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1、提速线路通信信号新技术设备及运用之一提速线路通信信号新技术设备及运用之一 国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展u日本新干线的ATC，u法国TGV的TVM300和TVM430系统，u德国铁路使用的LZB系统，u欧洲列车控制ETCS LEVEL 2系统。 列控系统主要功能是：列控系统主要功能是：列控系统主要功能是：列控系统主要功能是： 接近先行列车时控制列车速度，保证列车速度之间的安全隔离。 进站信号机关闭时，防止列车冒进。 进侧线时，控制列车速度低于道岔允许速度进站。 进站停车时，防止列车越过关闭的出站信号机。 出站信号机开放时
2、，控制列车低于道岔允许速度进入区间。 在通过缓行区时，控制列车速度低于线路允许速度。 遇施工、设备故障、灾害等特殊情况控制列车减速。 当列车速度超过线路最高允许速度时，控制列车减速。 高速车驶入既有线时（不更换机车），应能接收既有线机车信号信息并具有基本的自动停车或超速防护功能。 国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展列车运行控制系统地面设备框图地面系统主要功能地面系统主要功能： (1)检查列车在区间的位置， (2)形成速度信号， (3)向列车传送允许速度、线路参数等信息。 列车速度列车速度VMAX列车制动距离列车制动距离闭塞分区闭塞分区先行列车先行列车相邻地面控制中心相邻地面控
3、制中心地面控制中心地面控制中心轨道电路轨道电路信号机信号机相邻地面控制中心相邻地面控制中心国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展列车运行控制系统在道旁设有控制中心，间隔约1520公里。 车载设备车载设备 主要由天线、信号接收单元、制动控制单元、司机控制台显示器、速度传感器等组成。车载设备根据接收到的地面信息、列车特性，计算列车制动模式曲线，控制列车运行状态。司机显示器司机显示器信号接收机信号接收机制动控制单元制动控制单元天线天线速度传感器速度传感器 列车运行控制系统车载设备框图国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展目标-距离控制模式 ATC分级速度控制模式 ATC安
4、装目标安装目标- -距离控制距离控制模式模式ATCATC的追踪列车的追踪列车先行列车先行列车制动点制动点安装分级速度控制安装分级速度控制模式模式ATC的追踪列车的追踪列车国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展分级速度控制分级速度控制/目标目标-距离控制模式距离控制模式 各国高速铁路列车控制系统统计一览表各国高速铁路列车控制系统统计一览表( (一一) )地区设备名称开通年代运营里程闭塞方式制动模式传输媒介日本ATC1964-1997 1831.5km固定分级速度控制模拟轨道电路意大利BACC1985246 Km固定道旁信号音频轨道电路法国TVM3001981-1989699 km固
5、定分级速度控制UM71轨道电路德国LZB1991-2002796 Km固定目标-距离控制轨道电缆西班牙LZB1992471 km固定目标-距离控制轨道电缆法国TVM4301993-1995518 Km固定分级速度控制UM71轨道电路英/法TVM430199552 Km固定分级速度控制UM71轨道电路法国TVM4302001303 Km固定分级速度控制UM2000轨道电路日本数字ATC200296 km固定目标-距离控制数字轨道电路比利时ADVANTICK2002142 Km固定轨道电路+点式应答器英国TVM430 2003107 Km固定分级速度控制UM2000轨道电路韩国TVM430 200
6、4427 Km固定分级速度控制UM71轨道电路台湾数字ATC2005345 km固定目标-距离控制数字轨道电路国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（日本）（日本）日本新干线的模拟日本新干线的模拟ATCATC：u采用电源同步单边带音频轨道电路(SSB-AF)的早期模拟ATC： 轨道电路载频为720、840、900、1020Hz（60 Hz牵引供电系统）； 信息数量10，为速度分级控制系统； 早期东海道新干线车内速度信号显示的基本方式：210-160-30-0。u采用双频组合SSB-AF轨道电路（1975年）： 轨道电路载频为75
7、0、850、900、1000Hz（50 Hz牵引供电系统）； 轨道电路载频为720、840、900、1020Hz（60 Hz牵引供电系统）； 信息数量=12，为速度分级控制系统； 东北、上越新干线车内信号显示的方式：275-210-160-110-70-30-0。 u东海道新干线0系车的最高速度为210公里/小时，随着新车型运行容许最高速度的提高，线路运用的部分ATC信号已变为275-230-170-30(0)。国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（日本）（日本）数字数字ATCATC系统系统 采用速度-目标距离控制模式，系统结构为：u地面采用自然衰耗式有绝缘轨道电路： 载频：上
