高速铁路信号系统

第一篇：高速铁路信号系统

高速铁路信号系统

近年来,我国高速铁路建设取得了迅猛发展,截至2011年底,高速铁路营业里程达7 531 km(不包括台湾地区),在建高速铁路1万多千米,已成为世界高速铁路运营速度最高,运营里程最长、在建规模最大的国家.铁路信号系统是为了保证铁路运输安全而诞生和发展的,它的第一使命是保证行车安全,没有铁路信号,就没有铁路运输的安全.随着列车运行速度的提高,完全靠人工望、人工驾驶列车已经不能保证行车安全了,当列车提速到200km/h时,紧急制动距离将达到2 km(常用制动距离超过3 km),因此,国际上普遍认为当列车速度大于时速160 km时,必须装备列车运行控制系统(简称列控系统),以实现对列车间隔和速度的自动控制,提高运输效率,保证行车安全.要实现列车自动控制,需要解决许多关键技术问题,例如:车-地之间大容量、实时和可靠信息传输,列车定位,列车精确、安全控制等,需要车载设备、轨旁设备、车站控制、调度指挥、通信传输等系统良好的配合才能实现,以现代列车运行控制技术为核心的信号系统可以称为现代铁路信号系统.高速铁路装备了列控系统后,提高了列车运行速度和行车密度,同时对中国铁路信号技术还具有积极的促进作用,但由于发展速度太快,设备、标准、管理与养护都免不了存在一些缺陷和不足.本文作者简要阐述了中国列车运行控制系统为我国铁路发展所产生的促进作用,也对现有系统存在的若干问题进行了分析,在分析的基础上,针对今后中国列车运行控制系统的建设提出了改进建议.中国列车控制系统（CTCS）

2003年,铁道部参照欧洲列车运行控制系统(ETCS)相关技术[3],根据中国高速铁路建设需求制定了5中国列车运行控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)6,以分级的形式满足不同线路运输需求.CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成.地面子系统包括:应答器、轨道电路、无线通信网络(GSM-R)、列控中心(TCC)/无线闭塞中心(RBC).车载子系统包括:CTCS车载设备、无线系统车载模块等.CTCS依次分CTCS-0~CTCS-4共5个等级, 以满足不同线路速度需求.CTCS0级为既有线的现状;CTCS1级为面向160 km/h以下的区段;CTCS2级为面向干线提速区段和200~250 km/h高速铁路;CTCS3级为面向300~350 km/h及以上客运专线和高速铁路;CTCS4级为面向未来的列控系统.TCS-2级列控系统[5]是基于轨道电路和点式应答器传输列车运行许可信息,并采用目标-距离模式监控列车安全运行的控制系统.地面一般设置通过信号机,是一种点-连式列车运行控制系统.在CTCS-2级列控系统中,用轨道电路实现列车占用及完整性检查,并连续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息.用应答器向车载设备传输定位、线路参数、进路参数、临时限速等信息.列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站间安全信息传输等功能.同时,列控中心根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息,产生行车许可,并通过轨道电路及有源应答器将行车许可传递给列控车载设备.列控车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息,结合动车组参数,按照目标-距离模式生成控制速度,监控列车安全运行.CTCS-3级的列控系统[6]是基于无线通信网GSM-R传输列控信息并采用轨道电路检查列车占用的连续式控制系统.CTCS-3级列控系统采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式,地面可不设通过信号机,司机凭车载信号行车,同时具有CTCS-2级功能.CTCS-3级列控系统地面设备包括:无线闭塞中心、列控中心、轨道电路、点式应答器、GSM-R通信接口设备等.车载设备包括:车载安全计算机、GSM-R无线通信单元、轨道电路信息接收单元、应答器信息接收模块、列车接口单元等.在CTCS-3级列控系统中,无线闭塞中心根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,并通过

GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备.同时,通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息.列控中心接收轨道电路的信息,并通过联锁系统传送给无线闭塞中心.同时,列控中心具有轨道电路编码等CTCS-2级系统列控中心功能,满足作为CTCS-3级后备系统需要.应答器向车载设备传输定位、等级转换、线路参数和临时限速等信息,满足后备系统需要.车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息,结合动车组参数,按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线,监控列车安全运行.尽管CTCS-2级和CTCS-3级列控系统的发展使我国铁路信号技术取得了长足进步,但由于从制定技术标准到大规模投入运行发展速度太快,设备、标准、安装工程、管理与养护都免不了存在一些缺陷和不足,需要认真总结、及时调整,避免酿成重大行车事故.

