热点:北斗、5G助力 高铁列车的“超级大脑”究竟有多聪明？

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北斗，5g辅助高铁的“超级大脑”到底有多聪明？

中国国家铁路集团有限企业日前发布了《新时期交通强国铁路先行计划纲要》，确定到2035年，率先完成智能化铁路网，全国铁路网长达20万公里左右，其中高速铁路占7万公里左右。 高速铁路拥有北斗卫星导航系统、基于5g通信技术的天空天地一体化的“超级大脑”。

那么，高铁的“超级大脑”到底有多聪明呢？

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现在列车的运行间隔是如何控制的

无论是普速客货物铁路还是高铁，通常铺设两条并行轨道，列车左右行驶互不干涉。 那么，数百公里到千公里的铁路如何确保列车运行的安全呢？

据悉，汽车在高速公路上行驶，前后两车间距离不在50米以上就不能确保必要的安全。 我国普快列车通常运行速度为120-160公里/小时，高速列车运行速度为350公里/小时，这么快的速度，对前后两排高速列车的安全间隔要求更严格。

铁路部门通过“闭塞分区”划分列车运行空间，为列车运行提供安全保障。 “闭塞分区”将线路用轨道电路分成几个长度不同的段落，用信号灯控制各个段落的两端，显示在调度中心的显示器上。 列车在闭塞区域运行时，车辆后端的信号灯变红，证明该区间段落占用了车，后面的列车必须提高警戒。 不能冲进去。 只有前方的信号显示绿色，才能全速行驶。

现在无论是客船混运铁路还是高铁，大部分都使用了“自动闭塞系统”。 顺便说一下，“自动闭塞分区”一旦分区化就不能随便变更。 也就是说，自动闭塞分区是固定的。 这与后述的“移动闭塞”完全不同。

简单来说，固定的自动闭塞分区由轨道电路划分，闭塞分区没有列车时，电流从轨道电路的正极通过轨道、轨道继电器到达另一轨道电源的负极，这是工作原理。 此时继电器中流过电流，衔铁被吸取，绿色点亮，指示区间空着。 闭塞分区占用列车时，车轮形成轨道和通道，电流与车轮短路后，轨道继电器不再通电，电枢开关落下，打开红灯，警告后轮已经占用。

在普速铁路上，司机可以通过观察信号机的信号变化来驾驶列车。 到了高铁时代，由于列车运行速度快，司机不能对线路旁边的信号做出反应，必须使用先进的列车运行控制系统来确保安全。 顾名思义，列控制系统是确保车辆安全的信号系统，利用地面提供的线路新闻、前车距离和前进道路状态，列控制车载设备自动生成列车允许速度的控制模式曲线，与列车的实际运行速度进行实时比较，列车 该系统可以取消普快铁路旁边的信号机，在轨道中间设置应答器，实现列车与地面的数据交换。

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“超级大脑”将大幅缩短前后车辆的发车间隔。

固定的自动闭塞通过轨道电路划分区间，作为“超级脑”的重要部件的无线移动闭塞通过无线通信技术划分不固定的移动区间，这是两者的本质区别，同时移动闭塞对通信技术和定位技术更高

在传统的固定自动闭塞方法中，系统无法知道列车在区划内的具体位置。 因为这辆列车的制动起点和终点总是在某个地块的边界上。 为了充分确保安全，需要在两列车之间追加防护区域，由此列车间的安全间隔变大，线路的采用效率大幅下降。

无线移动闭塞技术进一步推进了列车的安全间隔控制，其新闻传播、列车定位、列车完整性检查等功能不依赖于地面轨道电路，大大减少了安装在轨道旁边的设备数量。 无线移动闭塞的车载设备子系统利用速度传感器、雷达、光电传感器进行列车速度和距离的测量，通过与地面应答器结合修正列车位置，连续、自动地检测列车位置，系统进行列车速度和行驶间隔的安全防护

这样，无线移动闭塞系统通过车载设备和轨道旁设备的不间断双向通信，调度控制中心根据列车的实时速度和位置，动态计算列车的最大制动距离，以确定“列车长度+最大制动距离+安全防护距离”

