高速铁路信号与控制系统
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高速铁路通信信号的传感器与控制系统随着科技的不断发展,高速铁路的建设与使用已经成为现代交通运输的重要组成部分。
而在高速铁路运行中,一个关键的因素是通信信号的传感器与控制系统。
本文将介绍高速铁路通信信号的传感器与控制系统的重要性以及其工作原理和发展趋势。
高速铁路的安全性和正常运行离不开通信信号的传感器与控制系统。
这些系统的主要功能是监测铁路线路上的信号,并根据信号的变化来控制列车的运行。
这种系统的设计旨在确保列车之间的距离和速度的安全性,以避免碰撞和减少事故的发生。
高速铁路通信信号的传感器主要由各种传感器组成,包括光电传感器、压力传感器、速度传感器等。
这些传感器在铁路线路上安装,并通过检测列车的位置和速度来实现信号的传输。
传感器将检测到的列车信息发送给控制系统,控制系统根据这些信息来进行列车的控制。
传感器在高速铁路通信信号系统中起着至关重要的作用。
光电传感器用于检测列车的位置和速度,通过光电传感器感知列车的运动并将信息传输到控制系统中。
压力传感器主要用于监测车轮与轨道之间的接触面压力,以及铁轨的振动情况,以确保铁路线路的稳定性和安全性。
速度传感器用于检测列车的速度,并根据需要发送信号以调整列车的运行速度。
控制系统是高速铁路通信信号系统中的核心部分。
它接收传感器发送的信息,并根据这些信息来控制列车的运行。
控制系统可以通过控制信号灯、信号音、路线切换器等设备来引导列车的运行。
同时,控制系统还能及时检测列车的异常情况,并采取适当的措施来确保列车和乘客的安全。
高速铁路通信信号的传感器与控制系统正不断发展和改进。
随着技术的进步,传感器和控制系统的精确度和响应速度也不断提高。
此外,随着自动化技术的应用,高速铁路的通信信号系统正在向更智能化和自动化的方向发展。
人工智能的应用使得控制系统能够更加准确地判断列车的运行状态,并做出适当的反应。
同时,无线通信技术的发展也使得传感器与控制系统之间的数据传输变得更加高效和可靠。
高速铁路信号控制系统优化研究第一章:引言高速铁路作为一种重要的交通运输方式,其安全性和运行效率至关重要。
而信号控制系统作为高速铁路运行的核心部分,直接影响着列车的运行安全和准时性。
本文将针对高速铁路信号控制系统进行优化研究,从提高列车运行安全性和运行效率两个方面展开讨论。
第二章:高速铁路信号控制系统概述2.1 高速铁路信号控制系统的功能与作用高速铁路信号控制系统主要负责列车的进路分配、时刻表的制定、信号灯的控制以及运行冲突的预防等任务。
2.2 高速铁路信号控制系统的组成与原理高速铁路信号控制系统由调度系统、信号系统、车载设备等模块组成,通过信息的交互与传输实现列车的安全运行。
第三章:高速铁路信号控制系统存在的问题3.1 运行安全性问题3.1.1 进路冲突问题3.1.2 信号灯控制不准确问题3.2 运行效率问题3.2.1 进发车间隔不合理问题3.2.2 时刻表制定不科学问题第四章:高速铁路信号控制系统优化方法4.1 运行安全性优化方法4.1.1 引入自动化信号控制技术4.1.2 加强信号设备维护与管理4.2 运行效率优化方法4.2.1 优化进发车间隔算法4.2.2 基于列车运行数据的时刻表优化算法第五章:案例研究:某高速铁路信号控制系统的优化实践5.1 系统分析与问题提出5.2 优化方案设计与实施5.3 优化效果评估与分析第六章:结论与展望6.1 结论总结通过对某高速铁路信号控制系统的优化研究,改善了系统的运行安全性和运行效率。
6.2 发展展望未来可以进一步研究和探索新的技术手段,如人工智能和大数据分析等,来进一步提高高速铁路信号控制系统的性能。
注:文章仅为示例,实际文章内容需根据具体情况进行撰写。
高速铁路信号控制系统的设计与仿真随着现代化交通方式的发展,高速铁路作为一种高效、快速、安全的出行方式正变得越来越重要。
而在高速铁路系统中,信号控制系统扮演着至关重要的角色。
本文将探讨高速铁路信号控制系统的设计与仿真。
