設備

“閉塞”是指與外界隔絕的意思。指列車進入區間后，使之與外界隔離起來，區間兩端車站都不再向這一區間發車，以防止列車相撞和追尾。閉塞設備即為實現“一個區間（閉塞分區）內，同一時間只允許一列車占用”而設置的鐵路區間信號設備。根據人工操縱參與的程度不同，鐵路應用的區間閉塞類型分為人工閉塞、半自動閉塞和自動閉塞三類。

本文以自動閉塞為例來說明其作用模式。利用通過信號機把區間劃分為若干個裝設軌道電路的閉塞分區，通過軌道電路將列車和通過信號機的顯示聯系起來，使信號機的顯示隨著列車運行位置而自動變換的一種閉塞方式。

（2）列車運行控制系統

列車運行控制系統是一種利用地面發送設備向運行中的列車傳送各種信息，使司機了解地面線路狀態并控制列車速度的設備。該系統包括機車信號及自動停車裝置和列車速度控制系統兩方面。

機車信號主要還是通過軌道電路，向機車傳送地面信號機的信息，以色燈為顯示方式。自動停車裝置發揮向司機報警的作用，管不了機車實際運行速度。

列車速度控制系統是機車信號和自動停車裝置的進一步完善，是列車運行控制系統的高級階段，主要實現超速防護、自動減速以及自動運行。

二、傳統區間設備對高速鐵路的不適應性

高速鐵路是指通過改造原有線路（直線化、軌距標準化），使營運速率達到每小時200公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統。為適應“高速”，在安全運行技術上必須有相應的提高。

傳統鐵路里保障運行安全的一些技術手段不能很好適應高速運行的要求。主要歸納為如下幾個方面：

（1）高速運行使司機視線減弱，不能盡快地識別信號。另外，由于制動距離、信號的內容變得多種多樣，任何視覺信號標志將不能繼續擔當列車運行的主體信號功能。

（2）固定的閉塞區間雖然能保證列車運行安全，但限制了行車密度。要最大限度增加行車密度，提高運輸能力，需要實現使閉塞區間“活動”起來。

（3）軌道電路的信號傳輸方式只能實現從地面到車上的信息傳送，不能將車載信息傳送至地面控制中心。由于無法實時跟蹤車載信息，只能控制其在具有固定長度的閉塞區間以保障行車安全。

三、高速鐵路安全運行的技術突破

參考日本新干線以及德國和法國的高速鐵路的安全運行技術，與傳統鐵路的安全運行技術相比，主要有以下突破：

（1）采用高速鐵路運行的保護神——ATC裝置，與傳統鐵路以閉塞區間為要點的地面信號方式相對，ATC為車上信號方式。

高速下司機辨認地面信號相當困難， ATC的首要任務主要是為了解決信號傳達的問題，從而提高列車安全性，逐步發展成為一套完整的列車安全保障系統和控制系統。可以自動控制列車速度，以避免超速、冒進、追撞等事故發生。它提供駕駛員一個連續的允行速度曲線。當列車行駛速度超過允許速度，煞車設備應立即自動強制其減慢速度，以確保行車安全。

各國高速鐵路采用的列車自動運行控制系統有各種制式和不同的名稱，如日本新干線的ATC、法國的TVM、德國的LZB，這些列車自動運行控制系統的一個共同點是控制列車的運行速度，統稱為ATC。

它的基本原理是：ATC的地面裝置根據先行列車的具體位置以及線路條件（曲線、平直道、有無道岔等）計算出后方列車的安全運行限制速度，然后向軌道電路發出特定頻率的速度信號電流，ATC的車上裝置收到軌道電路的速度信息后，解讀限制速度信號，并把這個限制速度直接顯示在駕駛臺上，同時把列車的實際速度和限制速度進行比較，如果實際速度超過限制速度，自動制動，實際速度降到限制速度以下后，制動緩解。

其突破之處歸結為二：

① 取代原有的視覺色燈信號，駕駛臺上直接用數字顯示當時的列車最高限制速度。

② 列車自動控制技術的提高，ATC裝置一直監視列車的實際速度和限制速度，一旦速度超過限制速度，列車自動制動減速，避免了人為失誤。

（2）移動閉塞系統

移動閉塞系統的運作如下：當追蹤列車和先行列車的間隔與后車的常用制動距離加安全間隔區的距離非常接近時，控制中心向追蹤列車發出緩行或制動的命令，使后續列車與先行列車的間隔加大，從而確保列車的運行安全。列車的間隔距離與運行速度有關，當速度高時，兩車的間隔距離就加大，反之就縮短。這種閉塞方式能夠確保在行車安全的條件下，最大限度地增加行車密度，提高運輸能力。

其突破之處歸結如下：

① 車的閉塞空間的長度，位置是實現動態變化，對列車運行速度和密度的約束大為減少，顯著縮短列車間的運行間隔。

② 系統具有一個對數據進行處理并發出指令的控制中心，以無線電信號作為傳輸媒介，實現數據的雙向傳輸。

三、發展趨勢

為適應鐵路高速化的發展需求，列車安全運行技術出現了新的突破。傳統的色燈信號顯示逐步淘汰，先進的ATC設備能在駕駛臺上通過具體參數實時指示和控制列車運行；傳統的固定閉塞制約了鐵路行車密度的提高，而新發展的移動閉塞技術能大大縮短列車間隔，提高運輸能力。為進一步適應高速化發展需求，提高鐵路運輸能力，列車安全運行技術將繼續朝著高速化、智能化方向發展。

參考文獻

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[3] 韓買良.鐵路行車安全管理[M].北京：中國鐵道出版社，2008.8月.

（作者單位：湖南鐵路科技職業技術學院 運輸管理系）