國外低密度鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)選型分析

劉國棟 張曉星

摘要：當(dāng)前我國鐵路不斷走向海外，面對大量需求各不相同的低密度鐵路，列控系統(tǒng)的合理選型是非常關(guān)鍵的。本文列舉了常用的適用于低密度鐵路的信號系統(tǒng)方案，以及各種列控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，為以后的海外工程提供經(jīng)驗(yàn)，具備一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：低密度鐵路???列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

1?引言

隨著我國鐵路技術(shù)不斷推向海外，中國鐵路“走出去”迎來了良好的發(fā)展契機(jī)。但面對海外鐵路信號控制系統(tǒng)種類繁多、標(biāo)準(zhǔn)不一、業(yè)主方需求不同等特點(diǎn)，生搬硬套中國現(xiàn)有鐵路信號標(biāo)準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)場實(shí)際需求，無法在滿足業(yè)主要求的前提下最大限度地降低投資，無疑在激烈的國際競爭中會處于不利局面。因此很有必要對國外鐵路項(xiàng)目進(jìn)行分類，對不同類型的鐵路采取相適用的鐵路信號方案。

2?低密度單線鐵路的信號方案選型

當(dāng)前中國鐵路“走出去”所遇到的大都是亞非拉地區(qū)改建或新建單線鐵路，這類鐵路一般鐵路網(wǎng)密度低、客貨運(yùn)輸量不高、行車速度低、線路比較單一，屬于低密度線路的范疇。

低密度線路信號系統(tǒng)選型可以分為以下幾種。

2.1?中國CTCS-0級列控系統(tǒng)

各車站采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，站間采用自動站間閉塞方式，區(qū)間檢查一般采用計(jì)軸設(shè)備完成。

車載設(shè)置通用機(jī)車信號，司機(jī)以地面信號為行車憑證，機(jī)車信號作為輔助手段幫助司機(jī)提前確認(rèn)信號。

CTCS-0級列控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單、造價(jià)比較低，我國有比較成熟的建設(shè)、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)已經(jīng)很成熟。

CTCS-0級列控系統(tǒng)的缺點(diǎn)是列控等級較低，車站需設(shè)置軌道電路、信號機(jī)等大量軌旁設(shè)備，室內(nèi)設(shè)備電路比較復(fù)雜，設(shè)備的維修維護(hù)比較困難。

采用CTCS-0級列控系統(tǒng)時(shí)，不能照搬中國標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際需求以及投資情況，諸如電碼化設(shè)備、信號集中監(jiān)測設(shè)備、道口缺口監(jiān)測設(shè)備等輔助設(shè)備可以視業(yè)主方需求而定。

2.2?美國PTC列控系統(tǒng)

美國PTC（Positive?Train?Control）列控系統(tǒng)由中心、軌旁、車載及通信子系統(tǒng)組成[1]。中心子系統(tǒng)負(fù)責(zé)全線運(yùn)營的集中控制及調(diào)度;軌旁接口單元實(shí)現(xiàn)對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)等軌旁設(shè)備的控制及狀態(tài)采集，地面應(yīng)答器能夠?qū)α熊囘M(jìn)行精確定位;車載子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車定位、列車運(yùn)行自動控制等功能。

我國青藏鐵路格拉段采用了GE公司的ITCS系統(tǒng)就是PTC列控系統(tǒng)的應(yīng)用案例。

PTC列控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是列控技術(shù)比較先進(jìn)、造價(jià)較低，且應(yīng)用靈活，既可以作為獨(dú)立的系統(tǒng)應(yīng)用于低密度鐵路線路中，又可以疊加在既有信號系統(tǒng)之上。

PTC列控系統(tǒng)的缺點(diǎn)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，很多關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)都處于未正式發(fā)布狀態(tài)，PTC應(yīng)用先例較少，相關(guān)軟硬件缺乏大量實(shí)際運(yùn)營中的驗(yàn)證，也缺乏相關(guān)可靠性、可用性數(shù)據(jù)支持。

2.3?歐洲ETCS-1級列控系統(tǒng)

ETCS-1級列控系統(tǒng)是基于應(yīng)答器傳輸控制命令的點(diǎn)式控制系統(tǒng)[2]。列車運(yùn)行采用固定追蹤間隔形式，司機(jī)依靠地面信號行車，依靠計(jì)軸或軌道電路設(shè)備檢查列車區(qū)段占用及完整性，采用LEU控制有源應(yīng)答器傳送列車控制命令。

ETCS-1級列控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是本系統(tǒng)為國際標(biāo)準(zhǔn)，有豐富的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)業(yè)主比較容易接受。

