- 列車運行控制系統(tǒng)測試技術(shù)
- 楊志杰 禹志陽
- 2656字
- 2020-06-24 17:42:00
第三節(jié) 我國高速鐵路列控系統(tǒng)測試技術(shù)的發(fā)展歷程
我國高速鐵路的地質(zhì)條件、運用環(huán)境、運行管理、維修維護等與國外不盡相同,國外的系統(tǒng)試驗技術(shù)與經(jīng)驗雖可借鑒,但無法完全照搬照抄,更需要建設(shè)具有我國特點的高速鐵路系統(tǒng)試驗體系。通過高速鐵路大系統(tǒng)綜合試驗和各子系統(tǒng)試驗,對技術(shù)引進和技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)裝備和設(shè)施進行綜合測試、評估,可加快高速鐵路領(lǐng)域高新技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化、擴散和實際應(yīng)用,有力促進我國高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。同時,系統(tǒng)試驗的結(jié)果也是編制高速鐵路技術(shù)標(biāo)準和規(guī)范的重要依據(jù)。
為了促進我國鐵路綜合試驗和檢測技術(shù)的發(fā)展,中國鐵道科學(xué)研究院在北京東郊建立環(huán)行鐵道試驗基地,試驗基地占地面積1460000m2,線路38km,其中電氣化鐵道21km,包括環(huán)行試驗線(大環(huán)、小環(huán))、城軌試驗線等,歷史試驗最高速度達212km/h;小環(huán)線設(shè)有CTCS-3級列控系統(tǒng),通過實物與仿真相結(jié)合,可以模擬三站兩區(qū)間的試驗環(huán)境,最高試驗速度135km/h。通過多年的建設(shè),環(huán)行鐵道試驗基地成為中國鐵路機車車輛、鐵道建筑、鐵道電氣化、通信信號、客貨運輸、行車安全、城軌車輛等多學(xué)科的綜合性科研試驗基地,可以承擔(dān)全國高速鐵路和既有干線軌道、橋梁、電務(wù)、牽引供電等基礎(chǔ)設(shè)施檢查及全路高速檢測列車、軌檢車、接觸網(wǎng)檢測車、鋼軌探傷車、電務(wù)試驗車、綜合巡檢車、隧道檢測車等大型檢測設(shè)備的新制、改造、維修和年檢標(biāo)定及技術(shù)培訓(xùn)工作。
對于各系統(tǒng)在高速運行條件下的功能和性能測試,我國高速鐵路將綜合應(yīng)用與工程相結(jié)合,建設(shè)先導(dǎo)段和試驗段,以計算機仿真技術(shù)為基礎(chǔ),開發(fā)建立實驗室仿真測試系統(tǒng)等手段,通過低速與高速、實車與仿真、現(xiàn)場與實驗室測試的有機結(jié)合,構(gòu)建一套完善的測試體系,可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的充分測試和驗證,取得非常好的效果。
我國的鄭武線首次引進法國的UM71/TVM300超速防護系統(tǒng)時,即在新鄭三站二區(qū)間組織開展動態(tài)試驗,為我國列控系統(tǒng)測試技術(shù)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。秦沈客運專線引進的TVM430-SEI系統(tǒng)在秦沈線山綏試驗段進行了試驗,也對我國自動閉塞和列控系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。隨著我國既有線提速和高速鐵路建設(shè),列車運行控制系統(tǒng)已成為確保高速度、高密度列車安全運行的核心技術(shù)和必要條件。中國鐵路管理部門以故障—安全作為最重要的技術(shù)條件,對中國列車運行控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的、科學(xué)的、全面的設(shè)計,構(gòu)建了完整的,高安全、高可靠、高可用的,適合中國國情路情的列控體系。在第六次提速中,首次構(gòu)建了適應(yīng)于提速區(qū)段的CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng),列控系統(tǒng)采用軌道電路和應(yīng)答器傳輸控車信息的方式,實時向列車提供行車許可,解決了控車信息不足的技術(shù)難題,列控車載設(shè)備通過邏輯運算自動生成目標(biāo)距離-連續(xù)速度控制模式曲線,確保動車組安全運行;通過CTCS-2級與CTCS-0級的相互兼容與集成,實現(xiàn)了列車在既有線和提速區(qū)段的跨線運行,實現(xiàn)了動車組與其他列車運行的無縫銜接和互聯(lián)互通,同時又為列控系統(tǒng)可持續(xù)提升和擴展留有充分的技術(shù)空間;調(diào)度集中或調(diào)度指揮系統(tǒng)下達的列控限速調(diào)度命令,由列控系統(tǒng)地面設(shè)備進行歸檔計算后,通過列控中心和有源應(yīng)答器發(fā)送給動車組,按限速命令控制列車安全運行,實現(xiàn)了列控限速調(diào)度命令的科學(xué)管理,同時也確保了限速命令下達的安全性、可靠性和實時性;建立列控系統(tǒng)仿真測試平臺,形成一整套完善的測試驗證方法,加快設(shè)備研發(fā)進程,提升檢測試驗水平,提高系統(tǒng)的整體安全等級。
