鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)
| 鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)概述 隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)對于鐵路的依賴程度越來越高。如何提高鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、效率和服?wù)就一直是中國鐵路面臨的主要難題。不僅如此，世界各國都在考慮這個(gè)問題。鐵路運(yùn)輸?shù)膶?shí)踐和研究證明：單靠擴(kuò)大基礎(chǔ)投資、增修高速鐵路是不夠的，必須從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)用科學(xué)的手段把列車、線路和運(yùn)營管理綜合起來考慮，因此智能鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。 鐵路運(yùn)輸具有特殊性，因此鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)要從鐵路運(yùn)輸?shù)囊暯莵硌芯?，以便充分挖掘交通基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，實(shí)現(xiàn)更高效率、更高安全、更高品質(zhì)服務(wù)的鐵路運(yùn)輸。鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)(Railway Intelligent Transport System．RITS)集成了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代信息處理技術(shù)、控制與系統(tǒng)技術(shù)、管理與決策支持技術(shù)和智能自動(dòng)化技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、處理和共享為基礎(chǔ)，通過高效利用與鐵路運(yùn)輸相關(guān)的所有移動(dòng)、固定、信息和人力資源，以較低的成本達(dá)到保障安全、提高運(yùn)輸效率、改善經(jīng)營管理和提高服務(wù)質(zhì)量的目的。 鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)涉及十分廣泛的領(lǐng)域．主要以下幾部分組成：先進(jìn)的運(yùn)輸管理系統(tǒng)、先進(jìn)的運(yùn)輸自動(dòng)控制系統(tǒng)、先進(jìn)的列車控制系統(tǒng)、先進(jìn)的旅客服務(wù)系統(tǒng)、先進(jìn)的運(yùn)輸設(shè)施管理系統(tǒng)以及先進(jìn)的安全保障系統(tǒng)。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：數(shù)據(jù)傳輸、列車定位、列車運(yùn)行控制、列車進(jìn)路控制、編組站作業(yè)自動(dòng)化等。除此之外，還有與之配套的旅客服務(wù)系統(tǒng)，貨主服務(wù)系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)的鐵路運(yùn)輸方式相比，RITS在運(yùn)輸管理、運(yùn)輸安全性、運(yùn)輸效率、運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯優(yōu)勢。 雖然鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)的概念是在近幾年提出，但發(fā)達(dá)國家致力于這方面的研究和運(yùn)用確已有許多年的歷史．特別是高速鐵路誕生之后對鐵路運(yùn)營管理提出了更為嚴(yán)格的要求，促使各時(shí)期的先進(jìn)技術(shù)不斷地融入到鐵路運(yùn)營管理中，使得鐵路運(yùn)營管理的智能化、現(xiàn)代化程度不斷提高。其中尤以歐洲、日本、美國等國家的研究更為引人注目．產(chǎn)生了一批有代表的系統(tǒng)。 國外RITS代表系統(tǒng)簡介------歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)(ERTMS/ETCS) 隨著歐共體蓬勃興起．歐洲鐵路需建立一個(gè)統(tǒng)一的鐵路運(yùn)行管理系統(tǒng)和統(tǒng)一的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，以此解決列車運(yùn)行的互通問題，以便于使鐵路運(yùn)輸與其他運(yùn)輸業(yè)進(jìn)行有力的競爭。歐共體于20世紀(jì)80年代末組織開發(fā)歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS(European Train Control System, ETCS)．后又設(shè)立了歐洲鐵路運(yùn)輸管理項(xiàng)目ERTMS(European Rail Traffic Management System．ERTMS)，它們統(tǒng)稱為ETCS/ERTMS，作為歐洲鐵路的總體解決方案。盡管ERTMS/ETCS還不是嚴(yán)格意義上的RITS,但它仍然是ITS領(lǐng)域中一個(gè)很好的系統(tǒng)，已被歐洲各國所接受，而且許多國家還在效仿這個(gè)系統(tǒng)。 ERTMS包括ETCS和GSM—R(鐵路專用全球移動(dòng)通信系統(tǒng))。ETCS為保持設(shè)備通用性，確保高速列車能跨國運(yùn)行制定了技術(shù)需求規(guī)范和功能技術(shù)規(guī)范。規(guī)范的技術(shù)核心為以歐洲車載設(shè)備（Eurocab)為核心．以歐洲查詢應(yīng)答器(Eurobalise)為列車定位修正基準(zhǔn)，以歐洲查詢應(yīng)答器、歐洲環(huán)線(Euroloop)及歐洲無線通信(Euroradio)作為車——地信息傳輸?shù)耐ǖ溃袰BTC(基于無線的列車控制)作為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。 為滿足不同用戶的功能需求和操作需求．ETCS／ERTMS系統(tǒng)技術(shù)需求規(guī)范和功能技術(shù)規(guī)范中規(guī)定系統(tǒng)有不同的級(jí)別，以保證長期發(fā)展的需要.為此制定了5個(gè)等級(jí)，高等級(jí)向下兼容。 （1） ETCS等級(jí)0 在ETCS等級(jí)0中，裝備了ETCS的列車可以在沒有裝配ETCS地面設(shè)備或者無本國信號(hào)系統(tǒng)的線路上運(yùn)行，或者在試運(yùn)行中的ETCS線路上運(yùn)行。 （2） ETCS等級(jí)STM 在STM等級(jí)中，裝備了ETCS的列車，在裝備了本國信號(hào)系統(tǒng)的線路上運(yùn)行。為了識(shí)別本國的地面信號(hào)，車載設(shè)備還需要另增加STM接口設(shè)備，把接收到的本國信號(hào)譯成標(biāo)準(zhǔn)的ETCS報(bào)文格式，然后傳送給ETCS。 （3） ETCS等級(jí)1 裝備了ETCS的列車，在裝有歐洲應(yīng)答器的線路上運(yùn)行，地面向列車傳輸?shù)男畔⒁揽繎?yīng)答器。軌道電路只完成區(qū)段空閑檢查和列車完整性檢查。 （4） ETCS等級(jí)2 是ETCS的中間一級(jí)，區(qū)間通過信號(hào)機(jī)不復(fù)存在．在上一級(jí)別的基礎(chǔ)上增加了行車命令無線傳輸功能．整個(gè)區(qū)間存在雙向通信。行車命令從無線閉塞中心RBC(Radio Block Center，RBC)傳給列車．利用查詢應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位。軌道區(qū)段是否空閑及列車完整性仍依靠區(qū)間設(shè)備如軌道電路、計(jì)軸器等。 （5） ETCS等級(jí)3 ETCS的*********應(yīng)用，完全取消了地面信號(hào)系統(tǒng)和地面檢測列車完整性的設(shè)施。采用移動(dòng)閉塞模式．在上一級(jí)別的基礎(chǔ)上增加的車載設(shè)備定位列車、監(jiān)視列車的完整性．報(bào)告其后面的線路是否空閑。車地通信依靠GSM-R通道。 ETCS/ERTMS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有： 實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的歐洲規(guī)范；高速列車可以跨國運(yùn)行，用戶組對歐洲各國鐵路的加入是開放的；通過提高速度和縮短列車間隔提高了運(yùn)輸效率；取消地面信號(hào)和軌道區(qū)段空閑檢查設(shè)備及相應(yīng)電纜，降低了設(shè)備成本；在實(shí)施上可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同級(jí)別的技術(shù)，逐步進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。 RITS關(guān)鍵技術(shù)簡介——基于通信的列車控制(CBTC) 1999年9月，IEEE制定了第1個(gè)CBTC標(biāo)準(zhǔn)，(IEEE Std 1474.1—1999)，將CBTC定義為：利用(不依賴于軌道電路的)高精度列車定位、雙向大容量車——地?cái)?shù)據(jù)通信和車載、地面的安全功能處理器實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)自動(dòng)列車控制系統(tǒng)。該技術(shù)與傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)(TBTC)相比，有很多優(yōu)越性，其中最重要的是:列車和地面控制設(shè)備之間通過雙向無線通信傳遞信息，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使列車運(yùn)行的安全性大大提高；CBTC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞方式(MAS)，使兩列車追蹤間隔大大縮短，提高列車在區(qū)間追蹤運(yùn)行的密度，從而大大提高鐵路運(yùn)輸效率。 因此CBTC技術(shù)已憑借自身優(yōu)點(diǎn)成為新一代列控的發(fā)展方向。目前，發(fā)達(dá)國家對于高速鐵路基于通信的列控系統(tǒng)的研究已經(jīng)形成歐洲、美國、日本3大體系。 美國AATC 美國于1992年初提出了基于無線通信的“先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)(AATC)” 。AATC屬于CBTC系統(tǒng)，最突出的特點(diǎn)是列車定位使用擴(kuò)頻通信方式，采用軍用加強(qiáng)型定位報(bào)告系統(tǒng)，沿線安裝無線電臺(tái)，路旁無線電臺(tái)將測定信號(hào)送至控制中心，控制中心根據(jù)無線電波傳播時(shí)間計(jì)算出列車所在位置，并根據(jù)列車定位計(jì)算出列車安全運(yùn)行速度，車站由此可決定列車定車距離、發(fā)送安全行車速度碼，以及其加速命令， 實(shí)現(xiàn)對列車的控制。 日本ATACS 為了迎合CBTC系統(tǒng)在全世界鐵路的發(fā)展，日本于1995年由日立公司開發(fā)研制了一種基于雙向無線通信的先進(jìn)列車管理與通信系統(tǒng)(ATACS)。該系統(tǒng)的列車控制也不再基于軌道電路，而采用了CBTC技術(shù)。在ATACS中，將鐵路線路劃分成若干個(gè)控制區(qū)，每個(gè)控制區(qū)有一個(gè)地面控制器和一個(gè)無線電基站。地面控制器完成一些控制功能，它與相應(yīng)的無線電基站相聯(lián)。地面控制器接收列車坐標(biāo)信息后，就能進(jìn)行列車運(yùn)行的間隔控制。在編組站還有進(jìn)路控制。在平交道口則對道口信號(hào)及欄桿進(jìn)行控制。無線電基站則通過移動(dòng)無線電方式將列車位置參數(shù)、運(yùn)行速度等數(shù)據(jù)傳送至車載設(shè)備，以此完成車載設(shè)備與地面之間的信息交換。 歐洲ETCS 隨著歐共體蓬勃興起，歐洲各國之間的合作加強(qiáng)，為便于管理和長遠(yuǎn)發(fā)展，歐共體于1994-1998年建立了統(tǒng)一的鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)，并開發(fā)了歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(ETCS)。ETCS是一種應(yīng)用于鐵路干線的列車自動(dòng)防護(hù)和機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)，功能多，系統(tǒng)的應(yīng)用分為幾個(gè)級(jí)別，每個(gè)級(jí)別有不同的特征和功能。在CTCS-3級(jí)中，取消了地面信號(hào)系統(tǒng)，采用移動(dòng)閉塞，系統(tǒng)通過GSM-R實(shí)施移動(dòng)授權(quán)，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位，車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車完整性的檢查，事實(shí)上，在ETCS幾個(gè)等級(jí)中，只有CTCS-3屬于CBTC。 |