8、行采用515、525、535、615、625、635 Hz 下行采用565、575、585、665、675、685 Hz， 调制方式采用MSK制式， ATC报文信息量：75 bits（8+58+9）； 向列车传送轨道电路、空闲区间、临时限速等信息；u车载设备采用三重系表决车载计算机： 存储线路信息， 接收地面传输的有关信息， 计算并生成速度控制曲线； 速度控制曲线与列车速度比较，对超速列车实行自动控制。u数字ATC系统，已于2002年12月东北新干线的盛岗-八户线中采用。国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（法国）（法国）列控系统列控系统TVMTVMu法国高速铁路采用的列控TV
9、M系统，以固定闭塞分区为基础，为分级速度列车运行控制系统设备，由地面设备及车载设备两部分组成：u地面设备由UM系列轨道电路、列控中心和维护系统三大部分构成： 轨道电路载频：1700Hz、2300Hz和2000Hz、2600Hz， 闭塞分区长度：2100米-2000米-1500米， 低频组合信息量：11-14-221， 列控中心对轨道电路参数计算，形成线路参数、前方目标距离、允许行车速度等不同信息，经调制及钢轨连续传输，发送给列车； 维护系统对地面设备实行远程诊断与监测管理。uTVM系统车载设备由双重结构组成安全型计算机，功能为： 接收地面传输的有关信息， 计算并生成速度控制曲线； 速度控制曲线
10、与列车速度比较，对超速列车实行制动。国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（法国）（法国）列控系统列控系统TVMTVMu自1981年以来，列控系统TVM先后经历了两代设备的改进，分别为： 1981年TGV东南线开通，列控系统采用UM71/TVM300，最高运行速度为270 km/h，制动级别分为5级； 1989年TGV大西洋线开通，列控系统采用UM71/TVM300，最高运行速度为300km/h，制动级别分为6级； 1993年建成的北方线，采用UM71/TVM430系统，提高了行车控制的信息量，最高运行速度达到320km/h，制动级别分为11级； 2001年开通地中海TGV，采用
11、UM2000/TVM430数字轨道电路，使行车控制方式从较粗的分级速度模式转向细分控制模式，逼近连续式控制曲线。 速度等级速度等级：北方线 320 300 270 230 220 200 170 160 130 80 60 0大西洋线 300 270 220 160 80 0东南线 270 220 160 80 0国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（法国）（法国）uUM71轨道电路根据列车占用情况和线路条件，确定线路的最大允许速度、临时限速、线路坡度等参数，计算出目标点、目标速度和坡度，将这些结果编成一个27bits的信息码。u信息码组成如下所示： 铁路网编码： 3 bits
12、； 目标速度： 8 bits； 目标距离： 6 bits； 线路坡度： 4 bits； 编码检测： 6 bits。UMUM系列轨道电路系列轨道电路国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（法国）（法国）TVMTVM车载设备的速度控制与显示车载设备的速度控制与显示uTVM430的车载设备接收、处理地面传送的信息并向司机显示的信息： 计算速度控制曲线的主要参数：a 列车制动系统的类型和能力；b 线路的粘着系数；c 线路坡度；d 列车的参数（如重量、长度等）；e 系统反应时间。uTVM430系统的车载设备接收地面传送的信息并处理，计算出接近抛物线状的分级速度控制曲线，并按照该曲线控制列车
13、的最高运行速度。 显示u针对铁路运营的要求，设计显示器，它显示的信息有：列车实际速度、控制速度、目标速度和目标距离等；另外还显示一些监督信息，如设备状态、紧急制动等。 国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（法国）（法国）uUM2000轨道电路是UM71轨道电路新一代产品，使用DSP技术，但外接口与UM71通用。采用DSP技术后轨道电路抗干扰性能提高了，轨道电路性能也有改善，此外还提供了在线维修检测手段；uCSEE公司最近开发出了计算机综合联锁系统SEI，已在2001年开通的TGV地中海线、英吉利海底隧道线及西班牙马德里-巴塞罗那高速铁路工程中采用；u在最近招标的法国TGV东部线
