铁路通信信号系统技术发展与影响因素分析

铁路通信信号系统技术发展与影响因素分析

本文转载：脚印论文网http://www.lunwen315.net 摘 要

信号系统是现代化铁路中的关键组成部分，也是衡量现代化铁路水平的重要指标。本文介绍了铁路信号系统中的一些技术及应用。结合铁路信号系统的组成，对信号传输、控制系统的可靠性和受到的影响进行了分析，对电气化条件下铁路信号采集过程中产生的干扰类型和方式进行了论述，通过对内部和外部因素的对比分析，进一步明确了铁路信号影响的内在因子和外部实现条件，

关键字：铁路信号，组成，影响因素

在信息社会的今天，铁路信号技术已成为铁路信息技术的三大支柱（通信、信号、计算技术）之一。铁路信号的传统功能是安全和提效，当前又增添了提供基础信息服务的需求。新形势下，通过现代化铁路信号系统建设，来提高线路的通过能力，提高机车车辆和其它设施的利用率，具有成本低、见效快的特点，可更多地获得经济和社会效益。因此，现代化铁路信号系统建设已成为各国铁路发展的首选方案。

一、 铁路信号的分类与组成

1.1 铁路信号系统的分类

铁路信号系统是以标志物、灯具、仪表和音响等向铁路行车人员传送机车车辆运行条件、行车设备状态和行车有关指示的技术与设备。铁路信号设备是保证列车行车安全的重要基础设备，其可靠性的高低直接关系到行车安全和运输效率。随着我国铁路建设的高速发展，信号系统的技术和设备研究显得日益重要。铁路信号系统不仅要满足线路本身的设计标准要求，同时要满足区域间的接入条件，在其设置上不仅要要考虑近期运行条件，同时要为远期规划等技术更新预留空间。

铁路信号按人的感觉可分为视觉信号和听觉信号。视觉信号是以物体（包括灯）的形状、颜色、位置、数目等显示信号；听觉信号是利用号角、笛、响墩等发出的音响表示信号。按功能可分为行车信号和调车信号。行车信号用于指挥列车运行；调车信号用于指挥调车。按结构可分为臂板信号和色灯、灯列信号。按显示制式可分为选

路制信号和速差制信号。选路制信号是用臂板位置或灯光的颜色特征来表示列车的站线进路；速差制信号是用臂板位置或灯光的颜色特征、数目来表示列车运行应采取的速度。

1.2 铁路信号系统的组成

1.2.1 行车调度指挥系统

随着信息系统、特别是电子技术的发展，现代行车调度系统通过计算机技术、通信、控制、信息及决策技术，实现了列车远程实时监视、追踪、控制和管理等的自动化处理。近年来，随着TDCS（列车调度指挥系统）的改进和新一代分散自律调度集中系统研发成功，行车调度指挥自动化系统技术获得了长足发展，取得了巨大的进步。列车运行计划编制和调整及列车运行监视和管理是TDCS的主要内容，而列车运行控制则是调度集中的核心，因此，行车调度指挥系统主要是由TDCS和调度集中系统构成的TDCS由不同站段的分机和站段或路局总机衔接起来，形成路网调度的主要组成部分。

1.2.2 闭塞系统

闭塞就是保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车，与此有关的设备和技术形成铁路信号闭塞系统。我国铁路现行的基本闭塞设备分为自动闭塞、自动站间闭塞、半自动闭塞。自动闭塞是同列车自动完成闭塞作用的一种闭塞，半自动闭塞是通过装在两个相邻车站的闭塞机出站信号机及专用轨道电路所构成的一种闭塞。

车站除了正线以外，还配有到发线、牵出线等其他线路，因此把各种车站称之为有配线的分界点，而无配线的分界点，为非自动闭塞区段在两个车站间设置的线路所，以及自动闭塞区段为在两车站间划分成若干个闭塞分区而设置的色灯信号机这里的线路所和色灯信号机就是无配线分界点，自动闭塞区段上通过色灯信号机之间的段落叫做闭塞分区。

1.2.3 车站联锁系统

（1）信号机：信号机是铁路视觉信号的重要组成部分，用以指导铁路行车，与线路的闭塞系统密切相关。信号机的选择上一般各站的进站、预告、正线出站等列车信号机，以及专用线、机走线、牵出线等处进入联锁区的防护调车信号机原则上采用高柱信号机，其余信号机（含桥上及隧道内预告信号机）采用矮型。

（2）站内联锁：车站联锁是利用机械、电气自动控制和远程控制的技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔形成相互具有制约关系。接轨站及新建各站易采用硬件冗余结构的计算机联锁设备，显控多采用鼠标+彩显方式。

