高速铁路列控发展现状及

1、1 高速铁路列控发展现状及对策 2 国外高速铁路列控系统及发展 随着中长期铁路网规划的逐步实施， 武(汉)-广(州)、郑(州)-西(安)、石(家 庄)-太(原)等客运专线，京(北京)-津 (天津)城际铁路先后立项开工建设，我 们有必要借鉴国外高速铁路建设的经验， 修建我国高水平、高质量的客运专线。 3 国外高速铁路列控系统及发展 世界各国高速铁路采用的列控系统，主 要有日本新干线的ATC，法国TGV铁路 使用的TVM300和TVM430系统，德国和 西班牙高速铁路使用的LZB系统，意大 利高速铁路的9码列车自动控制系统及瑞 典铁路的EBICA900系统。在亚洲，韩国 高速铁路采用了法国的TVM

2、430系统，台 湾高速铁路则采用了日本新干线的数字 ATC系统。 4 已运营的高速铁路列控系统分析表 设备名称法国TVM300法国TVM430德国LZB日本ATC 运行速度最高:270km/h最高：320km/h最高：270km/h最高：270km/h 运营里程850km150km432km1831.5km 闭塞方式固定闭塞固定闭塞固定闭塞固定闭塞 制动模式分级阶梯滞后式分级连续式连续速度控制式分级阶梯超前式 控制方式人控为主， 设备为辅 人控为主， 设备为辅 可实行自动控制设备控制为主， 人控为辅 安全信号 传 输 媒介：无绝缘 模拟轨道电路 方向：地对车 单方向 载频：1700 Hz、 2

3、000Hz、 2300Hz、 2600Hz 信息量：18个 媒介：无绝缘 数字轨道电路 方向：地对车 单方向 载频：1700 Hz、 2000Hz 2300 Hz、 2600Hz 信息量：27bit 媒介：数字 轨道电缆 方向：地车间 双方向 载频：360.4kHz 560.2kHz 信息量：83.5bit 媒介：有绝缘 模拟轨道电路 方向：地对车 单方向 载频：750Hz、 850Hz 900Hz、 1000Hz 信息量：10个 其它信号 传 输 媒介：环线、 应答器 方向：地对车或 车对地单向 媒介：应答器、 无线数传 方向：地车 双方向 媒介：应答器、 无线数传 方向：地车 双方向 媒介

4、：应答器、 无线数传 方向：地车间 双方向 列车定位轨道电路、 车载测距 轨道电路、 车载测距 电缆交叉、 车载测距 轨道电路、 车载测距 区段占用无绝缘模拟 轨道电路 无绝缘数字 轨道电路 有绝缘模拟 轨道电路 设备组成轨道发送单元； 轨道接收单元； 电缆匹配单元； 电绝缘节； 补偿电容。 地面控制中心； 轨道发送单元； 轨道接收单元； 电缆匹配单元； 电绝缘节； 补偿电容。 地面控制中心； 轨道发送单元； 轨道接收单元； 电缆匹配单元； 轨道电缆。 轨道发送单元； 轨道接收单元。 设备器件晶体管分立元件 小规模集成电路 大规模集中电路 超大规模集成 晶体管分立元件 小规模集成电路 晶体管分

5、立元件 小规模集成电路 5 最近几年高速铁路列控系统的 发展情况 随着西欧各国国际交往的不断增加和日 益频繁，开行跨多国铁路运输的列车已 逐渐成为广大成员国的共识。 但面临各国不同的铁路管理系统和列控 系统，将成为开行跨国列车迫切需要解 决的问题。 6 最近几年高速铁路列控系统的 发展情况 欧洲高速铁路的欧洲高速铁路的ERTMS系统系统 1990年，欧洲执委会向欧盟申请协调 泛欧高速铁路网有关技术标准。此后， 国际铁盟出面组织，西欧各国铁路、研 究机构、信号制造厂商等部门抽调专家， 组成专家组，共同开始了技术标准的研 究。 7 欧洲高速铁路的欧洲高速铁路的ERTMS系统系统 经过5年的研究，专

6、家组提出了统一欧洲 信号技术的铁路运营管理系统（简称ERTMS） /列车控制系统（简称ETCS）标准。1996年由 法国、德国和意大利三国发起创建欧洲 ERTMS/ETCS用户组织。用户组织的工作直接 推动和影响着技术标准及产品向实际应用的发 展。为了实现泛欧高速铁路网的信号系统标准 的统一，1990年以来，对ERTMS系统进行研发 和试验等的投资已超过5.5亿欧元。 8 ERTMS项目用户组进展的大致情 况如下所列 年代 内容 1995年 德国联邦铁路DB、意大利国家铁路FS、法国国 营铁路SNCF创立了ERTMS用户组织 1996年 欧盟委员会通过了在泛欧高速铁路网互通运营的 96/48E

