高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究

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1、第21卷第1期(總第51期)中國(guó)鐵道科學(xué)2000年3月文章編號(hào):100124632(2000)0120031206高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究趙海東劉賀文楊悌惠賈利民(鐵道部科學(xué)研究院)摘要:列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是保證列車(chē)安全、高效運(yùn)行的重要設(shè)備。以成功應(yīng)用于廣深線時(shí)-1速達(dá)200km·h的X2000及國(guó)產(chǎn)動(dòng)力集中動(dòng)車(chē)組上的速度分級(jí)控制系統(tǒng)為例,介紹系統(tǒng)原理、-1系統(tǒng)構(gòu)成及該系統(tǒng)所采用的適用于廣深線的各種控車(chē)模式。并且針對(duì)300km·h高速試驗(yàn)列車(chē),結(jié)合智能控制技術(shù)的發(fā)展及高速列車(chē)對(duì)車(chē)載控制系統(tǒng)的要求,提出了適應(yīng)高速列車(chē)特點(diǎn),滿足控制要求的車(chē)載系統(tǒng)方案,指明了高速車(chē)載信號(hào)控制技術(shù)的發(fā)展前景

2、。關(guān)鍵詞:高速列車(chē)運(yùn)行控制模式智能控制+中圖分類(lèi)號(hào):U2841482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、改革開(kāi)放的深入進(jìn)行,鐵路運(yùn)輸既遇到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,又受到了航空和高速公路等方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)。如何在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中,抓住機(jī)遇,提高自身實(shí)力,站穩(wěn)腳跟,爭(zhēng)取更大的發(fā)展,是擺在我們每個(gè)鐵路員工面前的大問(wèn)題。依靠自身優(yōu)勢(shì),改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量、提高列車(chē)速度、縮短運(yùn)行時(shí)間,無(wú)疑是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵,也是鐵路賴以生存和發(fā)展的唯一出路。提高列車(chē)速度是我們追求的目標(biāo),但我們更時(shí)刻不能忘記的是,安全是運(yùn)輸?shù)母?沒(méi)有安全的運(yùn)輸,一切都是無(wú)源之水、無(wú)本之木。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)正是在這一要求基礎(chǔ)上提出和

3、發(fā)展起來(lái)的,它是保障列車(chē)安全、高速、高效運(yùn)行必不可少的行車(chē)安全保證設(shè)備。2系統(tǒng)簡(jiǎn)介列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是在鐵道部鑒定的準(zhǔn)高速旅客列車(chē)速度分級(jí)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。它完全滿足時(shí)速200km的旅客列車(chē)的信號(hào)安全控制要求,并已成功地應(yīng)用于廣深線-1X2000及國(guó)產(chǎn)200km·h動(dòng)車(chē)組上。該系統(tǒng)采用“人機(jī)聯(lián)控,人控優(yōu)先”的控制原則:列車(chē)正常運(yùn)行時(shí),司機(jī)可以正常駕駛;當(dāng)列車(chē)超速時(shí),設(shè)備報(bào)警,并主要采用常用制動(dòng)使列車(chē)減速;當(dāng)列車(chē)速度低于目標(biāo)速度后允許司機(jī)緩解。系統(tǒng)綜合了信號(hào)安全技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、可靠性與故障安全理論,形成了機(jī)電一體化信號(hào)安全防護(hù)系統(tǒng)。全系統(tǒng)采用VME總線技術(shù)及歐洲結(jié)