第二篇：高速铁路信号系统中的PRC系统

高速铁路信号系统中的PRC系统

王培

随着社会的进步和科技的发展，交通运输能力已成为影响国民经济发展的重大因素之一.而在交通运输中，铁路运输承担着约70％的货运周转量和60％的旅客周转量.铁路是国民经济的大动脉，大幅度提高运输能力是铁路发展的首要任务，铁路应向着重载、高速、高密度的方向发展.重载高速铁路将对车务、机务、电务、工务等铁路系统的各个组成部分提出了新的要求.高速铁路的行车特点使铁路信号设备必须采用一系列新技术，才能确保高速列车的运行安全，满足高速、高密度运行需求.高速铁路信号系统包括列车运行控制系统、车站联锁系统、行车指挥自动化系统，而行车指挥自动化系统中包含有列车进路程序自动控制系统.列车进路程序控制系统是一个计算机控制系统，它用计算机技术取代和减少操作人员的操作，自动产生列车进路操作命令对进路实行控制的系统.目前，车站列车作业的情况使得车站调度人员不仅要查阅计划表、了解现场情况，还要根据列车的实际运行情况修改计划表.因此作业量过大导致车站调度人员高度紧张，过度疲劳，行车指挥的效率和质量随着工作时间的加长而有所降低.同时有的大站作业繁忙，平均每几分钟就需办理一条进路，对于人工操作来说，这是十分紧张的.如果操作人员稍有疏忽，就可能影响车站作业的效率和质量.因此为了排除人的因素对车站作业效率的影响，保证行车指挥的有效性、准确性，提高运输能力，减轻调度人员的劳动强度，采用列车进路程序控制技术是很必要的.列车进路程序控制首先应在调度集中系统中实现的.调度集中系统是在铁路单线或复线区段上，将调度区段各中间站的车站联锁设备及区间闭塞设备结合起来，建立一个由列车调度员直接操纵的信号遥信和遥控的综合系统，它是铁路行车指挥自动化的基础设备.调度集中系统由四个主要部分组成：中心控制机（总机）、信道、分机、区间信号设备监视子系统.总机设于调度所，分机设于各中间站.列车调度员可以利用总机监督所管辖的调度集中区段内的道岔和信号等设备的状态和列车运行情况，并按照运行计划向总机输入控制命令，下达给分机去控制车站道岔和信号，办理列车进路，组织和指挥列车的运行.调度集中系统在一定程度上提高了运输效率，改善了劳动条件.然而，调度所的中心控制机控制着所管辖的几个至几十个车站，几百公里的线路，对于调度人员来说工作量是相当大的.因此为了进一步提高铁路行车指挥的自动化程度，减轻调度人员的劳动强度，排除人为因素对车站作业效率的影响，在调度集中区段对列车进路采取程序控制方式是非常必要的.在调度集中系统的实际运用中，由于调度集中总机所管辖的大站作业繁忙，特别是存在着大量的非固定调车作业，这些作业天天变化，没有规律可循，无法预先制定计划，由于调车作业的作业量过大，就不利于采用集中控制的方式来完成.在我国，这种情况特别突出，调度集中系统所管辖范围内的许多大车站都存在着大量的非固定调车作业，这样在大站就没有选排进路的自动控制系统，列、调车进路的选排完全是人工的.因此在大站也需要设计列车进路程序控制系统，使得在调度集中区段的大小车站内均实现了列车进路的自动排列，从而保证整个区段行车指挥的有效性和准确性.车站列车PRC系统

1.1 基本概念

在铁路调集中系统中，或在单个大站，如果采用计算机代替调度人员自动地根据运行计代替联锁设备的按钮输入，勿需信号员按压按钮，这样就能实现列车进路的自动排列，从而减轻调度人员的劳动强度，使其专心致志地修改运行计划，进而减少或消灭调度不当事件，保证车站的作业效率，列车PRC系统就是为此目的而提出的.列车进路包括列车停站、通过和到发三种，列车PRC系统的工作过程是这样的：计算机从输入给它的日班计划表中取出阶段计划表后，根据阶段计划表和实时输入的车次号，在列车接近本站时，自动确定排列进路的时机，为列车排列好预定的进路；当列车完成规定的站内作业后，系统又自动地排列出该次列车的发车进路，指挥列车出站.对于始发列车，计算机查询其发车时刻，并与当时的绝对时间比较，二者一致时，计算机为其排列发车进路.此外，计算机还提供旅客服务信息，如列车晚点信息等；为人工操作方便，需要给车站调度人员提供干预的机会；还根据列车运行情况，自动打印车站日班运行日志.1.2 基本功能

(1)输入功能

①列车车次号输入 列车车次号是排列进路的基本条件之一，只有当列车车次号传入本系统时才有可能为停站、通过、到发列车排列进路.这样就能保证在列车运行计划被打乱的情况下，系统仍能适时地为各次列车自动排列进路.②计划表的输入和修改功能 计划表是排列列车进路的依据，它给出了列车进路的始、终端信息.在正常情况下，列车是根据预先制定的日班计划表顺序到达、通过本站，或由本站发出的.计划表中含有列车从何地来、往何地去、何时到达、何时离开、列车在站内停留哪一股道等信息，根据计划表，我们就能确定接近列车的始、终端，并为接近列车排列接车进路；对于待发列车也是一样的.为使计算机能自动地排列进路，就必须将日班计划表预先输入计算机；同时在运行图变更的情况下，列车运行的实际情况会与日班计划不符，这时，调度人员必须按列车的实际运行情况对计划进行修改.③信息采集功能 列车位置 列车位置信息是自动排列进路的另一个基本条件，对于接车进路，只有当车次号送入本系统并且当列车到达某个指定位置时，计算机才开始为它排列进路.这是因为如果进路排列得过早，该进路范围内的所有道岔就被锁住，车站调度人员就无法用它们进行调车作业，或排列其他列车进路，从而影响车站作业效率；进路如果排列得过晚，又可能造成列车接近本站时，司机因看不到允许信号而站外停车或缓行.故采集列车位置信息的功能，可帮助计算机确定排列进路的时机.股道状态 由于运行图的变更，或由于站内接、发列车或调车作业的繁忙等原因，计划表上所安排的车次所停靠的股道可能已被其他列车占用，而当该次列车接近本站时，就得安排它停靠其他股道.当站内没有空闲股道时，计算机应当通知调度人员，及时作出处理.列车进入股道 我们把列车进入股道的时刻算作列车进入车站的时刻.列车晚点时，无法按照计划表的规定时间发车，车站值班人员也可能缩短它在站内的停留时间.系统必须根据计划表规定的停站时间或调度人员人为规定的新的停站时间，为晚点列车排列发车进路，这就需要采集并记录列车进入股道的时刻.(2)逻辑运算功能

