高速鐵路列車運行控制技術(shù)探討

金 犇（遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 錦州 121000）

高速鐵路列車運行控制技術(shù)探討

金 犇
（遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 錦州 121000）

摘 要：高速鐵路是一個列車運行速度超200千米每小時的干線鐵路，它具有運行速度快、安全性較高、準(zhǔn)確性良好、環(huán)境污染和運行成本較低的優(yōu)勢，憑借這一優(yōu)勢高鐵得到越來越多人的關(guān)注。本文先對高速鐵路進(jìn)行概述，然后著重探討了列車控制系統(tǒng)，最后針對列車運行控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了具體的未來發(fā)展前景，希望能為相關(guān)研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；列車運行；控制技術(shù)；探討

0 前言

鐵路與公路相比，具有安全、流量大、能耗少、環(huán)境污染小的特點，它最開始形成在十九世紀(jì)，并快速發(fā)展崛起，經(jīng)歷了較短的時間便躍居交通工具前列。現(xiàn)階段，各個國家正在積極探索高速鐵路列車運行控制技術(shù)，并將其看作是增強(qiáng)綜合實力的有效手段，紛紛致力于此項研究。

1 高速鐵路概述

從客觀層面上來講，鐵路具備高速的某些特點。一直以來，在鐵路發(fā)展研究過程中，人們片面關(guān)注重量的增加以及速度的提升，這在很大程度上阻礙了鐵路事業(yè)的發(fā)展，其中日本人最開始醒悟，法國隨后醒悟，在九十年代，進(jìn)入了全面、積極發(fā)展高速鐵路的時代。然而，我國與其它國家相比，在高速鐵路中的研究和發(fā)展滯后于其它國家。截止到目前為止，在全世界范圍內(nèi)，高速鐵路技術(shù)已趨于成熟[1]。為此，我國應(yīng)積極借鑒其它國家的發(fā)展經(jīng)驗以及先進(jìn)模式，將高速鐵路列車帶到更高的層面。

2 高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)

2.1 控制系統(tǒng)內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)與功能

2.1.1 內(nèi)涵

近年來鐵路運輸任務(wù)日益加重，列車運輸速度不斷提升，人們也愈發(fā)關(guān)注運輸安全。因此，加大了在列車運行控制系統(tǒng)中的研究力度，進(jìn)而有效控制列車運行速度以及各個列車之間的距離，提升運輸效率。科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動了鐵路信號的發(fā)展，并為鐵路信號系統(tǒng)的構(gòu)成奠定了基礎(chǔ)。列車運行控制系統(tǒng)集計算機(jī)信息技術(shù)、通信以及控制技術(shù)于一身，主要包含地面以及車載這兩部分。

2.1.2 結(jié)構(gòu)

目前，CTCS系統(tǒng)是高速鐵路列車最為主要的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含地面系統(tǒng)以及車載系統(tǒng)這兩部分，其中地面系統(tǒng)又包含軌道電路、控制中心以及反應(yīng)器，對于軌道電路具有檢測以及傳遞數(shù)據(jù)信息的功能，應(yīng)答器作為一種傳輸設(shè)備，主要負(fù)責(zé)報文信息的傳遞。控制中心建立在安全計算機(jī)的基礎(chǔ)上，其本質(zhì)為一種控制系統(tǒng)，借助無線通信網(wǎng)絡(luò)可在車載系統(tǒng)以及控制中心這兩者之間傳遞數(shù)據(jù)信息，具有雙向性，具體工作原理為，控制中心接收由地面系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)由車地信息系統(tǒng)，送至車載系統(tǒng)，切實保障了列車的高效、安全運行[2]。

2.1.3 功能

（1）該系統(tǒng)參照故障安全準(zhǔn)則，有效避免列車無證運行的現(xiàn)象；

（2）避免溜逸現(xiàn)象出現(xiàn)；

（3）避免超速運行現(xiàn)象的出現(xiàn)，本文中的超速是指超出規(guī)定行使速度，可直觀展現(xiàn)列車運行速度，并可及時提醒列車安全運行。

2.2 控制技術(shù)

2.2.1 列車測速與定位

測速與定位作為列車運行控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容，它直接影響著列車運行情況，這主要是因為通過測速與定位可明確列車位置，有利于各個運行列車間距的有效控制[3]。同時，測速與定位的準(zhǔn)確度直接關(guān)乎著整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，如果準(zhǔn)確度缺少真實性，將會影響列車的安全運行，并會增加預(yù)留防護(hù)距離，進(jìn)而加大列車運行過程的不安全性。

現(xiàn)階段，存在多種測速手段，參照不同的標(biāo)準(zhǔn)可將其劃分為不同的類型，通常參照獲取速度信息的渠道，可將其劃分為以下兩類，其一，通過軸輪旋轉(zhuǎn)檢測列車行駛速度；其二，借助無線直接測速，主要包含雷達(dá)以及GPS這兩種形式。