高速铁路信号控制系统是用于确保列车运行的安全和顺利的系统,它包括信号设备、线路电气设备、通信设备和中央监控系统等。
其主要功能有列车位置检测、列车控制和列车通信三个方面。
首先,列车位置检测是信号控制系统的核心功能之一。
通过安装在铁路线路上的轨道电路和车载设备,系统能够准确地检测列车的位置和速度。
轨道电路通过电气脉冲来感应列车的位置和通过计算来计算速度,而车载设备通过接受轨道电路发出的信号来获取位置和速度信息。
这样,系统就可以实时监控列车的位置,从而做出相应的信号控制。
其次,列车控制是高速铁路信号控制系统的另一个重要功能。
通过系统内置的车辆检测器、信号机、道岔和闭塞装置等,可以实现列车的控制。
车辆检测器可以检测列车的到站、发车等状态,并发送相应的信号给信号机和中央监控系统。
信号机则通过颜色、灯光等方式向列车驾驶员传递行车指令。
此外,道岔和闭塞装置也起到了关键作用,它们可以确保列车可以进行安全的转换和防止两列车同时进入同一段轨道。
最后,列车通信是高速铁路信号控制系统的重要组成部分。
通过使用现代通信技术,如微波通信、光纤通信等,系统可以实现列车之间、列车与地面的双向通信。
这样,驾驶员可以及时地接收到中央监控系统发出的相关信息,如速度限制、下一站信息等。
同时,系统也可以通过通信设备实时监测列车的运行状况和故障情况,从而确保系统的正常运行。
为了保证高速铁路信号控制系统的性能和安全性,设计与仿真是必不可少的环节。
设计阶段应该充分考虑系统的可靠性、稳定性和扩展性。
通过使用合适的建模工具,如MATLAB、Simulink等,可以对系统进行仿真。
仿真能够帮助工程师模拟真实的运行环境,并评估系统的性能。
例如,可以检测系统在不同速度下的反应时间,以确保系统能够及时地做出反应。
高速铁路列车信号控制系统设计与实现现代社会里,交通运输对于人们的生活和经济发展都起着至关重要的作用。
高速铁路作为高效、便捷的交通工具,日益受到人们的青睐。
然而,高速铁路技术的发展和使用,离不开先进的信号控制系统。
本文将介绍高速铁路列车信号控制系统的设计和实现。
一、高速铁路列车信号控制系统的基本原理高速铁路列车信号控制系统,是将信号机、电子设备和列车设备整合在一起,以实现铁路的安全行车和高效运输。
信号控制系统信号的传递,以及传递的信息内容,是确保高速铁路行车安全的关键因素。
其作用是监测列车的行驶状态,包括列车的位置、速度、加速度等信息,通过电子信号向调度中心、信号机和列车司机发送,以保证铁路的行车安全和准确性。
二、高速铁路列车信号控制系统的构成和功能高速铁路列车信号控制系统由以下几大组成部分构成:1.信号机组成的信号设备系统2.电子装置和网络交换机构3.自动控制装置和配套设备4.列车设备及联锁设备以上四个部分的组成,共同构成高速铁路列车信号控制系统,并完成以下几大功能:1.实现列车运营控制和保护2.实现列车的运行管理和决策3.监测列车的实时运行状态4.快速反应和处理故障事件高速铁路列车信号控制系统的设计是基于先进技术和高可靠性的原则,通过不断的改进和优化,使其达到更高的性能和精度要求,以提高高速铁路的安全性和准确性。
三、高速铁路列车信号控制系统的实现方法高速铁路列车信号控制系统的实现方法有两种:手动和自动控制。
手动控制是通过列车司机的手动操纵,以完成列车的启动、停车、变速和控制等操作。
而自动控制则是通过电子装置和网络交换机构的实现,将列车的运行状态、位置和速度等信息,实时传递给调度中心和信号机等设施,以实现列车的智能化控制。
高速铁路列车信号控制系统的实现方法,需要考虑到系统的性能和可靠性,以及相关设备的精度和稳定性,以保障安全并提高列车的运营效率和准确性。
四、高速铁路列车信号控制系统的未来发展随着信息技术和人工智能的发展,高速铁路列车信号控制系统也将会不断升级和优化。
面向未来的高速铁路信号控制系统设计与实现第一章:绪论近年来,随着高铁网络的持续扩张和技术水平的不断提高,高速铁路体系越来越成为我国经济社会发展的支柱性基础设施。
