鐵路信號知識

 來恩偉業(yè)-李國華

1．鐵路信號系統(tǒng)概述
1．1基本概念
鐵路信號是鐵路“信號、聯(lián)鎖、閉塞”的總稱，是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主體設(shè)備及其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個完整的體系。
1．2基本功能
鐵路信號設(shè)備是鐵路運輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)備之一。它猶如人的耳目和中樞神經(jīng)，擔(dān)負(fù)著路網(wǎng)上行車設(shè)備的運用狀況、列車運行的實時狀態(tài)、運輸調(diào)度的指令控制等信息的傳遞與監(jiān)控任務(wù)。鐵路信號的主要功能是：保證鐵路行車安全、擴大線路通過能力、提高運輸組織效率、改善職工勞動條件。
1．3基本特點
鐵路信號所具有的特點及優(yōu)勢：技術(shù)密集度高、更新?lián)Q代快；投資少、見效快、效益高；滲透鐵路運輸各部門，全程全網(wǎng)服務(wù)于鐵路運輸；由鐵路信號產(chǎn)生的各種實時信息傳輸速度快、準(zhǔn)確率高；控制命令邏輯關(guān)系嚴(yán)密，安全可靠度強。
鐵路信號是鐵路現(xiàn)代信息技術(shù)的重要領(lǐng)域，列車運行控制與行車調(diào)度指揮自動化是鐵路信號發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)，代表著鐵路行車信息與控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨著我國鐵路交通建設(shè)的快速發(fā)展，當(dāng)今鐵路信號系統(tǒng)技術(shù)已融通信、信號、計算機等先進技術(shù)于一體，并向數(shù)字化、智能化、綜合自動化方向發(fā)展，其發(fā)展水平已成為我國鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的重要標(biāo)志之一。

2．鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備
2．1信號機
包括地面固定信號、機車信號及各類信號標(biāo)志。其功能為傳達、指示列車運行命令、提供列車運行信息、反饋列車運行實時軌跡，以及表示某種特定信號警示。
2．2軌道電路
包括有絕緣（機械）軌道電路、無絕緣（電氣）軌道電路。其功能為采集列車運行實時狀況、表達鋼軌線路占用情況、檢查軌道性能的實際狀態(tài)。
2．3道岔轉(zhuǎn)轍裝置
包括電動轉(zhuǎn)轍機、電液轉(zhuǎn)轍機。其功能為根據(jù)列車運行需要，接受控制命令自動分隔線路、開通并鎖定列車通行進路。
2．4控制設(shè)備
包括電氣集中、微機聯(lián)鎖、駝峰信號等聯(lián)鎖主機與控制臺。其功能為完成操作與控制信號設(shè)備、實時表示各類信號設(shè)備的實際運用狀態(tài)。
2．5電源設(shè)備
包括車站電源屏、區(qū)間電源屏、駝峰電源屏。其功能是為信號、聯(lián)鎖、閉塞設(shè)備提供電動力，并具備兩路能自動轉(zhuǎn)換的可靠電源。
2．6電線路
包括普通信號電纜、綜合扭絞電纜、數(shù)字信號電纜、光纜。其功能為溝通信號、聯(lián)鎖、閉塞設(shè)備，形成一體信號網(wǎng)絡(luò)。

