第四节　列车运行控制系统的技术形成过程

列车运行控制技术在不断提高的列车速度、密度等运营需求下，不断发展的电气、电子、信息及自动化技术推动下，功能不断增强完善，自动化程度不断提高。此外，列车运行控制技术也是不断总结事故教训发展来的，是人们经验智慧的结晶。从一次次重大行车事故中，人们不断发现原有系统的安全漏洞，寻求技术手段防止人为失误，从而逐渐完善系统的功能、性能，推动列车运行控制技术不断发展，保证运行安全、提高运行效率。

列车运行控制技术的形成过程经历了如下几个阶段：

1.地面人工信号

自1804年世界首条铁路在英国开始运营就产生了如何控制列车间隔以保证行车安全的问题，从而产生了行车闭塞法。起初只有白天行车且铁路上只有一列列车来回运行，所以不必考虑列车相撞的问题。随着社会的发展，客货运量不断增长，铁路运行线路不断增长，车站增多，运行列车也增多。为防止列车相撞，在线路上安装各种信号设备。通过地面信号显示系统，以物体大致形状、灯光的数目和颜色等视觉信号或音响信号等听觉信号给司机以各种运行条件的指示，提醒司机采取相应的措施，以免发生列车正面冲突和追尾事故。1832年，美国开始在车站上设置信号机，为站与站之间传送信息。信号机上挂有果物笼状的东西，外面包白布或黑布，吊在10m高的柱子上，这个信号叫球信号。当列车从车站发车时，发车站将白球挂在柱顶，指示列车可以出发。接车站将白球挂在中间，指示列车进站停车；将白球挂在柱顶，指示列车通过；将白球挂在柱下，指示列车停在站外。若发车站将黑球挂在柱顶，则表示列车晚点。由于当时站间还没有通信手段，相邻车站用航海望远镜观察，根据球信号的颜色和位置向司机传送信号。从那个时代起，信号机已经开始起闭塞机的作用，只不过两站间闭塞关系靠人工保证，而不是靠设备保证。

这个阶段，主要是依靠信号工的眼睛观测（传感器），通过人控制的信号给司机传递行车命令（传输），由信号工控制列车间隔。列车完全由司机驾驶，并负责列车的运行安全。

2.地面自动信号

1872年，美国人鲁滨逊发明了轨道电路，实现了列车占用钢轨线路状态自动检查。利用轨道电路检查列车占用轨道的状态信息，控制信号显示，进而出现了地面自动信号，使地面信号显示能真实反映线路空闲状态，也就是说，按信号显示行车能够防止列车冲突事故。只有当线路在空闲状态时，信号开放才是安全的。

这一阶段列车的间隔调整采用半自动闭塞或自动闭塞。所谓半自动闭塞即人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。而自动闭塞则是列车根据运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机的显示，司机凭信号显示行车的闭塞方法。

地面信号显示仅仅指明列车前方线路状态，列车完全由司机驾驶，安全掌握在司机手中。

3.机车信号

以地面信号显示为主的铁道信号系统只是向司机提供地面视觉信号，但由于地面信号显示有时受到自然环境（如雾、风沙、大雨等）的影响及地形的限制，司机往往不能在规定的距离内及时瞭望前方信号机的信号显示，因而有冒进信号的危险。为将列车运行前方所接近信号机的显示情况及时通告司机，发明了机车信号设备，将地面的视觉信号通过技术手段引入司机室，改善了司机瞭望条件。这样司机就能够在任何条件下从容地驾驶列车，当前方信号为禁止信号时及时采取制动措施，提高了列车运行的效率和安全程度。

值得指出的是，在以地面信号为主体信号的信号系统中，地面信号显示仍是行车凭证，机车信号只是地面信号的复示信号。

4.自动停车装置

无论地面信号还是机车信号都只能确保显示正确可靠，提醒司机及时采取措施，但无法防止由于司机失去警惕而发生危及列车运行安全的事故。实际上，行车时司机有时会产生精神不集中、瞌睡、操纵错误等情况。据铁道研究所（现中国铁道科学研究院）1957年的调查，1955年和1956年全路发生列车冒进进站信号机的事故中，由于司机失去警惕而造成的事故分别占57.6％和53.4％。因此人们又研制了列车自动停车设备（Automatic Train Stop，简称ATS），其功能是当地面信号的“禁止命令”未被司机接收时就自动实施紧急制动，强迫列车停车。尤其是电码轨道电路的出现，使得利用轨道电路向机车传送信息成为可能，地面轨道电路、机车信号与自动停车装置结合，构成了简单的列车运行自动控制系统，当“禁止信号”未被司机接受及时停车时，自动停车装置就自动实施紧急制动，强迫列车停车。这样列车运行控制系统不再只是指明安全运行条件，列车的安全由设备和司机共同保证。在这个阶段，地面信号仍是安全行车的凭证，机车信号只是辅助信号。

5.自动列车防护系统

自动停车装置的使用，有效地消除了因司机失去警惕而造成的冒进禁止信号情况，在保障行车安全方面发挥于巨大的作用。但是，由于自动停车装置存在警惕按钮。司机在不清醒状态下，若通过习惯性地按压警惕按钮，仍会使自动停车装置不起作用，而又没有实施人工制动，则仍然可能发生冒进信号的事故，成为危及行车安全的一大隐患。此外，自动停车装置报警频繁，在报警声持续时间内，司机在操纵列车的同时还必须兼顾按压警惕按钮，对司机的正常操纵带来一定的影响，继而使司机对此设备产生反感，出现违章关机现象。

20世纪50年代末，高速铁路的崛起和发展给世界铁路的重新振兴带来了勃勃生机，对铁道信号系统装备提出了更高的要求。传统的以地面信号显示传递行车命令，司机按行车规定操纵列车运行已不能满足要求。当列车运行速度提高到某一程度时，由于司机瞭望和确认地面信号的时间很短，不能保证行车安全和效率，无法依靠地面信号显示正常行车。根据国际铁路联盟（UIC）734R法令推荐：依据地面信号行车，可接受的最高行车速度为140～160km/h；列车速度为160～200km/h时，应安装使用机车信号或列车运行控制系统作为辅助以增强地面信号；列车运行速度高于200km/h时，必须采用带有速度监督的连续式列车运行控制系统，以机车信号为行车凭证。

随着铁路的发展，特别是列车运行速度和密度的不断提高，列车运行控制系统也逐步由以地面信号显示传递行车命令，发展到以列控车载设备给司机显示根据地面发送的信息和列车参数实时计算出列车运行的允许速度，自动监督列车运行，一旦列车运行速度超过允许速度，列控车载设备自动实施常用制动或紧急制动，有效防止两冒一超事故，确保行车安全。这样由地面设备和车载设备构成的系统也称为自动列车防护系统。

概括地来说，列车运行控制技术的形成过程如下：

（1）地面手动信号。

（2）自动闭塞+地面主体信号。

（3）自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号。

（4）自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+自动停车。

（5）自动列车防护系统。