①进路控制功能 是指计算机根据列车运行计划表及列车位置、车次号等信息自动地确定列车进路的始、终端和排列时机，排列进路的功能是列车进路程序

控制系统的核心.②计时功能 始发列车的发车时刻与绝对时间有关，而到发列车的发车时刻与相对时间有关，为了计算发车时刻，系统必须要具有计时功能.③人工干预功能 系统应具有人工干预的功能，即向调度人员提供人工干预的机会.例如，在进路控制命令输出之前，计算机通过显示设备向车站调度人员提供开始排列的信息，同时询问调度人员是否需要人工排列，如果调度人员回答“Y”，计算机就不再自动输出当前的控制命令；如果回答“N”，或者在规定的时间内未作出回答，计算机则自动排列进路.(3)输出功能

①控制命令输出功能 计算机通过进路控制逻辑运算，确定列车进路的始、终端和排列时机，产生相应的控制命令.控制命令的输出功能就是将该控制命令送入到联锁设备.②显示功能 显示功能就是指计算机通过显示设备向车站调度人员提供直观的信息，如阶段计划表、人工干预的询问等.③打印功能 目前，车站调度人员一面要指挥列、调作业，一面还要记录列车的运行情况，这使得车站调度人员工作紧张.为减轻车站调度人员的劳动强度，使之集中精力指挥列、调作业，用计算机代替人工对列车运行情况进行记录并用打印机可将结果打印出来.④晚点信息的输出功能 列车PRC系统还可将晚点信息输送给车站服务系统.⑤报警功能 当系统出现异常或紧急情况时，应给出音响或其他形式的警报.1.3 基本特点

(1)提高了车站作业的效率 车站调度人员在连续工作了7～8 h之后，调度不当的事件会经常发生，约占全班的70％～80％，这会严重影响车站的作业效率.举例来说，某次列车按计划应接入二股道，车站作业的各项准备工作，如邮政车的邮件装卸准备工作都在二股道的站台上进行，但由于调度错误，该车被接入四股道，于是，该车的各项准备工作又得在四股道的站台上重作，这样不仅浪费时间，而且还可能影响其他作业.装备了列车PRC系统后，在正常情况下，进路自动排列，调度不当事件将不会发生；在非正常情况下，由于车站调度人员的劳动强度大为减轻，调度人员不至于因过度疲劳而错排进路，从而保证了车站作业的质量和效率.(2)便于系统的扩展和深化 列车PRC系统与调度集中系统相结合，实现列车运行图的自动描绘、列车的跟踪和表示、列车运行局部调整、自动统计与列车有关的报表、与PRC有关的旅客响导，以及列车运行模拟等，从而使行车指挥自动化的程度进一步提高.(3)修改列车运行计划的操作量少 列车PRC系统是以阶段计划为单位指挥车站列车作业的，当运行图变更时，车站调度人员只需对阶段计划进行修改，修改时的操作量少.这样有利于减少修改过程中的差错.(4)适用范围广 在调度集中区段或在某个大站，凡装有电气集中联锁设备或计算机联锁设备的车站均可实现列车进路程序控制.(5)系统可靠性高 采用一系列的可靠性措施如冗余技术等来保证系统的可靠性.

第三篇：高速铁路

一

高速铁路特点及对钢轨要求

1.1高速铁路特点

客运高速、货运重载，客货分线是我国铁路的发展方向高速铁路可分为纯客运高速和客货混运高速线路高速铁路曲线半径大，线路建设等级高，轨道平顺，线路条件好;列车轴重轻，速度快因此，对钢轨性能质量提出新的要求l’2一 1.2高速铁路对钢轨的要求

(1)高平直度、高儿何尺寸精度高平}I.度要求

钢轨轨端和本体平直度高，出现的周期性波动小高几高速铁路钢轨的研究与应用张银花等

何尺寸精度要求轨高、轨头宽、轨底宽、轨腰厚的尺寸公差小、轨冠饱满、轨底不平度小、断面对称

(2)高抗疲劳性能几高抗疲劳性能要求钢轨钢质洁净、表面无缺陷、脱碳层浅、残余拉应力小等

(3)安全、可靠。高安全性反映在钢质洁净、表面无缺陷、优良的韧塑性和焊接性能，以及便于生产、质量稳定和可靠性高等方面 2高速铁路钢轨技术条件

为满足我国建设世界一流高速铁路需要，学习和借鉴国外先进钢轨标准，起草和制定了与国际先进钢轨标准接轨，并适合我国实情的高速铁路钢轨系列技术条件，涵盖了250 km/h和350 km/h高速铁路及提速线路与道岔用钢轨:在使用中，根据实际情况进行了适时修汀【3】

在高速铁路钢轨系列技术条件中，充分体现了对钢轨内部高纯净度、表面高质量、高平直度，以及高几何尺寸精度要求二目前，我国现行的钢轨技术条件一是《350 km/h客运专线60 kg/m钢轨暂行技术条件》:适用于新建350 km/h客运专线二是《250 km/h客运专线60 kg/rn钢轨暂行技术条件》:适用于新建250 km/!，客运专线三是《250 km/h和350 km/h客运专线钢轨检验及验收暂行标准》:用于用户的质量监督和检验四是TB/T 2344-2003 4375 kg/m热轧钢轨订货技术条件:用于时速160 km以下的线路。五是TB/T 2635-2004热处理钢轨技术条件:用于时速l60 km以下的线路六是高速铁路60AT钢轨暂行技术条件，适用新建高速铁路道岔用轨七是60T Y特种断面翼轨暂行技术条件八是铁道部关于印发《350 km/h客运专线60 kg/m钢轨暂行技术条件》等三个技术条件局部修订条文的通知，主要修订了钢轨中硫的含量及成品轨氢的含量 3高速铁路钢轨材质选择 3.1我国钢轨化学成分及性能特点 3.!.!我国钢轨化学成分

