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1、 铁路信号新技术发展概述党的十六大胜利闭幕后，铁道部提出了铁路建设跨越式发展规划，即要建设一个发达完善的现代化铁路网，以适应国民经济发展的总体要求；要实现技术装备现代化和铁路指挥管理信息化，推进主要行车设备的自动化和智能化。第六次提速实施后，我局管内京广、陇海、京九干线进行了大幅度提速，其中京广线部分区段时速达到180250Km/h、陇海线郑徐段时速达到180Km/h，为此采用了大量先进的信号高新技术设备，主要有ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞、97型25Hz相敏轨道电路、CTC新一代的调度集中、JT1C2000型主体化机车信号等新设备、中国列车运行控制系统（CTCS2地面列控设备和CTC
2、S2200H型车载设备）、车站区间一体化联锁系统等。高速铁路是当今世界铁路高新技术发展的一项重大成就，是铁路发展的必然趋势，它具有安全性能好、运行速度快、经济效益高、能源消耗低、环境污染轻等优点。高速铁路的行车特点是列车运行速度高（一般在200Km/h以上），列车运行间隔时间短（一般在5分钟以下）。为此，铁路信号设备必须采用一系列新技术，才能确保高密度运行的需要。铁路信号技术不再是过去那种单纯的、单一的信号概念了，而是囊括了计算机及网络、自动控制、电子电磁感应等领域的技术。一、相关系统名称缩略含义介绍：1. DMIS:是铁路运输调度指挥管理信息系统 (Dispatch Management I
3、nformation System)四个英文字母的缩写。2. TDCS:是列车调度指挥系统 (Train operation Dispatching Command System)四个英文字母的缩写;是在2005年部铁路信息化总体规划中重新定义的概念。3. TMIS:是铁路运输信息管理系统（Transportation Management Information System）四个英文字母的缩写。4. CTC:是调度集中系统 (Centralized Traffic Control system)四个英文字母的缩写；FZCTC:分散自律调度集中系统。5. CTCS-2 Chinese Tra
4、in Control System Level 2中国列车控制系统2级6. CTCS2-200H （Chinese Train Control System Level 2，时速200km/h、和利时），中国列车控制系统车载设备7. ATP( Automatic Train Protection )列车自动防护系统8. ETCS European Train Control System 欧洲列车控制系统9. ATO（Automatic Train Operation）列车自动驾驶系统10. ATS（Automatic Train Supervision）列车自动监控系统11. LEU（Lin
5、e side Electronic Unit）轨旁电子单元12. ATC(Automatic Train Control) 列车自动控制系统13. GSMR（GSM for Railway）铁路专用全球移动通信系统14. LKJ 列车运行监控装置二、列车运行控制系统的发展趋势列车运行控制系统是保证列车行车安全和提高行车效率最有效的信号设备。世界发达国家在高速铁路上都特别重视开发、研究和应用新系统，以满足列车运行安全和提高效益的需要。在普通速度线上，司机是根据地面信号显示控制列车运行的；而在高速线上，由于速度高，司机在很短时间内要辨认地面信号是非常困难的，司机就不能按地面信号控制列车，而必须将地
