近年來(lái)，中國(guó)高鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅成為推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的巨大引擎，更吸引了世界的目光，成為了中國(guó)的一張靚麗名片。作為高鐵最關(guān)鍵的三大核心技術(shù)之一的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，在中國(guó)通號(hào)科技人員的不懈努力下也從無(wú)到有，走出了一條以自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的獨(dú)特發(fā)展道路，在中國(guó)高鐵“走出去”過(guò)程中扮演著舉足輕重的角色。

一、中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的創(chuàng)新成果

中國(guó)是一個(gè)鐵路運(yùn)輸大國(guó)，運(yùn)能緊張，運(yùn)輸線路復(fù)雜，運(yùn)輸作業(yè)量龐大。為兼顧多種速度等級(jí)和多種信號(hào)系統(tǒng)制式列車運(yùn)行，行車指揮方式和列控系統(tǒng)兼容方案極其復(fù)雜。這些特殊的國(guó)情路情要求中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)具備更高的可靠性和安全性。

中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中，取得多項(xiàng)標(biāo)志性成果，構(gòu)建了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，打造了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其核心成果主要體現(xiàn)為“四個(gè)創(chuàng)新”。

（一）CTCS技術(shù)體系的創(chuàng)新

創(chuàng)新了多制式列控系統(tǒng)兼容技術(shù)、基于GSM-R車地雙向通信集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了路網(wǎng)互聯(lián)互通；提出了適應(yīng)高速切換的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法、動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試方法；攻克了高速列車動(dòng)態(tài)控制曲線模型、多條并線鐵路無(wú)線冗余覆蓋等關(guān)鍵技術(shù)難題；創(chuàng)新了列控系統(tǒng)高安全性設(shè)計(jì)、高復(fù)雜性系統(tǒng)集成、高可信性仿真測(cè)試、高可靠性裝備制造、高適用性工程化實(shí)施等技術(shù)，建立了完整的CTCS列控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

（二）技術(shù)支撐平臺(tái)的創(chuàng)新

為保證CTCS-3系統(tǒng)創(chuàng)新的順利進(jìn)行，增強(qiáng)列控系統(tǒng)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展能力，中國(guó)通號(hào)開展了CTCS-3系統(tǒng)攻關(guān)自主創(chuàng)新，研究并建立了CTCS-3系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室；重點(diǎn)研究測(cè)試案例技術(shù)、仿真測(cè)試技術(shù)、試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、系統(tǒng)評(píng)估技術(shù)，搭建出CTCS-3系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)集成測(cè)試平臺(tái)；突破了350km/h高速列控系統(tǒng)仿真測(cè)試技術(shù)，提出“機(jī)理建模”結(jié)合“實(shí)物軟件封裝”的混合仿真建模方法，建立了全線、全景、全速綜合仿真測(cè)試平臺(tái)和整套測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)方案。

（三）系統(tǒng)核心技術(shù)的創(chuàng)新

CTCS-3列控系統(tǒng)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模復(fù)雜實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，核心設(shè)備包括了車載ATP、無(wú)線閉塞中心（RBC）、列控中心（TCC）、臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRs）及GSM-R無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等。其中，最具代表性的車載ATP和無(wú)線閉塞中心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)原創(chuàng)性的技術(shù)創(chuàng)新。

（1）車載ATP設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新

1）CTCS-3/CTCS-2不停車動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制。在車載ATP設(shè)備中，CTCS-3主控單元和CTCS-2主控單元采用系統(tǒng)同步技術(shù)和曲線計(jì)算同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)不停車的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，提高了旅客舒適度，并保證了運(yùn)營(yíng)效率。

2）車載安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)采用交叉冗余結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的主備系可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的狀態(tài)同步，從而實(shí)現(xiàn)熱備雙系的無(wú)縫切換。該結(jié)構(gòu)能夠?qū)㈦p系中的完好功能靈活組合，形成功能完整的車載設(shè)備，極大提升了車載設(shè)備的可靠性和可用性。

