德国高速铁路技术（7）

牵“引“供“电德国高速铁路牵引供电概况德国铁路电力牵引供电方式为单相交流K、。接触网悬挂形式均是带形吊索的标准弹性简单链形悬挂，其主要出发点是降低接触网的弹性不均匀度。原联邦德国在世纪年代大规模修建电气化铁路，并同时开始了接触网的标准化设计工作。由西门子、等公司联合先后开发了E，E，E和E系列接触网。世纪年代中期，在总结这种标准悬挂的基础上，又研制了E系列标准接触网悬挂系统。E在20世纪年代修建曼海姆斯图加特、汉诺威维尔茨堡高速铁路时采用，最高运行速度为/。世纪年代初德国统一后，在运输市场激烈竞争条件下，又开发了E系列更高速度的接触网悬挂系统，其最高运行速度可达/。法兰克福科隆的高速铁路就采用了E系列。德国高速铁路经过多年发展，接触网悬挂系统仍然采用弹性简单链形悬挂。尽管在开发E系列时，曾认为复链形悬挂比弹性简单链形悬挂在一些指标上要优越，但德国最后认为复链形悬挂太复杂，投资大，缺乏与E系列的连续性，最终没有采用。德国高速受流的主要评价指标接触网静态弹性所谓静态弹性好，包括受电弓激发的接触线周期振动振幅越小越好，也就是接触网弹性越均匀越好，接触网的尺寸精度越高越好。德国的标准接触网悬挂所达到的弹性不均匀度如下EEEEE离“线“率离线率实际上是系统不间断受流过程中产生的电弧率。对离线时间小于MS的中小离线，一般不影响正常受流；只有在离线时间大于MS时，会形成大电弧造成受流中断，产生电磁干扰。德国要求离线率控制在以下，对低速、高速均采用同一要求值。接触网动态评价标准所谓动态评价标准，即要求受电弓在高速运行时，被激发的振动在传播和反射中不被加强，振幅的增强程度用增强因数表示，反射的影响用反射因数R表示。两者之间有如下关系，式中多普勒因数，（）/（）；接触线的波动传播速度，；运行速度，；、M承力索的张力、质量，、；、M接触线的张力、质量，、。上述动态指标中最关键的动态标准是增强因数。可通过减少反射因数，增大多普勒因数得以实现。受电弓与接触网的动态接触力德国对动态接触力主要控制个力最大接触压力和最小接触压力。最小接触压力太小将导致接触不良，引起电弧、离线。最大接触压力太大，造成接触网抬升量过大，受电弓运动振幅加大，受流状况恶化。德国受电弓静抬升力规定为，最小接触压力为。平均接触压力/时目标值为。/速度下允许的最大抬升量为MM。各型高速接触网结构特性，。（，），图速度/的E型接触网（长度单位）E型、E型E型弹性简单链形悬挂（见图），。，图速度/的E型接触网长度单位适用于/，E型弹性简单链形悬挂（图）适用于/。这两种接触网悬挂的主要特点是承力索采用铜线，因此跨距设计一般较大，标准跨距按M设计，“之”字值为MM。承力索材质，接触线材质I。E型E型简单链形悬挂接触网参数如下供电形式K、每列车受电弓数架速度/（/）结构形式带形辅助索弹性MM/（开阔路段）MM/（隧道）承力索材质U（N）,MM承力索张力K（KGF）接触线材质U（G），MM接触线张力K（KGF）接触网单位重量KG/M接触网波动传播速度/接触线单位重量KG/M接触线波动传播速度/支承点弹性MM/（开阔路段）MM/（隧道）工作电流持续，最大环境条件温度，风速M/S短路强度K，SE型高速接触网用于年开通的汉诺威维尔茨堡和曼海姆斯图加特段新建高速铁路线。在该线上使用型高速动车组，台动力车，各有架受电弓受流。E型接触网与受电弓相互配合，在保持尽可能小的接触力以及很小的导线抬升值方面均达到满意程度。大量检测试验证实，该弓网电能传输系统质量很高，它允许在架受电弓受流时最高速度为/，最高试验速度曾，。，图速度/的E型接触网达到/。站场内接触网采用变形接触网，曲线定位采用铝管型和铝型材以达到均压目的。可移动腕臂支持装置，承力索支持装置均为二重系。E型基于E型接触网的运营经验和国际技术发展现状，由德国铁路部门牵头，、和西门子公司联合，共同开发了运行速度超过/的E型高速接触网。E新型接触网研制的基本要求是必须在尽可能低的造价和检修费用情况下，保证在两架受电弓受流，速度高于/时能可靠供电。在电气方面，要满足高速列车所需功率和列车运行图的要求，其机械性能要优于E型接触网。高速行驶要求接触网弹性尽可能均匀，在/速度时导线抬升量不应大于E型接触网在/时的抬升量。在E接触网上接触力的动态范围在之间，平均值为。