7、C指令；为建设试验段招标 1997年 选择中标商，开始建设试验段；荷兰铁路、西班 牙国营铁路加入，成为用户组正式成员 1998年 英国Railtrack铁路公司加入，成为用户组正式成 员 1999年 开始将欧盟96/48EC指令纳入国家法律（德国于 1999年通过立法） 9 ERTMS项目用户组进展的大致情 况如下所列 2000年 用户组织成员国铁路部门、信号系统供货商签 署了采用UNISIG第一级规范的意向书 2001年 进行规范测试和实验室测试 ；各成员国正式通 过互通性技术规范TSI（根据96/48EC指令制订） 和运用操作规范 2002年 进行现场测试，验证ETCS-1、-2的规范，通

8、过 认证过程 2003年 开始线路上ERTMS/ETCS的商业运行 10 欧洲国家采取的策略 ETCS项目推动了欧洲铁路通信信号技术标准的 统一。目前，该技术标准完全开放，参与开发 研究的有西欧各国铁路运营商和欧洲六大跨国 信号集团公司。2001年，欧盟已经正式通过法 律，要求今后新建的高速铁路线，采用 ERTMS/ETCS技术标准的产品作为列车控制系统。 在这一基础上，欧洲正在建设的路网，均按照 该项法令对采用新系统作出规划。 11 欧洲国家采取的策略 意大利路网公司介绍，正在建设的高速铁路将 全部采用ETCS-2技术系统。在铁路部门的安 排下，阿尔斯通与西门子公司在意大利佛罗伦 萨阿雷佐地

9、区建设了两个试验段，对系统各 个部件进行综合集成，并安排现场试验，验证 RBC/GSM-R、RBC/联锁系统、车载设备等子 系统间的接口，开展系统的功能和运行实验。 试验自2000年开始， 2003年底还要在罗马 那不勒斯线路上再进行运用前的试验，目前已 开通使用。 12 欧洲国家采取的策略 西班牙马德里巴塞罗那高速铁路的列 车控制技术采用ERTMS/ETCS系统，要求 按照ERTMS系统需求规范的第一级第 2.2.2版本的标准配置列车控制系统。此 外，还要根据西班牙制订的有关铁路信 号的国家标准，在ERTMS系统中适应本国 原有信号制式的主要技术标准。 13 欧洲国家采取的策略 模式 运行

10、需要系统 产品 备注 使用GSM-R 连续传输 最高运行速 度为350公 里/小时 ，行 车间隔 230 ETCS 2 无线闭塞中 心全部监控 闭塞区间长为 1.5公里 使用欧洲点 式应答器间 歇传输（备 用） 最高运行速 度为300公 里/小时，行 车间隔 530 ETCS 1SEI、道旁 单元、欧洲 点式应答器 ETCS 2的备 用系统，闭塞 区间长6公里 对未装备 ETCS车载 设备列车的 备用方案 最高运行速 度为220公 里/小时，行 车间隔 8 ASFA SEI、 ASFA+道旁 信号机 闭塞区间长为 6公里 14 欧洲国家采取的策略 由于高速铁路线路采用的ETCS-2系统以 GS

11、M-R无线通信系统作为行车信息传输通道， 在世界各国尚无使用先例，西班牙铁路在设计 时考虑到现状，采用了欧洲ETCS-1/ETCS-2 重叠覆盖的方式。系统工作正常时，列车在 ETCS-2指挥下运行，可实现2.5分钟最小行车 间隔；当无线通信GSM-R系统出现故障时， ETCS-1系统为运行列车提供行车指令与信息， 最小行车间隔5分钟。日常工作时，两套系统 并行运行，其识别及使用的确认由车载设备中 软件完成。 15 欧洲国家采取的策略 正在开工建设的法国TGV东部线，法国国营铁 路公司SNCF与CSEE公司在TVM430的基础上， 共同开发了TVM/ETCS双模制式车载列控设备， 该系统可以兼

12、容UM71/UM2000轨道电路的信 息，构成一套列控系统，也可以与ETCS系统 组成一套列控系统。新系统的开发应用，既解 决了法国原有高速铁路技术标准的与ETCS系 统的兼容问题，也使法国传统的基于轨道电路 的列车控制系统找到了与欧洲统一标准的结合 点。 16 列控系统的发展是根据技术创新、发展和 高速铁路建设的需要得以发展的。大体可 以概括为以下几点： 高速铁路列车控制系统的发展与高速铁 路建设同步，长期以来，形成以轨道电 路、轨道电缆为基本传输媒介的可靠系 统，这项传统技术正在从模拟向数字化 技术发展； 高速铁路列控近期的发展目标是实现连 续速度控制的一次制动模式； 17 列控系统的发展