目前，我国铁路广泛使用的U71Mn和U75V钢种钢轨的强度等级为880 MPa与980 MPa，其化学成分见表1,} 3.1.2 U71Mn和U75U钢种钢轨性能特点[4]

U7lMn钢种钢轨为我国至今使用时间最长的C-Mn钢轨，其含碳量较低，Mn含量较高，硬度为260300 HB ,韧塑性较好，尤其低温性能较好，焊接性能优良。当U71Mn钢种钢轨含锰量较高时，易发生锰的微观偏析，不适合全长热处理，通常以热轧态使用二1175V钢种钢轨为20世纪90年代攀钢集团有限公司研制开发的微合金钢轨，在L171 Mn钢种钢轨基础上增加了碳、硅含量，井添加了微合金元素钒，降低了Mn含量，热轧后硬度为280--320 H B，硬度、抗拉强度及裂纹扩展速率高于U71Mn钢种钢轨，断后伸长率(A)低于U71 Mn钢种钢轨r。在既有繁忙干线及重载运煤线路的直线_L几使用较好，但在小半径曲线上使用耐磨性不如热处理钢轨 3.2国外高速铁路采用的钢轨材质

国外高速铁路基本采用强度等级800880 MPa的热轧钢轨钢轨强度等级较低，但韧塑性能和焊接工艺性好，安全储备较大，可靠性较高。

口本新十线采用强度等级800 MPa、轨面硬度大于235 HB的钢轨L二法国和德国等高速铁路发达国家无论是纯客运高速铁路，还是客货混运高速铁路均采用强度等级880 MPa的LIIC 900A钢轨。日本和欧洲国家高速铁路钢轨化学成分及力学性能见表2-3.3我国高速铁路采用的钢轨材质

根据国外高速铁路选用的钢轨强度和对我国钢轨使用情况长期跟踪研究结果，结合我国高速铁路的实际情况和现有钢种的性能特点，提出了高速铁路钢轨材质强度的选择建议:在时速350 km的高速铁路上铺设强度等级为880 MPa的1I71Mnk钢种钢轨;根据运行条件，在时速250 km的高速铁路上可采用强度等级为980 MPa的1175V钢种钢轨_我国高速铁路钢轨的化学成分及力学性能见表3

U7l Mnk钢种的化学成分参照了欧洲钢轨标准EN 13674-1 : 2003 E中的EN260钢种的化学成分，并结合我国现有钢种的实际情况，在LI71Mn钢种成分基础上，对C , Mn及有害元素进行了调整。调整后的化学成分与国外高速铁路广泛采用的钢种成分基本一致，并在此基础上进行了优化。4高速铁路钢轨的生产技术 4.1钢轨“三精”生产设备和工艺

现代生产设备和工艺是转炉冶炼、连铸、万能轧机轧制、平立复合矫直、在线检测等，使钢轨内部和外观质量得到大幅度提高，满足高速铁路要求。

(1)钢轨钢的“精炼”技术。包括生铁脱硫预处理、氧气顶吹转炉冶炼、炉外精炼(LF)、真空脱气(VD或RH)和大方坯连铸等

(2)钢轨的“精轧”技术包括步进式加热炉加热、多道次高压水除鳞、万能轧机轧制和钢轨热预弯等二

(3)钢轨的“精整”技术。包括平立复合矫直、四面液压补矫、联合锯钻机床定尺和钻孔等。

(4)钢轨集中检测。包括超声波探伤、涡流探伤、激光辅助平直度和钢轨几何尺寸自动检测等

(5)钢轨的长尺化生产。采用长尺矫直冷锯定尺工艺，利用热轧头尾余量切除矫直和探伤盲区。其优点是整根钢轨尺寸高度一致，焊接接头数量少，提高轨道平顺性，保证钢轨端头内部质量，提高成材率等 4.2国外高速铁路钢轨的制造技术

高速铁路钢轨的安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好，要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。为此，国外高速铁路的钢轨生产采用炉外精炼、真空脱气、大方坯连铸等先进技术冶炼，保证钢轨钢的纯净性;采用万能法轧制技术，保证钢轨的几何尺寸精度;采用热预弯、平立复合矫直、四面液压补矫等技术精整钢轨，使其具有高平直度;采用长尺化生产，保证钢轨端部内部和外观质量，保证平顺性;利用检测中心对钢轨的内部和表面质量进行集中检测，保证出厂钢轨质量【5，6】 4.3我国钢轨生产设备技术改造

为满足高速铁路的钢轨需求，国内钢轨生产厂家投资完成了钢轨精炼、精轧、精整、长尺化生产和集中检测技术设备的现代化改造，达到国际先进水平，为我国铁路采用国产钢轨大规模修建高速铁路奠定了坚实基石出。6高速铁路钢轨的使用

为研究高速铁路钢轨的材质选用、钢轨伤损及预防、轨道参数设置，以及打磨列车打磨对钢轨使用的影响等问题，对广深铁路、秦沈高速铁路、既有线提速区段、百米定尺钢轨试验段的钢轨使用情况进行了连续多年的跟踪观测，对广深铁路出现的滚动接触疲劳伤损进行分析并提出应对措施;对高速铁路钢轨材质/钢种选用，以及轨底坡设置对钢轨使用影响等问题进行了系统研究，为高速铁路钢轨的维修和养护积累了数据 7钢轨维修养护及建议