6、面发送的信息直接与机车制动系统相联系，要做到这一点，就必须强化列车速度控制系统。下面分别对机车信号、列车速度控制系统、地面信息发送设备的发展趋势进行探讨。1、机车信号机车信号是接收地面信息、复示或预告地面信号、给速度控制系统提供速度等级的一项重要设备。在高速铁路线上，机车信号提供的速度信息是直接指挥列车运行的命令，因此，必须具有高可靠、高安全的性质，不受环境因素影响，具有很高的抗干扰能力，确保接收信息在整个列车运行中的正确率达到100。随着现代科学技术的高度发展，应把数字信号处理技术应用在机车信号设备中，使其能接收多种信息，以全数字化系统代替传统的模拟电路，以大规模、超大规模集成电路代替分立元
7、件，使设备更加稳定、可靠，且体积小；在硬、软件设计上，应考虑故障弱化和故障安全技术，应尽量避免在设备发生故障时由最高速度等级发出停车指令，使列车造成不必要的紧急制动，危及行车安全；在双机冗余系统中，因设备故障转换到副机工作时，其输出的速度等级中断时间不应影响速度控制系统的工作。研制新制式机车信号设备时，要考虑兼容既有线的信号设备，达到通用。北方交通大学研制的JT1A（B）型通用式机车信号采用了数字信号处理技术，现已适应了我国快速铁路的需要。北方交通大学研制的JT1C2000型主体化机车信号于2002年7月15日通过铁道部鉴定，它具有以下特点：采用DSP、CPLD、USB接口，嵌入式结构等多项计
8、算机技术，按主体化进行系统设计；采用“二取二”的容错安全结构；采用32位浮点高速DSP运算，频域和时域处理相结合，提高信干比；各制式信号并行处理，提高信息处理速度；采用双机热备、双线圈接收感应器等冗余结构；设有机车信号记录器，记录器与接收主机一体化设计，可为处理故障和维护管理提供数据；预留串行输出，可支持大信息量的双向传输；电源系统采用动态检测技术；可用便携式机车信号测试仪进行自动闭环测试；采用模块化设计，与JT1A（B）型兼容；采用双面点阵式数码显示器，直接显示信息代码。2、列车运行控制系统列车速度控制系统在高速铁路上应用时，要求其具有高安全性。目前在高速铁路线上大部分国家采用了列车自动防护
9、系统（ATP）和列车自动限速系统(ATC)两种列车速度控制系统。我国在发展准高速铁路时，引进了法国的TVM300机车信号及超速防护系统，为发展高速铁路列车速度控制系统积累了经验。我国高速铁路的列车速度控制系统发展的档次应再高一些，应采用自动限速系统或模式限速曲线控制方式的超速防护系统（目前秦沈客运专线采用了TVM430机车信号及超速防护系统）。为了确保列车运行安全，防止在出现故障时，列车停在隧道内，超速防护系统或自动减速系统还应该设计出一个超越距离，使列车只有驶出隧道后才能停下来。在高速铁路线运行的高速列车，应该考虑旅客的舒适性，实施制动时，当没有紧急情况出现时，一般都应采用常用制动。在高速铁
10、路线上使用的列车速度控制系统必须具有故障降级功能，当采用自动限速设备时，若发生故障应立即降为超速防护系统；当采用超速防护系统时，应降为自动停车功能。列车速度控制系统除本身双套冗余外，还应增加一套独立的自动停车设备，使列车速度控制系统的安全、可靠性极大提高。3、列车自动防护（ATP）系统ATP系统的关键设备是轨道电路及车载设备,为保证ATP系统的独立及完整性，车站控制及轨道电路ATP编码的区域控制中心(计算机联锁及列车控制编码)。区域控制中心的主要功能 可实现区域控制范围内正线信号设备的联锁控制；通过数字轨道电路为区域控制范围内的运行列车提供超速防护控制信息；可实现与ATS系统的结合；设置维护终
11、端，提供系统监测功能。数字轨道电路的主要功能 列车占用检查并将此信息传至区域控制中心；接受区域控制中心的列车运行的目标速度、空闲轨道区段、临时限速信息、运行方向及进路信息等经轨道电路传送给列车。车载ATP设备的主要功能监督列车在任何情况下不会超出车辆的构造速度监督列车在任何情况下不会超出线路的设计速度监督并保证列车在停车点前停车监督并保证列车在限速点前降到规定的速度按照进路的情况，自动监督并保证列车的运行安全防止列车错误退行防止列车在移动中打开车门列车停车时，防止司机或ATO错开车门防止列车在站台停车时，没有停在规定范围内而打开车门(预留)系统的制动模式根据国外成熟经验，考虑我国国情以及今后列
