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1、第四章 铁路车站信号控制系统,第一节 车站信号控制系统基本概念,第二节 车站信号控制系统设计和电路原理,第三节 计算机联锁系统,第一节 车站信号控制系统基本概念,进路、道岔和信号之间的联锁 联锁系统概述 进路控制过程,一、 进路、道岔和信号之间的联锁 在车站范围内，当办理一条进路时，可能存在若干条彼此交叉相互妨碍的进路，若同时办理必然要危机行车安全。机车车辆在进路上运行沿途要经过若干道岔，一旦道岔位置和状态不对或发生变化也会直接影响行车的安全。为了保证机车车辆在其进路上运行的安全，必须采取相应的技术措施，即机车车辆在驶入进路之前，必须确证进路处于空闲状态；必须确证进路上的道岔位置正确而且被锁在
2、规定的位置上，防止由于震动或扳动道岔而使运行中的机车车辆脱轨。,同时，还必须确证其它的机车车辆不会从正面、侧面和尾部闯入进路而造成撞车事故。只有在上述条几满足后才允许进路开通，防护该进路的信号机才有开放的可能。另外，还必须解决对已开通的进路在什么条件下可以提前解锁，为办理另一进路创造条件。 综上所述，在进路、道岔和信号机之间存在着相互制约的关系。下面分别介绍进路、道岔以及联锁的基本概念。 （一）进路的划分 车站的技术作业可分为列车作业和调车作业两类。列车作业主要使指列车的接车和发车作业；调车作业是指车辆的解体和编组，摘挂车辆，机车车辆转线、转场及机车出入库等 。 论列车作业还是调车作业，总是由
3、某一指定地点运行到另一指定地点，在两点间运行的路径称作进路。按作业性质，进路大体上可分为列车进路和调车进路两类。,列车进路又可划为接车进路、发车进路、通过进路和转场进路。凡是列车进站所经由的路进叫接车进路；列车由车站发往区间所经由的路进叫发车进路；列车由车站通过所经过的正线接车进路和正线同方向发车进路组成的进路叫通过进路；列车由车站的一车场开往另一车场所经由的路进叫转场进路。 列车进路又可划为接车进路、发车进路、通过进路和转场进路。凡是列车进站所经由的路进叫接车进路；列车由车站发往区间所经由的路进叫发车进路；列车由车站通过所经过的正线接车进路和正线同方向发车进路组成的进路叫通过进路；列车由车站
4、的一车场开往另一车场所经由的路进叫转场进路。 1、 列车进路的始端和终端 图4-1-1是发现区段的一个中间站，接发列车用的线路有4股道，其中道和道表示是下行正线和上行正线，即与区间相贯通的线路。列车通过车站时要经由正线。3道和4道叫做到发线，即接发列车用。股道编号方法：单线区段的车站从靠站舍起，向远离站舍方向顺序编号。而发线区段的车站，先编正线股道号码，下行正线一侧用单数，上行正线一侧用双数，从正线向外顺序编号。道岔编号方法是：以站舍中心线为分界线，在下行列车进站一侧道岔从外向内顺序变为单数，这些道岔集中的区域称为下行咽喉区；上行列车进站一侧道岔顺序编为双数，同时，把这些道岔集中的区域称为上行
5、咽喉区。,图4-1-1中X进站信号机防护3条接车进路：其中道是下行正线接车进路；3道和4道是下行侧线接车进路。这些接车进路的始端由X进站信号机开始，终端是至股道另一端同方向起阻挡作用的出站信号机止，当无车站信号机时，则以股道末端的警冲标。由此可见进站信号防护的接车进路范围包括咽喉道岔区段DG和接车股道G。如下行3道接车进路的始端是X进站信号机，其终端是3道的X3 出站信号机，该接车进路的范围从X至X3 其中包括3股道,确定各种进路的始端和终端，亦就是确定进路的范围，即确定信号机防护的范围，对进一步研究车站联锁电路的设计是极为重要的。综上所述，列车进路范围确定原则大致如下： 进路的始端是信号机；