E接触网在最高速度范围内的平均接触力将提高到左右，随之向上扩展的动态范围带宽在之间。E型接触网的弹性链形悬挂结构特征如下采用形辅助索在德国高速铁路接触网上，在支柱悬挂点处均配有形辅助索。它提高了接触网在悬挂点处的弹性，使跨距间的弹性较为均匀。同时，使用形辅助索可明显改善后面跟进的受电弓的接触状态。由于形辅助索具有这些无可争议的优点，且费用不高，故在E接触网结构上得以保留。弹性E接触网在速度为/时测得的最大抬升量约为MM，此链形悬挂在跨中的弹性达到MM/。考虑到E接触网动态抬升量比较大，其弹性争取在MM/左右,以保持最大抬升量不增加。接触导线E接触网力争在/时的多普勒因数为，由此推导出波动传播速度应为/，MM导线的必要张力约为K，MM导线为K，即应力为/MM。考虑到导线不可避免的磨耗以及在工作负荷和抗拉强度之间必须留有安全系数，应使导线的抗拉强度达到/MM。目前对一种称之为I的接触导线进行了试验，与E接触网相比，这种导线在进一步改进行驶特性和提高列车速度方面均已达到预期效果。承力索鉴于较高的电流负载和需要尽可能降低弹性，在E接触网上必须使用比E接触网截面大的承力索。通过考证，E接触网采用承力索，可用K的张力架设。带形辅助索的简单链形悬挂图所示为带形辅助索的E形接触网链形悬挂结构。，。，图带形辅助索的E简单链形悬挂接触网链形悬挂的纵向结构同E接触网一样，形辅助索仍采用MM青铜型铰线，其长度仍规定为，张力为K，结构高度仍保持为M。带辅助承力索的复链形悬挂图所示为带辅助承力索的E型接触网复链形悬挂纵向结构。这种结构可以改善高速时架受电弓同时受流的行驶条件，并尽可能降低弹性，提高阻尼。带辅助承力索的E接触网另外增加了条辅助承力索，以K拉力架设。按有关文献中的公式计算，在跨距M时弹性为MM/，仅为E接触网弹性的左右，这就使得静态和动态抬升量更小。但这种形式结构复杂，投资增大，与E相比，性能上差别并不大，仅进行了试验，最后并未得到采用。，。，图带辅助承力索E复链形悬挂接触网各型接触网的动态参数比较表列出E，E，E和E接触网参数，以进行比较。表各型接触网动态参数比较，。结构形式EE（试验型）EE，。运行速度/接触导线型号IIII张力/K/承力索型号张力/K形辅助索型号ZZZ张力/K辅助承力索型号张力/K跨距/M跨中弹性系数/MM反射系数R/波动传播速度/多普勒因数/增强因数/无量纲速度接触线密度/KGM续上表，。结构形式EE（试验型）EE，。接触网密度/KGM接触线磨耗/弹性不均匀系数/接触线拉断张力/K注接触导线I、I是银铜镁合金导线，含银,MM截面积。，。，图E型和E型接触网在/速度时的模拟试验接触力曲线图图所示是E和E型接触网在/速度时的模拟试验接触力曲线图。试验结果表明，两种链形悬挂方案均比E接触网具备更好的接触状况，在用双弓受流行驶时更是如此。在/以下速度行驶时，两种悬挂方式无明显差别，而在/速度范围内时，带辅助承力索的复合式链形悬挂结构显示出明显优势。鉴于带形辅助承力索简单链形悬挂结构具有与E接触网相同的设计参数，而带辅助承力索的复合式链形悬挂投资明显高于简单链形悬挂，因此E接触网一般采用带形辅助承力索的简单链形悬挂并以K张力架设银铜镁合金I接触导线。高速受电弓型德国既有线路的E、E接触网系列中，一般均使用道尼尔公司生产的型受电弓。在汉诺威维尔茨堡、曼海姆斯图加特条高速线路上，一开始也拟采用型受电弓，但发现以/速度运行时，其受电弓动态接触力的标准偏差已超过极限值，达。受电弓跟随性也不够好。为此，道尼尔公司新研制了型受电弓见图，。，图型高速受电弓），先用于/型动车组的动力车上。其弓头当量质量降低，其接触力的标准偏差也降到，跟随性得到改善，更主要的是型受电弓属于三元型受电弓，即将弓头的弓架和滑板本体分开，其间装有支持弹簧，使滑板以下有三系弹簧减振系统，弓头的当量质量就很小，使受电弓在更高速度下有更良好的跟随性。型受电弓的副滑板独立，分别用伸缩型的弹簧框架支持，行程可达CM，该型受电弓还备有控制高速时空气抬升力的稳定器（导流板），并尽可能减轻滑板重量，导角也用薄壁管做成，滑板采用碳滑板，重量较轻。由于上述措施，系统地协调各个结构部件及空气动力关系，达到降低接触力的标准偏差的目标。