介绍国外典型列车运行控制系统（简称列控系统）
2011-01-26 17:47阅读：
国外列车运行控制系统（简称列控系统）应用比较普遍，各种速度的铁路都有运用，但建立一套满足高速铁路或客运专线的列车运行控制体系的系统还不多，主要集中在欧洲的德国、法国和亚洲的日本。典型的列控系统主要有法国TVM300和TVM430系列、日本ATC和数字ATC、德国LZB80系统、欧洲ETCS等系统。
一.法国高速铁路TGV区段的列控系统，应用的机车信号制式即车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71为基础，该列控系统简称U/T系统。TVM300系统在1981年于巴黎—里昂首先投入使用，随后在东南新干线和大西洋新干线也得到应用，地面信息传输设备采用
UM71轨道电路，该系统构成简单，造价较低。该系统中UM71轨道电路不仅反映列车对区段的占用和完整性检查，而且向机车上传输机车信号信息。无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的控制方式，TVM300系统只检查列车进入轨道区段的入口速度，为确保安全，它需要有一个安全保护区段，这对线路的通过能力有一定影响，运行间隔一般为4~5分钟。
法国TVM430系统是在TVM300基础上研制的一种列车运行控制系统。TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用。随着列车速度不断提高，时速已达 320km/h，法国CS公司对模拟电路构成的U/T系统进行了数字化改造：数字电路技术使设备结构小型化、模块化；采用无绝缘轨道电路UM2000、数字通信技术使车－地间的信息传输数字编码化；其速度监控方式改为分段速度-距离曲线控制模式，该控制方式是在每个分区按速度-距离分段制动的，其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度有关，而闭塞分区长度的确定是以线路上运行的最坏性能的列车为依据，对高中速列车混合运行的线路采用这种模式能力是要受到较大影响的，运行间隔一般为3分钟。近年来，法国CS公司又开发了计算机联锁（SEI）和列控(ATC）一体化的系统，在地中海线和海峡—伦敦线开通使用，我国秦沈客运专线也采用了该系统。
二.日本ATC系统。自1964年10月东海道新干线，日本高速铁路开通运行以来，随着技术不断发展，列车运行速度已达300km/h，ATC（Automatic Train
Control/自动列车制动装置）是日本最先提出来的。40多年来未发生一起人身伤亡事件，ATC系统对保证行车安全，提高运输效率起了重要作用。主要是因为当年修新干线的时候，发现在高速下司机辨认地面信号机相当困难，于是ATC的首要任务主要是为了解决信号传达的问题，从而提高列车安全性，后来逐步发展成为一套完整的列车安全保障系统和控制系统。可以自动控制列车速度，以避免超速、冒进、追撞等事故发生。它提供驾驶员一个连续的允行速度曲线。当列车行驶速度超过允许速度，煞车设备应立即自动强制其减慢速度，以确保行车安全。
日本新干线ATC系统控制模式与法国TVM300系统相似，也是采用速度码台阶方式，所不同的是TVM300是采用人控优先的控制方式，即列车的运行速度一般由司机完成，只有在司机未按速度控制及时将列车速度降低时设备才起作用。而日本新干线ATC系统采用设备优先的控制模式，即列控车载设备根据从地面收到的速度控制命令，自动发出制动命令使列车减速，速度达到本区段的要求时自动发出命令使列车缓解。因此，它不需要设置保护区段，在线路通过能力上较TVM300系统有所提高。
日本ATC系统，主要包括：自动列车保安装置、自动列车停止装置(ATS)、自动列车运转装置 (ATO)、定位置停止装置 (TASC)，ATP紧急列车防护装置（TE装置）、紧急列车停止装置（EB装置）等。
