列车提速对铁路信号技术发展推动

摘要：随着科技的发展，技术水平不断提高。经过多次成功提速，信号技术通过引进、消化、吸收和自主创新，形成了具有我国特色、又符合国际信号技术发展趋势的技术体系。我国铁路信号技术正在向以列车运行控制系统为中心，实现由调度员直接控制移动体，信号确认和操作实现车载设备的智能化，闭塞方式向准移动闭塞方式转化，信号显示制式向速差式和速度式转化，通信信号系统更加融合等方向发展。

关键词：铁路提速；铁路信号；高速铁路；技术发展

中图分类号：U238文献标识码： A 文章编号：

1概述

我国铁路实施第6次提速要实现六大干线速度达到200 km/h ，并正在设计和建设多条350 km/h 客运专线。提速对铁路信号提出了更高的要求，使信号技术发生了重大变革。

随着列车运行控制系统和列车运行调度系统的推广运用，我国铁路信号从以车站联锁为中心向以列车运行控制系统为中心转化；列车运行调度指挥从调度员、车站值班员、司机三级管理向实现由调度员直接控制移动体转化；列车运行由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转化；区间闭塞由固定闭塞方式向准移动闭塞方式转化；信号显示制式向速差式和速度式转化；计算机技术、数字化技术和基于通信技术的信号系统应运而生。

2国外铁路信号技术的现状和发展趋势

高速铁路的信号系统集中反映和代表了铁路信号的发展方向，推动铁路信号实现集中化、网络化、自动化和智能化，铁路信号系统的新产品和新设备层出不穷，展现一派蓬勃发展的新局面。

2.1 高速铁路信号系统

高速铁路信号系统主要由列车运行控制系统、联锁系统和行车指挥系统（CTC）构成，其中列车运行控制系统是高速铁路信号系统的核心，实现由调度控制中心对移动体（列车）的直接控制。列控系统地面设备和车站联锁系统主要实现联锁控制功能，并生成列车控制所需基础数据，将地面控制信息传送给列控车载设备进行处理，生成列车速度控制曲线，监督控制列车安全、高速运行。

2.2 高速铁路调度指挥系统

综合调度系统从广义运输系统概念出发，以运输计划为龙头，以列车运行调度系统为核心，综合行车、工务、电力、电务、旅客服务、维修检测、安全监控等为一体的综合系统。20世纪80～90年达国家铁路纷纷发展具有本国特色的综合运行自动化管理系统，并首先在高速铁路上应用。

2.3 计算机联锁系统

车站计算机联锁系统的发展，按电子化程度分为两个阶段：最初执行部分都由继电器完成，现在多数已实现全电子化控制。世界各国的计算机联锁按采用的冗余、容错技术手段大致分为软件冗余方式和硬件冗余方式两类。计算机联锁系统的三个重要发展动向是：向区域联锁或中心计算机联锁发展；发展以通用工业计算机为基础的计算机联锁；以车站计算机联锁为中心，发展一体化信号系统。

2.4 信号技术的发展趋势

在运输市场激烈竞争的压力下，各国铁路，特别是发达国家铁路为实现提速、高速和重载运输，积极引进采用新技术，大幅度提高现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断涌现。

2.4.1 “故障－安全”技术的发展

随着计算机技术、微电子技术和新材料的发展，“故障－安全”技术得到了飞速发展。高可靠性、高安全性的“故障－安全”核心设备出现了“2取2”、“2乘2取2”和“3取2”等不同结构形式，其同步方式有软同步和硬同步。

2.4.2 高水平的实时操作系统开发平台

实时操作系统（R T O S）是当今流行的嵌入式系统的软件开发平台。在铁路、航空航天以及核反应堆等安全性要求很高的系统中引入R T O S，可以有效地解决系统的安全性和嵌入式软件开发标准化的难题。

2.4.3 数字信号处理技术的应用

数字信号处理技术（DSP）的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。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。

2.4.4 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，从而实现集中和智能管理。现代铁路信号系统不仅仅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。

2.4.5安全性与可靠性分析

20世纪90年代初，国际电工委员会（IEC）将故障－安全的概念进行了量化，制定了安全相关系统的设计和评估标准IEC61508，该标准提出了安全相关系统的安全完善度等级的概念。

