铁路信号基础知识第五讲列控系统的基本概念

Lecture Course知识讲座

铁路信号基础知识

第五讲 列控系统的基本概念

傅世善

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

摘要：介绍列控系统的基本概念，包括列控系统的主要功能;评介和识别列控系统的两大要素，即速度控制模式和车地信息传输方式；中国列车运行控制系统CTCS的应用等级和目前常用的制式。关键词：列控 功能 要素 系统

1 列控系统的主要功能

列车运行自动控制系统ATC就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。

列车运行自动控制系统（简称列控系统）是保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，它是靠控制列车运行速度的方式来实现的。1.1 列控系统的基本功能

（1）列控系统的车载信号是列车运行的凭证。（2）按列车运行安全制动距离，自动调整列车运行追踪间隔。

（3）防止列车运行速度超过线路允许速度、道岔侧向规定速度以及列车构造速度，保证列车运行安全；列车运行超速时，由列控设备自动实行减速或制动停车。

（4）防止列车冒进关闭的禁止信号机（或点）。（5）监督列车以低于30 km/h的速度进行出入库作业。

（6）与机车自身速度控制系统结合，实现对列车减速、缓解、加速的自动控制。

（7）与列车调度系统结合，实现对列车的简单自动驾驶。

（8）由车载测速单元获取列车走行速度和列车的位置。通过每一个轨道区段分界点或应答器时，列车的测距系统将校正一次，以提高目标距离的精度。

（9）根据接收的地面中心信息，车载设备进行实时处理。车载设备应连续向司机显示下列行车内容：目标速度、目标距离、允许速度、实际速度，以及其他辅助报警显示：超速、制动、缓解和故障。

1.2 其他功能

为保证高速铁路列车的安全运行，设有下列检测设备和安全防护措施，并纳入列控系统进行统一管理，构成完整的列车安全运行体系。

（1）环境状况监督：强风、雨、雪检测器及立交处防落物检测器产生的报警信号，传输给车站和区段调度所。列控系统根据这些信息发出限速或停车指令。

（2）列车状态检测：轴温检测器产生的报警信号传到车站和区段调度所。列控系统根据这些信息处理：通过点式传输，将轴温报警信息传送给列车。

（3）人员和设备防护：在施工或发生事故时，通过局部操作或车站或区段调度所控制，使列控系统发出各种防护或限速命令，对设备或人员进行安全防护。1.3 附加功能

（1）根据需要，列控系统控制中心还可对所辖区间内渡线道岔及中间小站道岔进行控制，实现信号基础安全设备一体化。

（2）对地面设备状态进行监督管理，存储设备的故障信息，并将故障和报警信息传送到区段调度所或车站操作员处。

2 列控系统的两大要素

世界各国的列控系统制式很多，评介和识别列控系统的两大要素：一是速度控制模式。速度控制模式决定了列控系统采用的闭塞制式、列车运行追踪间隔，体现了列控系统的效能水平，有人会以采用的闭塞制式冠于列控系统的名称，称为“某某闭塞的列控系统”；二是车地信息传输方式。车地信息传输量的大小决定了可能采用的速度控制模式。车地信

铁路通信信号工程技术(RSCE) 2009年12月，第6卷第6期

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息传输方式是列控系统的主要技术特征之一，有人会以采用的车地信息传输方式冠于列控系统的名称，称为“基于某某车地信息传输方式的列控系统”。

从速度控制方式角度，列车运行自动控制分为以下几种模式。

（1）分级速度控制

分级速度控制是以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控制。分级速度控制系统的列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分、列车性能和速度有关。而闭塞分区的长度是以最坏性能的列车为依据并结合线路参数来确定的，所以，不同速度列车混合运行的线路采用这种模式，其能力要受到较大的影响。分级速度控制又分为阶梯式和分段曲线式。阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式。

一个闭塞分区的进入速度称为入口速度，驶离速度称为出口速度。

超前速度控制方式又称为出口速度控制方式，给出列车的出口速度值，控制列车不超过出口速度。以超前对出口速度进行控制，不会冒出闭塞分区。

滞后速度控制方式又称为入口速度控制方式，给出列车的入口速度值，监控列车在本闭塞分区不超过给定的入口速度值，采取人控优先的方法，控制列车不超过下一闭塞分区入口速度值，如图1