12、控系统的发展，我们的列车自动防护（ATP）系统方案采用连续速度控制的列控模式（或称一级速度控制模式）。地面区域控制中心通过进路控制以及地对车信息传输系统（数字无绝缘轨道电路）连续地向列车传送列车至目标点的距离、线路信息、目标点速度等数据，车载列控设备对其进行处理接收，并与列车的实际性能综合计算，由此生成相应的曲线，保证列车安全地运行。如图3-1所示，一级速度控制模式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用的闭塞分区入口为目标点，向列车传输目标速度、目标距离等信息。列车运行间隔距离为：Sz=S1+S2+S3。（S1车载设备接收地面信号反应时间和制动响应时间走行距离；S2列车从最高
13、速度制动停车距离；S3过走防护距离。）4、地面信息发送设备高速铁路线上地面发送的信息分为速度等级信息和线路信息两部分。为了得到列车速度信息必须要检测前方列车的位置，目前大部分国家都采用固定的闭塞方式，以列车是否占用闭塞分区来确定先行列车和后续列车间隔几个闭塞分区，以便确定后续列车的速度等级。也有部分同家的高速铁路采用移动闭塞的方式，列车通过信道向控制中心传送列车的速度、目前所处的位置等信息，由控制中心根据线路状况，前、后车速度及距离经计算得出后车与前车的安全间隔及行车速度向后车传送。采用固定闭塞时可以使列车速度控制系统减少地面发送的信息量。速度等级信息应满足列车速度控制系统的需求，高速铁路上一
14、般都要求发送10个以上的速度等级信息。目前，我国采用了固定的四显示自动闭塞，轨道电路采用了UM71无绝缘轨道电路或18信息移频轨道电路，发送的速度等级信息都超过了14个（设计预留信息18个)。秦沈客运专线采用了UM2000无绝缘轨道电路，与原UM71轨道电路相比，UM2000轨道电路还增加了以下新的特点：轨道电路短路电流达到800A以上，远大于原UM71轨道电路的500A，提高了信干比，为车载接受设备稳定、可靠工作提供了更为有利的条件。调谐区长度由原UM71轨道电路的26米缩短为19.2米，同时将死区段长度缩短为12米。增加低频串音防护单元，大大降低邻频纵向串音干扰，并且具备了BA断线纵向串音
15、防护功能。在车站股道，UM2000轨道电路的配置方式，具有良好的同频邻线横向干扰串音防护功能。2003年4月，铁道部决定，以后再上马的自动闭塞区段一律采用ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞设备，该设备具有较好的轨道传输性和较高分路灵敏度，具有较强的抗干扰能力，符合无绝缘、双方向、速差式自动闭塞的技术发展方向（见ZPW2000A讲义），我局陇海线郑州洛阳段、候月线月山阳城、新荷线、京广线苏桥小商桥已经开通了ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞，焦枝线等将逐步改造为ZPW2000A型无绝缘移频自动闭塞设备。半自动闭塞区段一律采用计轴设备。为了确定区间的限速值、线路的参数、桥隧防护点等线路状态，需要发送线路参数信息。发送线路参数信息应采用查询/应答器方式，或采用叠加方式，叠加在速度等级信息上向钢轨线路发送。为了在轨道电路上传递更多的信息，应积极开发和研制数码式信息发送设备，把叠加的线路参数和速度等级信息采用一帧数码信息一起向车上发送。三、智能型铁路信号电源系统由于普通型铁路信号电源屏存在较多技术问题，虽然尚能使用，但已经不能满足铁路信号设备发展的需要，所以智能型铁路信号电源系统应向智能化、网络化、模块化、绿色化方向发展，应具有如下功能及特点：它采用计算机、电工、功率电子、自动控制、监测等多项先进的、成熟的技术，实现了铁路信号电源系统的智能化、网络化、模块化。系统具有三遥功能