为了满足型动车组的动力车技术任务书要求，道尼尔公司又对型受电弓进行了改进，这种改进的受电弓底架不采用原来的集成式支持绝缘子结构，而用一般支持绝缘子，改进了下臂杆、底架和滑板的监测，设计了新的滑板（可在欧洲多电流制线路上应用）及集成弓角。整个受电弓质量从KG减轻到KG。改进后的型受电弓的主要技术参数如下最高速度/受流能力K、时为短路强度个半波以上为K工作范围（在顶板以上）MM接触导线接触力静压力和空气动作用力在之间调节，在不同速度下，可调整不同方向，具有足够的稳定性质量KG弓头铝制矩形截面托架，碳滑板受流驱动气动升弓，有阻尼的落弓运行中的结构高度MM型为了在更高速度下，受电弓具有更高的跟随性，接触力的标准偏差要求更小，德国铁路（）与道尼尔公司开始研制更先进的受电弓，它的目标是能在E接触网系统中以/以上速度运行，或在既有线E、E系列接触网系统中以/速度运行，不仅能达到传统要求的低磨耗、运用可靠、低成本、能以现有的设备和经验维修等外，更主要的是接触力标准偏差要尽可能小。从受电弓的动力性能优化着手，应达到最小的弓头当量质量，最低的弓头阻尼，弓头的刚性应低于弓架，在E接触网系统中能以/速度运行。受电弓的空气动力学性能优化集中于在受电弓下降与上升时，均应有很低的气动阻力。在不同空气流方向下有恒定的气动性能，气流扰动小，与接触网的接触压力应小于，不发生共振。最后开发成功的型受电弓如图所示。“”表示批量生产结构，“”表示弹性弓架，“”表示优化了受电弓的动力性能。受电弓的性能见图所示。型受电弓滑板下面用斜放的拉力弹簧代替垂向作用螺旋弹簧，使弓架能不断地自动绕顶管定中心，横向定中心采用附加的横向弹簧。这种弓架悬挂主要优点是弓架在各个面上都存有弹性，个滑板能平滑地压在接触导线上，每个滑板走行公里数达万万。其气动降弓装置在滑板发生断裂时能自动降弓，避免出现后继破损。为此在滑板中有条管道，由传动气缸供给高压空气，滑板损坏时高压空气泄漏，降弓阀排风，在不到S时间内完全降下受电弓。为防止滑板出现不危及安全的发状裂纹时降弓，规定了自动降弓装置的动作灵敏度。自动降弓装置动作后，动力车主断路器接受压力开关的信号立即断开，避免降弓时电弧损坏接触导线和受电弓。，。，图型高速受电弓型受电弓的主要技术参数如下设计速度/受流能力K/接触导线接触力在之间调节驱动高压空气升弓，有阻尼落弓高压空气压力额定风压在接触压力时弓头铝滑板托架，碳滑板弓架弹性挠度MM质量KG弓头当量质量KG德国各型受电弓的接触力标准偏差值见图所示。从图可知系列受电弓在接触网系统中具有良好的标准偏差值（）。，。，图德国各型受电弓的接触力标准偏差值通“信“信“号列车速度控制系统概况原联邦德国铁路于世纪年代就与信号制造厂商合作研制列车速度控制系统，年进行第一次试验，年在福希海姆班贝格长的线路上先后进行了在轨道间铺设专用轨道电缆的传输性能试验和适应快速列车的运行试验。年，原联邦德国铁路装备设备的线路计，年增加至，年装备设备的线路近，年月和年月，德国联邦铁路又分别在汉诺威维尔茨堡和曼海姆斯图加特高速铁路上安装了设备。世纪年代西门子公司提供的型系统，其地面控制中心和车上设备采用拍磁心晶体管技术设计的单通道布线逻辑电路。世纪年代末，劳伦茨公司提出了以可编程序的过程控制计算机构成地面控制中心方案，定名为型，年月在汉堡不来梅区段试验，年月正式投入运用，年秋天，型设备完全取代了老式的型控制中心设备。年，原联邦德国铁路委托西门子和劳伦茨公司联合研制新型的车上设备，年试制成台样机，定名为，年进行了安全性和实际运营试验，并进行了优化改进，年春第一批台型车上设备正式交付给联邦铁路。新型设备正式命名为型，由于增加NDUSI自动停车工作程序，所以又称型，它是通用型机车设备。年月，系统取得了突破性的进展，即在此之前所有装备设备的线路均保留地面信号设备，列车运行过程中以地面信号为主，而年月日在富尔达维尔茨堡高速新线区间，首次正式使用以机车信号为主体信号的行车控制方法。德国铁路开发并采用列车速度控制系统的原因是（）德国铁路规定，速度达到或超过的机车和线路必须安装列车速度检查系统，以便当司机未注意限速信号或停车信号时，通过自动实施制动而防止行车事故的发生。自动停车NDUSI装置可以做到这一点，但由于它是点式系统，只能在固定点提供信息，且信息量较少；而系统却能不断地在地面与机车之间提供信息，具有连续式数字显示机车信号和连续速度监督功能，特别适用于高速铁路的速度控制和安全运行。