所示。

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因为制动速度控制曲线是分段给出的，每次只需一个闭塞分区线路参数。分段曲线式分级速度控制一般制动速度控制曲线是不连贯和不光滑的，如图2

所示。

分级速度控制制动速度曲线也可以利用计算机技术做成连贯和光滑的，如图3中粗虚线所示。但粗虚线所示的制动速度控制曲线实际上是各闭塞分区入口速度控制值的连接线，该制动速度控制曲线不随列车性能和线路参数的变化而变动，具有唯一性，与目标距离连续式一次速度控制模式曲线不

同，所以，其本质上还归属分级速度控制范围。

（2）目标距离速度控制

目标距离速度控制采取的制动模式为连续式一次制动速度控制的方式，根据目标距离、目标速度以及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。连续式一次速度控制模式，若以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目标点，则为准移动闭塞；若以前方列车的尾部为追踪目标点，则为移动闭塞。考虑留有适当的安全距离，如图4所示。

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列控设备给出一次连续的制动速度控制曲线，是根据目标距离、线路参数和列车自身的性能计算而确定的，线路参数可以通过地对车信息实时传输，也可以事先在车载信号设备中存储通过核对取得。因为给出的制动速度控制曲线是一次连续的，需要一个制动距离内所有的线路参数。地对车信息传输的信息量相当大，可以通过无线通信、数字轨道电路、轨道电缆、应答器等传输系统传输。目标距离速度控制的列车制动的起始点随线路参数和列车本身性能不同而变化，空间间隔的长度不固定，比较适用于各种不同性能和速度列车的混合运行，其追踪运行间隔要比分级速度控制小，减速比较平稳，旅客的适舒度也好些。

（3）控制模式的比较

列控系统各种控制模式比较如表1所示。

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阶梯式分级速度控制，只是对每一个闭塞分区的入口速度或出口速度进行控制，对列车速度的控制是不连续的。因此，地对车载所需要的信息量比较少，如TVM-300系统，地对车实时传输18个信息，设备相应简单些。

曲线式分级速度控制根据列车运行的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。

列控设备给出的分段制动速度控制曲线，是根据每一个闭塞分区的线路参数和列车自身的性能计算而确定的。闭塞分区的线路参数可以通过地对车信息实时传输，也可事先在车载信号设备中存储通过核对取得。

No.6 傅世善：铁路信号基础知识（第五讲）

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表1 列控系统各种控制模式比较表

控制模式制动模式信号显示闭塞制式

台阶式速差式

固定闭塞分级速度

分段曲线式速差式

准移动闭塞

虚拟闭塞目标距离一次连续式速度式（连续式）

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移动闭塞

车地信息传输轨道占用检查制动模式图示列车运行间隔

数字轨道电路、或无线通信、或数字轨道电

多信息轨道电路+

多信息轨道电路+点路、或轨道电缆、或多信无线通信

点式设备

式设备息轨道电路+点式设备轨道电路

轨道电路

轨道电路或计轴设备

无线定位、应答器

无线通信无线定位、应答器

双红灯防护XL+1L设为对照值XL

一次连续制动始点可变、一次连续制动始点移动闭塞、更小于

小于XL可变、小于XLXL

3 中国列车运行控制系统CTCS

3.1 CTCS应用等级

中国列车运行控制系统CTCS规范中，根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0～4级。

CTCS应用等级0：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。

CTCS应用等级1：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。

CTCS应用等级2：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运行控制系统。可实现行车指挥-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。

CTCS应用等级3：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。其点式设备主要传送定位信息。

CTCS应用等级4：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由无线闭塞中心（RBC）和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。3.2 CTCS-2级

CTCS-2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种提速区段，地面可不设通过信号机。

CTCS-2级原本是CTCS技术规范中的一个应

用等级，但经铁道部组织专家研究，已形成一种固定模式，构成一个系统，因为没有为该系统另取名，就称为CTCS-2级系统。

CTCS-2级系统中，轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。

CTCS-2级采取目标距离控制模式，采取准移动闭塞方式。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。 3.3 CTCS-3级

CTCS-3级是基于无线通信(如GSM-R)的列车运行控制系统，可以叠加在既有干线信号系统上。

轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输，行车许可由无线闭塞中心产生，通过无线通信系统传送到列车上。

CTCS-3级采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式。由于其实现了地-车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强。

目前，CTCS-3级系统中已包括了CTCS-2功能，起到兼容和备用的作用。

（完）

（收稿日期：2009-10-30）

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