2.2.2 定位方法

（1）軌道環(huán)線定位。軌道環(huán)線定位主要通過環(huán)線完成定位工作，且位于環(huán)線上方的電纜應(yīng)在特定間隔內(nèi)相互交叉，通常以軌道長度為間距，交叉操作可實現(xiàn)交變信號的轉(zhuǎn)變，并將交變信號傳送至交叉回線，并在回線周邊形成交變電磁場，車載設(shè)備一旦遇到交變電磁場，便可準(zhǔn)確檢測信號變化，待列車行駛到下一個交叉點時，通過相位變化調(diào)整地址碼，在車在計算機(jī)中參照地址碼完成列車地理位置的計算，此種定位模式可通過絕對地址信息調(diào)整機(jī)車?yán)锍逃嫷恼`差，有效降低了因車輪位置變動而引發(fā)的位置誤差。

（2）計軸器定位。計軸器定位裝設(shè)在固定的位置，主要借助該裝置來完成列車位置計算工作，首先檢測列車占用或者出清，以此為依據(jù)，確定列車位置。

（3）軌道電路絕緣節(jié)定位。將絕緣節(jié)設(shè)置在特定位置，它也是劃分閉塞分區(qū)的主要標(biāo)志，通常，其兩側(cè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存在一定的差距，因此，列車可憑借這種差異性確定穿過絕緣節(jié)的最佳時間段，另外，以絕緣節(jié)的物理位置充當(dāng)絕對信標(biāo)，還能獲取列車運行的準(zhǔn)確位置。

（4）查詢反應(yīng)器定位。查詢反應(yīng)器通常裝設(shè)在特定的物理位置中，并可向經(jīng)由的所有列車傳輸公里坐標(biāo)信息。

2.2.3 地車信息傳輸技術(shù)

地車信息傳輸技術(shù)主要包含以下三種信息傳輸形式：

（1）連續(xù)式傳遞

連續(xù)式傳遞從字面上來說，可以將其理解為可連續(xù)接收各種地面信息的一種傳遞形式，具體是指能夠及時接收列車間隔、交錯等各種數(shù)據(jù)信息，并可將這些信息及時地提供給列車司機(jī)，列車司機(jī)可有效掌控列車運行速度，切實保障了類車的安全、高效運行。

（2）連續(xù)交叉點式傳遞。如若連續(xù)式傳遞過程遇到一定的阻礙，無法滿足實際控制需求時，則應(yīng)實施連續(xù)交叉點式傳遞，CTCS2級系統(tǒng)便是最好的應(yīng)用實例；

（3）點式傳遞。通常點式傳遞包含軌道環(huán)線、感應(yīng)器以及反應(yīng)器這三種形式，具體是指列車運行過程中經(jīng)過的線路中裝設(shè)多個感應(yīng)點，一旦列車經(jīng)由感應(yīng)點，立即將地面信息傳送至列車中。

綜上所述，以上三種信息傳輸形式，在連續(xù)式傳輸形式中，列車可間歇性地接收各種地面信息，以此來實現(xiàn)對運行列車的全程、動態(tài)控制。對于點式信息傳輸形式，如若地面信息出現(xiàn)變動，列車也只能在到達(dá)感應(yīng)電位置時，才能接收相關(guān)信息，由此可知，此種傳輸形式具有一定的滯后性，缺少時效性。

3 運行控制技術(shù)的發(fā)展前景

現(xiàn)階段，已經(jīng)研制出了某些列控制系統(tǒng)，然而，在具體的運行過程中仍然存在一定的缺陷，無法滿足日新月異的高速鐵路運行需求，因此，急需研制出一種智能化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是指在列車正常運行過程中，通過智能系統(tǒng)完成控制工作，列車司機(jī)應(yīng)及時提供各種信息、有效監(jiān)控列車運行情況，一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)及時控制，采取針對性的解決對策，也可以重新設(shè)置智能系統(tǒng)。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)將人的實踐經(jīng)驗、理論知識、控制手段等有效應(yīng)用于控制系統(tǒng)中。科學(xué)技術(shù)是社會發(fā)展的動力源泉，同樣，對于列車運行控制系統(tǒng)而言，其發(fā)展崛起離不開現(xiàn)代技術(shù)，更需要一定的市場需求支撐。伴隨著微處理器以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為運行控制系統(tǒng)的成長奠定了一定的基礎(chǔ)，并將影響或者左右運行控制系統(tǒng)的前景。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，鐵路在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，其在交通工作中的地位不斷提升，在其發(fā)展壯大的同時，也對相關(guān)部門提出更加嚴(yán)格的要求，使鐵路部門面臨巨大的挑戰(zhàn)。因此，我們應(yīng)加大在高速鐵路中的研究力度，著重做好鐵路信號工程，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，積極探索，進(jìn)而促進(jìn)高速鐵路的健康、穩(wěn)定發(fā)展。其中CBTC技術(shù)最早出現(xiàn)在歐洲，主要運用在連續(xù)式列車控制系統(tǒng)中，后來隨著時代的變遷和社會的進(jìn)步，發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變，并取得了一定的突破，跳出了用軌電路以及固定閉塞的瓶頸，該系統(tǒng)和原有的控制系統(tǒng)相比，具有便于操作、高效、靈活的特點，由此可知，在未來，列車運行控制系統(tǒng)將朝著CBTC的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉忠富.高速鐵路列車運行控制技術(shù)探討[J].通訊世界,2014,(10):155-156.

[2]齊亞娜.我國高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析[J].中國鐵路,2012(03):21-24.

[3]張亞東.高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)安全風(fēng)險辨識及分析研究[D].西南交通大學(xué),2013:50-50.