而在高速铁路网络中,信号控制系统是保障列车运行安全、提高运行效率的必要设备,其在高速铁路建设和运营中起着不可替代的作用。
因此,本文将以面向未来的高速铁路信号控制系统设计与实现为主题,全面探讨如何构建一个安全、稳定、高效的信号控制系统,以应对未来高铁网络的发展和运营需求。
第二章:高速铁路信号控制系统的现状和发展趋势高速铁路信号控制系统是指利用一定的技术手段对高铁列车进行操控和管理的系统。
目前,国内外主要的高铁信号控制系统有欧洲ETCS系统、美国Purchased ATC系统以及中国RTCS系统等,这些系统的特点是具有较高的安全性和运行效率,可适用于各种复杂的操作环境。
同时随着高速铁路的不断扩张和技术进步,信号控制系统也在不断地发展和完善,主要表现为以下几个方面:1.智能化:信号控制系统通过引入智能化技术,实现对列车的自动化控制和运营管理,提高了系统的运营效率和安全性。
2.网络化:信号控制系统在进行监控和管理时,通过建立数据传输和通信网络,实现相关信息的实时共享,使得系统运营更加透明、精细化。
3.模块化:信号控制系统通过模块化设计,实现了各个功能模块的分离和部署,使得系统具有更高的灵活性和可扩展性。
4.全球化:信号控制系统支持各种标准和协议,充分发挥了国际互操作性,方便系统与其他国家的高速铁路建设接轨。
第三章:高速铁路信号控制系统的设计原则高速铁路信号控制系统的设计需要考虑其独特的操作环境和运营需求,因此需要遵循一些基本的设计原则,以确保系统在运营过程中能够保证高效、安全和稳定。
主要有以下几个方面:1.可靠性:信号控制系统一旦出现故障,将会对列车的运营造成极大的影响,因此系统的可靠性必须得到充分的保障。
这包括对系统硬件、软件、通信设备以及与其他设备的协同等因素都需要进行充分的测试和保证。
高速铁路信号控制系统设计与仿真随着现代城市的快速发展和交通需求的增长,高速铁路成为了现代化交通系统中不可或缺的一部分。
高速铁路的快速、便捷和安全性对信号控制系统提出了更高的要求。
本文将介绍高速铁路信号控制系统的设计和仿真,并分析其在运行中的作用和优势。
一、高速铁路信号控制系统的设计高速铁路信号控制系统的设计需要考虑到列车的运行速度、安全性和路段的状况。
系统的设计目标是确保列车在高速运行过程中可以保持安全的距离,并在出现故障或紧急情况下能够及时制动或停车。
1. 系统元件的选择和布置高速铁路信号控制系统由多个元件组成,包括轨道电路、信号机、检测器以及控制中心等。
这些元件需要根据铁路线路的具体情况进行合理的选择和布置。
例如,在区间较短的区段,可以选择使用电缆代替传统的轨道电路,以提高系统的可靠性和安全性。
2. 信号机的种类和位置信号机是高速铁路信号控制系统中最关键的部分之一。
根据列车的运行速度和行驶方向,信号机需要根据预定的信号灯组合发出不同的信号。
这些信号需要准确地告知列车的驾驶员停车、减速或行驶。
信号机的位置应根据铁路线路的曲线和坡度等因素进行合理选择,以确保列车可以及时接收到信号并作出相应的行动。
3. 控制中心的功能和作用控制中心是高速铁路信号控制系统中的指挥中心,负责监控和控制整个系统的运行。
在紧急情况下,控制中心可以迅速响应并采取相应的措施,如关闭信号、制动列车等。
同时,控制中心还可以与其他交通系统进行联动,以确保高速铁路的运行安全和高效。
二、高速铁路信号控制系统的仿真高速铁路信号控制系统的设计需要在实际运行之前进行充分的仿真测试。
通过仿真可以模拟各种运行场景,评估系统的性能和安全性,以及取得改进和优化的方法。
1. 仿真技术的选择和应用在高速铁路信号控制系统的仿真中,常用的技术包括仿真软件、虚拟现实和实时模拟等。
这些技术可以模拟列车的运行、信号机的工作和系统的响应等,以提供准确的测试结果。
通过仿真技术,可以更好地预测和解决潜在的问题,提高信号控制系统的可靠性和安全性。
高速铁路技术中信号控制系统的使用教程随着科技的发展和城市化进程,高速铁路的建设在世界各地正在飞速推进。
而在高速铁路系统中,信号控制系统是至关重要的一部分,它对于确保列车运行的安全和高效起着重要作用。