ETCS-1級列控系統(tǒng)的缺點(diǎn)是地面設(shè)置了大量軌道電路、信號機(jī)等軌旁設(shè)備，增加了設(shè)備的維護(hù)、維修強(qiáng)度。

2.4?歐洲ERTMS-Regional列控系統(tǒng)

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)是利用無線通信和衛(wèi)星定位導(dǎo)航等先進(jìn)技術(shù)，在保證列車運(yùn)行安全性和可靠性的同時(shí)，盡量減少傳統(tǒng)軌旁設(shè)備等地面信號設(shè)備[3]的列控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要適用于低密度和區(qū)域性鐵路。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)利用車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車自主定位和列車完整性檢查，地面不設(shè)軌道電路以及信號機(jī)，只需設(shè)應(yīng)答器。列車追蹤間隔依靠地面應(yīng)答器和無線閉塞中心實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)最大限度地減少了軌旁設(shè)備數(shù)量。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是具備高度集成化、自動化的特點(diǎn)，最大限度地減少軌旁設(shè)備，從而減少設(shè)備的維護(hù)維修量。本系統(tǒng)是基于ETCS-3級列控系統(tǒng)針對低密度及區(qū)域性鐵路提出的，有系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)支撐。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)的缺點(diǎn)是實(shí)際應(yīng)用較少，對列車定位的可靠性和準(zhǔn)確性及對無線通信的可靠性提出了更高的要求，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可用性需在以后的實(shí)際應(yīng)用中不斷驗(yàn)證和完善。

3?國外鐵路信號系統(tǒng)選型實(shí)際應(yīng)用案例

截止目前來說，中國鐵路“走出去”已經(jīng)有一些成功的案例可以借鑒。下面列舉幾個(gè)案例來簡要介紹。

3.1?新建單線鐵路信號系統(tǒng)選型

以開通運(yùn)營的埃塞俄比亞亞吉鐵路和肯尼亞蒙內(nèi)鐵路為代表的新建單線鐵路為采用中國標(biāo)準(zhǔn)的典型案例，信號系統(tǒng)也選用了CTCS-0級列控系統(tǒng)。

CTCS-0級列控系統(tǒng)造價(jià)較低，符合業(yè)主國的實(shí)際需求。開通后由中國企業(yè)承擔(dān)運(yùn)營任務(wù)，彌補(bǔ)了本地鐵路人才儲備少、維護(hù)維修困難的不足。通過中國企業(yè)參與運(yùn)營維護(hù)，將技術(shù)傳播到海外鐵路，培養(yǎng)大批優(yōu)秀的國外鐵路技術(shù)人員，很好地達(dá)到了我國鐵路“走出去”的目的。

3.2?改建單線鐵路信號系統(tǒng)選型

烏拉圭中部鐵路改造項(xiàng)目為時(shí)速120km/h的既有線改造工程，既有信號設(shè)備陳舊，標(biāo)書中業(yè)主提出需采用ETCS-1級或ETCS-2級列控系統(tǒng)。經(jīng)過方案比選，采用ETCS-1級列控系統(tǒng)完全能夠滿足此類低密度鐵路的運(yùn)營需求，且較ETCS-2級列控系統(tǒng)投資更少。

改建津巴布韋鐵路哈拉雷至維多利亞瀑布段為時(shí)速120km/h的既有線改造工程。為滿足業(yè)主盡量減少軌旁設(shè)備及節(jié)省投資的要求，提出了PTC列控系統(tǒng)方案。

4?結(jié)論

近年來我國鐵路不斷走向海外，面對大量需求各不相同的低密度鐵路或區(qū)域性鐵路，信號系統(tǒng)的合理選型是非常關(guān)鍵的。本文列舉了常用的適用于低密度鐵路的信號系統(tǒng)，簡單介紹了系統(tǒng)組成、工作原理及各自優(yōu)缺點(diǎn)，并以實(shí)例介紹了各種信號系統(tǒng)的應(yīng)用場景，為以后的國外低密度鐵路信號系統(tǒng)選型提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]?唐一哲，陶偉杰，王劍.美國PTC列控系統(tǒng)研究[J].鐵道通信信號，2016.11，52（11）：13-18.

[2]?邢毅.?CTCS-2列控系統(tǒng)中UU和UUS碼控制邏輯分析[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2018.7，15（7）：6-29.

[3]?王劍，張福隆，蔡伯根等.?ERTMS-Regional發(fā)展綜述[J].鐵道學(xué)報(bào)，2012.34（1）：60-64.

（作者單位：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都）