根据表l和表2,在列控方式为分级速度模式曲线控制时,其列车追踪间隔时间能实现4rnln:列控方式为一次制动模式曲线控制时,其列车追踪间隔时间基本能实现3mill。多级制动模式按速度等级分段制动,其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度、列车制动性能有关,其线路通过能力变化范围较大,TVM300的运行间隔时分一般为4一5,而TVM430可达到3。目标距离连续速度控制模式,是根据目标距离、目标速度及列车本身的制动性能确定列车制动曲线的方式,它不设定每个闭塞分区速度等级,采用一次制动方式,连续速度控制模式一般以前方列车占用的闭塞分区入口为目标点。其运行间隔可达2.5。
连续速度控制模式能满足要求,且比较成熟;和分段速度列控方式相比,该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响,充分发挥列车制动性能,更适合于不同速度列车混运,所以推荐采用目标距离连续速度控制模式。
1.2地与车信息传输
为实现对列车速度的连续控制,确保高速列车行车安全,控车所需的信息分别由地面设备和机车设备提供给车载列控设备,车载列控设备根据对这些数据的处理,在车上产生相应的制动曲线,监督或控制列车高速、安全运行。地对车信息传输有以下方式可供选择,即:无线通信,轨道电路、点式传输设备,和轨道电缆等。无线通信GSM一R近年来在欧洲发展迅速,它具有传输信息量大的特点,可满足车地通信的需求,目前我国也己开始进行无线通信的探索,并将其确定为未来CTCS的发展方向。
多信息无绝缘轨道电路或编码轨道电路加点式传输设备,可实现连续速度控制模式所需的信息传输需要,适合我国当前国情。轨道电缆方式在德国LZB系统中采用,与既有线的移频自动闭塞能以实现兼容,在复杂的道岔群敷设轨道电缆会有技术上的难度,也会给维修带来不便。
1.3列控系统的控制原则
高速铁路列车运行控制系统的控制方式有两种:一种是“人机共用、机控优先”,以日本为代表;另一种是“人机共用、人控优先”,以欧洲为代表。人控优先的系统对列车自身制动系统性能的要求相对较低,列车运行速度一般由司机控制,只有列车超过安全运行所允许的速度,设备才自动介入实施制动,它便于发挥司机的主观能动性,减少超防设备对司机操作的干扰。
1.4车载设备智能化原则
列车速度控制曲线的生成有两种方式:一种是以地面为主,列车速度控制曲线主要由地面控制中心计算后生成,运行中的列车根据地面传来的指令对列车进行监控,以德国LZB为例:另一种是以车载为主,车载设备中央处理单元根据传来的各种数据,计算生成列车速度控制曲线,对列车进行监控,以欧洲ETCS为例。后一种方式又称为车载设备智能化,是目前列控制系统的发展趋势。
根据我国的具体情况,高速铁路要兼容既有铁路的信号制式,特别是要满足多种信息传输方式,实现传输系统故障时的降级需要,就必须采用车载设备智能化的方式。
1.5列控系统的实施方案
列控系统的总体方案。主要原则是:采用连续速度控制模式;地对车信息传输按顺序优先采用数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器和无线通信;采用“人机共用、人控优先”的控制方式,车载设备智能化车载设备根据传来的各种数据,计算生成列车速度控制曲线,对列车进行监控。
(l)系统分析。①ETCS二级总体功能上符合上述要求;②基于无线通信的列控系统,欧洲铁盟把它作为发展方向,它是实现互连互通的最有效方式。西班牙MADmD-LERIDA线的ETCS二级仍要轨道电路来检查列车占用,因为考虑系统冗余,无线故障时降为一级,甚至每个轨道区段还装备了有源应答器。所以轨旁设备并没有减少。真正减少轨旁设备的是ETCS三级。基于无线通信为基础的列控系统对中国而言,尚有以下工作要做:GSM一R的频点正在审请,若用18(X)MHZ将会引起造价和验证的问题;防非法侵入问题将进一步探讨;③基于数字编码轨道电路的列控系统,日本东北新干线的盛冈一八户段己于2002年12月开通投入运用。中国有多家对数字编码轨道电路的研制已取得可喜的成绩。考虑到选择数字编码轨道电路的余量大一些,可以加点式设备实现连续速度控制模式,这种模式可以说是ETCS二级系统的派生,技术上是成熟的,欧洲各大公司是可以提供系统的。
(2)总体方案一:基于轨道电路、点式应答器和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于数字编码轨道电路和点式设备的列控系统,实现连续速度控制模式。数字编码轨道电路和点式设备实现地对车信息传输,并进行列车占用检查,无线通信或点式设备实现车对地信息传输,智能化车载信号设备能兼收各种信息传输。系统升级为无线列控时,数字编码轨道电路实现列车占用检查及完整性检查,同时作为无线列控系统降级、冗余系统,对工程投资不会造成浪费:②系统冗余:无车载信号时,降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设列控中心和计算机联锁设备(或两者一体化),列控中心和控制中心之间以广域网连接;列控中心和计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载信号设备;④可操作性:技术成熟,作为首推方案,并考虑复盖其他方案。
(3)总体方案二:基于无线传输和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于无线通信的列控系统,实现连续速度控制模式。GSM一R实现地车双向信息传输,数字轨道电路进行列车占用检查,智能化车载信号设备能兼收各种信息传输:②系统冗余:无线通信故障时,靠数字轨道电路发码降级为分级速度控制;无车载信号时,降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设无线基站,基站之间以专用光纤连接;每站设计算机联锁设备,相互之间以专用光纤连接;无线基站、计算机联锁设备和控制中心之间以广域网连接:计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载信号设备;④可操作性:急待解决频点等问题,作为方案一的发展与升级方案,对方案一不会造成投资浪费。
1.6与既有线的连接
高速线与既有线的列控模式切换采用点式切换设备,由车载设备自动完成。同时,车载设备设置冗余人工切换手段,防止自动切换故障。人工切换的优先级高于自动切换。当区间道岔衔接既有线时,衔接道岔归高速线控制,在联络线设交接线段划分联锁范围,以信号机分割,交接线段的优先使用权归高速线。高速列车进入普速区时,高速调度中心对高速列车进行实时监视、车次跟踪、自动报点、自动绘制运行图。