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铁路列车运行控制系统（CTCS）列车运行控制系统(简称列控)是铁路运输极重要的环节。
随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。
随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。
传统的列车运行控制系统是利用地面发送设备向运行中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备，用以保证行车安全，同时也能适度提高行车效率。
它是一种功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术。
它包括机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等。
依据不同的要求安装不同的设备。
机车信号和自动停车装置都可单独使用，也可以同时安装。
新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。
从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。
它是列车运营的大脑神经系统，直接关系保证着行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件。
发展中的列控系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。
列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。
随着列车速度的不断提高,随着计算机、通信和控制的等前沿科学技术发展，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。
尤其，其所依托的新技术，如网络技术与通信技术的技术标准与国外是一致的，可属于技术上借鉴。
近年来,欧洲铁路公司在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下,为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准,其中包括欧洲列车运行控制系统———ETCS标准。
在世界各国经验的基础上，从2002年开始，结合我国国情、路情，已制定了统一的中国列车运行控制系统为ChineseTrainControlSystem的缩写——CTCS（暂行）技术标准。
随后，还做了相关技术标准的修订工作,2007年颁布了《客运专线CTCS—2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)》文件,明确规定了CTCS—2级列控系统运用技术原则,对CTCS—3级列控系统提出了技术要求。
CTCS-3级列控系统的分析与研究20100175 李洪赭摘要:CTCS一级列控系统是我国通过自主创新建成的具有自主知识产权的列车运行控制系统，凝结了我国铁道部、高校、科研院所和骨干企业群策群力的智慧结晶。
通过对国外列车控制系统发展现状及我国列控系统发展历程的介绍，阐述了我国CTCS一级列控系统研究的必要性及技术方向的选择;说明了我国CTCS一级列控系统的技术特点;同时还对CTCS一级列控系统结构及主要设备的功能作了简要介绍，并总结了系统研发的主要创新成果。
关键词:高速铁路;CTCS一级列控系统;控制模式CTCS一级列控系统是中国列车运行控制系统((Chinese Train Control System)简称CTCS)的重要组成部分，基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输，无线闭塞中心(RBC)生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，满足动车组运营速度350 km /h和最小追踪间隔3 min的要求，并具备CTCS-2级列控系统功能，满族200-250 km /h动车组跨线运行要求。
依托武广、郑西和广深港高速铁路的建设，铁道部成立了C3技术攻关组，组织开展CTCS 3级列控系统的攻关研究工作。
通过自主创新，经过两年多的努力，武广、郑西高速铁路己分别于2009年12月26日和2010年2月6日投入商业运营。
CTCS 3级列控系统的攻关工作在标准规范、车载和RBC等关键设备、CTCS 3级列控系统的测试验证、系统评估、GSM-R系统承载列控信息传输等方面取得了一大批创新成果，初步建成具有完全自主知识产权的CTCS一级列控系统技术标准体系和技术平台。
一、国外列控系统发展概况自1964年日本铁路新干线开始运营时速210 km高速列车以来，高速铁路的高安全、高可靠、高效率、高舒适等特点已引起世界铁路运输界的高度重视，德国、法国、意大利等发达国家也相继结合本国国情发展自己的高速铁路。
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统摘要：随着我国城市轨道交通和客运专线及高速铁路的飞速发展，两种列成运行控制系统应运而生，即CBTC（Communications-based Train Control）和CTCS（Chinese Train Control System）列车运行控制系统。
CBTC技术发源于欧洲连续式列车控制系统，经多年的发展，取得了长足的进步。
CTCS是铁道部立项自主研发的适合我国国情的新一代列车运行控制系统。
关键词：列车控制系统；CBTC；CTCS；联锁；轨道电路1 CBTC列控系统基于通信的列车控制（CBTC）系统独立于轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全实现对列车的控制。
如今包括阿尔卡特、西门子、阿尔斯通等多家列车控制系统设备提供商均开发了自己的CBTC系统，并在温哥华、伦敦、巴黎、香港、武汉等多个城市的轨道交通线上运行。
1.1 CBTC系统的结构：整个无线CBTC系统包括的子系统有列车制动监控（ATS）系统、数据通信系统（DSC）、区域控制器（ZC）、车载控制器(VOBC)及司机显示(TOD)等，子系统之间的通信基于开放的、标准的数据通信系统。
地面与移动的列车之间都基于无线通信进行信息交换。
1.2 CBTC系统的基础CBTC系统引入了无线通信子系统，建立车地之间连续、双向、高速的通信，列车的命令和状态可以在车辆和地面设备之间可靠交换，使系统的主体CBTC 地面设备和受控对象列车紧密的连接在一起。
所以，“车地通信”是CBTC系统的基础，CBTC系统的另外一个基础则是“列车定位”。
只有确定了列车的准确位置，才能计算出列车间的相对距离，保证列车的安全间隔；也只有确定了列车的准确位置，才能保证根据线路条件，对列车进行限速或者与地面设备发生联锁。
1.2.1 车地通信原理CBTC采用无线通信系统进行车地通信。