国外高速铁路钢轨的大修换轨周期约为通过总重5亿一6亿r.欧洲高速铁路一般年通过总重约2 000万，钢轨可以使用25一30年目前，我国高速铁路刚刚运行，规律性的钢轨伤损还未出现，根据国外高速铁路运行经验，钢轨主要伤损形式是其轨面出现的滚动接触疲劳伤损和焊接接头伤损

针对高速铁路大量投人运营，建议目前钢轨维修养护工作重点如下二一是认真学习和借鉴国外成熟经验;二是针对出现的问题，「务、车辆等部门联合开展轮轨接触关系综合研究;二是规范钢轨打磨技术;四是长期跟踪观测轮轨使用状况，通过研究尽快制定适应我国实情的钢轨维修养护规范，并在实践中不断完善

参考文献

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标准的制定!J].中国铁路，2006(3)[4]周清跃，张银花，陈朝阳，等.客运专线钢轨的强

度等级及材质选择【J].中国铁路，2007(7)[5]徐涌，贾国平，周清跃.法国、德国高速铁路钢轨 的生产和使用技术[J].中国铁路，2001(4)L6l周清跃.法国高速铁路用钢轨的生产技术及国内存

在的差距[J].钢铁，2002, 37(8)

第四篇：铁路信号系统拆解

CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车一地信息双向传输、无线闭塞中心（RBC）生成行车许可的列控系统，系统采用先进的技术手段对高速运行下的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护，以目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行，并可满足列车跨线运营的要求。

CTCS-3级列控系统主要有以下特点：

1、CTCS-3级列控系统是符合中国国情路情的、具有自主知识产权的、达到世界一流水平的先进列控运行控制系统；

2、CTCS-3级列控系统是按照中国铁路一张网原则规划的列控系统技术平台，能够满足最高运营速度380km/h，列车正向运行最小追踪间隔时间3分钟的要求，能够与200-250km/h新建铁路和既有提速线路的互联互通；

3、CTCS-3级列控系统成功采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先、GSM-R无线网络传输、信号安全数据网等先进技术，标志我国铁路列车运行安全控制技术达到世界先进水平；

4、CTCS-3级列控系统基于CTCS-2级列控系统构建，大量采用成熟技术，整合适配大量既有系统设备，系统技术先进成熟、经济实用、安全可靠；

5、CTCS-3级列控系统实现了我国列车运行控制的系统设计技术、生产制造技术、系统集成技术、工程应用技术、仿真测试技术、维护管理技术再创新和整体升级；

6、CTCS-3级列控系统采用国际先进的系统设计实现手段，构建完善的系统标准系统、以运营场景作为导入、按照欧洲安全设计流程实现、采用

系统评估作为系统确认手段，为我国铁路列车控制系统的可持续发展构建了完善的技术平台；

7、CTCS-3级列控系统的创新实现，形成了铁道部CTCS技术管理人才队伍平台、以实验室为中心形成测试分析和理论研究平台、供应商和运用单位结合的运用管理平台、企业系统产品的设计、开发、制造、施工、测试等生产和施工人才队伍平台；

8、CTCS-3级列控系统的技术攻关，构建了铁道部统一组织领导下，以项目为依托、以核心企业为主体，联合国外技术支持方、国内高校、科研单位和设计院，产、学、研一体的技术创新体系。

中国通号是中国轨道交通领域信息和自动控制产业基地之一，是国内系统集成及配套能力最强的专业化企业集团，产品主要分为信号、通信、基础、线缆四大类。

信号系统产品主要包括：移频自动闭塞、车站电码化、地面查询应答器、主体化机车信号、列控中心及车载设备，列车调度指挥系统设备（TDCS），分散自律调度集中系统设备（CTC），微机监测设备，列车超速防护设备（ATP），列车自动监督设备（ATS），计算机联锁设备，微机计轴设备，道口防护设备，编组站综合集成自动化设备（CIPS），驼峰溜放控制设备，信号产品测试设备等。

通信系统产品主要包括：无线列调系统设备、无线车次号校核系统设备、无线接入设备，GSM-R终端设备，综合视频监控系统设备，铁路电务管理信息化系统设备，铁路应急救援指挥系统设备，列车服务信息系统设备，客运信息服务系统设备，会议电话及会议电视系统设备，数字式电话集中机，列车广播机，光缆线路自动监测设备，光电数字引入柜，客票售检系统设备（AFC）等。

信号基础设备主要包括：25Hz信号电源屏、区间信号电源屏、驼峰信号电源屏、继电联锁信号电源屏、计算机联锁信号电源屏、三相交流转辙机电源屏，电动/电液转辙机、密贴检查器、驼峰车辆减速器、道岔外锁闭、道岔安装装置，RD1型道岔融雪设备，继电器、变压器，单元控制台，色灯信号机，防雷单元、防雷保安器，标准机柜机箱等。

线缆产品主要包括：数字信号电缆、通信电缆、光缆、光电综合缆、控制电缆、电力电缆等。

机车车辆电控设备、制动电阻装置、机车仪表。

电力工程高频开关直流组合电源柜、电动操作机构、真空断路器、隔离开关、电力铁塔等。

中国通号拥有的信号系统技术主要有自动闭塞系统、计算机联锁系统、列车调度指挥系统（TDCS）、调度集中系统（CTC）、国产化列车自动防护ATP系统、车站列控中心和应答器系统、驼峰自动控制系统、道岔转换安全保障系统等。

自动闭塞系统主要有ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞、WG－21A无绝缘轨道电路及25HZ相敏轨道电路、ZPW-2000（UM）系列闭环电码化。

车站计算机联锁系统主要有DS6-11型双机热备系统、DS6－20型三取二冗错系统、DS6-K5B型二乘二取二计算机联锁系统、区域计算机联锁系统、DS6-50型联锁和列控一体化集中控制的计算机联锁系统。

