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作者 | 启元启方，清华大学机械工程系数字设计博士研究生
中国高铁正处于高速发展的黄金时代，无砟轨道正以惊人的速度延伸到中国的每一个角落。截至2016年底，中国高铁运营里程达到2.2万公里中国铁路调度指挥中心，同比增加约0.3万公里，占全国高铁运营里程的60%以上世界总运营里程，世界第一；1、5、9月，对全国铁路运营图进行了3次大调整，增设或增设多条高铁线路。载客8亿人次，首次超过普通旅客列车。
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2020年中国高速铁路网
中国高铁覆盖面极广中国铁路调度指挥中心，运营速度和密度高，客流量大，全天候准点运营，运营环节多且复杂，运行图调整频繁。这些特点对高铁运输的组织提出了极高的要求。
nba赌注平台然而，2011年7月23日的永文线高铁追尾事故也为中国高铁的快速发展敲响了警钟。各项列车调度指挥和列车运行控制工作，必须始终把安全放在首位，确保安全高效。目标是对运行过程进行智能控制，实现列车自动安全运行，无需人为干预或较少人为干预。
通信信号系统——保障高铁高效运行的“大脑”
组织和保障中国高铁安全高效运行的“大脑”是高铁通信信号系统，集中交通控制系统（CTC）和中国列控系统（CTCS）占据其中核心岗位。
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大脑“左右脑”分工协作，职责明确：CTC技术用于铁路交通调度，以技术手段代替人工调度，提高调度工作的准确性和调度效率，即告诉训练什么时间离开和到达哪里。在哪里; CTCS技术是对列车的运行方式进行监测和控制，然后结合当前线路的信息，告诉列车如何行驶，解决如何安全地从这里到那里的问题。
左脑（CTC）——负责调度和指挥
nba赌注平台CTC集中调度又称集中列控，是控制中心对调度区间的信号设备进行集中控制，直接指挥和管理列车运行的技术装备。直接影响是列车管理的自动化和远程控制。
CTC系统有两种控制方式：集中式和分散自律式。美国、加拿大等国家在货物的重载运输中采用集中式。它们通过CTC系统与各站相连，在控制系统中设置门禁等功能。中央。在国外高铁中，为保证在控制中心瘫痪或中心与车站之间的网络出现故障时车站仍能正常运行，CTC系统也有由中心化向分散化的发展趋势自律。
目前，中国使用的CTC系统都是去中心化的、自律的。顾名思义，去中心化是指每个车站独立控制列车运行和调车运行，而不是集中控制。至于自律中国铁路调度指挥中心，就是“因地制宜”。根据各站的不同特点，各站子系统协调处理运行中的矛盾，提高了控制的灵活性和适应性。
三层架构，分工明确
第一层是铁路总局调度中心的CTC系统。总行CTC中心接收各调度发来的列车运行状态、信号设备显示状态、计划运行图、实际运行图、施工、事故、灾害等信息。公司为各类工作调度提供数据支持；
中国铁路总公司（原铁道部）调度指挥中心
二楼是铁路局调度处（含客运专线调度处）的高铁CTC系统。截至2015年，北京、上海、武汉、广州、成都5个铁路局派出所拥有高铁CTC系统，高铁CTC系统还在其他10多条高铁和城际铁路中调度中心推广应用，负责指挥整个调度区间的列车集群运行；
北京铁路局调度指挥中心
第三层是车站的CTC子系统。根据分流方案，通过控制自主机器的联锁系统实现门禁功能。
上面所说的“自主机器”是站内CTC子系统自主控制的核心设备。车站自治机具有生成路线运行指令的功能。收到列车运行调整方案后，会“高速运行”，迅速将方案转化为运行指令。“检查”无误后，会向联锁系统发出指令。开始你的方式。
去中心化自主调度集中系统工作流程图
右脑（CTCS）——负责安全防护
关于右脑列控系统，西方发达国家的发展历史悠久，比如我们熟悉的日本新干线，它的列控系统是ATC系统，法国TGV铁路和日本的TVM系统。韩国高铁中国铁路调度指挥中心，德国和西班牙的铁路。采用LZB系统等。 1996年，为解决欧洲高速铁路的互联互通问题，欧盟制定了标准体系——ETCS，这也是目前欧洲铁路的法定强制性规范。
当然，我们必须有自己的标准。2004年，原铁道部发布了《CTCS技术规范通则》。参照ETCS等国外标准，结合我国铁路的具体情况，CTCS体系应运而生。
CTCS-3列控系统总体技术方案
CTCS是Chinese Train Control System的英文缩写，嗯，请自己翻译。这个右脑系统非常强大。不仅可以实时监控列车的运行速度和间隔，防止超速，还可以减轻司机的劳动强度，提高乘客的舒适度。
地面和车载设备是核心
CTCS包括地面设备和车载设备，通过车路协同保障行车安全。
地面设备包括列控中心、轨道电路等模块。列车控制中心一般设置在车站内，从调度系统获取调度命令，而轨道电路可以实时获取列车位置并传递命令。地面设备计算后生成命令，然后将命令传送给车载设备。
车载设备是列车控制的主角。通过车载安全计算机、通讯模块、测速模块和人机界面等，在列车运行过程中根据不同的驾驶条件选择不同的控制模式，从而实现右脑的上述功能。，它还可以生成速度控制曲线并将列车位置和速度信息报告给其他系统。
高铁司机室，司机通过人机界面实时监控和处理CTCS系统信息
速度决定CTCS“分类”
根据我国铁路线路不同、信息传输方式不同、阻断技术不同，CTCS可分为5个等级，其次为CTCS0-CTCS4级，以满足不同的线路速度要求。其中，0-3分别适用于最高时速120km/h、160km/h、200-250km/h、300-350km/h以下的路段。当然，由于速度不同，这两种设备具有不同的配置。
CTCS-4级尚未应用于实际的高速列车运行。它基于铁路专用的无线通信技术，不依赖轨道电路，实现虚拟阻塞或移动阻塞，是未来的发展方向。
堵车技术——防止列车追尾的“必备技能”
上述闭锁技术是列车运行控制中保障安全的一项极为重要的技术。列车进入某段后，通过信号或证件将其与外界隔离，段两端的车站将不再向该段发车，以防发生列车相撞和追尾事故。如果列车被某个路段占用，CTCS系统将通过控制信号灯向调度中心提供列车信息，并直接控制列车制动等渐进措施中国铁路调度指挥中心，确保列车运行安全。
7月23日甬文列车追尾的原因之一是该段CTCS-2系统的轨道电路和信号采集电路因雷击失效，随后列车自动闭塞失效，造成了惨烈的事故，反映了系统关键部件冗余设计不足的问题。在CTCS-3系统中，增加了自动闭塞系统的冗余设计，通过无线通信模块监测列车位置并通过轨道电路进行验证，有助于提高系统的安全性。
机动车防撞系统原理示意图
结语
当然，高铁是一个非常复杂的系统，其高效、有序、安全、稳定的运行需要的不仅仅是左右脑系统。还需要能满足我国各地实际情况的高铁通信信号设备。这些系统的设计极其复杂，每一个细节都需要极其小心地处理；还需要优秀的工程建设技术、高铁技术、客运站建设技术、系统集成技术。、运维技术等。
经过多年的技术引进、消化、吸收和再创新，中国高铁在较短的时间内让高铁从无到有在中国飞了起来，在世界上拥有了自己的竞争力。相当惊人的成就。另一方面，我们也看到，与其他国家相比，我们在某些方面还存在不足。只有不断攻克技术难关，中国高铁才能不断进步。
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nba赌注平台编辑 | 于兰迪
