日本列控系統(tǒng)步入新階段

2011年10月10日，東日本旅客鐵路公司（JR東日本）推出了其最新型的基于無(wú)線通信的列車控制系統(tǒng)。其間，東日本旅客鐵路公司電氣及信號(hào)網(wǎng)絡(luò)部經(jīng)理加藤隆和副經(jīng)理藤田賢治著重介紹了新系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

歷經(jīng)近30年的開發(fā)，東日本旅客鐵路公司的先進(jìn)列車管理和通信系統(tǒng)（Atacs）在2010年3月做好了投入商業(yè)應(yīng)用的準(zhǔn)備。上述系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)最后的驗(yàn)證，能夠識(shí)別列車位置，使用機(jī)車信號(hào)，而非傳統(tǒng)地面設(shè)備，例如軌道電路和軌旁信號(hào)機(jī)。

然而，2011年3月11日日本發(fā)生了地震。

一場(chǎng)巨大的地震和海嘯襲擊了日本東部，造成了大規(guī)模的破壞。房屋、汽車、橋梁、鐵路和公路在幾秒鐘內(nèi)被強(qiáng)大的海嘯摧毀，人們捕捉到的令人不安的有關(guān)海嘯巨大破壞力的畫面，在全世界廣為傳播。

東日本旅客鐵路公司的Atacs系統(tǒng)也不可避免地遭受到了破壞。盡管存在一些放棄該項(xiàng)目的聲音，但這家鐵路運(yùn)營(yíng)公司決定繼續(xù)推進(jìn)該項(xiàng)目，提出這個(gè)系統(tǒng)能夠提高安全性和可靠性，并且降低全生命周期成本。

東日本旅客鐵路公司堅(jiān)信的這個(gè)概念在7個(gè)月后終于變成現(xiàn)實(shí)。2010年10月10日，Atacs系統(tǒng)在仙石線上開始商業(yè)應(yīng)用，該線是仙臺(tái)地區(qū)的一條市區(qū)通勤鐵路，線路上運(yùn)營(yíng)的所有列車原來(lái)采用傳統(tǒng)列控系統(tǒng)，現(xiàn)在都采用這個(gè)新的系統(tǒng)。

Atacs系統(tǒng)的功能與歐洲列車控制系統(tǒng)3級(jí)（ETCS3級(jí)）和基于通信的列車控制（CBTC）系統(tǒng)相似。該系統(tǒng)的概念上世紀(jì)80年代便已經(jīng)提出，東日本旅客鐵路公司牽頭的開發(fā)過(guò)程反映了數(shù)字無(wú)線通信技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展。

Atacs系統(tǒng)很高的安全性是通過(guò)運(yùn)用列車位置識(shí)別和列車距離控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。在列車位置識(shí)別技術(shù)方面，通過(guò)在每列列車上安裝測(cè)速發(fā)電機(jī)，列車能檢測(cè)自身的運(yùn)行速度，所得數(shù)據(jù)隨后用于計(jì)算已運(yùn)行距離并從而實(shí)現(xiàn)列車精確定位。

列車距離控制技術(shù)建立在移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)之上，在這種系統(tǒng)控制下，每列列車都持續(xù)通過(guò)無(wú)線通信向簡(jiǎn)化地面設(shè)備傳輸其位置信息。根據(jù)上述位置信息，地面設(shè)備會(huì)為列車設(shè)置一個(gè)行車許可限制（LMA），終點(diǎn)為前方列車末端后方規(guī)定的安全區(qū)域邊緣。這意味著后方列車的LMA會(huì)隨著前方列車移動(dòng)而向前移動(dòng)，任何后方列車都能根據(jù)地面設(shè)備傳輸?shù)腖MA計(jì)算自身的速度曲線，同時(shí)在機(jī)車顯示器上會(huì)顯示最大允許速度。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行速度大于最大允許速度時(shí)，列車會(huì)自動(dòng)減速。

Atacs系統(tǒng)擁有的下列功能作為上述核心技術(shù)的補(bǔ)充，提升安全性和可靠性。

* 聯(lián)鎖功能：Atacs系統(tǒng)包含通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制。

* 列車防護(hù)功能：平交道口和車站站臺(tái)發(fā)出的緊急信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信傳輸至列車，從而允許自動(dòng)制動(dòng)。