（）原有的NDUSI装置是按制动距离为而设计的，其最高行车速度为。高速列车由于制动性能、线路坡度、牵引重量及气候等诸多因素，所需制动距离将成倍增加；系统通过铺设在轨道间的专用电缆，利用地面向机车传递的信息，可以使确认信号的距离增加到，可以完全保障高速列车的运行安全。（）采用系统可以基本保留现有的信号系统，既有线改造后可以组织高速列车与一般列车的混合运行。（）采用系统将为未来的列车自动驾驶创造条件，即系统既能由司机人工驾驶，用设备自动进行速度监督，又能适应列车自动运行的要求，并计划在系统车站联锁、列车自动进路和列车运行自动追踪、列车无线和旅客向导设备基础上构成未来的数字式铁路综合自动化和信息系统（）。的个速度监督级在列车速度控制系统中，联邦铁路把点式传输系统仅作为备用系统，点式传输系统只设在车站进站和出站信号机的预告区段。有关的个速度监督级示于图。，。，图控制中心工作原理图，。，由图可见，最高一级是系统的功能，中间级为点式传输系统，即NDUSI自动停车装置或点式数据应答器系统，这是容量相对大一些的点式信息传输系统，与瑞典铁路（UTOATICRAINPROTECTIO，即自动列车防护）的地面应答器相当，采用了微电子技术。图中的中间级在未装设备的线路上采用，或作为系统的备用设备，在系统的连续传输设备发生故障时使用。点式传输系统适应的最高行车速度为。NDUSI装置在列车制动距离内按固定方式连续监督列车速度，系统按速度模式曲线连续监督列车速度和制动距离。第三级是在连续式、点式传输系统均发生故障不能应用时使用，由司机人工完成，最高监督速度为。系统的组成连续式列车自动控制系统主要由地面设备L和车载设备两大部分构成。（）地面部分地面设备包括控制中心和轨道电缆两类。均由（阿尔卡特）、（西门子）和德国联邦铁路以及其他铁路部门合作开发的，系统符合委员会的规范。现分述如下命令和控制中心有关命令和控制中心工作原理如图所示。图中是车站联锁设备和相邻命令及控制中心的串并转换器，用来将外线来的串行数据转换为控制中心内部并行数据；是轨道电缆通道串并转换器，其作用与相似，只不过是来自电缆通道的数据；是多路转换器；、是比较器输入；、是计算机；、是输出缓冲存储器；是个故障安全接通电路，每个通道取；是接通控制；传输柜包括中央发送接收器、调制器、共线、车站集中联锁设备通道和相邻控制中心通道等。由图可见，每个控制中心的室内设备有台计算机；个输入输出柜；个数据传输柜；台遥控表示分机。控制中心的计算机，早先采用的是型计算机，现今其中台更换为通用自动化公司（ENERALUTOATION）的位型计算机，另一台则为新型计算机，台计算机组成故障安全计算机系统。输入输出柜内有计算机系统的中央节拍控制器、输入信息的全部查询电路和多路传输电路、用于控制联结轨道电缆回线和车站集中联锁设备以及相邻控制中心和上一级高度计算机通道的数据传输设备的输出电路、三机故障安全系统进行检查的监督电路等。数据传输柜内有轨道电缆回线的中央发送接收器、联结车站联锁设备（信号楼）、相邻中心和上级调度计算机的数据传输设备（简化的ODE）。系统配置及其数据流，。，。，图、图分别为系统配置图及数据流图。由图可以看出，控制中心的数据流主要方向有与相邻控制中心分界口间交换计算信息和传送行车命令，即线路和列车数据。每个有个接口，能联结个相邻控制中心，联结是通过信息电缆或通信电缆中的个星绞四芯组完成的，为防止数据出现差错，相应地采用了校验措施，速率约为BITS（实际为BITS）；与车站联锁和闭塞设备交换信息，其中还有给道口的命令信息（道口开放关闭和锁闭）；与遥控表示分机相联结，并将遥控表示分机已编码的信息，按规定的循环时间送至中心；此外，还有车站信号楼至控制中心之间，以及机车与控制中心之间的信息交换等。控制中心还负责与分区（如果设置时）或上级行车调度中心交换信息。故障安全计算机系统为实现控制中心的故障安全要求，用台计算机组成三机系统以确保故障安全，具体措施为A对每台计算机内存和极少使用的指令进行监视；B信息输出由台计算机保证其安全，其中一台计算机向外发送电码的信息码组（位），另一台计算机向外发送电码的冗余码组（位、电码校核），电码共位；C检查设备，以计算机控制的循环检查方法来检验其监督能力等；当输出监督设备无法识别出有错误输出的计算机时，或无法将有错误输出的计算机从处理过程中撤出时，立即令输出系统停止工作；计算机系统有自动诊断设备。