铁路信号系统发展方向(2012-3)

铁路信号系统的发展方向

1. 铁路信号系统的分类及技术演进

1.1. 铁路区间自动闭塞系统

铁路区间自动闭塞系统是确保铁路运输效率、区间通过能力的重要设备。 通号集团公司引进和吸收UM71制式的成功经验，自行研制了WG－21A无绝缘轨道电路及ZPW－2000无绝缘移频自动闭塞系统，分别于2001年3月和2002年5月通过了铁道部组织的技术签定，其技术水平属国内领先地位。 1.2. 铁路车站联锁系统

铁路车站计算机联锁系统联锁逻辑技术均是基于6502电气集中基础上发展研制的，室外道岔、信号机控制电路依然采用成熟的继电控制电路，工作方式均采用双机热备或三取二冗错方式。

通号集团公司研究设计院在20世纪80年代中期开发成功第一台计算机联锁系统，在厂矿及地方铁路车站得到推广应用之后，从90年代初开始，根据铁道部1990年科技发展计划进行新型计算机联锁系统的研究开发。1993年开发成功采用网络通信技术构成的双机热备系统。1995年开发成功具有三取二结构的容错系统。1996年研究设计院对本院开发的计算机联锁统一命名为DS6系列。其中，DS6-11型为双机热备系统，于1997年1月在沈阳铁路局风凰城站建成开通；DS6－20型为三取二冗错系统，于1997年10月在上海局苏州西站建成开通；DS6－30型为早期开发在路外应用的系统。1999年1月，DS6－11、DS6－20两种型号同时通过铁道部的技术鉴定，批准推广使用，目前全路已有200多个车站上道使用了DS6系列计算机联锁系统。

随着高速铁路的迅猛发展，现有的计算机联锁系统已经愈来愈不能满足高速运营的需求，因此要充分利用计算机的综合优势，实现在6502基础上安全可靠功能的新突破，继续完善计算机联锁系统的功能。进一步研制适应客运专线和高速铁路

的联锁技术条件，开发相应的计算机联锁。同时，借鉴德、法、日等国发展区域计算机联锁的经验，结合我国的国情和路情，积极研发区域计算机联锁。 1.3. 调度监督和调度集中系统

调度集中设备应保证调度员能随时控制所辖区段内的车站接、发车进路，并可根据需要，局部或全部下放或收回对车站的控制权。调度集中和调度监督设备应能实时地向调度员和其他有关人员提供所辖区段内车站及区间信号设备状态、列车运行情况的表示信息。调度集中和调度监督设备故障时，不应导致车站联锁设备和区间闭塞设备的错误动作。

调度监督（DSS）系统的功能：保证调度员能够在调度所远程监控其管辖区段内列车的实时运行状况和站场实际情况，包括轨道区段及区间的占用状态、道岔位置及信号机状态等，以便调度员能根据现场实际情况指挥行车，同时系统还提供一些辅助功能以减轻调度员的日常工作。

调度集中（CTC）系统除具有调度监督系统的功能外，还具备了以下功能： ---集中遥控排列进路、试排进路或取消进路 ---站控、局控、遥控的授收权 ---储存进路的排列和触发 ---根据阶段计划自动排路 ---遥控命令 1.4. 驼峰控制系统

驼峰控制系统的主要功能是控制驼峰信号设备，提高编组站对货物列车解体、编组的作业能力。

编组站调车驼峰按技术装备不同大致可划分为：非机械化驼峰、机械化驼峰、半自动化驼峰及自动化驼峰（在机械化驼峰的基础上，进一步实现驼峰调车作业的自动化，包括驼峰溜放进路及速度控制自动化，可以实现溜放进路的自动选排，溜放钩车的自动追踪，对解体车列的推送速度及钩车溜放速度的自动调整。因而提高

了钩车在编组线上的连挂率，减少或消灭钩车溜入异线等，从而提高了驼峰的改编能力，进一步提高了整个编组站的作业效率）。机械化、半自动化驼峰、自动化驼峰调车场，应采用道岔自动集中；简易、非机械化驼峰调车场，根据需要亦可采用道岔自动集中。

全路49个大型编组站，目前已有32个实现了驼峰自动化，占总数的65.3%，基本上实现了路网性编组站和区域性编组站的驼峰自动化和半自动化。

中国通号1987年研制成功的驼峰溜放程序控制系统是全路第一个采用微机实现驼峰溜放进路程序自动控制的系统，后陆续研制成功了TW、FTK、TYWK型三种类型的驼峰自动化控制系统，在全路驼峰自动化系统占有率已达70%以上，驼峰调速自动控制已处于世界领先水平。 目前编组站实现驼峰自动化控制后，如何实现货车到、解、集、编、发整个作业的自动化控制成为编组站自动化的发展方向，因此如何将现有成熟的到达、出发、编尾微机联锁及自动化驼峰技术集成在一起，实现信息资源共享是今后驼峰控制系统的主要研发方向。

