谈铁路信号理念的变化

来源:铁路论文网

摘要:中国铁路信号已进入一个新的历史发展时期,铁路信号领域中无论在信号制式、系统、技术、设备、设计、研究和内涵方面,都发生了很多重要的理念变化。

关键词:铁路信号 理念 变化 发展
 
1、理念变化
 
当前,中国铁路进入大发展时期,2007年4月18日铁路实施了第6次大提速,对铁路信号来说是一个重要的里程碑,它标志着中国铁路有了自己的列车运行控制系统,铁路信号重要装备水平开始进入了世界先进行列。近年来,铁路信号领域中无论在信号制式、系统、技术、设备、设计和研究中,都发生了很多重要的理念变化,这些理念的变化相互关联、相互影响。随着列车运行控制系统和列车运行调度系统的推广运用,中国铁路信号制式和系统经历着一些重大变化:铁路信号从以车站联锁为中心向以列车运行控制系统为中心转化;列车运行调度指挥从调度员一车站值班员一司机三级管理向由调度员直接控制移动体(列车)转化;列车运行由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转化;区问闭塞由固定闭塞方式向准移动闭塞方式转化;信号显示制式由速差式向速度式(目标距离)转化。计算机技术、数字化技术普遍应用,基于通信技术的信号系统应运而生,中国铁路信号技术和设备经历着一些重大变化:计算机联锁大规模应用,二乘二取二的冗余系统取代双机热备系统,获得了用户的信任;传统的系统界面被突破,列控与联锁一体化已经有了成功的样板,区域控制计算机联锁也在多处运用;非安全通信通道用于信号安全领域,基于无线通信的列控系统CTCS3已作为客运专线的主要方案;执行单元全电子化的计算机联锁已经上道,必然会有进一步的发展。信号制式、系统、技术、设备的变化必然会带来设计理念的变化:从三显示到四显示自动闭塞引起了信号显示制式向速差式迈进,概念尚未完全建立,又被准移动闭塞推向了速度式信号显示制式;自动闭塞设计中最复杂的闭塞分区的划分因准移动闭塞变得简单,闭塞分区的名称已失去原来的含义,轨道区段基本上等长就可以,再也不需要考虑线路参数等因素;计算机联锁的设计,设计单位只提供两图一表,逻辑设计转移到计算机联锁厂商;铁路信号设计规范》作了理念的调整和相应的修改。铁路信号的发展,先进技术的应用,信号系统和设备作为高科技、高投入和高风险产品,传统的科研方式已不能确保信号系统和设备的高安全性和高可靠性,于是科研方式发生了重大变化,迅速与国际接轨:根椐铁道部和用户的需求,确立以欧洲铁路标准体系为参考标准,研究铁路信号安全标准,研究RAMS分配方法和技术;改变各自立题、从小产品做起和先产品后补标准等习惯,开始系统研究,标准先行;从依靠研制完成后再审查、鉴定,到建立安全评估机制,通过第三方的安全认证,从系统研究的开发过程进行控制,保证系
统的安全可靠;从偏重应用层面的研究,到开始加强通信信号核心技术的研究;从依靠现场试验到建立轨道交通运行控制实验室,对系统进行综合仿真与测试。铁路现代化和信息化扩大了“铁路信号”专业的内涵,广泛应用计算机等新技术,促进铁路信号技术的发展,使铁路信号技术向数字化、网络化、智能化和综合化方向迈进:计算机联锁技术、TDCS、CTC系统信息共享,既提高了运输效率,减轻劳动强度,又保证了作业安全;新一代分散自律调度集中系统的成功运用,揭开了调度指挥的新篇章,真正实现了行车调度员对移动体的直接指挥CIPS系统以信息集成为核心,综合管理技术、运输生产技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术,按照控制、调度、管理、经营、优化和决策一体化的路线,经过三年自主创新与集成创新,使我国编组站管理与控制技术一步跨入了世界领先水平,创造了编组站现代化的新模式;提速提高了旅行速度,增加了旅客的舒适度和满意度。以通信信号为基础的信息共享,使得行车信息服务于大众成为可能,全面提高了铁路运输的社会形象。
 