3）車載安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)的輸入級(jí)、處理級(jí)及輸出級(jí)均采用安全保障技術(shù)。在采用多重安全保障技術(shù)中，同步安全處理總線技術(shù)，在保障安全比較的基礎(chǔ)上，避免了處理器之間等待同步的時(shí)間消耗。該結(jié)構(gòu)極大提升了平臺(tái)安全性、處理能力與處理效率。

（2）無(wú)線閉塞中心設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新

1）RBC安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)及系統(tǒng)安全軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)基于比較和多重信息融合的安全監(jiān)控、安全操作系統(tǒng)多任務(wù)檢測(cè)、系統(tǒng)內(nèi)存實(shí)時(shí)在線故障檢測(cè)、CPU內(nèi)存寄存器實(shí)時(shí)在線故障檢測(cè)等技術(shù)，提高了安全計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)吞吐能力，保證RBC系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2）可支撐復(fù)雜樞紐拓?fù)涞碾娮拥貓D，采用基于點(diǎn)和線的幾何方法對(duì)鐵路線路進(jìn)行抽象描述，實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有多站場(chǎng)、多側(cè)線分區(qū)、多聯(lián)絡(luò)線、多里程變換和斷鏈的復(fù)雜樞紐線路的全方位支撐。

3）采用了密鑰生成和管理關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)符合國(guó)家信息安全和密碼管理的相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，適用于現(xiàn)行列控系統(tǒng)的密鑰管理機(jī)制，在列控系統(tǒng)密鑰管理系統(tǒng)的安全和效率方面處于世界領(lǐng)先水平。

（四）系統(tǒng)集成技術(shù)的創(chuàng)新

對(duì)于CTCS-3系統(tǒng)的集成技術(shù)，突破了系統(tǒng)控制協(xié)同及平滑切換技術(shù)，滿足全路“一張網(wǎng)”規(guī)劃下的CTCS-3/CTCS-2不同等級(jí)線路跨線運(yùn)行要求。重點(diǎn)研究了地面設(shè)備RBC與聯(lián)鎖、CTC、TCC集成技術(shù)，車載設(shè)備、RBC與GSM-R集成技術(shù)，信號(hào)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接口技術(shù)，不同速度等級(jí)列車共線運(yùn)營(yíng)控車技術(shù)。

二、中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（一）系統(tǒng)安全性、可靠性高

首先，中國(guó)高鐵列控系統(tǒng)主要設(shè)備的研發(fā)遵循國(guó)際通行的安全產(chǎn)品開發(fā)流程，安全完整性等級(jí)達(dá)到了最高的SIL4級(jí)，并通過(guò)了第三方國(guó)際知名認(rèn)證機(jī)構(gòu)的評(píng)估和認(rèn)證。

其次，中國(guó)高鐵列控系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程，建立了完整的從子系統(tǒng)專項(xiàng)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)室集成測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)集成測(cè)試、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、試運(yùn)行的完整測(cè)試驗(yàn)證流程，形成了完整的測(cè)試案例庫(kù)，100%覆蓋系統(tǒng)場(chǎng)景，并考慮了更多的特殊情況，使測(cè)試的全面性和可信度大大提高。采用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方式，驗(yàn)證系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、性能，確認(rèn)系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有力的保證了列控系統(tǒng)的安全性和可靠性。

第三，中國(guó)高鐵在不同的運(yùn)營(yíng)環(huán)境和地質(zhì)條件下經(jīng)歷了各種各樣的困難挑戰(zhàn)，針對(duì)高寒、酷熱、戈壁風(fēng)沙、海風(fēng)高鹽等各種復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)條件，以及不同速度等級(jí)線路交匯，多種信號(hào)系統(tǒng)制式并存的復(fù)雜樞紐，中國(guó)高鐵列控系統(tǒng)進(jìn)行了多項(xiàng)攻關(guān)和適配性技術(shù)開發(fā)，保證了系統(tǒng)在各種復(fù)雜運(yùn)營(yíng)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)條件下的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）技術(shù)性能先進(jìn)

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了中國(guó)鐵路高速度、高密度、短間隔、上下線運(yùn)行等運(yùn)輸需求，與歐洲先進(jìn)的ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)相比，CTCS-3級(jí)系統(tǒng)又增加了CTCS-2功能設(shè)計(jì)，作為其無(wú)線通信及RBC故障后的備用系統(tǒng)使用，并采用了更為先進(jìn)的設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的制動(dòng)減速和停車控制方式，有效減輕了司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了列車的運(yùn)行安全。