调度集中系统主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律调度集中系统。车站列控中心和应答器系统作为CTCS2级列控系统地面主要组成部分，适用于装备计算机联锁或6502电气集中、CTC或TDCS车站。

国产化列车自动防护ATP系统：包括区域控制中心、车载设备、数字轨道电路三个子系统。

驼峰自动控制系统主要有TW-2型驼峰自动化系统、FTK-3型驼峰自动控制系统、TYWK型驼峰信号计算机一体化控制系统及编组站综合集成自动化系统（CIPS）。

中国通号拥有的通信系统技术主要有无线通信、视频监控、专用通信、智能交通、专用信息管理等。

无线通信系统技术主要有列车无线调度系统、DMIS无线车次号、800M列尾装置和列车安全预警综合系统、DMIS调度命令无线传送系统等。

视频监控系统技术主要有铁路线路视频监控系统及高速铁路综合视频监控系统。

专用通信系统技术主要有IP智能通信系统、铁路资源监控系统及应急救援指挥系统。

智能交通系统技术主要有自动售检票系统（AFC）、列车移动补票系统、铁路GSM-R SIM卡管理系统。

专用信息管理系统主要有铁路电务管理信息系统、铁路资金结算信息系统、地铁集中告警系统、OA系统、铁路财务会计管理信息系统及项目管理系统等。

第五篇：移动闭塞信号系统介绍

移动闭塞信号系统介绍

一、信号闭塞的基本概念

所谓闭塞就是指利用信号设备把铁路线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。

目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。

二、各种信号闭塞制式在城市轨道交通中的发展应用

目前在城市轨道交通中使用的信号系统一般称之为ATC系统，大多应用于80km/h以下的轨道交通工程中。ATC系统主要由ATP、ATO、计算机联锁以及ATS四个子系统构成，其ATP/ATO制式主要有两种：

第一，基于多信息移频轨道电路的固定闭塞，采用台阶式速度控制模式，属二十世纪八十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到180秒。西屋公司、GRS公司分别用于北京地铁、上海地铁一号线的ATP、ATO系统属于此种类型；

第二，基于数字轨道电路的准移动闭塞，采用距离/速度曲线控制模式的ATP/ATO系统，属二十世纪九十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到90～120秒。西门子公司在广州地铁一号线使用的LZB700M、US＆S公司在上海地铁二号线使用的AF-900以及我国香港地区机场快速线（最高速度达135km/h）使用的阿尔斯通公司SACEM（ATP/ATO）信号系统均属于此种类型。

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  上述两种列车控制模式均为基于轨道电路的列车控制系统。基于轨道电路的速度－距离曲线控制模式的ATP/ATO系统，采用“跳跃式”连续速度－距离曲线控制模式，“跳跃”方式按列车尾部依次出清各电气绝缘节时跳跃跟随。采用在传统轨道电路上叠加信息报文方法，即把列车占用/空闲检测和ATP信息传输合二为一，它们的追踪间隔和列车控制精度除取决于线路特性、停站时分、车辆参数外还与ATP/ATO系统及轨道电路的特性密切相关，如轨道电路的最大和最小长度、传输信息量的内容及大小、轨道电路分界点的位置等。

由于基于轨道电路的ATC系统是以轨道区段作为列车占用/空闲的凭证，地－车通信是通过钢轨作为信息发送的传输媒介。这种方式存在以下几方面缺陷：

（1）列车定位精度由轨道区段的长度决定，列车只占用部分轨道电路就认为全部占用，导致列车定位精度不高。

（2）由轨道电路向列车传输信息，传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量实时数据传输。

（3）交通容量受到轨道区段划分的限制，传统ATC系统很难在每小时30对列车的基础上有较大的突破。

（4）传统ATC速度控制曲线追随性较差。

（5）行车间隔越短，轨旁设备越多，导致维修困难，运营成本高。

随着通信技术的快速发展，为了解决上述缺陷，近年来国际上几家著名的信号系统制造商如加拿大阿尔卡特公司、法国的阿尔斯通公司、美国的通用电气公司、德国的西门子公司、英国的西屋公司等纷纷开展了基于“通信”的移动闭塞系统的研究开发，它代表了城市轨道交通领域信号系统的一种发展趋势。

基于“通信”的移动闭塞信号系统经过多年的研究、开发与应用，与基于轨道电路的准移动闭塞信号系统相比具有以下优点：（1）可缩短行车间隔时间（列车运行间隔可达到75～90秒），特别是对整条线路追踪能力紧张的车站起关键作用。

（2）提供实时追随的ATP连续速度曲线控制功能。

（3）由于信息传输独立于轨道电路，受外界各种物理因素干扰小，运行可靠，设备调试和维护成本将大大降低。

（4）轨旁及车载设备之间提供双向高速大容量实时数据通信链路，因此可实现实时遥控列车牵引曲线和停站时间。

（5）控制中心或任一车站均可遥测车载设备运行状态及故障信息，甚至可传输车载视频及音频信号，为实现无人驾驶准备条件。

（6）灵活的列车控制方式有利于提供最佳服务，降低能耗。

三、移动闭塞的原理

移动闭塞基本原理为:线路上的前行列车经ATP车载设备将本车的实际位置，通过通信系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信息处理生成后续列车的运行权限，传送给后续列车的ATP车载设备。后续列车与前行列车总是保持一个“安全距离”。该安全距离是介于后车的目标停车点和确认的前车尾部之间的一个固定距离。在选择该距离时，已充分考虑了在一系列最坏情况下，列车仍能够被安全地分隔开来。（原理图见下页）