无线通信系统包括轨旁无线单元(WRU)和车载无线单元(OBRU)两个部分。
CTCSCTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写.中文意为中国列车运行控制系统。
CTCS系统有两个子系统.即车载子系统和地面子系统。
CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级.分为0~4级。
1. CTCS概述TDCS是铁路调度指挥信息管理系统.主要完成调度指挥信息的记录、分析、车次号校核、自动报点、正晚点统计、运行图自动绘制、调度命令及计划的下达、行车日志自动生成等功能.换句话说就是原来行车调度员和车站值班员需要用笔记下的东西现在都可以由TDCS自动完成。
中国铁路调度指挥系统参考欧洲ETCS规范.中国逐步形成了自己的CTCS（Chinese Train Control System）标准体系。
如何吸收ETCS规范并结合中国国情更好地再创新.是值得深入研究的课题。
铁路是国民经济的大动脉.是中国社会和经济发展的先行产业.是社会的基础设施.铁路运输部门又是国民经济中的一个重要部门.它肩负着国民经济各种物资运输的重任.对中国社会主义建设事业的发展有着举足轻重的作用。
为了满足国民对铁路运输的要求.进入二十一世纪以后.铁路部门致力于高速铁路和客运专线的建设.并取得了骄人的成绩。
为了适应中国高速铁路、客运专线的迅速发展和保证铁路运输安全的需要.铁道部有关部门研制成功了“CTCS系统”（即：铁路列车控制系统.是Chinese Train Control System的缩写“CTCS”）2. 产生背景由于早期欧洲铁路的列车运行控制系统种类繁多.且各国信号制式复杂、互不兼容.为有效解决各种列车控制系统之间的兼容性问题.保证高速列车在欧洲铁路网内跨线、跨国互通运行.1982年12月欧洲运输部长会议做出决定.就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。
2001年欧盟通过立法形式确定ETCS（European Train Control System）为强制性技术规范。
ETCS的主要目标是互通互用、安全高效、降低成本、扩展市场.在规范的设计上融入了欧洲各主要列控系统的功能.制定了比较丰富的互联互通接口。
经过长期的发展.ETCS系统目前已经比较成熟.得到了欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可。
中国人口密集.资源紧张.城市化发展非常迅速。
一直处于发展中的中国铁路.始终存在着运量与运能之间的突出矛盾。
铁路运输至今仍相当程度地制约着国民经济的快速发展.铁路仍是我国国民经济发展中的一个薄弱环节。
为了缓解铁路运输的压力.铁路部门先后实行了六次大提速。
与此同时.高速铁路的蓬勃发展.对铁路的中枢神经——信号系统也提出了新的技术要求。
但由于历史及技术原因.中国铁路存在多种信号系统.严重影响了运输效率。
铁路信号系统迫切需要建立统一的技术标准.确立数字化、网络化、智能化、一体化发展方向.国产高速铁路列车运行控制系统标准的制定迫在眉睫。
为实现高铁战略.铁道部组织相关专家开始制定适合我国国情的中国列车控制系统CTCS（Chinese Train Control System）。
在CTCS 技术规范中.根据系统配置CTCS按功能可划分为5 级。
为满足客运专线和高速铁路建设需求.通过对ETCS标准的引进、消化、吸收.并结合成功应用的CTCS-2级列车运行控制系统的建设和运营经验.我国构建了具有自主知识产权的CTCS-3级列控系统标准。
CTCS-3级列车运行控制系统是基于GSM-R无线通信的重要技术装备.是中国铁路技术体系和装备现代化的重要组成部分.是保证高速列车运行安全、可靠、高效的核心技术之一。
3. 系统组成地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM-R）、列车控制中心（TCC）/无线闭塞中心（RBC）。
其中GSM-R不属于CTCS设备.但是重要组成部分。
应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备.既可以传送固定信息.也可连接轨旁单元传送可变信息。
轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能.应采用UM系列轨道电路或数字轨道电路。
无线通信网络（GSM-R）是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。
列车控制中心是基于安全计算机的控制系统.它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息.如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令.并通过车地信息传输系统传输给车载子系统.保证列车控制中心管辖内列车的运行安全。
车载子系统可由以下部分组成：CTCS车载设备、无线系统车载模块。
CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统.通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。
无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。
4. 应用等级CTCS应用等级0(以下简称L0)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成.为既有系统。
CTCS应用等级1(以下简称L1)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成.点式信息作为连续信息的补充.可实现点连式超速防护功能。
CTCS应用等级2(以下简称L2)：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运行控制系统。
可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。
CTCS应用等级3(以下简称L3)：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。
点式设备主要传送定位信息。
CTCS应用等级4(以下简称L4)：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。
地面可取消轨道电路.由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查.实现虚拟闭塞或移动闭塞。
同条线路上可以实现多种应用级别.L2、L3和L4可向下兼容。
4.1 CTCS 0级为了规范的一致性.将目前干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为0级。