4、構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求,并采用了開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)同時(shí)采用了雙機(jī)冗余方式,從而具有較高的可靠收稿日期:1999212226趙海東研究實(shí)習(xí)員鐵道部科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所北京10008132中國(guó)鐵道科學(xué)第21卷性和安全性。211系統(tǒng)機(jī)構(gòu)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(如圖1所示)由主機(jī)柜、顯示器、天線等組成,具體說(shuō)明如下:(1)主機(jī)柜列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)主機(jī)柜由雙套熱備冗余的子系統(tǒng)組成。每套子系統(tǒng)包括連續(xù)信號(hào)譯碼單元、點(diǎn)式信號(hào)譯碼單元、速度控制單元及查詢應(yīng)答器單元等組成。(2)顯示器彩色液晶顯示器向司機(jī)提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、列車(chē)速度及設(shè)備動(dòng)作信息、故障信息等。(3)連續(xù)式信號(hào)天線連續(xù)式信號(hào)天線線圈用來(lái)

5、接收線路連續(xù)信號(hào)。(4)環(huán)線點(diǎn)式信號(hào)天線圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖環(huán)線點(diǎn)式天線用來(lái)接收點(diǎn)式信息。(5)速度傳感器選用軸端光電式脈沖速度傳感器,每圈200脈沖,雙路輸出。(6)其他包括ATP開(kāi)關(guān)、信號(hào)切斷按鈕、警惕按鈕、緩解按鈕等。212系統(tǒng)功能模塊(1)機(jī)車(chē)信號(hào)接收模塊該模塊負(fù)責(zé)接收車(chē)載系統(tǒng)所需的地面信息。依據(jù)信息來(lái)源,可將其分為連續(xù)信號(hào)接收子模塊、點(diǎn)式信號(hào)接收子模塊。通過(guò)對(duì)地面信息的正確接收,可以獲取作為行車(chē)憑證的機(jī)車(chē)信號(hào)。該模塊采用了先進(jìn)的DSP處理技術(shù),通過(guò)對(duì)信號(hào)的數(shù)字濾波及頻譜分析,經(jīng)過(guò)譜線識(shí)別,判別地面發(fā)送的各種制式的信號(hào)。信息接收模塊是運(yùn)行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。(2)測(cè)速測(cè)距模塊該模

6、塊負(fù)責(zé)測(cè)量列車(chē)的速度及走行距離。速度及走行距離是機(jī)車(chē)運(yùn)行中的基本參數(shù),也是速度控制系統(tǒng)判斷機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài),作出決策的主要依據(jù),所以該模塊必須為系統(tǒng)提供高精度、高可靠的速度及距離。同時(shí)在列車(chē)運(yùn)行中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、打滑、蛇行等情況,所以必須根據(jù)列車(chē)運(yùn)行特性,應(yīng)用數(shù)字濾波、智能判別等技術(shù),準(zhǔn)確測(cè)量出列車(chē)速度及走行距離。(3)人機(jī)接口模塊該模塊主要完成司機(jī)與車(chē)載列控系統(tǒng)的信息交換。司機(jī)通過(guò)該模塊向車(chē)載列控系統(tǒng)輸入必要的信息,車(chē)載列控系統(tǒng)通過(guò)該模塊向司機(jī)提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、系統(tǒng)動(dòng)作情況、系統(tǒng)工作狀態(tài)、系統(tǒng)故障狀況等信息。(4)雙機(jī)判決模塊第1期高速列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究33該模塊完成

7、雙機(jī)信息交換,并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常和故障時(shí)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)轉(zhuǎn)換。它是實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余的核心環(huán)節(jié)。(5)網(wǎng)絡(luò)通信模塊該模塊可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成車(chē)載列控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息交換,簡(jiǎn)化列車(chē)配線,實(shí)現(xiàn)信息共享。通過(guò)該模塊的主要信息有:列車(chē)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制命令,列車(chē)的相關(guān)行車(chē)信息,以及提供給記錄器的記錄信息等。(6)列車(chē)運(yùn)行記錄模塊該模塊主要是完成對(duì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程機(jī)車(chē)信號(hào),車(chē)載設(shè)備控制命令,機(jī)車(chē)工況等數(shù)據(jù)的完整記錄。(7)機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)接口模塊該模塊包含兩個(gè)子模塊,