四、移动闭塞信号系统的通信实现方式

基于“通信”的移动闭塞信号系统车地通信的主要方式有：

（1）感应环方式； （2）波导方式；

（3）无线或无线扩频方式。（4）漏缆方式；

五、阿尔卡特SelTrac S40“移动闭塞”列车自动控制系统

1、系统概况

为广州市轨道交通三号线提供的SelTrac S40“移动闭塞”列车自动控制（ATC）系统是基于以通信为基础的SelTrac移动闭塞系统，它通过感应环线通信系统来提供列车与地面间的通信。本系统能够满足三号线运营能力的要求，即正线区段按6辆列车编组，最小行车间隔105秒运行。SelTrac S40系统正线追踪间隔（包括大石站非折返列车与折返列车之间的追踪间隔）按6辆编组列车90秒设计。该ATC系统设备的主要构成参见以下的系统结构网络图。

2、缩写释义

 SMC—系统管理中心；  VCC —车辆控制中心；  STC —车站控制器系统；  VOBC —车载控制器系统；  TOD —司机显示盘  LWS —车站工作站  CO —中央操作员

 SRS —运行图调整服务器  IBP —车站控制盘  MCS —主控系统 

3、三号线信号系统与一、二号线信号系统不同点的比较  线路复杂程度，功能定位，运输组织方式不同。

三号线线路走向为Y形线，体育西路站位于Y形的交叉点，时刻表的编辑及运输组织都比一、二号线情况复杂，特别在故障情况下，调度组织显得尤为重要。此外，由于三号线线路长（主线28.77Km，支线7.56Km），平均站间距离大（2.06Km）。因此三号线设计为快速线，最高运行速度达到120公里/小时，旅行速度大于58.77Km/h，支线旅行速度约47.22Km/h，即主线在满足最小运行间隔105秒的情况下，可基本将每小时断面所需的列车数控制在34对以下；支线在满足最小运行间隔105秒的情况下，可基本将每小时断面所需的列车数控制在11对以下。

三号线的功能定位为规划引导型，而一、二号线为交通疏导型；

基于以上两点原因，三号线的运输组织将主要会从三个方面考虑：从时间上划分为三个阶段，即初期（2010年）、近期（2017年）、远期（2032年）；运营交路上从初期的主、支线的大小两个交路到近、远期的三个交路；在列车编组方面将根据不同时期的具体情况按照三节或三、六节混合的列车编组方式进行。总之，三号线将会比一、二号线采用更为灵活的运输组织方式。 信号制式不同；

三号线为移动闭塞信号系统，而一、二号线为准移动闭塞信号系统。 ATC系统的组成方式、功能实现方式不同；

三号线信号ATC系统为中央集中式，一、二号线信号ATC系统为分散式； 三号线信号ATC系统的中央设备除实现ATS功能外，还负责实现主要的ATP功能和联锁功能；车站设备只负责基本的联锁功能并完成与轨旁设备及其它机电设备的接口功能。而一、二号线信号ATC系统的中央设备只实现ATS功能，其它功能由车站及车载设备完成。 新增功能；

列车的联挂/解编：

Seltrac移动闭塞系统完全能够支持在VCC监控下，在ATC控制区域内对两辆3节编组的列车进行联挂或者将一辆6节编组的列车解编为两辆3节编组的列车。需要强调的是，列车联挂/解编过程需要ATC系统及车辆的能力和功能相互配合工作，部分联挂/解编功能的完成还需依赖于车辆的设计。

① VCC监控下的联挂过程：

在ATC区域内完成对3节编组的列车进行联挂作业时，每列车上至少有一个VOBC是正常工作的。 第一列车将进入SMC指定的允许进行联挂和解编作业的区域。一旦第一列车就位，第二列待联挂的列车将接近并停靠在距第一列车最小“安全距离”的地方。 第一列车的司机将列车设置在“OFF”模式，第二列车的司机在这时将列车设置为限制的人工模式，在此模式下，VOBC允许列车以低速将车向前开动以进行列车联挂。 中央调度员CO将首先通过VCC命令列车进行联挂。 第二列车的司机驾驶列车以低于限速的速度前进，直到两列车相遇并联挂在一起。 一旦列车联挂完成，在VCC数据库中以及列车硬件将自动对列车进行从新配置。VOBC持续地同VCC进行通信并报告新的列车长度。 位于中央驾驶室的司机将驾驶室设为“OFF”模式。新的6节编组列车的司机进入新车前部的机车室。随后司机将新机车的选择开关设为“自动”模式。中央调度员为该车命令分配一条进路，或从时刻表中分配一个运行班次。列车将按照SMC的命令继续运行。②

VCC监控下的解编过程：

解编过程与联挂过程相似，但顺序相反。 中央调度员通过SMC将6节编组的列车排路到指定的解编区域。列车自动进入解编区域并停车。 第二个司机登上即将成为单独的新车的前端驾驶室。 前车司机将模式开关设为“OFF”。 中央调度员CO在VCC上命令列车解编。 司机按下驾驶控制盘上的“解编”按钮（由车辆供货商提供）以使6节编组的列车从中间脱开。一旦解编完成，列车硬件将自动对列车进行重新配置。VOBC将继续同VCC保持通信并报告每列车新的车长。 前部3节编组的列车司机将列车置入“限制的人工”驾驶模式并人工驾驶列车，以限制速度（<25km∕h）驶离后面的3节组列车。司机驾驶列车向前驶离距另一车2个VCC“位置”后停车。一旦列车停止，TOD将指示司机将列车设置为“自动”模式。 司机将模式选择开关变为“自动”。 中央调度员从时刻表中为列车选择分配一个运行班次，然后列车继续运行。 此时，另一辆3节编组的列车司机将该车设置为“自动”模式。SMC为列车分配一个班次，列车继续正常运行。

