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列车控制系统分析及研究

摘要：列车控制系统作为轨道交通车辆的控制中枢，影响着列车乃至线路的正常运行关乎着乘客的生命财产安全，为更好地提高系统安全性、控制精度和节约能耗，本文阐述了列车控制系统的关键组成部分、各部分工作原理以及列车控制性能指标，在分析的基础上提出了相应的优化策略，以期为工程应用和相关工作者提供有益的参考。

关键词：列车控制系统安全性控制精度节约能耗优化策略

近年来，随着社会经济的增长和科技的进步，国家的交通事业得到了巨大的发展，尤其是以高速铁路和城市轨道交通为代表的铁路网络，其凭借着舒适性、便捷性、高效性和安全性等特点逐渐成为人们日常出行的首选，而这背后都离不开轨道交通的核心关键设备列车控制系统的保驾护航。列车控制系统作为轨道车辆的“大脑”不断为提高线路运载能力、保障行车安全和降低运行能耗而赋能，也成为众多铁路相关从业者关注和研究的焦点，肩负着轨道交通走向更加自动化和智慧化的使命。

2列车运行控制系统

列车运行控制系统是轨道交通信号中必不可少的一部分，它作为信号系统最重要的组成部分其性能直接关乎着列车运行的安全以及整个铁路运输的正常运转。其主要由列车自动驾驶系统（AutomaticTrainOperation，ATO），列车自动监视系统（AutomaticTrainSupervision，ATS），列车自动防护系统（AutomaticTrainProtectio，ATP）组成，共同协同完成对列车运行速度、位移、方向以及列车运行间隔的监督、控制和保护，实现列车的安全运行，提高线路的运输效率，减轻人员操作强度，发挥铁路运输优势。其每个子系统都独立于其他两个子系统完成有关功能。

2.1组成部分

2.1.1ATP系统的组成和功能

ATP子系统主要由车载设备、轨旁设备和车载与轨旁之间互通信息的传输通道组成。其中车载系统主要由ATP车载单元、测速装置和接收发装置构成，其主体逻辑计算机一般采用2乘2取2、3取2的安全冗余结构或具备安全算法体系的双机热备系统。轨旁设备主要由轨道空闲检测装置等ATP轨旁单元和其相关的接受发装置构成。

车载设备主要控制列车，轨旁设备主要提供基层的安全信息。其主要实现如下功能。速度监督和超速防护：ATP车载设备通过轨旁设备传输列车目标速度、最大允许线路速度和线路坡度等数据计算列车列车允许速度，并将列车运行所需的数据通过驾驶室的人机交互界面显示给司机。测速与测距：列车速度和距离的测量是车载设备的关键作用。测速主要有系统测量和车载设备自测两种方式，通常需要两路测速来保证测速系统的准确性。测距对于列车安全至关重要，主要通过ATP车载设备连续测量列车行驶的距离，随时查找列车的位置。车门与站台安全门的控制：通常当列车没有停稳在站台或车辆段转换轨上时，ATP系统不允许车门开启。当列车在车站的预定停车区域内停稳且停车点的误差在允许范围内时，ATP系统才会允许车门操作。列车检测：通过轨道电路和计轴器等ATP轨旁设备作为列车检测设备，通过发送不同的信息检测区段是否有车占用。停车点防护：停车点的监督以保证列车停在停车点（不超过停车点）为目的。按照列车至停车点的距离，列车的速度限制连续地改变，并通过一条最终为零的制动曲线实施。

2.1.2ATS系统的组成和功能

ATS主要由控制中心ATS设备，车载ATS设备，车站ATS设备组成。实现列车监视和跟踪功能，列车自动排列进路功能，列车追踪间隔调整功能，列车运行模拟仿真功能，列车运行重放功能，事件记录、生成和报表打印功能，报警功能和接口功能。主要可以分为监督和控制两部分。

列车自动监控系统的监督功能则是将列车运营的状态和信息，通过控制中心或各车站的调度终端，实时显示出来，控制中心或各车站的调度员可以通过这些调度终端屏幕，实时了解和掌握列车的实际运行情况，以便及时对行车作业进行分析和调整，保证全线运营安全高效有序进行。

列车自动监控系统的控制功能，是由列车自动监控系统向列车自动防护系统和列车自动驾驶系统，发出指令办理列车进路，指挥控制列车按照列车运行图运行。列车自动监控系统可以绘制列车实迹运行图，并动态地对偏离运行图的列车进行调整。

2.1.3ATO系统的组成和功能

铁路ATO系统主要是在列控系统的基础上，车载增加ATO单元、通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService，GPRS）电台及相关配套设备，地面在车站终端设备改造系统（TerminalStationRetrofitSystem，TSRS）等设备上增加功能，车站股道增加精确定位应答器。

ATO系统按照控制理论思想可归纳为双层闭环控制系统，上层为策略层系统根据列车运行计划，当前运行速度，以及接受来自ATP系统的线路限速和目标速度等信息，实时计算列车达到目标限速