我國堅持自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新相結(jié)合,對列控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān),在列控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項重大突破。從理論建模到計算機仿真,從室內(nèi)調(diào)試到現(xiàn)場綜合試驗,在系統(tǒng)正式投入運營前,經(jīng)過嚴格的各項功能試驗和性能檢測,以驗證其邏輯功能、安全性和可靠性。首先搭建CTCS-2級列控車載設(shè)備實驗室仿真平臺,實現(xiàn)車載設(shè)備運營前的全過程仿真測試。該技術(shù)可以覆蓋全部測試場景,滿足實驗室內(nèi)列控車載設(shè)備的功能測試和故障安全測試,以及現(xiàn)場無法實現(xiàn)的性能測試需求,對于提高CTCS-2級列控系統(tǒng)的安全性,優(yōu)化系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試,消除系統(tǒng)的安全隱患起到了至關(guān)重要的作用;其次在環(huán)行鐵道搭建CTCS-2級列控系統(tǒng)試驗環(huán)境,確定試驗方案和試驗內(nèi)容,對集成創(chuàng)新的CTCS-2級列控系統(tǒng)進行了功能驗證試驗。在提速線路上,進行了大量實車實線按圖行車的試驗驗證和多種控車模式轉(zhuǎn)換驗證,使得CTCS-2級列控系統(tǒng)具有高安全、高可靠、高可用并且適合中國國情路情。經(jīng)過幾年的發(fā)展完善,在我國既有線提速、高速鐵路得到廣泛運用。
京津城際鐵路列控系統(tǒng)是保證京津城際鐵路列車高速、高效、安全運行的關(guān)鍵技術(shù)之一。集成創(chuàng)新的CTCS-3D列控系統(tǒng),通過靜態(tài)調(diào)試、列控車載設(shè)備在鐵科院環(huán)行試驗基地的調(diào)試、動態(tài)試驗和信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試,驗證了CTCS-3D列控系統(tǒng)的系統(tǒng)適用性與主要技術(shù)條件,驗證CTCS-2級列控系統(tǒng)在京津CTCS-3D環(huán)境下的兼容性,驗證列控系統(tǒng)與聯(lián)鎖、CTC、軌道電路的接口特性及主要技術(shù)條件,為京津城際鐵路信號系統(tǒng)的建設(shè)、驗收與開通運營提供了重要的技術(shù)支持,為武廣和京滬高鐵建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗。
武廣高速鐵路級列控系統(tǒng)綜合試驗經(jīng)歷了實驗室測試環(huán)行鐵道試驗基地測試CTCS-3、和現(xiàn)場測試。在通號設(shè)計院CTCS-3級列控系統(tǒng)實驗室完成了CTCS-3級列控系統(tǒng)基本功能實驗室仿真測試;在鐵科院環(huán)行鐵道試驗基地完成了CTCS-3級列控系統(tǒng)基本功能第一階段動態(tài)試驗和第二階段動態(tài)試驗;利用CRH2-068C、CRH2-069C動車組在武廣高速鐵路武漢綜合試驗段進行了CTCS-3級列控系統(tǒng)現(xiàn)場綜合試驗,試驗分低速(160km/h)和高速(300km/h以上)兩個階段進行,最高運行速度達到340km/h(線路限速340km/h)。2009年12月6日完成了武廣高速鐵路全線的信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作。
京滬高速鐵路利用動車組CRH380A-6041L搭載進行了機車信號性能、應(yīng)答器報文接收和軌道電路傳輸特性動態(tài)試驗,最高試驗速度420km/h;結(jié)合CRH380A-150C綜合檢測車調(diào)試試驗,進行了應(yīng)答器報文接收質(zhì)量動態(tài)試驗;利用動車組CRH380A-6041L和CRH380B-6401L分別進行了列控系統(tǒng)制動接口與停車曲線精度試驗,最高試驗速度380km/h;進行了列控系統(tǒng)功能高速適應(yīng)性試驗,同時結(jié)合功能試驗對CTC系統(tǒng)的相關(guān)功能進行了測試。在通號設(shè)計院CTCS-3級列控系統(tǒng)實驗室進行了列控系統(tǒng)功能高速適應(yīng)性實驗室仿真測試,最高試驗速度385km/h;在京滬高速鐵路先導(dǎo)段利用CRH2-061(CTCS3-300S型列控車載設(shè)備)動車組進行了列控系統(tǒng)互聯(lián)互通試驗,最高試驗速度350km/h。
近年來,我國高速鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展,列控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備陸續(xù)開發(fā)完成。為滿足自主化列控系統(tǒng)綜合試驗的需要,從2015年下半年開始,在大西線綜合試驗段開始建設(shè)適應(yīng)于自主化列控系統(tǒng)的綜合試驗環(huán)境,試驗環(huán)境按照CTCS-3級列控系統(tǒng)標(biāo)準搭建,滿足自主化列控系統(tǒng)功能場景試驗、接口試驗和互聯(lián)互通試驗的需求,最高試驗速度可達到350km/h。2016年6月,我國完全自主化的CTCS-3級列控系統(tǒng)綜合試驗正式在大西線啟動,標(biāo)志著我國列控系統(tǒng)測試技術(shù)的發(fā)展又上了一個新的臺階。