本文将介绍高速铁路技术中信号控制系统的使用教程。
一、高速铁路信号控制系统概述高速铁路信号控制系统是一种基于先进技术的列车运行控制系统,它通过信号来指示列车运行状态、速度和安全情况,保障列车的运行安全和正常。
信号控制系统主要有三大组成部分:信号机、轨道电路和列车自动控制系统。
1.1 信号机信号机是信号控制系统中的重要装置,用于向列车驾驶员和乘客传递信息。
信号机采用灯光和数字显示来指示列车行驶速度、安全情况以及列车停车和发车的指令。
信号机的种类多样,例如:信号灯、信号显示器等。
1.2 轨道电路轨道电路是信号控制系统中的传感设备,通过轨道上的电流变化来实时监控列车位置。
轨道电路根据列车的位置将信息发送给信号机,以便及时调整信号的显示和控制列车的行驶速度。
通过轨道电路,信号控制系统可以实现列车的自动控制。
1.3 列车自动控制系统列车自动控制系统是一个用于监控和控制列车的系统,它集成了列车的运行信息、信号机的指令和轨道电路的监测数据,通过计算机算法来实现列车的自动驾驶和速度控制。
列车自动控制系统可以确保列车运行的安全和高效。
二、高速铁路信号控制系统的使用教程2.1 信号机的使用在高速铁路中,信号机主要用于向列车驾驶员和乘客传递信息。
驾驶员需要密切关注信号机的指示,遵循其要求进行操作。
不同的信号指示含义不同,例如,绿灯表示行驶、黄灯表示减速、红灯表示停车等。
驾驶员需要根据信号机指示的灯光变化做出相应的反应,确保列车行驶的安全。
2.2 轨道电路的使用轨道电路是高速铁路信号控制系统中的重要传感设备,用于实时监测列车位置并发送信息给信号机。
驾驶员需要理解轨道电路的工作原理和监测方法。
同时,在驾驶列车的过程中,注意避免轨道电路故障和干扰,保证传感器正常工作。
高速铁路钢轨的信号系统与控制策略高速铁路的发展对于现代交通运输起到了重要的推动作用。
而高速铁路的安全和稳定运行则离不开先进的信号系统和有效的控制策略。
本文将对高速铁路钢轨的信号系统与控制策略进行详细的介绍,以便更好地理解和掌握这一关键技术。
一、高速铁路钢轨的信号系统高速铁路的信号系统是指通过信号设备和系统来保证列车运行安全,包括信号机、继电器、断丝器、轨道电路等等。
信号系统通过不同的颜色、形状和位置来向列车驾驶员传达信息,使其能够做出正确的反应。
1. 信号方案设计在高速铁路钢轨的信号方案设计过程中,需要考虑列车运行速度、路线复杂程度、列车密度等因素。
合理的信号方案设计可以提高列车的运行效率和安全性。
信号设备通常分为进站信号、出站信号和行车信号三种类型。
进站信号用于控制列车的进站时间,出站信号用于控制列车的离站时间,而行车信号则用于控制列车的行驶速度和跟车间隔。
2. 列车位置检测高速铁路钢轨的信号系统中,列车位置检测是非常重要的一环。
目前常用的列车位置检测方法有轨道电路和GPS定位。
轨道电路是一种通过电流和电压信号检测轨道上列车位置的方式。
轨道电路可以通过检测轨道上的电流变化来判断列车位置,从而实现信号系统的控制。
另一种列车位置检测方法是通过GPS定位技术。
利用卫星定位系统可以获得列车的准确位置信息,从而实现准确的信号控制。
3. 列车通信系统高速铁路钢轨的信号系统还需要有效的列车通信系统来保证列车之间的安全间隔。
列车之间的通信可以通过地面无线通信或卫星通信实现。
地面无线通信通过无线电信号实现列车之间的信息交流,可以提高列车的运行效率和运行安全性。
卫星通信则通过卫星信号实现列车之间的信息交流,可以实现更为广泛和可靠的通信。
二、高速铁路钢轨的控制策略高速铁路钢轨的控制策略是为了保证列车在安全、稳定的条件下进行运行。
控制策略主要包括列车运行控制、列车速度控制和列车安全间隔控制三个方面。
1. 列车运行控制列车运行控制是指通过信号系统对列车运行进行监控和控制。
高速铁路信号控制系统设计与实现随着科技的不断发展,高速铁路交通成为现代城市快速发展的重要组成部分。
为保障高速铁路运行的安全和流畅,信号控制系统的设计与实现至关重要。
本文将介绍高速铁路信号控制系统的相关设计原理和实现方法,以及其在保障铁路运行安全和提高交通效率方面所起到的作用。