控制中心还具有室外设备如电源、信息电缆、远程发送接收器和中继器等。在远程发送接收器与控制中心之间，专门铺设了条芯线直径为的铠装信息电缆，其芯线对数由联结的轨道电缆回线数决定。由控制中心至远程发送接收器方向的传输速度为BITS，反方向为BITS，中继器用来补偿电缆传输衰耗，使信号电平达到规定要求；个中继器柜可安装个中继放大器。专用轨道电缆系统在运行列车与地面控制中心之间的传输媒介为专用轨道电缆，目前，德国联邦铁路所有装备系统的线路，均采用此种方式。轨道电缆为单芯，绝缘外套具有足够的强度，能抗机械损坏。轨道电缆铺设在条钢轨之间，其中条铺设在轨道中心，并用个塑料卡环固定在枕木上；另条电缆铺设在条钢轨内侧的轨底上，也以扣件固定。条电缆每在轨枕上交叉，为防止发生回线交叉点被养路机械损坏，交叉点处的轨道电缆要用塑料盖板盖住；在交叉点后处开始至处终止，有个相邻的短回线，这个短回线由个远程发送接收机箱馈电。有关专用电缆回线铺设技术示于图。，。，图电缆回线铺设技术和计数方式轨道电缆施工技术很复杂，精度要求也十分严格，此外，对轨道电缆回线交叉点的设置，道岔区轨道电缆回线交叉点设置，轨道区段的始端和终端配备，以及轨道回线终端等均有相应的特殊要求，现分述如下A为实现列车的粗定位，并使轨道电缆交叉点与机车上的测距保持同步，必须每把轨道电缆回线交叉一次，交叉点间距允许误差为，当误差大于此极限时，机车将不能接受此交叉点信息，如果有个交叉点未被识别出来，则视为车上设备发生了故障。B根据回线内载波信号和低压工作设备的最大允许衰耗要求，轨道电缆回线的最大长度为，远程发送接收器联结条或几条轨道电缆回线所覆盖的线路长度为，相当于个电缆交叉点。C为保障列车精确地在停车点处停车，在干线铁路和城市近郊快速铁路上，电缆回线交叉点必须在停车点前的一定距离处。对于车站信号机和闭塞信号机，其前面的轨道电缆交叉点距离定为，或。对于城市近郊快速铁路交叉点应在规定的停车点前处。D道岔前后的电缆回线交叉点位置应特别加以注意，侧线上的轨道回线的条电缆应在个交叉点之间（）的范围内联结，或者在个交叉点处联结成回路；有关越行线和渡线道岔轨道电缆回线的分隔施工，如图和图所示（条越行线上条分开的轨道电缆回线布置如图，渡线道岔区轨道电缆回线分隔方法如图）。，。，图越行线轨道电缆回路的分隔，。，图渡线道岔区轨道电缆回线的分隔，。，图轨道区段的始端和终端配置，始端和终端设备（预调器）；，轨道电缆回线交叉点编号。图中A（），BA，（）；图中A（），AB（），（），（）。E轨道区段的始端和终端配置。在规定行车方向，安装地面设备的轨道区段应在主体信号机处或主体信号机近前方终止，于是，该终止点对机车司机来说就是一个标记点，从此点开始机车司机须进行人工操作。为使机车上的设备接通为有效工作状态，或使其于无效工作状态，在轨道区段的始端和终端必须铺设段约为长的轨道电缆回线，如图所示。F轨道回线终端要求。和通信电缆相似，轨道电缆回线也是具有一定波阻抗的长导线，为防止阻抗不匹配而产生的反射（反射是干扰源，并增加能量损耗），要求在回线远端联结个等于轨道电缆回线波阻抗的纯电阻，并将其分为个的电阻，然后在个的中点处经隔离电容接地。（）车载部分车载系统中的主要设备有中央逻辑机、点式数据应答器（）、NDUSI自动停车装置、测距、自动运行和制动、显示、操纵、运行记录器以及电源等。型车载设备结构示于图。，。，以下着重介绍中央逻辑机。中央逻辑机由以下几部分构成台计算机构成的故障安全系统及其输入输出设备；有冗余措施的电源；轨道电缆回线信号的接收器和发送器；与机车的结合设备；联结机车显示、自动运行和制动控制设备（）的串行接口等。有关型车载设备中央逻辑机的原理图，如图所示。，。