6、 进路的终端一般是信号机、站界标以及警冲标； 进路范围内包括道岔和道岔区段； 一架信号机同时可防护几条进路，可以作几条进路的始端 2、 调车进路的始端和终端 调车进路的始端一般是防护该调车进路的调车信号机和车站兼调车信号机，而终端大致有以下几种情况。 （1）由到发线向咽喉区调车的终端 （2）由咽喉区的调车信号机向股道调车的终端 （3）往无岔区段调车进路的终端 （4） 由咽喉区调车信号机往牵出线调车进行的终端,（二）道岔的位置和状态,图4-1-3 是一道岔示意图，其中a图是用轨道双线表示的，b图是以线路中心线单线表示的。道岔有两根尖轨，一根密贴于基本轨，另一根离开基本轨，前者称作闭合尖轨，后者称
7、作开启尖轨。图中所示的道岔尖轨位置是开通线路A-B，即开通的正向，我们习惯称正向为道岔直股。如果将闭合尖轨变换为开启尖轨，而开启尖轨变换为闭合尖轨，则线路A-C开通，即开通侧向，我们习惯称侧向为道岔弯轨。由此可见道岔有两个位置，把道岔经常所处的位置叫做定位，那么办理进路需要临时改变的位置叫做反位。,基本联锁概念 平行进路 :如果两条进路没有任何共用路段，彼此互不妨碍，同时办理同时建立不会危及行车安全的进路，称作平行进路。 敌对进路 :如果两条进路既有共用路段又对共用道岔位置要求相同，在这种情况下，不可能借助道岔位置防止它们同时建立，这类进路称作敌对进路。 抵触进路 :若两条进路具有共用路段，又
8、都经由某一道岔，但该道岔的位置要求不相同的（一进路建立后，另一条进路由于道岔位置要求不符合则不能建立），这类进路存在相互妨碍但用道岔位置能够区分的进路，称作抵触进路。 为了保障列车或调车车列在其进路上运行的安全，在道岔、进路和信号机之间必须存在着某些相互制约的关系，而且必须按照一定的程序才能动作和建立。我们把这种制约关系和程序叫做“联锁”。办理一条进路信号开放基本联锁条件是：进路空闲 ;道岔位置正确并锁闭;没有办理敌对进路，并且将敌对进路锁闭.,二 联锁系统概述,车站信号控制系统的功能主要表现在两个方面：一是控制道岔、进路和信号机；二是实现道岔、进路和信号机之间的联锁。随着铁路运输事业的发展以
9、及科学技术的进步，控制道岔和信号的技术以及实现联锁的技术也在不断地发展。根据控制道岔和信号机以及实现联锁的集中化程度已由非集中联锁系统发展成集中联锁系统。根据控制道岔和信号机以及实现联锁技术方面已经经历了机械化和电气化两个阶段，并正向着电子化阶段过渡。 当前广为使用的集中联锁系统是电气集中联锁系统，该系统是用继电器及其电路实现联锁的，所以又称位继电集中联锁系统，典型的系统是6502电气集中联锁系统。随着微型计算机技术的发展，以及容错理论和技术的发展，用微型计算机作为系统的联锁机构取代继电电路，故称这类联锁系统为微机联锁系统。微机联锁系统的使用标志我国车站联锁技术发展进入了一个新阶段,(一) 车
10、站信号控制系统组成 车站信号控制系统组成框图如图4-1-4所示。系统的设备组成主要由室外和室内设备组成，室外包括色灯信号机、动力转辙机、轨道电路等。室内有联锁机构、控制台、电源以及设备之间的连接电缆等。显然，色灯信号机是作为开笔信号机显示用的执行机构；电动转辙机是作为转换道岔用的执行机构；而轨道电路则是监督进路和信号机接近区段内有无车的执行设备。我们说对信号机、道岔和进路进行控制和监督，实际上就是对色灯兴会见、电动转辙机和轨道电路进行控制和监督。,联锁机构是联锁系统的核心部分，对于电气集中联锁系统而言图4-1-4中的联锁机构是指实现联锁功能的继电器及其电路，在微机联锁系统和联锁机构是微型计算机
11、或微处理器及接口电路等。 在图4-1-4中，联锁机构与外部设备之间的联系线主要是反映了它们之间的信息联系与流向。联锁机构输入信息包括：接收来自控制台的操作信息；来自信号机控制环节的信号状态信息；来自动力转辙机的道岔状态信息以及轨道电路的状态信息。联锁机构对这些信息进行逻辑运算加工处理，形成输出信息包括：道岔控制信息、信号控制信息以及表示信息。用道岔控制信息使道岔转换；用信号控制信息使信号机改变显示；用表示信息向行车人员及信号设备维护人员反映车站作业状况及信号设备的状况。,（二）联锁系统的基本技术 车站信号控制系统是以技术手段实现进行控制和联锁，需要运用以下几方面的技术。 1信号机控制技术 前面