2.4.6信号系统的规范化和标准化

随着全球经济一体化的发展，铁路信号系统市场也出现了全球一体化，主要体现在技术规范和安全规范的全球化，如ERTMS/ETCS。

3我国铁路信号技术的现状和发展趋势

铁路提速推动了信号技术的跨越式发展，信号技术的发展坚持了引进、消化、吸收和自主创新相结合的原则，符合国际信号技术发展的趋势，并具有我国特色。铁路先后进行的5次大规模提速，为铁路信号带来了良好的发展机遇。铁路信号技术装备不仅在数量上有了大幅度的增长，而且在技术含量上也有了明显的提升，一定程度上实现了铁路信号技术设备的更新换代。

3.1铁路信号基本制式和基础设备

3.1.1 信号显示制式向速差式和速度式发展

随着列车运行速度的提高，尤其是采用四显示自动闭塞后，区间列车运行划分了速度等级，信号显示有了比较明确的速度含义，信号显示制式向速差式迈进了一大步。当今《铁路技术规程》和《信号设计规范》是针对160 km/h 及以下的区段的，160 km/h 及以下的区段通常采用固定闭塞方式，速差式信号显示制式对于160 km/h 及以下的区段仍然适用。

3.1.2 机车信号向主体化发展

《机车信号信息定义及分配》和《主体机车信号系统技术条件（暂行）》相继公布。主体机车信号作为行车凭证，必须符合故障导向安全的原则，具有高安全、高可靠性能。主体信号机车信号系统由车载信号和地面信号设备共同构成，近年来，在以下方面做了技术改进。

（1）具有自主知识产权的Z P W -2000A无绝缘轨道电路在安全性和可靠性方面有明显提高，可以作为主体机车信号系统的轨道电路。

（2）车站闭环电码化方式实现站内股道或咽喉区纵向和横向相邻轨道电路载频频谱的交错排列，有效防止同频信息串扰，并对各电码化设备检测，提供故障报警。

（3）采取措施保持机车信号连续性，道岔跳线进行交叉换位，道岔的弯股部分采取间隔一定的距离与直股进行并联。

（4）保持足够的信息量，机车信号接收线圈下钢轨内的电流必须处处大于机车信号最低的动作电流。

3.1.3 自动闭塞制式的发展

提速后为了确保安全和兼顾运能，在160 km/h 及以下的线路上，普遍推广四显示自动闭塞，有条件的单线区段也提速到160 km/h 。在处理车站信号机之间的关系时，借用了四显示的概念，增加了接近信号机。

3.1.4 道岔转辙设备的发展

我国外锁闭技术的发展从1991年初开始，经历了契形燕尾联动、燕尾式分动、钩形分动外锁闭装置三代设备的发展，已趋于完善。在提速区段，提速道岔增加了尖轨长度，为满足多点牵引多点检查的要求，采用多台转辙机牵引。转辙设备经部确认的有3种，即S700K -C型电动转辙机、ZYJ7型和L700H-C型电液转辙机。

3.2 列车运行控制系统的发展

铁道部组织编制我国列车运行控制系统（CTCS）的技术规范，其中总则及CTCS-2级的技术条件已经。在CTCS 技术规范的总则中，根据对功能要求和设备配置划分了应用等级，分为0～4级。

我国正在加速建设客运专线网，客运专线的列控系统采用E2（C3）＋C2级方案：采用基于无线传输的欧洲ETCS-2级技术规范（相当于CTCS-3级）建立高速铁路列控系统，并按照CTCS-2级技术规范，建立与既有200km/h 提速区段列控制式兼容的信号系统。

3.3 行车调度指挥系统

随着计算机及网络技术发展，服务于运输调度作业的调度监督系统在全路得到发展，进一步完善为行车指挥管理信息系统（TDCS）。为适应铁路跨越式发展的要求，分散自律调度集中系统技术条件于2004年公布，继试验段西宁—格尔木于2004年开通使用外，已有多段线路开通和在建设中。车站调车作业计划通过调车终端输入，由车站自律机自动判断安排调车作业计划，满足调度集中与车站调车作业需要。

4 结束语

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跨越式发展，并从我国铁路发展的需求出发，坚持以我国自主知识产权为主，瞄准国际铁路信号的发展趋势，引进先进技术，注意与国际标准接轨，走健康、快速的发展道路。