13、是根据技术创新、发展和 高速铁路建设的需要得以发展的。大体可 以概括为以下几点： 传统的轨道电路难以突破列控实现一次制动模 式对信息传输的要求，各国均在探讨新的解决 办法，出现了点式应答器、点式环线以及车载 微机存储等多种方式； 20世纪高速铁路的列车控制系统，是以国家铁 路为标准制订的系统，出现了UM71/TVM430、 LZB、新干线ATC等45种不同的系统，无法 形成大工业体系的世界性标准 ； 18 列控系统的发展是根据技术创新、发展和 高速铁路建设的需要得以发展的。大体可 以概括为以下几点： 欧盟支持的ERTMS/ETCS系统，是根据高速 铁路发展的需要而开发的泛欧标准。欧洲原有 的U

14、M/TVM、LZB等列控系统标准，都将被这 一系统所取代。最近除了欧洲各国大规模开展 试验及商业应用以外，印度已经着手建设试验 段，欧洲点式应答器也已经安装在美国东北走 廊的AMTRACK高速铁路上。21世纪的前10年， 高速铁路列控系统的主流产品将仅有ETCS和 数字ATC两个标准的系统。 19 借鉴ETCS方式 的设计思想 在研究列控系统时，必须充分重视欧洲 ETCS系统，它表明欧洲列控系统的发展 方向，是欧洲多家著名公司合作的结果， 其中“系统研究”、“功能叠加”和 “滚动衔接” 等设计思想是很值得我们 借鉴的。 20 客运专线列控建议方案客运专线列控建议方案 方案方案1：ETCS-2

15、+CTCS-2 采用基于GSM-R无线传输方式的 ETCS-2和ZPW-2000轨道电路与点式应答 器构成的CTCS-2组成的冗余配置的列控 系统 ；车上安装安全型智能车载设备， 实现目标距离连续速度控制模式。 21 客运专线列控建议方案客运专线列控建议方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 CTCS-2系统与既有200km/h提速线列 控系统兼容，同时作为ETCS-2系统的备 用系统，CTCS-2系统中的轨道电路、点 式应答器等在ETCS-2系统中作为列车占 用检查和列车定位对标的平台。 22 客运专线列控建议方案客运专线列控建议方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 方案优

16、点：欧洲列车控制系统ETCS-2 产品可由国际上六家知名信号厂商供货， 有利于竞争招标，欧洲新建高速铁路项 目已经定位于该系统，具备后续发展的 技术支撑，系统的技术标准公开，易于 国产化。 23 客运专线列控建议方案客运专线列控建议方案 方案方案1：ETCS-2 +CTCS-2 方案缺点：尚缺在高速线上大量投入 商业运营的经验，兼容国内既有线信号 制式需联合开发。 24 客运专线列控建议方案客运专线列控建议方案 方案方案2：法国U/T 法国以总长1420km的高速铁路影响范围 达5600km; 德国高速铁路不足一千公里，但影响却 达到4000km。 各国在新建高速铁路的同时，大力改造 既有线，

17、充分发挥网络效应。 53 ETCS-2 +CTCS-2列控系统与 既有线的兼容 问题 根据我国铁路跨越式发展计划，既有线 已实施200km/h提速工程，建设200km/h 及以上客运专线并配备时速200km/h动车 组。必须实现既有提速线、客运专线的 兼容，高速动车组与200km/h动车组的跨 线运营，是列控系统技术体系必须解决 的问题。 54 ETCS-2 +CTCS-2列控系统与 既有线的兼容 问题 本线运行的高速动车组（具备350km/h的 构造速度）将装备具备ETCS-2CTCS-2 功能的列控车载设备，实现本线运用和 跨线兼容； 装备CTCS-2车载设备的200km/h动车组 上高速

18、线时，可实现CTCS-2系统下的目 标距离模式控车。 55 ETCS-2 +CTCS-2列控系统与 既有线的兼容 问题 200km/h提速线的列控系统采用的是CTCS-2系 统，京沪高速铁路及客运专线采用了ETCS- 2+CTCS-2系统构成的冗余列控系统方案，共 同的CTCS-2系统平台为跨线运行提供了条件， 实现了兼容。200km/h的动车组跨高速线按 CTCS-2模式监控列车运行，高速动车组在本线 运行按ETCS-2模式监控列车运行（备用模式按 CTCS-2模式监控列车运行），下既有线时列控 车载设备按CTCS-2模式，监控列车运行。 56 科技进步的需要 随着时代的发展和科技的不断进步，对运行列车 速度的需求越来越高，原有的高速列车制动手段 已不能完全满足制动距离的要求，一些诸如磁轨 技术和手段将得到应用