0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成.对这一定义.业内尚有不同的看法。
0级到底是在等级内还是在等级外不够明确.目前的通用机车信号尚未能成为主体机车信号.列车运行监控装置尚未能被公认为安全系统.所以称列车运行控制系统还是不够格的.但目前确实在运用.并起着保证安全的作用。
0级的控制模式也是目标距离式.它在既有地面信号设备的基础上.采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中.靠逻辑推断地址调取所需的线路数据.结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。
如能在每个进出站口增加点式设备.加强核对地址.就能大大减少逻辑推断地址产生错误的可能性。
日本的数字列车运行控制系统I-ATC就是采取车载信号设备贮存电子电图.通过每一轨道区段的地址编码来调取所需的线路数据.这种方式可以使地-车信息传输的信息的需求量减少。
在欧洲列车控制系统ETCS规范中也不排斥车载信号设备贮存线路数据的方式。
正因为0级尚未成为安全系统.适用于列车最高运行速度为160km/h及以下.一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进行.采用四显示自动闭塞.信号显示具有分级速度控制的概念.其目标距离式制动曲线可作为参考。
应该说这是一个过渡阶段。
4.2 CTCS 1级CTCS 1级由主体机车信号+加强型运行监控装置组成.面向160km/h及以下的区段.在既有设备基础上强化改造.达到机车信号主体化要求.增加点式设备.实现列车运行安全监控功能。
利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查.连续向列车传送控制信息。
1级的控制模式为目标距离式.采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中.靠逻辑推断地址调取所需的线路数据.结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。
在车站附近增加点式信息设备.传输定位信息.以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。
1级与0级的差别在于全面提高了系统的安全性.是对0级的全面加强.可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。
4.3 CTCS 2级CTCS 2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。
是一种点-连式列车运行控制系统.功能比较齐全和适合国情。
轨道电路完成列车占用检测及完整性检查.连续向列车传送控制信息；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速成和停车信息。
CTCS 2级采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。
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.不设定每个闭塞分区速度等级.采用一次制动方式。
CTCS 2级采取闭塞方式称为准移动闭塞方式.准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端.留有一定的安全距离.而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。
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.而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。
空间间隔的长度是不固定的.由于要与移动闭塞相区别.所以称为准移动闭塞。
显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。
4.4 CTCS 3级CTCS 3级是基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统. 它可以叠加在既有干线信号系统上。
轨道电路完成列车占用检测及完整性检查.点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。
无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输.行车许可由地面列控中心产生.通过无线通信系统传送到车上。
CTCS 3级与2级一样.采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式。
由于其实现了地-车间连续、双向的信息传输.所以功能更丰富些.实时性更强些。
4.5 CTCS 4级CTCS 4级是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统。
由地面无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查.点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。
CTCS 4级采取目标距离控制模式.列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。
虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式.它不设轨道占用检查设备.采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能.闭塞分区是以计算机技术虚拟设定的。
移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部.留有一定的安全距离.后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。
目标点是前行列车的尾部.与前行列车的走行和速度有关.是随时变化的.而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。
空间间隔的长度是不固定的.所以称为移动闭塞。
其追踪运行间隔要比准移动闭塞更小一些。
4.6等级对照分析CTCS的应用等级划分.发现有以下两个特点：①各应用等级均采用目标距离控制模式.采取连续一次制动方式。
这是由于我国的列控系统的应用起步晚.起点高.因此一步就瞄准了比较先进的控制模式。
在我国阶梯式和曲线式分级速度控制都用过.取得了经验.好在并未形成规模.CTCS推荐采用目标距离控制模式是适宜的.符合国际列控系统的发展趋势。