三.德国LZB系统。德国LZB系统根据轨道电路或计轴设备作为列车占用检查，通过轨道电缆实现车一地间双向信息传输，向车载设备传输列控信息，是世界上第一个采用目标－距离控制模式的系统。自1965年在慕尼黑－奥斯堡首次运用LZB系统以来，目前德国铁路线已装备该系统2000km。1992年在西班牙马德里－塞维利亚471km高速铁路线上也采用该系统。2003年开通的科隆－法兰克福线路由于采用无碴轨道，高速列车实施磁轨制动。就是在转向架的两侧、轨道上方各安装一个电磁铁，制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，把列车动能变为热能消散于大气，是按动能转移方式的一种。而且当时ETCS2尚不具备商业应用条件，因此采用基于环线传输的改进型LZB系统，轨道占用检查系统使用计轴设备。
四．欧洲列车控制系统的发展。欧洲是世界轨道交通最为发达的地区，各国既有列车运行控制系统种类多达15种，而且互不兼容，有一列国际列车上曾最多装备了七套列控设备。为保证高速列车在欧洲铁路网内互通运行，需要建立统一的列车运行控制系统，即欧洲列车控制系统(ETCS）。欧洲多个国家共同参与制定ETCS技术规范，该规范从功能需求出发提出系统需求，并以分级方式实现列车在不同配置的线路上安全运行。欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）/ETCS技术规范将ETCS分为三级，并对每级控制系统制定统一的技术标准及接口协议。
ETCSI是基于欧洲应答器（可加局部欧洲环线）与车载设备配合构成的点式列控系统，适应最高运行速度为200～250
km/h。ETCS2是基于GSM-R传输的列控系统，列车运行由无线闭塞中心（RBC）控制，列车占用检查由轨道电路或计轴器完成，列车定位采用欧洲应答器，最高允许速度为350km/h。ETCS3是基于无线传输的列控系统，列车定位采用欧洲应答器，列车完整性检查是依靠列车自身设备实现。因列车完整性检查尚无一个安全、可靠的方案，所以当时该系统还处于理论研究阶段。
ETCS是欧洲的统一标准，比较全面地考虑了系统的兼容和互通，系统设计正趋于完善。2005年12月德国在柏林－莱比锡线路上开通ETCS2列控系统，该线路允许最高运行速度200 km／h。为兼容既有列控系统，保留原地面列控设备，2005年意大利在罗马－那不勒斯线路（204.6km），2006年在都灵－米兰（125
km）线路上开通ETCS2，最高运行速度均为300km/h。
目前已有多家系统供应商可提供符合ETCS2的系统设备，该系统采用新型无线通信和计算机控制技术，系统功能完备，其系统造价高于传统的高速列车控制系统。欧盟通过立法，将ERTMS/ETCS作为欧洲铁路强制实行的信号技术规范。欧洲铁路网内新建线路将采用ETCS系统，同时欧洲委员会已经决定拨款将欧盟各国铁路国际通道的既有信号系统升级改造为ETCS系统。预计未来10～12年内，将在欧洲铁路形成ETCS网络。
五．各国列控系统的主要技术特征
1.针对不同运行速度的线路，采用不同的列控系统配置。在200km/h及以下的既有线上，德国、法国、日本等国都采用点式地面应答器或其他设备与车载设备配套构成列控系统。最具代表的是ETCS1系统，并且已经在欧洲广泛使用。在高速铁路线上则采用连续式控制系统，如U/T、LZB、I-ATC及正在发展的ETCS2。
2.各国列控系统都是在本国已有技术的基础上不断地发展，并考虑兼容既有设备，统一设备制式，以法国、日本的列控系统为代表。
3.列车制动控制方式正由分级速度（阶梯）控制方式向目标－距离控制模式（也称为连续速度控制或一次制动模式）发展。
4.地－车间的信息传输方式主要基于轨道电路。为满足列控系统对信息量的要求，轨道电路由模拟向数字式发展，但信息量有限，需要辅助应答器或点式环线等设备或车上存储设备；德国为实现目标－距离控制模式，利用轨道环线与车载设备进行双向传输。基于无线传输方式的信息量大，沿线轨旁设备相对较少，可满足列车控制及其他大信息量传输的要求，欧洲已把基于无线传输的ETCS2作为今后列控系统技术的发展方向。
5.列控系统地面设备主要由连续式传输的轨道电路、环线设备提供变化信息，由应答器或点式环线构成的点式传输设备提供固定信息。
学习、借鉴国外列控系统的成熟技术，对研究、确定我国列控系统发展的技术路线有着重要的意义。