，图型车载设备中央逻辑机的原理图图中中上方的表示NDUSI信息；表示串行接口；表示列车数据调整器；表示模块式司机室显示设备；表示自动运行和制动控制设备；表示列车运行记录器；表示列车机车车辆诊断计算机；TR表示电源；表示变流器；表示切换和监视设备；TR表示电源；、均表示输入；、表示计算机；、表示输出；、表示输出缓冲存储器；、表示选出；取表示取继电器矩阵；表示强迫制动继电器；表示数字信号接收器；表示模拟信号接收器；表示接收滤波器；表示天线切换开关；V、V、分别表示前后接收天线；表示数字信号发送器；表示发送放大器；表示天线补偿器；其输出分路，分别至发送天线和；表示制动组合；表示强迫制动；表示继电器输入设备；、表示小距离计程计算机；表示加速度计；表示脉冲计值处理。图中左侧的A表示接司机室机车运行方向接点；B表示按警惕、解除监督、命令和检查功能检查按钮；C表示接邻线紧急停车开关；D表示接列车内操纵紧急制动；E表示接对安全性继电器监视；F表示接对列车制动组合监视。其中车载计算机系统是列车控制的核心，为充分保障其运行可靠，由台计算机构成故障安全的计算机系统，主要采用的措施有正常工作状态下，计算机通道和有效接通，计算机通道为热备份状态；当计算机通道和发生故障时，通道将取代其进行工作；为确保安全性输出，通过取选择器进行检查，对非安全性输出，由取选择器进行防护；台计算机有规律地交换中间值，并相互检查结果，检查时间保证短于设备要求的故障暴露时间，其数量级应达到电码E；台计算机的处理结果分别从、个通路输出，并互成反码（或称OPLEENTARYODE即补码）送给外围设备；在外围组合内对处理结果进行串行比较，比较器再把比较结果通过输入电路送给计算机进行检查；中央逻辑机与制动组合之间协调工作，以保障系统的安全；串行接口发送的数据电码，通过奇偶校核、检查地址码是否按排列次序上升和循环传输等方法，对数据进行保护；计算机系统具有自诊断的能力等。系统的信息传输部分图所示为系统信息传输原理简图。，。，图系统信息传输原理简图图中左上角的为地面机车间的电磁耦合；为轨道电缆回线；为短回线发送接收器；信号楼为车站联锁设备结合电路。图中下半部的为轨道电缆回线；为操作用终端（设置在控制中心）。系统的信息交换有（）机车与地面设备间的信息交换。呼叫码地面设备用电码与机车对话，该电码中含有的轨道电缆区段标志和分区号信息与储存在车载设备内的数据相一致。在呼叫电码中，行车指示命令是根据车上设备送回的列车数据、列车定位数据和分区的线路数据计算出来的。线路数据存在线路表中，它包括地面信号机的地点和显示、道岔的地点和位置状态、道口地点和状态、上坡和下坡、隧道位置、线路类型标志、区间持续最高速度及过渡点进入传统线路的出口速度等；发送给机车的命令有规定速度、目标速度、目标距离和附加指令，这些数据送至机车的自动运行和制动设备（），并通过司机室显示设备直接或间接地送给机车司机。应答码机车车载设备以应答码响应地面的呼叫码，但是机车只有在有效收到呼叫电码后才会发送应答电码；为了防止产生场强堵塞，应答码应以间歇方式进行发送，即机车发送器必须时接时断，以避免所有机车的应答均受到影响。在应答电码信息内，应含有与呼叫电码完全一致的区段标志，机车通过运行地点回执码向控制中心报告机车所在运行地点是否与呼叫地点相一致或有出入；机车司机在车载列车数据调整器上调整列车数据，并将这些被设定好的数据由车载设备发送给控制中心，控制中心则利用有关制动方式和制动率的给定值、列车长度、最大列车速度及机车号等列车数据计算行车指示；此外，还须得到列车实际速度的数据，有时还需有关行车报告信息如按命令按钮、通过停车站、超速、反向线路上运行列车紧急停车及车载设备硬件的诊断报告等来计算出行车指示。有关呼叫电码与应答电码的结构，示于图。，。，图电码（呼叫与应答）结构图（）线路侧相邻控制中心之间的信息交换，主要为预报与应答，信息速率为BITS（实际为BITS）。（）控制中心向上级行车控制中心的报告，接受上级的指令或其他的信息交换。（）控制中心与信号楼之间、信号楼与信号楼之间、车站联锁与控制中心之间及遥控表示分机与车站之间的信息交换等。上述有关信息的交换，在时间上均有一定要求，其中地面呼叫车上设备时，区段控制中心用个周期完成发送、接收和处理过程，每个周期约S，机车最早在S之后会被重新呼叫。为了传输车站信息，不得不选用尽可能短的传输周期，这是因为对于运行速度约为的列车来说，无信息的运行距离不应超过。因此，目前采用S周期，这意味着最迟在S之后，控制中心的车站信息就会被更新。对机车呼叫的呼叫码周期，不应超过S，其理由是S后车上设备将作出安全性反应（即关闭系统）。