一、高速铁路信号控制系统的设计原理高速铁路信号控制系统的设计原理主要包括信号机设置、信号机间的通信、列车自动控制和安全保护等方面。
1. 信号机设置:高速铁路上设置了许多信号机,用于向驾驶员传递行车指令。
根据列车运行的情况,通过信号机的显示可以提醒驾驶员注意前方的信号状态,以便做出相应的驾驶决策。
2. 信号机间的通信:高速铁路信号控制系统利用现代通信技术,通过信号机之间的无线通信实现信息的传递。
这样就能够实现列车之间的信息共享和及时的驾驶员指令传递,从而提高整个系统的安全性和运行效率。
3. 列车自动控制:高速铁路信号控制系统设计中的重要组成部分是列车自动控制系统。
通过使用先进的自动控制技术,可以实现列车的自动驾驶、自动刹车和自动加速等功能,从而提高列车的行驶平稳性和运行效率。
4. 安全保护:高速铁路信号控制系统中,安全保护是不可或缺的一部分。
通过设置适当的安全保护装置和安全控制策略,可以确保列车在运行过程中不会发生任何事故和碰撞。
例如,利用红外线、雷达等传感器技术,实时监测列车之间和列车与障碍物之间的距离,以便及时采取紧急制动措施。
二、高速铁路信号控制系统的实现方法高速铁路信号控制系统的实现方法主要包括硬件设备的选择和安装、软件系统的开发和调试等方面。
1. 硬件设备的选择和安装:高速铁路信号控制系统的硬件设备主要包括信号机、通信设备、传感器和控制装置等。
根据具体的信号控制需求和列车运行特点,选择合适的硬件设备,并进行安装和调试工作。
2. 软件系统的开发和调试:高速铁路信号控制系统的软件系统需要根据实际需要进行开发。
这其中包括系统架构的设计、信号处理算法的开发和优化、软件测试和调试等工作。
高速铁路系统中的信号和控制技术的使用技巧在现代高速铁路系统中,信号和控制技术起着关键性的作用。
这些技术不仅能确保列车行驶的安全和顺畅,还能提高铁路系统的运行效率。
本文将介绍高速铁路系统中常用的信号和控制技术,以及它们的使用技巧。
一、自动列车防护系统(ATP)自动列车防护系统(Automatic Train Protection,ATP)是高速铁路系统中最重要的信号和控制技术之一。
ATP通过在列车和轨道上安装传感器和通信设备,实现对列车的自动保护和控制。
其主要功能包括列车自动制动、列车自动停车、列车自动限速等。
在使用ATP系统时,需要注意以下几个技巧:首先,ATP系统需要与列车的安全控制系统相配合使用,确保列车能够及时响应防护系统的指令;其次,对ATP系统进行定期检修和维护,保证其正常运行;最后,人员培训也是非常重要的,列车驾驶员和维护人员需要掌握ATP系统的使用方法和应对异常情况的技巧。
二、轨道电路检测技术为了保障高速铁路系统的安全运营,轨道电路检测技术被广泛应用于信号和控制系统中。
它通过轨道上的电路来检测列车的位置和运行状态,并向列车发送相应的指令。
轨道电路检测技术可以有效地监测列车的位置、速度和轮轨间的接触情况,从而实现对列车的精确控制和保护。
在使用轨道电路检测技术时,需要注意以下几个技巧:首先,要确保轨道电路的稳定运行,避免电路短路和接触不良等故障;其次,及时修复轨道电路中的故障,确保信号的准确性和及时性;最后,进行定期的轨道电路检测和维护,提前发现和排除潜在问题。
三、列车控制系统列车控制系统是高速铁路系统中另一个重要的信号和控制技术。
它通过对列车的加速、减速和制动进行精确控制,实现列车的安全和平稳运行。
列车控制系统通常由车载设备和地面设备组成,二者之间通过无线通信进行数据传输和指令控制。
在使用列车控制系统时,需要注意以下几个技巧:首先,确保车载设备的正常运行,及时修复故障设备,并进行定期的维护保养;其次,确保地面设备的稳定运行,及时解决通信故障和数据传输问题;最后,列车驾驶员需要熟悉列车控制系统的使用方法和操作技巧,保证列车行驶的精确控制。
高速铁路信号与控制系统
高速铁路的信号与控制系统,是高速列车安全、高密度运行的基本保证。
因此,世界各国发展高速铁路,都十分重视行车安全及其相关支持系统的研究和开发。
