经常从事铁路行业的人，或多或少都应该听过“车载设备”这个词。究竟人们常说的车载设备是啥东西呢？今天我们就来探究一下火车上的神秘黑匣子——车载设备。
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什么是火车的车载设备
实际上，车载设备是一种泛称，在铁路机车车辆和通信信号不断发展过程中，一般把车载设备作为控车系统在车上设备的统称，与人们常说的地面设备是相对应的——安装在列车上的设备，就简称为车载设备，而安装在地面的设备则称为地面设备。
不同级别的控制系统，它的车载设备也不太一样。
CTCS（中国列车控制系统 China Train Control System）概念诞生于2002年，系统包括地面设备和车载设备，划分为五级。根据《CTCS技术规范总则》，对CTCS-0至CTCS-4这五级是这么描述的。
列车的速度控制模式在所有CTCS等级中均采用目标距离法，这些等级是基于设备配置的不同而区分的，它们之间的主要区别在于车地信息传输的手段以及线路数据的获取来源。
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LKJ车载设备
在CTCS概念出台时，我国大多数地面和车载设备情况都符合CTCS-0级别的规定，车载设备配置了JT-A/B型通用机车信号和LKJ运行监控记录装置。地面设备则包括各种制式的自动闭塞设备（如交流计数、极频、移频自动闭塞设备），这些设备通过通用机车信号接收来自轨道电路的信号。
LKJ是机车运行监控装置，司机室后方装着它的主机身。LKJ能够凭借列车底部的传感器和接收设备，随时接收地面信号设备传输的信息，在计算机控制下，实时准确地计算出列车当前所处的位置距前方信号机的距离，以及前方显示的车站和通过的道岔、弯道、隧道等的运行参数，从而准确地提示并记录司机的操作。
此外，LKJ还有警告和控制功能。当运行前方信号出现绿灯时，它会语音提示说“绿灯通过”；如果列车超速行驶，它就会自动报警，提醒司机减速；在运行前方信号出现红灯时，它的语音系统会循环呼叫“红灯停车”；如果火车司机没有按它的指示去做，它就会自动采取强制减速或停车措施。
CTCS-0级和CTCS-1级采用了大容量存储技术，将所有线路数据预先存储在车载设备内，通过逻辑推断地址来检索所需的线路数据，并结合列车性能计算出目标距离式制动曲线。线路数据（包括进路数据）在定期维护时通过USB接口导入LKJ设备，而临时限速则是在司机（或者电务人员）出勤时通过IC卡输入LKJ设备。
但是，采用USB导入的方式其实有风险。如果线路数据或临时限速数据输入错误，可能会危及行车安全。同时，面对突发的临时限速情况，通常需要调度口头通知司机，并由司机手动控制列车。LKJ设备还需要手动输入支线号和股道号，涉及的人工操作较多。
2015年10月，K457次列车因施工导致LKJ车载基础数据未及时更新，发生了事故，这件事引起了当时铁路高层的高度关注。后来，原中国铁路总公司要求各铁路局在施工时，将LKJ车载基础数据的更换方案上报至安监部门备案，各铁路局也将LKJ车载基础数据的更换作为安全管理的重中之重。
在实际运用过程中，机车出库前，车载信号工要将最新数据导入监控装置，确保数据准确无误。当数据更新后，工作人员还需要对其进行系统功能测试，确保列车在运行时，车载设备能提供正确的驾驶指令和安全防护措施。换装作业完成后，分析人员下载监控装置数据换装作业文件，对换装试验数据进行深入分析，确保机车换装版本正确、设备工作状态正常、各项参数准确。同时，检测作业人员检查确认换装版本与公布内容一致，保障出库机车安全运行。
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ATP车载设备
ATP系统（列车自动保护系统，Automatic Train Protection）是确保列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统，主要功能是确保列车安全运行，实现超速防护，ATP系统通过地面设备向列车传送“目标速度”或“目标距离”等信息。
CTCS-2级车载设备，其轨道电路信息通过TCR天线接收，并由轨道电路读取模块进行解析。应答器信息通过BTM天线接收，并由应答器读取模块进行解码，并利用速度传感器辅助进行精确定位。此外，系统还可以选配自动列车运行（ATO）单元，并配备独立的无线通信模块和GPRS通信站，以接收ATO相关的数据。
②状态显示单元。状态显示单元是车载系统与列车驾驶人员之间的人机界面，可以显示列车当前运行速度、列车到达某点的目标速度、列车到达某点的走行距离、列车的驾驶模式和有关设备的运行状况等与行车直接相关的信息。显示单元还设置有一些按钮，用于驾驶员操作，控制列车运行。
③速度传感器。信号系统通常在列车上装有一个或多个速度传感器，安装在列车的车轴上，用于计算列车的运行速度和列车运行距离及列车运行方向的判定。
④地面信号接收器。列车地面信号接收器，安装在列车底部，用于接收从轨道上传来的信息，这些信息可以由地面轨道电路发送，或由安装在地面的专门设备如应答器发送给列车。地面信号接收器根据所接收的信息格式、容量和处理速度等因素，可以设计为感应线圈或其他形式，以保证列车在一定的运行速度下能及时接收和处理所收到的信息。
⑤列车接口电路。车载主机将控制信息通过接口电路传送给列车，同时车载主机通过接口电路从列车获得列车运行的状态信息。列车接口电路使用的继电器，根据使用的环境，需要体积小、力学性能好的继电器，一般使用弹簧继电器。
⑥电源和辅助设备。包括为列车自动防护系统车载设备提供所需的电源，还有列车运行模式选择开关，各种电源开关和其他一些辅助设备等。
CTCS-3级能够支持CTCS-2和CTCS-3两种列车控制模式。车载设备中，轨道电路信息通过TCR天线捕获，并由轨道电路解析单元进行处理。应答器信息通过BTM天线捕获，并由应答器解析单元进行处理，利用速度传感器用于辅助确定列车位置，同时GSM-R无线电台用于接收列车控制指令。
在CTCS-3模式下，轨道电路负责检测轨道占用状态，RBC通过CBI接口获取占用信息，行车权限由RBC直接下达。CTC调度台制定临时限速指令，TSRS将这些指令传递给RBC，然后通过无线通信网络传输到车载ATP系统。线路和进路数据（包括行车许可中的线路坡度、速度限制、轨道区段信息和线路公里标）由RBC进行下发。速度传感器用于测量距离和定位，无源应答器用于校正定位误差。列车控制信息通过GSM-R网络传输。在后备方面，CTCS-3级拥有CTCS-2级的后备方案，兼容装备有CTCS-2级车载设备的列车，道岔转换和站内信号机由联锁系统控制，而轨道电路、应答器和区间信号机由列车控制中心管理。
