现场模拟体验，记者带你揭秘高铁列控系统

    中国青年报·中青在线记者 何明

    说起高铁，很多人都坐过，但你可体验过坐在驾驶舱里是什么感觉？你有没有感到好奇，司机靠什么来获取线路信息？一条高铁线上数列高铁如何做到互不干扰？在风、雨、雪等极端天气下又如何运行如常？

    “车门关闭，信号开放，准备发车”，在“驾驶舱”里，操作者启动按钮，仪表盘上瞬间显示出各项数据，在操作者的熟练掌控下，高铁列车伴随着轻微的晃动，徐徐驶出。

    日前，中国青年报·中青在线记者来到中国铁路通信信号股份有限公司（以下简称中国通号），现场体验了一次模拟操作驾驶。

    对于记者心中的疑问，中国通号研究设计院集团副总经理周炜给出了答案：“中国高铁三大核心技术，一个是路，路要好；第二个是动车，车要能跑得起来；最后起决定作用的，是列车运行控制系统（以下简称列控系统）。”

    列控系统的制造者正是中国通号。在中国，超过90%的高铁、超过60%的地铁线路由这家企业提供核心控制系统和装备。

    世界上第一条建成线路里程最长、投资最大、标准最高的高铁——京沪高铁，世界海拔最高、冻土路段最长的高原铁路——青藏铁路，第一条高寒地区长距离干线高速铁路——哈大高铁……屡屡创造世界第一记录的中国铁路，都离不开列控系统这一核心技术。

    揭秘CTCS—3级列车运行控制系统

    CTCS—3，正是列控系统中的杰出代表。这套具有完全自主知识产权的列控系统，是中国通号在京津、武广、沪宁、沪杭等时速300公里的高铁运用后进一步完善的，达到世界先进水平的控制系统，完全能够满足时速350公里、间隔3分钟开行追踪列车的运营需求，是中国高铁的三大核心技术之一。

    和前一代CTCS-２相比，CTCS-3级列控系统集成了CTCS-2级系统功能，实现C2/C3系统的跨线运行。CTCS-2级作为CTCS-3级的后备运行模式，在无线通信受干扰等情况下，可不停车自动降级至CTCS-2级模式，连续监控列车安全、高速运行。

    在风、雨、雪等恶劣天气条件及施工情况下，列车如何保证安全？随行的讲解人员告诉记者，“CTCS-3级列控系统实现了CTCS-2级和CTCS-3级临时限速集中统一管理，遇到恶劣天气，调度员发布临时限速命令，由临时限速服务器接收并进行集中管理，发送给相关的无线闭塞中心和列控中心，并通过GSM-R无线网络和应答器传送至车载设备，控制列车限速运行。”

    而C3系统突出的安全性，还不止这些。中国通号研究设计院集团副总工程师江明博士为我们一一作出解答。

    比如，系统设置了“双曲线”来保证行车安全。

    一条是安全驾驶速度曲线。据江明介绍，随着列车运行速度提高，所需的列车制动距离也相应大幅延长，完全靠人工瞭望识别信号显示许可来驾驶列车，已无法保证行车安全。所以，需要列车运行控制系统智能感知，自动获取前方允许运行的距离及线路状况，由车载控制计算机给出列车高速前行的安全驾驶速度曲线，这条曲线是保证列车运行的安全红线。

    在列控系统给出的安全速度曲线下，司机主动加减速来控制实际列车运行速度。如果列车速度超过了安全红线，列控系统会采用相应安全防护措施，自动输出制动，保证列车安全运行，万无一失。

    另一条是最高速度曲线。车载设备根据地面设备提供的可以安全运行的距离、线路数据及结合列车自身的制动性能实时计算出列车安全运行的最高速度曲线。司机在这条最高安全速度曲线下，控制实际列车运行速度。如果当前列车运行速度超过最高安全速度曲线时，会根据超速的严重程度，采取三层不同的防护措施来触发制动系统：

    第一层适用于超速2公里/小时，车载设备仅向司机给出报警提示，由司机自行减速控制列车降速到最高安全速度曲线下方；

    第二层适用于超速5公里/小时，车载设备自行触发常用制动，并实时监控列车降速到最高安全速度曲线下后，可自动撤销制动措施；

    第三层适用于超速10公里/小时（允许速度低于等于250公里/小时）或15公里/小时（允许速度大于250公里/小时），车载设备自行触发最严厉的紧急制动，直至停车后才允许撤销制动措施。

