您当前所在的位置是:首页 > 资讯 > 技术应用 > 正文

今天是: 4月21日 星期三

ETCS技术规范的制订与发展

2011-08-12 08:15:37中国铁路招标网

  “十一五”期间,我国将完成9800km客运专线建设任务,其中时速在300km以上的达5457km.

  为确保列车运行安全和提高运输效率,迫切需要装备性能先进、安全、可靠、高效的列车运行控制和综合调度指挥系统。但我国目前还没有能够满足时速达300km客运专线需要的列车运行控制系统建设及运营经验。为健康有序地发展我国的高速客运专线,必须从我国铁路现代化建设的实际需要出发,按照“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,结合技术引进进一步提升自主创新能力,消化吸收引进技术,掌握关键技术,不断完善中国列车运行控制系统(CTCS)技术体系,形成满足我国客运专线需要的列车运行控制系统产品系列。

  欧洲列车控制系统( ETCS)是欧洲铁路运输管理系统( European Rail Traffic Management Sys2 tem以下简称ERTMS)的组成部分之一,是欧洲铁路和欧洲信号工业在欧洲委员会的财政支持下,通过10多年努力制订的一套列车运行控制系统的技术规范。其目的是为了改善信号制式互不兼容的状况,在全欧洲范围内创立一个既可以兼容现有信号体制、又可以在各国统一推广使用的铁路信号标准,保证各国的列车在欧洲铁路网内的互通运营、提高运输效率。

  近年来,欧洲新建高速铁路的列车运行控制系统均采用ETCS , 2006年1月欧洲第1条采用ETCS2级的列车运行时速达300km的高速铁路在意大利罗马(Roma)至那不勒斯(Naples)高速铁路开通试运行。

  2ETCS基本原理欧洲列车控制系统( ETCS)采用目标距离(Distangce to go)控制方式,地面向列车发送的信息不再是固定闭塞下目标速度信息或轨道空闲信息(国内俗称为机车信号) ,取而代之的是运行许可(Movement authority)。运行许可给车载设备指示了允许列车运行的目标位置,即许可终点(End of Authority : EOA)。在EOA处的目标速度是指在EOA处的允许速度,当目标速度不为零时, EOA被称为限制性许可(Limit of Authority :LOA)。如果地面设备没有足够的信息确定距目标速度为零许可终点( EOA)的距离,运行许可就会以LOA形式给出,在LOA处列车的目标速度是大于零的。地面设备有责任保证EOA/ LOA后安全距离的长度足以让列车从目标速度停下来而没有任何危险。如果在列车通过许可终点时还没有接收到新的信息,车载装置负责实施制动。运行许可可以只在有限时间内有效,列车前方的运行许可可以分为若干段,每1段有1个有效时间。如果该段运行许可定时器溢出时列车仍未进入该区段,则相应的运行许可自动失效,许可终点将缩回到该区段的入口。

  欧洲列车控制系统( ETCS)以欧洲车载设备EUROCAB为核心,以欧洲应答器( EUROB2 AL ISE)作为列车定位修正基准,以欧洲应答器EUROBAL ISE (应用等级1)、欧洲环线EU2 ROLOOP (应用等级1)及欧洲无线EURORA2 DIO(即GSM2R) (应用等级2、应用等级3)作为车2地信息传输的通道, 3种不同传输通道均以ETCS语言传送同一格式的信息。

  为实现高速列车在欧洲境内穿越国境时互通运营,结合欧洲各国铁路现状,兼顾既有设备及今后列车运行控制系统发展趋势, ETCS技术规范确定了5个应用等级,即ETCS等级0 , ETCS等级STM , ETCS等级1 , ETCS等级2和ETCS等级3.这5个应用等级的车载设备的基本模块相同,贯穿的一条主线是安装了ETCS车载设备的列车能够在全欧洲安装不同ETCS应用等级的线路上运行。