由于确保了列车前后的安全距离，相邻的两个移动闭塞区域以小间隔前进，使列车以高速度和小间隔运行，实现了高速铁路列车的“小编组、高密度”运输组织的目标，大幅缩短了前后车辆的发车间隔，采用了线路

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“超级大脑”是“北斗”和5g

无线移动闭塞系统可以说是高铁“超级大脑”的重要部件。 其最明显的特征是明确列车的动态位置，另外利用高速、大容量的通信技术实时传播列车位置消息，使调度中心人员正确掌握列车运行情况，指挥列车运行，保证列车安全 为了完成这项艰巨的任务，“北斗”导航和5g技术是必不可少的。

方兴未艾的5g通信技术是智能化时代不可缺少的基础设施，也是智能化时代的象征技术，高带宽、高速、大容量、低功耗、低延迟、万物互联、新闻可感知控制是其鲜明的优点和特征，未来的虚拟现实、智能制造、低功耗

北斗卫星导航系统是中国自主开发的全球高精度时空标准。 其最大的特征是系统的全球定位，可以实现全球时间的正确同步。 “北斗”与5g结合，形成了“天地”一体化网络系统，可以产生无与伦比的五种智能，即感知、学习、认识、决定和控制。

基于“北斗”卫星定位的列控制系统可以连续且精确地取得列车位置新闻，变更以往传递的基于固定自动闭塞技术的列控制追踪间隔方法，但通过使用移动闭塞的追踪间隔方法，可以大幅缩小追踪列车间隔，进行输送 也可以通过北斗卫星实现同一列车的车头、车尾定位，开展列车完整性检查，避免列车解体后对后续列车造成安全风险。

“北斗”与5g技术的特点相辅相成。 “北斗”赋予全世界感知时间和位置的能力5g技术，刺激移动通信网、网络的强大动能，瞬间定位高铁列车等移动新闻，明确其目的地和瞬间运行的速度，应对高速铁路列车移动闭塞的技术

根据《新时期交通强国铁路先行计划纲要》提出的目标，中国高速列车到2035年将是利用北斗卫星导航系统、5g通信技术等构成空地一体化的“超级大脑”——新一代更高效、更智能、更环保的列控制系统

扩展阅读

各国高速铁路列控技术的迅速发展

多年来，欧洲开发了适合本土的欧洲列车运行控制系统( etcs )。 其中etcs-2级列控制系统使用地面无线闭塞中心生成的行驶许可，通过固定应答器提供列车定位标准，利用gsm-r无线互联网实现“车-地”双向新闻传输，在欧洲推广应用

欧洲从2009年开始开发新一代列控制系统( ngtcs )，其中的创新项目“现代交通管理和控制系统”包括“移动闭塞、最高级别的无人驾驶、列车安全定位(卫星技术)、车载设备集成、智能信号系统、列车虚拟连接”等

美国列车自主控制系统( ptc )的功能也很强大，具有列车超速防护、列车防撞、轨道旁边员工安全保护等功能。 列车通过gps定位系统取得自身的所在位置，通过无线通信互联网将列车位置发送到ptc服务器，ptc服务器可以根据取得的消息计算列车的停车位置，并将位置消息发送到车载设备。 ptc系统设有调度中心，可以人为介入列车运行，防止列车冲突。

东日本旅客铁路企业利用移动闭塞技术开发了atacs系统。 该系统主要由无线装置、据点装置、指令装置及车载装置构成。 以前传达的列控制系统主要是通过地面设备完成的，但在atacs系统中列车的控制是由地面和车载共同完成的。

综上所述，即使在欧美日等高铁发达的国家和地区，也在致力于“移动闭塞”技术的研究。

为了适应高速铁路建设的快速发展需要，中国高速铁路列控技术借鉴了欧洲etcs的成功经验，从无到有，取得了很大的飞跃。 我国自主开发的中国列车运行控制系统( ctcs )共分为五个阶段，从ctcs-0到ctcs-4，各有不同的适用范围。 我国时速300公里以上的高速铁路主要使用ctcs-3系统，这是基于无线通信、轨道电路和固定自动闭塞开发的先进列车控制系统。

ctcs-4系统面向中国2035年，是基于移动闭塞、北斗导航和5g通信技术的新一代列车控制系统，被称为列车“超级大脑”，这是中国高速铁路列控技术里程碑式的重大进步。

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