高速铁路的信号与控制系统是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统,是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术,一般通称为先进列车控制系统(Advanced Train Control Systems)。
如北美的先进列车控制系统(ATCS)和先进铁路电子系统(ARES),欧洲列车控制系统(ETCS),法国的实时追踪自动化系统(ASTREE),日本的计算机和无线列车控制系统(CARAT),等等。
先进列车控制系统是铁路在技术上的一次突破,它将使铁路和整个国民经济取得巨大的经济效益。
从80年代初开始研究的先进列车控制系统,现仍处于研究、试验与完善之中。
近年来,许多国家为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备,如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、分散式微机联锁安全系统、列车微机自动监测与诊断系统等。
世界上许多国家如美国、加拿大、日本和西欧各国都将在20世纪末到21世纪初,逐步推广应用这些新技术。
目前一些国家已经开始分层次的实施。
ARES系统是为了提高铁路运输的安全和效率而研制的两种基本控制系统之一。
它采用全球定位卫星接收器和车载计算机,通过无线通信与地面控制中心连接起来,实现对列车的智能控制。
中心计算机根据线路状态信息和机车计算机报告的本身位置和其他列车状态信息等,随时计算出应采取的措施,使列车有秩序地行驶,并能控制列车实现最佳的制动效果。
全球定位卫星系统定位精确,误差不超过1m。
ARES并利用全球定位卫星来绘制实时地图,使司机能在驾驶室的监视器上清楚地了解列车前方的具体情况,从而解决了夜间和雨雾天气时的观察困难。
ATCS,即先进列车控制系统则采用设在地面上的查询应答器(Transponder),而不用全球定位卫星。
应当指出,ARES和ATCS的功能不限于列车自动驾驶,它们的潜力还很大。
计算机还可以在30S以内,计算出一条铁路线的最佳运行实时计划,以便随时调整列车运行,达到安全效率和节能的最佳综合指标。
除美国研制的ATCS与ARES系统外,其他发展高速铁路的各国也都十分重视行车安全与控制系统的开发研究。
作为世界高速铁路发展较快的“三强”国家,即日本、法国和德国,在地面信号设备中,区间设备都采用了符合本国国情的可靠性高、信息量大、抗干扰能力强的微电子化或微机化的不同形式的自动闭塞制式;车站联锁正向微机集中控制方向发展;为了实现高速铁路道岔转换的安全,转辙装置也向大功率多牵引点方向发展,同时开发研究了道岔装置的安全监测系统。
在车上,世界各国的高速铁路都积极安装了列车超速防护和列车自动控制系统。
首先,日本在东海道新干线采用了ATC系统,法国TGV高速线采用了TVW300
和TVM430系统,德国在ICE高速线上采用了LZB系统。
这些系统的共同点是新系统完全改变了传统的信号控制方式,可以连续、实时监督高速列车的运行速度,自动控制列车的制动系统,实现列车超速防护;另外,通过集中运行控制,系统还可以实现列车群体的速度自动调整,使列车均保持在最优运行状态,在确保列车安全的条件下,最大限度的提高运输效率,进而系统还可以发展为以设备控制全面代替人工操作,实现列车控制全盘自动化。
这些系统的不同点主要体现在控制方式、制动模式及信息传输的结构方面。
德国的LZB连续式列车运行控制系统,其运营速度可达270km/h。
它是目前世界上唯一采用以轨道电缆为连续式信息传输媒体的列车控制系统,可实现地面与移动列车之间的双向信息传输,同时还可利用轨道电缆交叉环实现列车定位功能,控制方式是以人工控制为主。
LZB系统首先将连续式速度模式曲线应用于高速列车的制动控制,打破了过去分段速度控制的传统模式,可以进一步缩短列车运行的时隔时分,因此能更好地发挥硬件设备在提高线路运输效率方面的潜在能力。