  3ETCS技术规范的制订与发展ETCS从保持设备互用性,确保高速列车跨国/跨线运行角度制订技术规范。为此, ETCS地面设备和车载设备的规范化程度是不一样的。ETCS技术规范包括:功能需求规范(FRS) ,系统需求规范(SRS) ,接口规范(FIS/ FFFIS) ,可靠性、安全性分析规范和测试规范。这些规范中,有的是强制执行的标准,有的是建议性的标准。强制规范是必须执行的,是实现ERTMS功能和技术互操作性的基础。

  1989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。国际铁路联盟开始组织专题项目,分析与信号和列车控制有关的问题, ERTMS项目由此诞生。

  1990年,欧洲铁路研究所( ERRI)成立专门研究小组(A200) ,研究开发欧洲列车控制系统的需求。考虑到需求规范作为工业研发的基础,工业和铁路部门于1991年6月共同商讨了紧密合作的原则,制订了项目的框架结构,包括基于开放计算机结构的新型车载设备( EUROCAB2欧洲车载设备)、用于数据传输的非连续式系统( EUROB2 AL ISE2欧洲应答器)和一个新型的连续式传输系统(EURORADIO2欧洲无线)。

  1993年底,欧盟委员会发出了互通运营指令,定义互联互通的技术规范。同时还做出一个决定,要创造一个结构、定义互通运营的技术规范- ERTMS技术规范。

  1995年欧盟制定了欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)整体发展战略,其中包括开发和认证阶段。认证阶段的设立,奠定了在法国、德国和意大利等国进行规模性整体现场测试的基础。

  1996年7月,欧洲开始采用经欧盟部长会议审批通过的欧盟96/ 48/ EC指令,该指令又称为“高速指令”。它规定互用性的整体框架,必须列入各成员国的国家法律实施。该指令公布了通用技术规范的内容, 6个TSI ( Technical Specificatios for Interoperability)规范描述了高速铁路运输系统,其中“互用线路声明”和“互用列车声明”应用于欧洲高速铁路干线,以生成一个能消除由于各国铁路设施不同所引起的系统差别。在指令中, ETCS系统作为要执行的能互操作的信号系统在附件中被提出。尽管当时它的发展情况距离完成还是遥遥无期。

  1998年夏天,为了**终完成规范的制订,由欧洲各大信号公司(Alstom、Adtranz、Siemens、Invensys、Alcatel、Ansaldo ,它们都是UNIFE的成员)组建了UNISIG组织。成立UNISIG工作组的目的在于欧洲信号公司能够共同制定统一的ERTMS技术规范,并保证它们各自为ETCS提供的产品完全符合统一标准、并且相互兼容,满足ERTMS的互操作性要求。为了及时沟通,UNISIG成员每个月都组织1次全体会议。

  2000年4月完成了21010版系统需求标准编制; 2001年3月31日, ETCS的技术规范得到了各成员国的铁路部门、国际铁路联盟和UNSIG成员的正式批准,并签定了应用协议。至此ETCS系统技术规范终于诞生了,它为提供较高的运营控制和管理系统铺平了道路,标志着ETCS系统正式走向实用。在示范线的运行试验基础上, 2002年底国际铁盟又编制了21212版的系统需求规范。

  较之以往的规范, 21212版的系统需求规范已比较成熟,意大利罗马到那不勒斯高速铁路就采用了21212版的系统需求规范。近年来,通过ETCS互联互通实验室测试及在荷兰、西班牙及瑞士铁路进行的互联互通试验,相关机构又提出了一些ETCS规范修改意见,主要是为了消除原来规范中的不明确的条文、实验室测试及现场试验发现的规范中存在的不一致问题及跨边界运行互联互通问题等,这些修改意见整理在SUBSET108中。国际铁盟已经决定2006年在21212版规范和Subset108文件的基础上发布21310版的ETCS技术规范。作为一个基于计算机的安全控制系统,规范在运用中将会不断完善,国际铁盟已决定今后每隔4年将修改1次( GSM2R规范每隔2年修改1次)。在规范的修改过程中将坚持向下兼容的原则,也就是说高版本的ETCS系统将兼容低版本的系统,而安装低版本ETCS设备的列车如果要在安装高版本ETCS地面设备的线路上运行,则需进行软件升级。