连续式列控曲线控制方式德国系统不再对每个闭塞分区规定目标速度，而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离信息。列车实行一次制动控制方式。列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整，可以提高混跑线路的通过能力。这种方式称为目标速度目标距离方式（），是一种更理想的运行控制模式。图给出目标速度目标距离制动控制方式的示意图。闭塞分区的分界点处为停车点，从点有条曲线。曲线为最大常用制动力时制动初速与制动距离的函数曲线。曲线为最小常用制动力时制动初速与制动距离的函数曲线。，。，图3713目标速度目标距离制动控制方式示意图图中闭塞分区有车占用，因此点为目标点，目标速度为；闭塞分区向列车传递信息为目标速度，目标距离（闭塞分区长度）；闭塞分区传递信息为目标速度，目标距离（闭塞分区长度闭塞分区长度），余此类推。假如有一列车以速度运行，它驶入分区时司机就知道在（9）处要停车。但由于速度不高，目前不需要减速。当列车进入分区后走行一段距离，此时直线与曲线相交，表明列车采用小常用制动可以使列车在点前停车。列车继续运行在闭塞分区与曲线相交。此时表明列车只有采用最大常用制动才可以使列车在点前停车。这样速度为的直线被曲线和曲线分为个区域，其中曲线的左侧为绿色区，曲线与曲线之间为黄色区，曲线右侧为红色区。列车在绿色区运行，机车信号显示绿色灯光表示允许列车运行。列车在黄色区域运行，机车信号显示黄色灯光表示列车应当减速运行。列车进入红色区域机车信号显示半红半黄色灯光，列控设备将采用最大常用制动，强迫列车在停车点前停车以防止冒进信号。列车在黄色区域运行，列控设备就进行制动控制，这就是“设备优先制动方式”。如果在黄色区域要求司机实施制动，列控系统只在红色区域实施最大常用制动则为“司机优先制动方式”。列车速度控制系统的特点电缆交叉回线德国铁路“别具一格”地采用电缆交叉回线作为车上和车下信息传输通道，传输特性不受温度、气候对轨道参数的影响，性能比较稳定，在世界各国高速铁路系统中独一无二，是在技术上的突破之一。德国铁路采用电缆交叉回线作为信息通道是有其具体背景条件的。首先，原德国钢铁工业发达，加上资本主义经济衰退的影响，钢铁过剩和竞争因素，在历史上就主张使用钢枕，以便为钢铁工业的发展提供市场；世纪年代德国在修建中国胶济铁路时，也同样采用钢枕。其次，德国铁路对轨道电路技术长期未曾进行深入的研究，因而对轨道电路的性能、特点和作用缺乏了解；为了使交叉电缆回线能够投入应用，德国铁路进行了近年的开发研究，在早期的交叉裸线、简单铺设的基础上逐步改进并提高至现在的专门生产工艺和工业化生产的交叉电缆回线系统。音频轨道电路采用电缆交叉回线后，解决了车上与车下的信息传输通道问题，车上、车下信息传输使用频率较高分别为（）和（），但列车的占用问题尚无法保证，因此不得不使用轨道电路。德国铁路的轨道电路采用的频率较高，为的无绝缘音频轨道电路，其任务仅仅为检查列车是否占用，而占用与空闲信号均为频率编码信号。不设闭塞信号机新建高速线路不设闭塞信号机，但安装型机车信号的高速动车组仍要求按闭塞分区间隔运行，每个闭塞分区只允许有列装有机车信号设备的列车运行。在分割这些分区的信号点上设虚拟信号机，只有装有的高速动车组才能接收到这些信号机的信号显示，普通速度的列车则收不到。移动闭塞与固定闭塞的明显区别在于它的控制逻辑几乎全部集中在车上，而且在完成相邻个列车安全间隔的同时，也实现超速防护的功能，因此，从结构上看，间隔控制与超速防护两者必然形成一个一体化的功能模块。列车在此功能模块的控制下，也就是说在它的保障之下，可以按照只有“运行”和“停车”两个显示的方式运行。二显示取代传统的三显示，间隔时分缩短更加明显。例如，英国伦敦地铁维多利亚线在固定闭塞的基础上采用二显示后，列车间隔时分缩短至；法国巴黎地铁是采用移动闭塞与二显示运行的典型，它成功地实现了间隔时分为的高密度运行，取得了任何传统方式都难以比拟的效果。移动闭塞是相对于固定闭塞而言的，这种闭塞系统的概念可以简要地描述为把先行列车的尾部当作是假想的闭塞区间，而这个假想的闭塞区间随列车位置而移动，因此称做移动闭塞（OVINGLOCK）。从移动闭塞的概念来看，控制方式当不属此列。