第一节　概述

一、列车运行控制系统的发展

列车运行控制系统经历了地面人工信号、地面自动信号、机车信号、自动停车、自动速度防护等阶段，未来将向自动驾驶方向发展。通过广泛运用3C（Computer、Communication、Control）技术，列车运行控制系统实现了以下5个转变：

（1）由面向地面固定信号显示的控制到面向移动列车的直接控制的转变；

（2）由只是对信号显示控制而不能控制列车执行与否的开环控制到列车必须按要求执行信号命令的闭环控制；

（3）由车站分散控制到调度集中统一指挥控制的转变；

（4）由调度单一指挥行车到行车指挥、进路控制和临时限速等综合操控的转变；

（5）由广播式简单通信到点对点和点对多点的多功能移动通信转变。

二、列车运行控制系统的组成

按设备所在的区域划分，列车运行控制系统由四个子系统构成：一是中央运行控制子系统，也称调度系统，位于调度中心；二是地面运行控制子系统，包括车站设备、轨旁设备，其设备通常沿铁路线路分布；三是车载运行控制子系统，位于机车或者动车组上；四是通信网络子系统，包括有线网络和车地通信网络，是连接中央运行控制子系统、地面运行控制子系统和车载运行控制子系统的纽带。列车运行控制系统的分层结构如图1-1所示。

列车运行控制系统的各个层次之间通过网络和通信等技术有机结合，实现地面控制与列车控制结合、本地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整、列车运行速度自动控制、集中监测等功能为一体的集中指挥、分散控制的综合性、闭环控制系统。

中央运行控制子系统，通常也称为调度集中系统（CTC），由调度中心和所辖区段沿线信号室中的CTC站机共同组成。中央运行控制子系统根据列车运行状态、沿线行车设备状态及维修作业情况的实时信息，按照列车运行计划统一指挥全区段的列车运行。中央运行控制子系统的主要功能包括：

（1）监视线路状态和列车运行状态；

（2）发布调度命令、临时限速命令，指挥列车运行。

地面运行控制子系统的设备分布在车站信号楼内和铁路沿线（俗称轨旁设备），通常包括控制列车进路的联锁设备、实现自动列车间隔的闭塞设备、生成列车行车许可的无线闭塞中心/区域控制器、实现列车定位基准的应答器等。地面运行控制子系统的主要功能包括：

（1）控制列车运行进路和运行间隔；

（2）生成列车行车许可；

（3）向车载设备提供线路数据（包括坡度、固定限速和临时限速等）；

（4）管理列车及其运行状态。

车载运行控制子系统安装在列车或者动车组上，根据地面运行控制子系统提供的行车许可、线路数据，以及车载设备存储的信息实时生成速度-距离模式曲线，监控列车安全运行；同时，向地面运行控制子系统报告列车运行状态。车载运行控制子系统的主要功能包括：

（1）根据静态速度曲线实时生成动态速度曲线；

（2）实时测量列车位置和运行速度，确保列车不超速运行、不超过行车许可终点；

（3）向地面运行控制子系统报告列车状态信息（位置、速度和设备状况等）。

通信网络子系统包括有线网络和车地通信网络。有线网络实现中央控制子系统、地面运行控制子系统之间的信息交互，也实现中央运行控制系统内部设备间、地面运行控制子系统内部设备间的连接；车地通信网络实现地面—列车之间双向、大容量的信息传输。通信网络子系统的主要功能包括：

（1）有线网络实现地面设备之间的信息安全、可靠、实时传输，涵盖了中央运行控制子系统内部的设备之间通信、地面运行控制子系统内部的设备之间的通信、中央运行控制子系统与地面运行控制子系统之间的通信；

（2）车地通信网络实现地面固定设备与列车移动设备之间的信息安全、可靠、实时传输。

列车运行控制系统不仅是一个分布式系统，而且是一个复杂系统，主要体现在每个子系统均由多种类型的设备组成。以我国高速铁路的列车运行控制系统为例，CTCS-3级列车运行控制系统构成如图1-2所示，是一个典型的分布式、复杂系统。

CTCS-3级列控系统各设备之间的信息交互如图1-3所示。由此可见，网络技术和通信技术是将复杂、分布的列车运行控制系统有机结合的桥梁和纽带，在列车运行控制系统中，安全信息传输呈现如下的特点：

（1）数据通信方式：各子系统/设备之间交互的信息均为数据类型；

（2）网络通信方式：中央控制设备与地面控制设备（含车站设备和轨旁设备）通过有线网络连接；地面控制设备与车载控制设备通过车地通信网络交换信息，形式包括无线通信、轨道电路和应答器感应方式等。