 传统功能方面的几个不同点；  后备模式不同；  部分后退（降级）模式；  中央SMC故障，VCC正常时的部分后退模式；

在SMC完全故障或VCC与SMC连接中断后，VCC控制模式提供基本的ATC运营。当VCC和SMC间通信中断时，VCC就进入了VCC控制模式。

在此模式下，系统提供全部的ATP/ATO功能，VCC自动地获取运行线的分配，并据分配的运行线进行自动进路控制。VCC自动获取的运行线将保持在SMC未故障前对每一列车原有运行线（包含在常用的16条运行线中）的分配。

列车通过VCC与VOBC之间的通信接收所分配的运行线。知道了运行线号码的列车可以通过车载数据库查得行车目的地。通过与STC的通信，VOBC可以知道当前站的ID号，并因此能够在车上广播有关下一站的信息。对位环线将向工作站提供有关列车运行线分配的信息，因此系统可以在站内广播下一站及目的地的有关信息。这里需要说明的是：停站时间是固定的（缺省值），信息广播将在列车进站完成对位后进行。

 中央VCC故障，SMC正常时的部分后退模式；

在该后退运营下，VOBC到LWS的通信使列车可以自动排列进路，包括自动折返进路以及车站和车上的旅客信息的控制。

司机通过触摸屏输入列车运行线分配命令及其身份验证信息。数据从VOBC通过STC传送到LWS，然后送到SMC。当前站的站名通过LWS传送到VOBC。

根据当前站的站名和所分配的运行线信息，VOBC从其数据库中获得下一站的站名和目的地信息，并用以提供车上公告。

通过LWS和VOBC在车站的通信，SMC根据闭塞占用原理在整个系统中跟踪列 车运行。

在该后退模式下，SMC通过呼叫相应的STC来自动为列车排路。

STC根据信号原理，在安全的前提下，命令转动相应的道岔，开放相应的信号机。 完全后退（后备）模式；

在SMC及VCC全部发生故障的完全后退模式下，进路的控制是通过LWS的人工命令来控制STC，即在车站的LWS上由车站操作员人工命令排列进路。在这种后退模式下，STC根据信号原理，在安全的前提下，命令转动相应的道岔，开放相应的信号机。 驾驶模式不同；  ATO模式 ：分为ATO自动关门和ATO人工关门两种（通过转换开关控制）；  ATP倒车模式 ：ATC系统允许在人工保护模式下不超过5m的一次倒车（通过操作ATP倒车开关）。

OFF模式 ：当两驾驶室的模式开关都处于„OFF‟位置时，VOBC将进入该模式。这种模式下，紧急制动生效、驾驶室的显示被禁止。列车在这种状态下不能移动。VOBC继续和VCC保持通信，并维持定位、跟踪和监视功能。

 车载信号设备不同；

三号线信号车载设备（VOBC）采用了二取二双机热备的安全冗余技术，进一步提高了系统的可用性。此外，该车载设备（VOBC）在单机故障情况下，可由中央操作员对故障机进行远程复位。 试车线控制方式不同；

三号线位于试车线上的道岔直接由车辆段联锁系统控制和监视，ATC系统对该道岔不予控制和监督，但对试车线控制权的“获取”和“释放”进行安全地监督。试车线由正线ATC系统控制，并拥有实际ATC控制系统的所有功能。 运行图调整功能不同；

三号线有一个相等运行间隔调整模式，该模式是一二号线不具备的。在该模式下，列车的运行不倚赖于运行图，只要操作员指定运行线和行车间隔，就可以继续正常运营。运行间隔调整模式主要在出现突发事件，需要增加或删减服务时使用。运行间隔调整模式还可以在所有列车的运行都大大落后于运行图的不利情况下用来快速解决串车问题。当运行间隔调整结束时，运行图重新恢复（如果调度员没有取消该运行图的话）。

 接口不同；

与主控系统的接口；接口设备为中央背投显示屏和车站IBP控制盘。信号SMC系统通过通信服务器向MCS系统提供下列信息：

实时的实际列车位置信息（包括列车的实时位置信息、区间运行时分、停站时分等）

列车阻塞信息（产生的原则同二号线）信号系统重要的故障信息

在每天正式运营前，传送当天的计划时刻表

回应MCS每0.5s对SIG与MCS之间的通道检测。

信号SMC系统通过通信服务器接收MCS系统提供的下列信息： MCS传送的SCADA牵引供电信息

每天收车后，接收全天的实际客流信息

与通信网络的接口；

一、二号线为OTN网（分别为150M和600M带宽容量），三号线为SDH网（2.5G带宽容量）。 其它方面的不同；

 正线信号机的显示不同：蓝色—ATC自动控制状态，无引导信号显示；  正线采用了LED显示信号机新设备；

 正线采用了12号道岔（侧向限速45Km/h），双机牵引，电液转辙机等新设备、新技术；

 正线采用了阿尔卡特计轴轨道电路设备；

4、三号线信号系统在运营维护方面的不利因素及可能存在的问题

 线路里程长，区间跨度大，轨旁设备多，造成维护工作量和人员需求量增加，特别是汉溪～市桥隧道区间长达6.18公里，对今后的设备抢修工作非常不利；  中央VCC一旦发生故障，将对运营产生很大的影响（其中VCC1：沥窖～番禺广场6个站，VCC2：天河客、广州东～ 大塘12个站）；

 体育西路站（Y形交叉点）和大石站（大小交路交汇站）在特定故障情况下的行车客运组织将会比较困难。