（3）轨道电路及站内电码化：新建各站越来越多地利用97型25HZ相敏轨道电

路。站内正线电码化采用叠加预发码方式，到发线采用叠加发码方式，发码设备采用ZPW-2000系列移频电码化设备。部分接轨站结合原发码方式进行改造。

（4）转辙及电源设备：转辙设备一般根据站场设计的道岔类型进行配套，采用智能综合信号电源屏。

（5）信号集中监测系统：随着微机的推广和普及，新建各站配备信号微机监测系统，并联网至相关电务集中监测系统，当接轨站既有微机监测设备不满足要求时，要对其升级改造。

（6）信号设备综合防雷系统：按铁道部有关标准和规范要求，在各站信号设备房屋处需新设信号设备综合防雷系统。

二、 铁路信号系统新技术发展

2.1 数字信号处理技术

随着铁路运输发展，基于分立元器件和模拟信号处理技术的传统铁路信号设备越来越满足不了铁路运输的安全性和实时性。因此，引进计算机技术，利用计算机的高速分析计算功能，来提高信号设备的技术水平已非常紧迫。数字信号处理技术的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。与模拟信号处理技术相比较，数字信号处理技术具有更高的可靠性和实时性。数字信号处理的频域分析和时域分析的两种传统分析方法有着各自的优缺点。频域分析的优点是运算精度高和抗干扰性能好，缺点是在强干扰中提取信号时容易造成解码倍频现象。随着数字信号处理技术的新发展，在铁路信号处理中引入了新的实用技术，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信号处理技术、现代谱分析技术等。目前，我国区间采用的ZPW2000-A信号发送、接收以及机车信号的接收都采用了数字信号处理技术，日本的数字ATC和法国UM2000数字编码轨道电路也都采用了数字信号处理技术。 2.2 通信信号一体化技术

通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势。铁路信号与通信技术的发展方向是数字化、网络化、智能化、综合化。铁路信号要适应运输改革和发展的需要，在大力提高系统安全性可靠性的基础上，融计算机网络技术、现代通信技术、现代控制技术为一体，不断扩大在铁路安全控制、扩能提效、调度指挥、运输服务等方面的应用。从信号系统的发展来看，许多国家都已经通过通信信号一体化技术实现了中心到车站各子系统的信息共享，并使系统达到很高的自动化水平。另外成功地应用了安全光纤局域网，使之成为联锁系统、列车运行控制系统的安全传输通道，达到通信技术

与信号安全技术的深度结合，实现了通信信号一体化。随着当代铁路的发展，铁路通信信号技术发生了重大变化，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，以及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，推动了铁路通信信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展，向业务综合管理方向发展，从通信信号一体化系统总体构成上充分发挥通信信号系统的整体综合效能，使其成为行车控制、调度指挥、信息管理和设备监测的综合自动化系统。 2.3 通信信号网络化技术

铁路信号技术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，从而实现集中、智能管理。现代铁路信号技术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，保证铁路系统的安全、高效运行。在我国，经过将近10年的建设和不断的完善，覆盖全路的运输管理信息系统（TMIS）和列车调度指挥系统（DMIS，现称TDCS）等系统就是铁路信号系统网络化的一个应用实例，它们把计算机网络和信号系统紧密地结合在一起，为铁道部、铁路局提供了基层信息采集网络，使列车调度指挥的水平和能力提升了一个层次。 2.4 通信信号传输技术

信息传输已经成为现代化铁路信号系统中一个必不可少的技术手段。原本仅仅依靠信号电缆单一的传输方式已经无法满足这些信息的传输需求，因而，现代化铁路信号系统采用了许多先进的信息传输技术，如光纤通信、无线通信、数字通信、移动通信、计算机网络通信、卫星通信等，并进一步推进了铁路通信信号一体化的进程。新型信息传输技术导入铁路信号系统带来了令人鼓舞的良好效果，它不但冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，而且还重新规划了铁路信号系统的结构与组成，推动了铁路信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。 2.5 计算机连锁技术

计算机联锁功能的扩展包括强化辅助设计，适应CTCS、CTC和PRC的需求，增加智能化功能等。取消继电器、实现全电子化已提上日程，电子化已研制成功，通过了鉴定。设备一体化的需求可以广泛地理解为：各种信号设备实现模块化、标准化，建立软硬件统一平台；功能合理分配、信息共享，硬件配置统一，系统安全软件统一。完全国产化的安全计算机平台正在加紧研制。国际铁路信号的安全标准正在自觉执行，系统安全软件的国际安全认证工作也在实施中。

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三、 总结

铁路提速加速了铁路信号的技术进步，我国铁路信号技术正在实现跨越式发展。随着科学技术的迅猛发展，新技术的开发应用也显得越来越重要，只有推动新型铁路信号技术的发展，才能更好地提高运输效益和保障运输安全。

随着铁路建设，特别是高速铁路建设投资的不断加大，我国铁路各项技术研究取得巨大的成绩，部分技术和设备研究成果已经跻身于世界铁路强国之列。由于铁路信号系统是一个庞大的有机体，不仅受内部设备和技术水平的限制，同时受外部条件的约束，因此，寻求最优的组合方案，才能在经济技术可行的条件下，实现跨越式发展。

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