中国高速铁路信号系统发展与思考

   一、铁路信号系统
    铁路信号系统是为了保证运输安全而诞生和发展的，它的第一使命是保证行车安全，没有铁路信号，就没有铁路运输的安全。由铁路信号构成的信息与控制系统、铁路固定设备（线路、桥、隧）和移动设备（机车、车辆）是铁路运输系统三个不可分割的技术基础，在铁路运输中占有非常重要的地位。
    随着列车运行速度提高，完全靠人缭望、人工驾驶列车不能保证行车安全。因此，当列车速度大于160km/h时，必须装备列车运行控制系统（简称列控系统），以实现对列车间隔和速度的自动控制，提高运输效率，保证行车安全。列控系统涉及到很多关键技术，包括车一地之间大容量、实时、可靠的信息传输，以及列车定位，列车精确、安全控制等。应该说，以现代列车运行的控制技术为核心的信号系统，可以称为现代铁路信号系统。
    二、列控系统功能
    目前列控系统主要包括线路空闲/占用及列车完整性检测、列车移动授权计算、指示列车安全运行速度、监控列车安全运行四个功能。我们国家借鉴欧洲的列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，遵循全路统一规划的原则，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4级。这五级的详细内容如表1所示。目前来三级为主。
看，我国主要以第二级、三级为主。
                    
    三、中国列车控制
    系统CTCS系统结构如图1所示。
                    
    主要包含地面子系统和车载子系统两个方面。地面系统主要包括了应答器、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)载设备、无线系统车载模块。
    图2就是我们国家的CTCS-2系统，我们简单说一下。
                    
    由图2我们可以看出调度所的一些指令可以通过车站分机下达给车站连锁系统和列控中心，列控中心可以完成一些相应的功能，并把它发送到应答器和轨道电路上。再通过应答器和轨道电路向列车发送一些信息，然后列车根据它所收到的地面信息来自行控车。这就是CTCS-2级系统。它的主要特点就是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息，并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。
    另外，我国还有CTCS-3级系统，该系统运用在时速300km/h以上的高速铁路上。CTCS-3和CTCS-2这两个系统的区别就在于，前者在地面设备上增加了无线闭塞中心RBC和GSM-R无线通信网络；车载设备上增加了GSM-R无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。
    四、成效及问题
    装备了列控系统后，提高了列车运行速度，提高了列车密度，CTCS-3级列控系统可实现最小追踪间隔3min，旅客运输能力得到提高，中国高速铁路日均发送旅客的100万人次。
    高速铁路缩短了区域的时空距离，具有显著的节能环保效益。
    高速铁路极大地释放了既有线路的货运能力，为实施客货分线运输创造了条件。
    高速铁路建设无论对提高人民生活水平及国民经济建设都具有积极意义。
    4.1 对信号技术发展的作用
    (1）实现了由地面固定信号显示的控制到面向列车移动体直接控制的转变。
    (2）实现了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按照要求执行信号指令闭环控制的转变。
    (3）实现了由车站分散控制到调度集中统一指挥控制的转变。
    所以说，我认为CTCS-2级及CTCS-3级列控系统的发展使我国铁路信号技术向以列车运行控制技术为核心的现代铁路信号技术前进了一大步，因此，我国列控技术的发展方向是正确的，成绩令人瞩目。目前我国铁路信号技术水平已经达到或接近世界先进水平。
    4.2 存在问题
    技术标准与体系结构：(l）区间没有实现3点检查，当出现分路不良时，可能造成列车追尾的事故。（2）体系结构受到原有信号系统影响，如：联锁系统与列控中心独立设置，车站区间一体化问题没有得到完善解决。（3）某些安全标准执行的不够严格，如：输入采集2路安全比较等。（4）未能完全实现列控各子系统一体化设计，时钟、显示及操作不统一。
    基础研究：安全计算机平台没有达到西方发达国家水平；没有能够达到SIL4级或3级的操作系统；没有可供认证的安全软件生成工具及相应的检测方法；安全通信及安全接口技术有待提高。
    独立安全评估与认证体系：没有独立的安全认证及安全评估机构，沿用传统鉴定、验收、评估方法，来建立基于风险的安全管理方法及体制。
    缺乏精细的管理态度及方法：设备研发与生产存在把关不严现象；施工、安装、调试存在严重的抢时间、赶工期问题，缺乏严格的测试制度与测试工具，特别是软件修改及版本管理控制不够严格。
    培训与应急处置：存在培训不到位情况，存在紧急情况下处置不当现象，高铁应急处置方法与制度存在缺陷。
    4.3 几点建议
    尽管我国列控技术取得了令人瞩目的成绩，但是“7.23甬温线特大铁路交通事故”让我们更加清醒地认识了信号设备对高速铁路运营安全的影响，应当充分理解技术先进与安全可靠的依存关系，注意协调速度与质量，针对目前现状，我提出了几点建议：
    (1）继续深入研究，完善现有系统的技术标准与体系结构，使系统更加安全，结构更加合理；
    (2）加强基础技术研究，为各种列控系统提供安全、可靠的平台；
    (3）改进现有鉴定、评审方式，积极开展信号系统安全认证与评估体系建设；
    (4）充分应用信息科学新技术，研究开发新型列车运行安全预警设备。