* 固定地點(diǎn)限速功能：根據(jù)車載設(shè)備上登記的曲線和道岔等固定位置處的限速命令檢查列車運(yùn)行速度，并且實(shí)施自動(dòng)制動(dòng)控制。

Atcas系統(tǒng)還具備自動(dòng)緊急制動(dòng)以及列車位置信息存儲(chǔ)功能，以應(yīng)對(duì)Atacs系統(tǒng)停機(jī)的情況。此外，從今年開始Atacs系統(tǒng)還將逐步增加新的功能，包括通過(guò)使用列車位置信息和調(diào)度員設(shè)置的臨時(shí)限速實(shí)現(xiàn)的平交道口控制功能。這些功能必將提高安全性，因?yàn)槟軌蚪档推浇坏揽诎l(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，并且優(yōu)化平交道口和車站站臺(tái)警報(bào)的持續(xù)時(shí)間。

通過(guò)應(yīng)用移動(dòng)閉塞技術(shù)，列車追蹤間隔得以降低，從而使線路的運(yùn)力得到提高，同時(shí)，不再使用或減少使用電纜、信號(hào)機(jī)和軌道電路，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將減少，并且全生命周期成本將降低。這項(xiàng)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在2011年發(fā)生地震之后的復(fù)原工程中得到反映，由于Atacs系統(tǒng)需要的軌旁設(shè)備相比傳統(tǒng)列控系統(tǒng)要少很多，Atacs系統(tǒng)整體受損較小。較大規(guī)模減少信號(hào)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，機(jī)旁工作人員數(shù)量得以減少也將提高安全性。

區(qū)域鐵路

持續(xù)提高路網(wǎng)效率是所有鐵路運(yùn)營(yíng)公司的基本任務(wù)，基于無(wú)線通信的列控系統(tǒng)的顯著優(yōu)點(diǎn)之一就是能夠簡(jiǎn)化地面設(shè)備。

東日本旅客鐵路公司運(yùn)營(yíng)的鐵路共有70條，路網(wǎng)線路總長(zhǎng)度為7 500 km，包括33條總長(zhǎng)度為2 300 km的區(qū)域鐵路。當(dāng)前，區(qū)域鐵路面臨的最大挑戰(zhàn)是在提高安全性和可靠性的同時(shí)，不增加任何運(yùn)營(yíng)成本。這就體現(xiàn)出通過(guò)基于無(wú)線通信的列控系統(tǒng)簡(jiǎn)化地面設(shè)備的重要性，為了實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用，東日本旅客鐵路公司正在開發(fā)用于區(qū)域鐵路的日本無(wú)線列車控制系統(tǒng)（JRTC-R）。

在區(qū)域鐵路上，列車按站間閉塞運(yùn)行，因此僅需要在車站附近的區(qū)間向前方列車傳輸LMA。JRTC-R系統(tǒng)通過(guò)對(duì)每列列車ID管理和列車接發(fā)車檢查的流程來(lái)避免列車相撞的發(fā)生。

提高線路運(yùn)力是Atacs系統(tǒng)帶來(lái)的一項(xiàng)主要好處。然而，東日本旅客鐵路公司得出的結(jié)論是，考慮到區(qū)域鐵路的特點(diǎn)和需求，這項(xiàng)功能有可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾枰獰o(wú)線通信控制區(qū)域的，只有車站附近及車站站內(nèi)的區(qū)間，進(jìn)一步精簡(jiǎn)系統(tǒng)架構(gòu)成為可能，這能夠降低JRTC-R系統(tǒng)的全生命周期成本。

除上述優(yōu)點(diǎn)之外，基于無(wú)線通信的列控系統(tǒng)還有在系統(tǒng)維護(hù)方面實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新的潛力，這點(diǎn)可以通過(guò)上述系統(tǒng)和用于地面工程的無(wú)線通信安全設(shè)備和車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等其他系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成得以實(shí)現(xiàn)。

東日本旅客鐵路公司計(jì)劃根據(jù)公司運(yùn)營(yíng)線路的特點(diǎn)及需求繼續(xù)開發(fā)并應(yīng)用基于無(wú)線通信的列控系統(tǒng)。根據(jù)在仙石線上的試點(diǎn)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，Atacs系統(tǒng)有可能用于東京都會(huì)區(qū)運(yùn)量較大的線路，而JRTC-R系統(tǒng)則將繼續(xù)在區(qū)域鐵路線上推廣。

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司翻譯室 張琦譯自《國(guó)際鐵路期刊》2012年2月）