  4ETCS在欧洲高速铁路应用发展情况1996年欧盟通过了高速铁路互联互通指令( EC Directive 96/ 48/ EC) ,要求各成员国的欧洲高速铁路通道网中的高速铁路采用兼容的信号系统―――欧洲列车控制系统( ETCS)。欧盟各成员国自20世纪末新建的速度达300km/ h的高速铁路均采用了ETCS 2级系统。在系统设计时考虑到与既有线兼容及后备模式,各国铁路采用的系统方案也不完全相同:西班牙铁路采用既有的ASFA点式系统+ ETCS 1级+ ETCS 2级系统。其中ASFA系统兼容既有线的列车上线运行, ETCS 1级在ETCS 2级未完成前先期开通使用, ETCS 2级开通后ETCS 1级将作为备用,今后的主用系统为ETCS 2级,并以此实现跨国运输的互联互通。

  法国东部高速铁路(连接巴黎至德国的在建高速铁路) ,采用UM20002SEI/ TVM430 + ETCS2双标系统。地面UM20002SEI系统兼容既有线的车载上线运行,ETCS 2级系统满足跨国运输,实现互联互通;车载采用TVM430/ ETCS2双标设备,本线运行既可在TVM430模式下、也可在ETCS2模式下运行,既有高速线在TVM430模式下运行。

  德国高速铁路,采用INDUSI点式系统+ LZB + ETCS2级系统。INDUSI系统和LZB系统均为解决兼容既有线的列车上线运行(既有线的车载仅装备了INDUSI或LZB系统) , ETCS2级系统实现互联互通。

  瑞士铁路,采用ZUB系统+ ETCS2级系统模式。ZUB解决兼容既有线的列车上线运行并作为ETCS2级的备用系统, ETCS2级系统实现互联互通。

  意大利铁路,只安装ETCS2级系统。下面重点介绍目前已开通运行的意大利罗马-那不勒斯高速铁路。该线全长204km ,含38km隧道,5个车站。整条线分为3段:中间一段长180km ,运行速度达到300km/ h ;两端为既有线,速度为160km/ h.该线始建于1993年,2003年开始信号系统建设,2005年9月12日得到意大利铁路公司批准开始进行运行试验,2005年12月19日进行商业试运行。

  该线的高速区段控车模式为ETCS2级,无后备信号系统;两端的既有线采用SCMT控车(SC2 M T是一种基于意大利国内特有的9码轨道电路与欧标应答器相结合的点连式信号系统)。既有线的列车不上线运行,因而高速线未装备既有线的兼容系统。为解决高速车下线兼容,对高速车目前装备了ETCS2级和SCM T双套列控车载装置,列车运行过程中2套车载设备通过自动切换方式实现兼容(意大利铁路公司下一步将要求把2套控车设备整合为适应2种制式的1套控车设备,SCM T功能将以STM模块的方式纳入到ETCS设备中)。

  GSM2R网络采用1个MSC和1个BSC (基站控制) ,基站平均间距215~217km ,形成覆盖上的完全冗余。

  5结论从ETCS系统基本原理、技术规范制定及在高速铁路的应用情况分析可以看出, ERTMS/ ETCS技术规范的研究已历时近15年,投入了大量的人力物力,已经进入实施阶段,多条安装ERTMS/ ETCS的高速铁路将相继开通。随着电子技术、计算机、网络技术、通信技术及控制理论越来越多的应用到传统信号技术中,正在使铁路通信信号带来革命性的变革。铁路信号正在向车2地一体化、通信2信号一体化以及信号2控制一体化方向发展。“十一五”期间,我国铁路将得到跨越式发展,既有线将进一步提速,多条客运专线将开工建设,初步形成快速轨道交通网络。在我国客运专线网络发展建设中互联互通也是一个重要的问题,为此应借鉴欧洲发展ETCS的经验,把中国列车控制系统(CTCS)作为今后我国铁路列车控制系统的惟一制式,不断完善CTCS的规范体系,将技术规范作为一个双刃剑规范技术引进、研究开发和应用推广。

  1. 铁路的体制改革和谐发展...
  2. 级配碎石主要设计技术标准...

相关文章

推荐文章国内资讯国际资讯人物访谈企业新闻市场分析产品资讯