2、列控系统的运用是理念变化的关键
 
列控系统的研究和运用是引发很多理念变化的关键,列控系统CTCS2的研发成功是引进国外技术、消化吸收和自主创新的典范。以它为例,可以说明理念的主要变化。在长期开展京沪高速铁路前期研究的过程中,铁道部组织了大量的关于列控系统的前期研究,基本摸清了国际先进列控系统的情况和关键技术,吸收了欧洲列车运行控制系统ETCS的经验,确立了中国列车运行控制系统CTCS的发展规划。在研究ETCS1级点式列控系统后,结合国情提出点连式的构思,最终发展成基于轨道电路和应答器进行车地间信息传输的列控系统CTCS2。CTCS2列控系统结合中国情况而构思,具有中国特色。
 
(1)CTCS2列控系统采用先进的目标距离控制模式,实现一次连续制动方式。
 
目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线,不必设定每个闭塞分区速度等级,采用一次制动方式。后行列车追踪的目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端,而后行列车从最高速度开始制动的计算点,根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定。目标点相对固定,在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化,而制动的起始点随线路参数和列车本身性能不同而变化。空间间隔的长度不固定,由于要与移动闭塞相区别,所以称为准移动闭塞。由于目标点相对固定,当前行列车在同一闭塞分区内走行时,连续式一次速度控制曲线相对稳定,当前行列车出清闭塞分区时,目标点突然前移,目标距离突然改变,连续式一次速度控制曲线会发生跳变。列控系统采取目标距离控制模式,速度不分级,给出的是连续式一次速度控制曲线式的“信号显示”,不同于传统的机车信号,实际上是允许限速的目标距离,所以,其对应的信号显示制式可以称为速度式信号显示显然,由于目标距离控制模式的采用,列车运行由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转化,区间闭塞由固定闭塞方式向准移动闭塞方式转化,信号显示制式由速差式向速度式(目标距离)转化。
 
(2)符合CTCS2级标准,基于轨道电路和应答器进行车地间信息传输。
 
中国列车运行控制系统CTCS技术规范参考欧洲列车运行控制系统CTCS而制定。CTCS2(型)列控系统符合中国列车运行控制系统CTCS技术规范总则(暂行)》中的CTCS2级标准。系统和设备的研究采用欧洲铁路标准。列控中心研发时也是先立技术标准,然后按标准开发。按CTCS技术规范进行研制,向下可以兼容较低级别的列控系统,向上可以预留高级别列控系统的发展。对比之下,在计算机联锁研究的高潮时期,没有标准,群起雄涌,五花八门,幸亏铁道部及时采取许可证制度,才扭转局面。
 
(3)CTCS2列控系统结合国情构思,系统具有自主知识产权。系统采用了具有自主知识产权的ZPW-2000A型无绝缘轨道电路;采用通用设备欧标应答器;列控中心由中国自主研发,符合欧洲标准;车载信号设备也符合欧洲标准,通过引进设备实现技术引进,最终实现国产化。
 
CTCS2在铁道部已确定统一采用ZPW-2000系列轨道电路的前提下,充分发挥18信息的作用,
 
目标距离(移动授权凭证)由轨道电路进行连续信息传输,构成了近似连续式的列控系统,这在系统功能上要优于ETCS1级,具有中国特色。CTCS2能在既有提速线路上叠加,实现在同一线路上与既有信号系统的兼容。CTCS2级原本是CTCS技术规范中的一个应用等级,中国列车运行控制系统CTCS技术规范总则(暂行)中规定:CTCS2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统,面向提速干线和高速新线,适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机。CTCS2列控系统符合CTCS2级标准,但并不能代表CTCS2级标准中的最高水平,例如采用数字轨道电路,信息量大些,肯定能使列控系统更完美。但CTCS2列控系统的构成确实是当时历史背景下最佳、最实际的选择。
 
(4)CTCS2列控系统是高科技、高投入和高风险产品,传统的科研方式不能确保高安全性和高可靠性,其科研方式与以往不同。CTCS2列控系统在中国列车运行控制系统CTCS技术规范总则(暂行)》指导下开展研究,以欧洲铁路标准体系为参考标准。在系统和标准研究时,集合了国内研究力量共同进行,集各家所长;车载信号设备通过技术引进,消化吸收,实现国产化;应答器是通用产品,也是通过技术引进,消化吸收,实现国内生产;列控中心是由各研制单位按统一标准和技术条件自行制;最后组织系统统一调试和试运行。所以研究的起点高,系统成熟。CTCS2列控系统的成功运用,标志着中国铁路信号的研究水平也进入了一个新时期。