12、已谈到色灯信号机是作为开闭信号机显示用的执行机构，是联锁系统进行控制和监督的对象。 信号机的显示是作为列车是否可以驶入进路的凭证。 只有通过信号开放的技术条件检查确已满足时才允许信号机开放，否则信号机必须在关闭状态。 信号开放后，应对信号开放有关技术条件不间断的进行检查。一旦信号设备发生故障或开放信号技术条件发生变化时，信号必须立即关闭。 信号机每开放一次仅对一次列车有效。 信号开放后受到列车控制应自动关闭。但车站值班员认为有必要时，随时可关闭信号。 信号显示应能指示安全运行速度。,2道岔控制技术 道岔控制技术包括动力与转辙机技术和道岔控制电路技术两部分。 动力转辙机是用于转换道岔的装置，其基
13、本任务是转换道岔、锁闭道岔以及反映道岔的状态。因此，对动力转辙机技术要求为： 必须有足够大的牵引力拖动道岔的尖轨作往复运动； 当尖轨与基本轨达到密贴程度时才对尖轨锁闭，应保证列车通过道岔时，尖轨不致因震动而解锁离开基本轨； 当道岔转换到规定位置，尖轨和基本轨达到规定密贴程度，且被锁闭后，才能给出正确的道岔位置表示； 道岔被挤后，应给出必要的挤岔表示，且非经人工恢复道岔不能再度转换。 道岔控制电路是控制动力转辙机动作的电路。如果控制不当就会使道岔错误转换，有可能造成列车脱轨或驶入停有车辆的邻线发生撞车事故。所以，控制道岔动作必须满足规定的技术条件：道岔应按排列进路的要求自动转换。必要时也可以单独
14、操纵转换； 进路锁闭或道岔区段有车，道岔不能转换； 道岔开始转换后，即使有车驶入道岔区段，道岔应要转换到底； 道岔因故不能转换到底，经操作道岔可以转回原来的位置； 道岔的定位、反位表示必须与道岔的实际位置和动作保持一致； 道岔的表示在转辙机一旦启动立即切断； 道岔转换结束，控制电路应自动切断。,3进路空闲检测技术 检查进路空闲是控制道岔转换和开放信号一项重要的联锁条件。轨道电路技术是检查股道、道岔区段、无岔区段以及信号机的接近区段上有无车辆存在的主要手段，铁路信号自动控制离不开轨道电路技术。 4联锁技术 为了保证行车安全，道岔、进路和信号机的动作和建立必须遵循一定的条件和程序，我们称这些条件和
15、程序为联锁，实现联锁的技术称为联锁技术。联锁技术是防止系统中任一环节故障以及人为操作和判断失误情况下仍能保证行车安全的技术。联锁技术是车站信号自动控制研究的主要内容。 5故障安全技术 故障安全是指系统发生故障时，其后果不应危机行车安全。如道岔控制系统发生故障时，道岔不应错误转换并锁在原来位置不动；信号机控制设备发生故障时应导致信号机关闭。总之，故障导向安全原则在铁路信号领域里成为不可动摇的原则，是一必须遵循的原则。故障安全技术就是当器件、部件和系统发生故障不致产生危险侧输出的技术。,（三）信息的开关特性 当我们观察车站信号控制系统的对象时，发现它们绝大多数具有两种状态。如信号的开放和关闭，道岔
16、的定位和反位，进路的锁闭和解锁，区段的出清和占用等。因此，无论对于对象或者对于对象之间的关系，就有可能用具有两个状态的器件（也称二值器件）如继电器励磁、接点闭合，失磁、接点断开来反映，也可以抽象为二值逻辑量来运算。 联锁机构输入信息一般有来自控制台运输人员的操作信息；有来自反映信号机、转辙机以及轨道电路等状态信息，这些输入信息都具有开关性。联锁机构的输出主要有控制道岔动力转辙机动作和控制信号机的信息也具有开关性。所以，我们可以用各种用途的继电器的状态来描述，如用按钮继电器的励磁吸起与失磁落下和记录信号按钮按下与复原相对应；用信号继电器的励磁吸起与失磁落下和信号开放与关闭相对应或者和敌对信号开放与关闭相对应；用锁闭继电器励磁吸起和失磁落下和道岔出于解锁与锁闭相对应；用道岔区段轨道继电器励磁吸起与失磁落下和反映道岔区段空闲与有车占用相对应；用道岔定位（反位）表示继电器的励磁吸起与失磁落下和道岔在定位（反位）状态与不在定位（反位）状态相对应等。,（四）信息的安全性要求 系统的输入和输出信息不仅具有开关性的特性，而且还具有安全性的特性。安全性是以防止人
