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從美國火車脫軌看PTC為什麼那麼重要

12月18日美國全國鐵路客運公司一列客車18日在華盛頓州塔科馬以南脫軌, 造成多人死傷。 美國全國鐵路客運公司當天發佈聲明說, 由西雅圖開往波特蘭的501次列車當天在華盛頓州塔科馬以南路段脫軌。 列車上有約78名乘客和5名工作人員, 目前已知一些乘客和工作人員受傷。 受事故影響, 該公司暫停西雅圖以南的運營。 在給人們帶來快捷、便利出行條件的同時, 高速鐵路的運營環境和安全問題不容忽視。 其中最引人注目的就是沒有裝列車運行控制系統, PTC是怎麼控制列車的呢?


作為改善運營環境和防護安全問題的列車控制系統, 其作用相當於列車的中樞神經和大腦。 目前, 各國都在大力發展列車控制技術, 力爭在國際鐵路運輸自動化控制領域佔有一席之地。


PTC 系統

美國國家運輸安全委員會(NTSB ), 早在1971年就強烈要求採用更先進的技術措施去防護鐵路運輸中的人因故障。 美國鐵路信號公司自1985年起研發該項技術。 1994年美國聯邦鐵路管理局(FRA )在鐵路通信和列車控制方面向國會提交了一份報告, 創造了術語“PTC (Positive Train Comtrol )”, 並于2004年向國會撥款委員會提交了一份關於PTC 系統優勢和成本的報告, 在2005年3月7日, 為了促進PTC 系統的推廣,

控制系統設計性能標準的最終規定。 PTC 系統是為控制列車安全、可靠、精確和有效地運行, 集行車指揮、控制、通信和資訊化等子系統于一體的集成系統。

PTC 系統具有防護列車相撞、防止超速脫軌、保護鐵路人員(線路養護、橋樑和信號維護)生命安全, 以及在限制區防止列車進入, 在列車停車點防止列車移動等功能。 PTC 系統的複雜性很大程度上取決於自動化水準、實現功能、系統結構、地面系統(如無信號、閉塞信號、機車信號等)和列車控制等級。

PTC 系統適用於貨運鐵路、城際高速鐵路, 具有閉環控制、車載衛星定位系統、無線傳輸位置報告和行車許可等特徵。 FRA 要求PTC 系統除了具有防止列車相撞、強制速度限制、保護軌道上工作人員及設備安全等功能外, 還要具有更精確的列車跟蹤和運行管理能力, 以期縮短列車間隔時間、增加運力、降低工作量、減少軌旁電子設備。

PTC 系統通過GPS 獲取列車位置的地理座標(經緯度)並與線路地理資料進行比對, 從而得出該時刻的列車位置資訊。

然而, 從GPS 獲取的列車經緯度資訊會有一定的偏差, 這對於列車精確控制系統而言, 足以對列車安全行駛和制動曲線的精確性產生嚴重影響, 需要對位置資訊進行修正。 故PTC 系統在判定列車位置之前, 使用加速度計、光纖陀螺和轉速計探測出列車加速度數據、橫向加速度數據及列車速度資料, 經卡爾曼濾波去除雜訊後得到真實加速度和速度資訊, 再結合線路資訊資料庫進行比對, 最後得到列車實際位置資訊。

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