    无论触发哪种制动，车载系统都会保证列车不发生危险，保证列车运行万无一失。

    那么，高速列车快速行驶过程中，如何确定前车的位置，保持安全距离？

    江明说，为保持安全距离，在铁路线路沿线上设置了两种基础设备用于列车定位。

    一种是轨道电路，把车站和区间的铁道线路分成许多“看不见”的区段,每个区段的两端加装发送送电设备和接收受电设备,利用两钢轨作为传输导体构成了电气回路。当列车进入某一个轨道区段时，车轮会分路两钢轨间的电流，使得接收端失电，从而感知到有列车占用该区段。

    另一种是应答器，类似于非接触式磁卡，只不过这个 “磁卡”可以支持500公里/小时的运行速度，当车载设备越过应答器时，会获取到唯一的应答器设备编号。以此应答器为基准，车载设备实时向地面无线闭塞中心报告当前列车位置，即相对于某一应答器的前行距离。地面无线闭塞中心再结合地图线路数据相匹配计算出管辖范围内所有列车的实际位置。

    最终由地面无线闭塞中心负责综合轨道电路占用检查信息和基于应答器报告的列车位置信息，向后车提供不得越过前车所在轨道区段入口的行车许可，从而保证两车间安全追踪间隔。

    坚定走自主创新之路，实现弯道超车

    C3研发的成功，离不开中国通号在发展过程中一直坚持的自主创新理念。

    高铁列控技术是高铁的“大脑和中枢神经”，具有技术含量高、系统复杂、掌握难度大等特点，一度被全球极少数跨国公司所垄断，成为世界各国发展高铁的技术瓶颈。

    而部分核心部件、核心技术被国外厂商垄断，使得中国高铁多方面受到掣肘。

    以工程建设支撑方面为例，部分关键器件采购受外方限制，从而影响成套设备供货能力；复杂枢纽设计受既有设备功能和规格制约，影响中国路网建设进程；不同厂家设备规格存在较多差异，相互替代困难。

    而在信息安全方面，车地无线通信加解密算法由外方设计和实现，更存在被破解的风险。

    在引进国外技术初期，中国通号深刻意识到，引进消化吸收只是权宜之谋，不是长久之计，只有自己拥有完全自主的高铁列控技术，才能从根本上保障国家铁路建设和运输安全。中国通号果断将技术路线从引进消化吸收调整到走完全自主创新之路上来。

    在科技创新体制改革中，中国通号将设计、研发、测试、集成等环节的研发资源进行优化配置。以1600多人的研究设计院作为龙头研发企业，在工业企业组建工业研究院，在工程企业建立技术中心和博士后工作站，组建高铁C3列控系统、城轨CBTC列控系统等自主化攻关团队，举全集团之力，一个又一个攻克软件源代码、核心零部件、施工工艺技术等多种难题。

    此外，中国通号在国务院国资委的大力支持下，建设了“实验室种类最齐全、实验设备最先进、实验室体量规模最大、高端科研人才聚集”的全球轨道交通研发中心，包括具有世界一流水平的3个综合实验室和48个专项实验室，突破了时速350公里高铁列车运行控制系统的仿真测试技术，建立全线、全景、全速综合仿真测试平台和整套测试验证技术方案，实现了我国高铁列控技术和产品的研究、设计、实验、仿真、测试完全自主化，做到了不依赖国外技术支持、不依赖国外产品测试。

    通过3年的顽强拼搏，实现了我国高铁、地铁全套列车控制系统技术的完全自主化、产品的100%国产化。

    积极开拓海外市场，通达亚非拉

    引进来的同时也要走出去。

    中国通号自主研发的C3列控系统的核心装备无线闭塞中心（RBC）、列车自动防护设备（ATP）和地面电子单元（LEU）相继获得欧盟TSI认证证书，TSI（Technical Specification for Interoperability）——欧盟互联互通技术规范，是欧盟关于铁路产品的法规，任何进入欧盟国家的铁路产品必须具有此认证证书。在轨道交通领域，欧洲标准是大多数国际标准的来源，获得欧盟认可，也就是获得了进入包括欧盟在内的全球市场的“通行证”，对于中国高铁列控标准走出去，抢占海外市场都将产生巨大的推动作用。

    据了解，中国通号部分产品和技术已出口至亚、非、拉美等十多个国家和地区，与巴基斯坦、乌兹别克斯坦、埃塞俄比亚、安哥拉、阿根廷等国家和地区开展了合作并进行系统交付。