法国的TVM300系统是早期产品,TVM430型是在它的基础上进行数字化改造后的列车控制系统,在TGV北方线上采用,列车运行速度可达320km/h。
TVM430系统的地面信息传输设备采用UM71型无绝缘数字式轨道电路,由地面向移动列车之间实现地对车信息的单向传输。
信号编码总长度为27个信息位,其中有效信息为21位。
列车的定位功能也是由轨道电路完成的。
TVM430型系统制动模式采用的是分段连续式速度监督曲线,控制方式以人工控制为主。
只有当司机没有按要求操作时,控制设备才自动完成其应执行的任务。
日本是世界上最早实现高速铁路运营的国家,目前列车时速可达270km/h。
当列车时速一步提高到300km/H以上时,由于模拟式轨道电路由地面向列车的传输的信息量不够,而增设了地面与机车之间的应答器设备做为辅助信息传输装置。
日本ATC系统的安全信息传输媒介采用有绝缘模拟式轨道电路,因此地面与移动列车之间为单向信息传输,信息量较少。
近年来,日本对原有ATC系统进行了数字化改造,使地面向移动列车传输的信息量增加到40,60位bit(比特)数据。
因此使新的日本高速铁路列车运行控制系统能够适应更高的列车运行时速的要求。
日本新干线的信号与控制系统到现在已运营35年,法国TGV东南线运营了10多年,都保持了良好的安全运行纪录,从未发生过一件有关人员伤亡的行车重大事故,在世界高速铁路的发展中展现出一幅美好的前景。
目前,世界高速铁路列车自动控制系统的控制方式主要分为两类。
一类是以设备为主、人控为辅的控制方式。
这种方式以日本为代表。
另一类是人机共用、人控为主的方式,以法国为代表。
法国北部线的列车速度和运行密度更高,需要更先进的列车控制技术。
高速铁路的信号与控制设备,是以电子器件或微电子器件为主的集中管理、分散控制为主的所谓集散式控制方式,分为行车指挥自动化与列车运行自动化两大部分。
信号显示应以机车自动信号为主,车站与区间的地面信号为辅。
由于列车行车速度高,列车密度大,因此区间行车采用四显示——红、黄、黄绿、绿。
从20世纪60年代起,电子设备开始引入铁路信号及控制系统。
例如,大站与小站电子集中及移频自动闭塞等制式,由于这类系统动作速度加快,可靠性提高,为发展高速铁路的信号与控制设备奠定了技术基础。
70年代初期第一代微处理机的问世,使信息与控制技术飞速发展。
高速铁路信号与控制系统的发展也属于其中之一。
在微机控制系统中,容错技术得到了发展。
所谓容错控制(Fault-Tolerance Control),是指通过设计方法,保证控制系统的基本功能不受元部件故障的影响,即在有故障的情况下,系统仍能维持原定功能或系统性能仍可保持在可接受的范围内。
其次是信息技术沿着信息化、自动化、最优化与智能化等四个层次的发展。
信息化是把客观的物理概念进行数字化,便于计算机处理,这是最初层次;自动化是按某一固定规则进行必须的重复处理,达到预期的目的;最优化是按某种预定指标,在一定约束条件下求得最优解;智能化是信息处理的最高层次,包括理解、推理、分析、判断等步骤。
智能化的标志是知识的表达与应用。
由于新技术及微型计算机的发展及应用,高速铁路信号与控制系统的主要特点是:
(一)管理集中、控制分散的微机综合列车自动控制系统。
(二)具有较高的容错能力及安全性,即使调度中心计算机发生故障,各站微机也能按计划很好地完成各项控制功能。
(三)具有较大的信息处理能力及系统运用上的灵活性,可以构成包括行车指挥、运行控制和运营管理在内的综合控制系统。
(四)人,机关系合理,构成系统的主要设备及计算机的软、硬件都已模块化,功能综合,设备一体化。
综合以上特点用英文缩写的高速铁路列车控制系统为C4I系统(即由微机、控制、指挥、通信与信息五个英文字的第一字母组成)。
这种控制系统不仅使控制范围扩大了,速度加快了,而且还使系统的可靠性与安全性提高了。
例如安全型继电器的可靠性指标为10-7~10-10,而STD总线制的微机控制系统,其可靠性指标可达10-12。
可靠性指标的提高,促使世界各国大力发展和应用新一代的列车自动控制系统。