路旁地面设备路旁地面设备除交叉电缆回线外，主要有控制中心、轨道电路和联锁系统等，这些设备按一体化设置。每个控制中心可控条交叉电缆回线，相邻控制中心之间用数字通道相连，并向上与区域控制中心及行车调度中心用数字通道联结起来，区域控制中心与行车调度中心则通过数字通道收集信息和发布命令，并与联锁设备一起控制列车运行。兼容简单既有线提速改造至时，采用摆式车体，信号系统则在原有基础上加应答器而不改变原有的信号显示制式，相对比较简单。数字编码技术呼叫码与应答码均采用数字编码技术，其中机车以间歇方式将列车长度、列车实际运行速度、列车粗定位和细定位等数据，传送至地面作为应答。如果把车上设备接受地面的询问以间歇方式进行应答，理解为闭环系统是不够全面的。一个自动控制闭环系统，如以数据传输中的模拟锁相环原理为例，其最基本的特征是连续地、不间断地进行反馈和调整，并且循环往复地激励，这是最简单、最普通的要求。而系统仅在特定区间、特定列车和特定时间瞬刻应答地面的询问，而其余时间是关闭的，因此它不构成闭环。如果我们在分析有关系统介绍中，看到其综合控制中心有调度与控制个系统框图，也理解为闭环系统则更是一种误解。因为，为了确保高速铁路运行控制的安全，现今在欧洲常将一般传统调度指挥话音系统，与直接进行传送高速列车指令、命令的数字信号系统分开，并在信道可靠性、编码、冗余和诊断功能方面给予更多的重视，以提高其地位，从而出现了调度和控制个单元。因此，严格地讲系统不是一个闭环系统。有关德国高速铁路采用的列控系统主要技术及有关性能，汇总列于表。表德国高速铁路列控系统主要技术及有关性能，项目主要技术内容，闭塞方式固定闭塞；高速线不设闭塞信号机，但安装型机车信号的高速列车，仍要求按闭塞分区间隔运行，即闭塞分区，每个闭塞分区只允许有列装有机车信号设备的列车运行，在分割这些分区的信号点上设虚拟信号机，只有装有的高速列车才能接收到这些信号显示，普通速度列车则收不到轨道电路列车定位既有线为有绝缘轨道电路；高速线为无绝缘轨道电路，采用的频率较高，为K，轨道电路仅仅表示占用；轨道间铺设电缆交叉回线，每电缆回线交叉次，利用列车头部通过交叉的数量来提供粗定位，再由车载速度传感器（加速度表、轮空转、磨耗修正器）在中再划分的范围内，测出走行距离以提供细定位，列车自动控制，（车上，地面L2）车上与车下的信息通道利用电缆交叉回线，其中线路（地面）列车的呼叫码为BIT编码序列，而另外的BIT编码序列用作车上地面的应答码；采用信源编码和（）调制解调技术；呼叫码BIT中有BIT校核码载频选择地面机车呼叫码采用（）（现改为）速率为BITS；车上地面使用（）以间歇方式传送应答码（在特定区段，对特定列车）速率为BITS控制模式地面控制模式，强调以人（司机）为主，运行速度高速线为，既有线客车运营维护年限投资大小已有近年；因高架因素等，日本投资最高，法国高速铁路投资最省，德国介于日本与法国之间国际招标与国外评论在（巴黎、布鲁塞尔、科隆、阿姆斯特丹）高速线国际招标中，德国未中标，使用的是法国系统；西班牙高速线列车引进法国，列控引进德国，其原因是为了贸易平衡施工维护复杂程度轨道间铺设专用交叉电缆回线，施工要求很严。（）交叉精度为；（）在干线和近郊快速列车铁路上，电缆回线交叉点必须在停车点前的位置；（）道岔前后要求更严；（）轨道区段的始端和终端要求一定的配置；施工维护困难，地面控制中心也较复杂德国铁路发展列车自动驾驶的四步计划列车自动运行（UTOATICTRAINOPERATION,简称）亦称列车自动驾驶，其意图是通过设备代替机车司机的正常操纵，以便让司机能更好地完成其他任务，如加强对线路的望、用列车无线设备报告列车运行情况等。但是，近期内还不可能实现列车自动驾驶，德国铁路的近期目标是实现列车按绝对制动距离间隔运行，大幅度提高列车运行速度和密度。为此制订了步实施计划第一步线路保留所有的地面信号机，列车运行按闭塞间隔调整，由控制中心计算机控制，既有线改造采用此方法。第二步设少量的地面信号机，区间仅设虚拟信号点，无地面信号机，列车在区间依据连续式车内信号运行，但仍按闭塞间隔调整。由控制中心计算机控制，即控制方式。年开始在高速新线实行，逐步推广到全路所有线路。第三步是完全取消地面信号机，按闭塞间隔调整列车运行，准备在科隆