3．鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)成
3．1車站聯(lián)鎖系統(tǒng)
“聯(lián)鎖”—— 是指為保證行車安全，而將車站的所有信號機、軌道電路及道岔等相對獨立的信號設(shè)備構(gòu)成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關(guān)系，即聯(lián)鎖關(guān)系。
3．1．1電氣集中聯(lián)鎖
以電氣傳輸方式集中操控信號機、道岔轉(zhuǎn)轍機等設(shè)備的車站聯(lián)鎖設(shè)備。
3．1．2計算機聯(lián)鎖
是指利用微型電子計算機對車站值班員的操作命令及現(xiàn)場設(shè)備表示信息進行邏輯計算，以實現(xiàn)對信號機、軌道電路及道岔轉(zhuǎn)轍機等設(shè)備進行集中控制的車站聯(lián)鎖設(shè)備。
3．1．3發(fā)展方向
計算機聯(lián)鎖具有信息量大，便于聯(lián)網(wǎng)和升級的特點。目前，車站計算機聯(lián)鎖不論從軟硬件水平、檢測手段和運用質(zhì)量等方面都已具備了加快發(fā)展的條件。為滿足CTC區(qū)段和列車運行速度超過160km/h的區(qū)段，以及客運專線、煤運專線、高速鐵路等均將采用計算機聯(lián)鎖設(shè)備，并借鑒德、法、日等國家先進經(jīng)驗，在鐵路樞紐地區(qū)和有需求的區(qū)段將大力發(fā)展、采用區(qū)域計算機聯(lián)鎖設(shè)備。
3．2區(qū)間閉塞系統(tǒng)
“閉塞”—— 是指為保證行車安全，而將列車正在運行的線路區(qū)段予以（電氣）封閉，以防止對向列車、后續(xù)列車的正面沖突或追尾事故的發(fā)生。
3．2．1半自動閉塞
通常采用64D、64F等制式，即：兩站間區(qū)間為一個“閉塞”分區(qū)，只容許運行一趟列車。
3．2．2自動閉塞
通常采用多信息移頻自動閉塞、UM-71、ZPW-2000A等制式，即：將兩個車站間劃分為若干個“閉塞”分區(qū)，可容許兩趟以上列車按規(guī)定的間隔時分、以相同的行進方向連續(xù)進入?yún)^(qū)間安全運行。
3．2．3發(fā)展方向
為保證提速列車追蹤運行安全，速度超過120km/h的區(qū)段應(yīng)采用速差式自動閉塞。為此，目前全路正推行實施采用ZPW-2000系列（或UM系列）設(shè)備以統(tǒng)一我國鐵路自動閉塞制式。
在既有線進行統(tǒng)一自動閉塞制式改造的同時，將對機車信號車載設(shè)備同步改造為JT-1C2000型主體化機車信號設(shè)備，主體化機車信號是信號聯(lián)鎖向列車控制的延伸，是列車超速防護的重要基礎(chǔ)。主體化機車信號改造將統(tǒng)一機車信號低頻信息碼，并實施站內(nèi)正線電碼化疊加預(yù)發(fā)碼技術(shù)。
3．3駝峰信號系統(tǒng)
根據(jù)鐵路運輸物流的不同去向，通過分布于全路各樞紐地區(qū)的鐵路編組站對各方向到達的列車進行解體、編組作業(yè)，重新組合列車以完成延續(xù)運輸，而駝峰信號控制系統(tǒng)即承擔(dān)了此項任務(wù)。
目前，駝峰信號控制系統(tǒng)正向綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展，其控制技術(shù)包括車輛溜放進路、溜放速度及機車推峰速度等實行自動控制。
3．4列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）
包括列車自動停車、自動機車信號、列車速度自動監(jiān)督和控制、機車信號與超速防護系統(tǒng)。
在列車運行速度超過160km/h的區(qū)段，必須實行列車運行控制系統(tǒng)，即列車超速防護系統(tǒng)，其設(shè)計按照5個等級進行：
0級——為既有線的現(xiàn)狀；
1級——由主體化機車信號、點式設(shè)備和安全型監(jiān)控裝置構(gòu)成；
2級——基于軌道電路（模擬或數(shù)字），與點式設(shè)備和車載ATP設(shè)備構(gòu)成；
3級——基于軌道電路GSM-R，與點式設(shè)備和車載ATP設(shè)備構(gòu)成；
4級——完全基于GSM-R的ATP系統(tǒng)。
3．5行車調(diào)度控制系統(tǒng)（CTC）
根據(jù)全路電務(wù)跨越式發(fā)展規(guī)劃，將以DMIS為平臺，以CTC為核心，以行車指揮自動化為目標(biāo)，加快實現(xiàn)鐵路運輸調(diào)度指揮管理系統(tǒng)現(xiàn)代化。
3．5．1發(fā)展CTC
當(dāng)今鐵路將加快發(fā)展新一代CTC，實現(xiàn)分散自律和智能化控制，在對列車運行實行調(diào)度集中控制的同時，實現(xiàn)對調(diào)車作業(yè)的集中控制。
行車調(diào)度控制系統(tǒng)包括調(diào)度集中、調(diào)度監(jiān)督及遙控、遙信系統(tǒng)。3．5．2 DMIS技術(shù)
DMIS系鐵路運輸調(diào)度管理信息系統(tǒng)，其功能是將實時采集現(xiàn)場信號設(shè)備運用狀況的信息，并及時傳送至各級運輸調(diào)度管理中心。目前需進一步擴大DMIS系統(tǒng)在全路的覆蓋率，以加速實現(xiàn)鐵路運輸調(diào)度指揮現(xiàn)代化。
3．6微機檢測系統(tǒng)
微機檢測系統(tǒng)是對信號機、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍機等基本信號設(shè)備電氣特性指標(biāo)和運行狀況（包括：對道岔缺口變化、信號機械室環(huán)境等）進行實時監(jiān)控的一種系統(tǒng)設(shè)備，其對信號設(shè)備的日常維護、故障處理、以及確保設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行均具有直接的指導(dǎo)作用。因此，建立一體化的信號綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前一項發(fā)展任務(wù)。
3．7其他安全技術(shù)系統(tǒng)
3．7．1 DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)
即在非正常行車的情況下，利用無線列調(diào)現(xiàn)有系統(tǒng)向司機傳達書面調(diào)度命令作為行車憑證的一種行車安全裝置，也是DMIS和新一代CTC的配套設(shè)備。
3．7．2 調(diào)車無線機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)
將調(diào)車進路、信號顯示狀態(tài)及調(diào)車作業(yè)單等通過無線傳送到調(diào)車機車，作為調(diào)車的憑證，可為調(diào)車作業(yè)提供進路開放狀態(tài)，并對機車實施監(jiān)控。