14、中，CS EE公司推出了TVM430/ETCS-2双标车载系统设备，地面采用UM2000/SEI系统，与无线闭塞中心相连，形成TVM430/ETCS-2双标准列控系统。国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（德国）（德国）u德国高速铁路列车控制系统LZB，使用轨道电缆作为传输媒介，地面列控中心负责计算列车运行目标距离控制曲线，通过轨道电缆传给车载计算机，再由车载设备生成对列车行驶的控制指令。uLZB系统是20世纪唯一的目标目标- -距离控制模式距离控制模式列车运行控制系统；u20世纪90年代，联邦德国制订法律，要求所有最高运行速度超过160km/h的线路上，必须安装LZB系统，作
15、为列车控制系统，同时取消区间通过信号机。目前，德国境内有2000公里线路安装了LZB系统，所有ICE高速列车、ICT摆式动车组和国内约800台机车安装了LZB列控车载设备。u该系统1992年出口西班牙，安装在马德里-塞维利亚高速铁路线路上，投入应用。 德国德国ICEICE高速列车采用高速列车采用LZBLZB系统系统国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展（德国）（德国）uLZB系统由地面控制中心、传输设备、轨道电路和机车装置组成：u地面控制中心采用16位三重系计算机，储存线路参数等固定信息以及区间允许最高速度、限速区段等数据；u轨道电缆铺设在轨道上，实现地-车双向通信，地面向机车发
16、送呼叫的电码长83.5位，载频36KHz，传输速率为1200波特；电缆每100米(或50米)交叉一次，交叉点形成零电平用于列车定位；u机车装置向地面发送载频为56KHz的电码，速率600波特，码长41位；u列车占用检查采用FTGS/FTGL两种音频轨道电路，其频率范围为：uFTGS917型：9.5-16.5KHz，用于车站uFTGS46型：4.75-6.25KHz，用于车站uFTGL48型：4.75-8.25KHz，分四个频率用于区间 u地面控制中心管理的列车，向中心报告运行位置及列车有关数据；控制中心根据线路和列车数据，计算出各列车相应的目的速度和目的距离，发送给LZB车载设备。LZBLZB
17、系统系统构成及工作原理系统系统构成及工作原理2000国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展欧共体高速铁路规划欧共体高速铁路规划 2001年欧洲高速路网欧洲联盟制订了2010年泛欧高速网络规划 -新建12500公里高速铁路线 -完成14000公里改建提速线路 -建设总长达2500公里的联络线 -总投资为2400亿欧洲货币单位2020年形成联接西欧、提速改造北欧、东欧以及东南欧国家铁路的欧洲高速铁路网络17 1992年始，在欧盟的支持下，国际铁路联盟组织开发了ETCS系统。其中ETCS LEVEL 2系统，采用GSM-R作为车地信息传输平台，实现目标距离一次制动模式，已经在欧洲若干个
18、国家进行了现场试验，并通过了欧盟颁布的法律。目前，西班牙马德里-巴塞罗那高速线、意大利罗马-那不勒斯高速线已经安装了该系统，尚未投入正式运营。 国家设备名称预计开通年代运营里程闭塞方式制动模式传输媒介西班牙ETCS-1和2级2004451固定连续速度控制GSM-R+点式应答器德国ETCS-2级2004140固定连续速度控制GSM-R+点式应答器意大利ETCS-2级2004204固定连续速度控制GSM-R+点式应答器英国ETCS-1+2级2005800固定连续速度控制GSM-R+点式应答器荷兰ETCS-1+2级2006100固定连续速度控制GSM-R+点式应答器法国ETCS-2级2006302固
19、定连续速度控制GSM-R+点式应答器国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展各国高速铁路列车控制系统统计一览表各国高速铁路列车控制系统统计一览表( (二二) )国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展ETCS-1ETCS-1列车控制系统示意图列车控制系统示意图ETCS-2ETCS-2无线列车控制系统示意图无线列车控制系统示意图国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展ETCS-3ETCS-3无线列车控制系统示意图无线列车控制系统示意图BalitrakBalitrak Installation Installation 国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展无无线线列列车车控控制制系系统统的的配配置置示示意意图图国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展欧欧洲洲车车载载设设备备配配置置示示意意图图国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展国外高速铁路列控系统及发展各种列控技术的市场占有率与发展各种列控技术的市场占有率与发展目标目标-距离控制模式系统距离控制模式系统分级速度控制模式系统分级速度控制模式系统