中國(guó)CTCS列控系統(tǒng)在臨時(shí)限速設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上具有技術(shù)先進(jìn)性和安全性，主要體現(xiàn)在創(chuàng)造性地設(shè)置臨時(shí)限速服務(wù)器對(duì)CTCS-3、CTCS-2系統(tǒng)的臨時(shí)限速進(jìn)行集中管控，實(shí)現(xiàn)了臨時(shí)限速命令的一致性、兼容性，從而保證了列控系統(tǒng)的安全；CTCS-3系統(tǒng)控車時(shí)，當(dāng)無(wú)線通信受到干擾連接超時(shí)或者地面無(wú)線閉塞中心故障時(shí)，可不停車自動(dòng)切換到CTCS-2級(jí)繼續(xù)高速運(yùn)行，最大限度減少故障對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊?。因此CTCS-3/CTCS-2不停車轉(zhuǎn)換是中國(guó)CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)又一重大創(chuàng)造，極大的提高了鐵路的運(yùn)行效率，也提高了設(shè)備故障情況下的系統(tǒng)安全性。

（三）性價(jià)比優(yōu)勢(shì)突出

依托中國(guó)充足的技術(shù)開發(fā)人員，進(jìn)行了高鐵列控系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化，為中國(guó)高鐵走出去提供了極高的“性價(jià)比”優(yōu)勢(shì)。

世界銀行駐中國(guó)代表處2014年7月發(fā)表的一份關(guān)于中國(guó)高鐵建設(shè)成本的報(bào)告數(shù)據(jù)，中國(guó)高鐵的加權(quán)平均單位成本為：時(shí)速350公里的項(xiàng)目為1.29億元人民幣/公里，時(shí)速250公里的項(xiàng)目為0.87億元人民幣/公里。而國(guó)際上，高鐵建設(shè)的成本較高，每公里造價(jià)多數(shù)在3億元人民幣以上。中國(guó)高鐵建設(shè)成本僅相當(dāng)于海外的1/3-1/2。中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)一目了然。

（四）運(yùn)用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富

中國(guó)運(yùn)營(yíng)著上萬(wàn)公里的高鐵線路，運(yùn)營(yíng)里程占據(jù)全球一半以上，每天開行動(dòng)車組列車一千多對(duì)，上萬(wàn)臺(tái)/套控制設(shè)備不間斷運(yùn)行，年發(fā)運(yùn)旅客數(shù)量近10億人次，高強(qiáng)度、大密度的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，積累著無(wú)比龐大的運(yùn)營(yíng)維護(hù)數(shù)據(jù)。這些在高鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的數(shù)據(jù)樣本，對(duì)世界范圍的高鐵建設(shè)提供了龐大的實(shí)踐數(shù)據(jù)支持和借鑒，成為中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的突出優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我們還自主研發(fā)了智能敏捷運(yùn)維系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列控系統(tǒng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程診斷，為系統(tǒng)運(yùn)維提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

（五）產(chǎn)業(yè)支撐全面

一個(gè)產(chǎn)業(yè)要取得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，必須有配套產(chǎn)業(yè)的支持，而且配套產(chǎn)業(yè)也往往要具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)高鐵充分利用國(guó)內(nèi)擁有的全球最為龐大、完整、系統(tǒng)和運(yùn)行高效的供應(yīng)鏈，建立起集設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證、施工安裝和運(yùn)維服務(wù)為一體的全套產(chǎn)業(yè)化基地。完整、先進(jìn)和高效的配套產(chǎn)業(yè)成為中國(guó)高鐵產(chǎn)業(yè)另一巨大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)高速鐵路列控系統(tǒng)已經(jīng)積累了大量的先進(jìn)技術(shù)及成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)的安全性、可靠性得到了充分的驗(yàn)證。我們?cè)敢庠?ldquo;一帶一路”戰(zhàn)略的指引下，與世界上其他國(guó)家深入開展互利合作，一起分享中國(guó)技術(shù)、中國(guó)裝備、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)和中國(guó)智慧！