1.5. 列控系统的发展

列控系统是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。从技术发展的趋势看，列控系统是向着数字化、自动化、网络化的方向发展的，其主要作用是保证列车行车安全、提高运输效率。

列控系统在各国有一个发展历程，尤其是进入20世纪90年代以后，世界上许多国家研制开发了具有本国特色的列控系统。在技术上比较有代表性的且已投入使用的列控系统主要有：德国的LZB系统，法国的TVM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统，以及我国使用的CTCS—2级列控系统，这些系统的共同特点是：可以实现自动连续监督列车运行速度，可靠地防止人为错误操作所造成的恶性事故的发生，保证列车的高速安全运行。

有代表性各国列控系统：

法国U/T系统：

法国高速铁路TGV区段的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71为基础，该列控系统简称U/T系统。TVM300系统采用无绝缘轨道电路UM71，地对车的信息传输容量仅有18个，速度监控是滞后阶梯式的。TVM430系统采用无绝缘轨道电路UM2000，数字通信技术使车地间的信息传输数字编码化，速度监控方式改为分级速度曲线控制模式，时速已达320公里。

日本ATC系统：

日本新干线现有的ATC系统普遍采用目标距离一次制动模式曲线方式，车载设备根据地面轨道电路传送来的信息和各开通区间的长度，求取与前方列车所占用区间的距离，综合线路数据、制动性能和允许速度等计算出列车运行速度，若列车接近前方减速点时，即刻生成目标距离一次制动模式曲线。目标距离一次制动模式曲线缩短了制动距离，并可根据列车性能给出不同的模式曲线，提高了运输效率。

德国LZB系统：

德国LZB系统是基于轨道电缆传输车地信息的列控系统，是世界上首次实现连续速度控制模式的列控系统，技术上是成熟的。它利用轨道电缆作为车地间双向信息传输的通道，使用轨道电路来检查列车占用，轨旁设备较多，给维修带来不便。LZB以地面控制中心为主计算制动曲线，车载信号设备智能化不够，与其他列控系统兼容比较困难。

2. 铁路信号系统的发展方向

2.1. 故障-安全技术的发展

进一步提高故障-安全技术是发展高可靠性和高安全性铁路信号系统的基础。

2.2. 实时操作系统开发平台

实时操作系统（RTOS）开发平台是目前流行的嵌入式系统的软件开发平台。其

最为关键的部分是实时多任务内核。在铁路运行控制等安全性要求很高的系统中引入RTOS，可以有效的解决系统的安全性和嵌入式软件开发标准化的难题。 2.3. 数字信号处理新技术的应用

随着铁路运输提速、重载的发展，基于分立元件和模拟信号处理技术的传统信号设备已不能满足铁路运输安全性和实时性的要求，数字信号处理技术（DSP）为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。

数字信号处理中，传统的时域分析法和频域分析法各有所长，在现有的信号系统设备中，均有所应用。如何在现有的基础上进一步提高信号系统的安全性，需要我们不断地研究和推广应用新的数字信号处理技术。 2.4. 计算机网络技术的发展

铁路信号系统网络化是铁路运输综合调度指挥的基础，在网络化的基础上实现信息化和智能化。

现代铁路信号系统不是各种信号设备的简单组合，而是功能完善、层次分明的控制系统。系统内部各功能单元之间独立工作，同时又互相联系，交换信息，构成复杂的网络化结构，使指挥者能够全面了解辖区内的各种情况，灵活配置系统资源，保证信号系统的安全高效。 2.5. 通信技术与控制技术相结合

随着计算机技术、通信技术和控制技术的飞速发展，传统的以轨道电路作为信息传输媒体的列车运行控制系统面临着挑战。基于通信的的列车运行控制系统（CBTC）在地铁项目中已经得到了比较广泛的应用，在大铁上代替传统的列车控制系统也将成为必然。 2.6. 实现通信信号一体化

随着铁路通信信号技术的不断发展，车站、区间和列车控制的一体化，铁路通信信号技术的相互融合，行车调度指挥自动化等技术，冲破了功能单一，控制分散，

通信信号相对独立的传统技术理念，推动了通信信号技术向数字化、智能化和网络化发展。

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