铁路信号基础的知识

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路与两条或多条线路连接起来的设备（这个定义恐怕不准确），道岔本身属工务设备，转换并锁闭道岔（转换到位后必须锁闭，也就是动不了了。否则列车通过时道岔一开口，车就走到两条道去了，就要翻车了）和检查道岔位置的设备属信号设备。道岔按尖轨长度不同有9号、12号、18号、38号等类型，按连接线路的钢轨类型不同分43公斤、50公斤、60公斤和75公斤等（每米钢轨的重量）。车速越快，载重量越大，采用的道岔号码越大，钢轨的横断面面积越大。过去使用的道岔，也就是号码小的仅尖轨部分能够进行转换，现在用于160公里/小时以上提速和高速线路的道岔尖轨和心轨都能够转换。道岔转换指在两个位置间转换，即定位和反位。定位位置开通的是直股，反位开通的是弯股（专业术语叫侧向）。直股允许列车以较高速度通过，弯股就低一些。在高速铁路上使用大号码道岔，使得弯股的曲线半径大了，允许的车速得以提高。轨道电路就是用钢轨构成的电路，用于检查线路上有没有车。根据需要用绝缘节将线路和道岔划分成许多的轨道电路区段，从区段的一端给两根钢轨上送上电源，在另一端通过变压器（在轨旁）接一个继电器（机械室内），无车时继电器吸起，给出区段空闲状态；当车驶入时，短路了电源，继电器就会落下，反映这一区段有车，处于占用状态。检查区段空闲和占用还可以用计轴设备（在德国使用的比较多），但我国基本上全是采用轨道电路，因为相比造价非常低（几百与几万的差价）。以上介绍了车站主要的三类信号设备，这三类信号设备中，信号机有红、黄、绿等状态；道岔有定位和反位状态；轨道电路有空闲和占用状态，车站联锁就是要将设备的这些状态建立起一定的相互制约关系。所谓联锁，就是使得所有的状态处于规定的相互制约关系。比如说，道岔位置不对，不能开放信号；而一旦开放了信号，道岔就不能再转换；在进路上的各个轨道电路区段都处于空闲状态时，才能开放信号；一旦开放信号，就禁止从其它任意与之连接的线路进入等等。车站联锁系统过去采用继电联锁（当然以前还有机械联锁，那都是比较古老的东西），也就是通过继电器接点组成电路构成联锁。我国最主要的制式是6502电气集中，现在仍有大量的使用。近十年来计算机联锁逐步成为主流，铁路进行技术改造和大修不再采用6502，而采用计算机联锁。过些年后电气集中联锁可能会彻底被淘汰。

区间闭塞系统是控制列车能否进入区间和控制进入区间的多趟列车间保持一个安全距离开行的设备。区间闭塞以前完全是靠人和非常简易的手段来实现的，那样的方式一旦值班员疏忽，就有可能造成恶性事

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故；再是那种方式效率也很低。过去的闭塞方式有：电话闭塞、路签闭塞等。电话闭塞法现还作为备用手段，在设备出现故障或施工时用于临时组织列车运行。后来逐步有了半自动闭塞和自动闭塞，现在最先进的是移动闭塞。移动闭塞其实也是自动闭塞，只是更高等级的自动闭塞，它们的区别在后面会详细介绍。半自动闭塞和大区间自动闭塞在两站间只能开行一列车。半自动闭塞的申请和解除都需要两站值班员配合着人工来办理。发车站的值班员按下控制台上的请求闭塞按钮，设备将这一信息传到邻站，邻站值班员同意的话，按下同意接车按钮，发车站收到这一信息，闭塞办理成功，开放出站信号，列车出发，设备会通知邻站，在列车完整到达邻站后，邻站值班员按下复原按钮，解除闭塞。64D单线半自动闭塞设备是我国采用的主要设备型号，现在仍在大量地使用。大区间自动闭塞不需要值班员特意办理闭塞，发车站的值班员在办理发车进路时，设备会自动办理闭塞，如果邻站允许，则闭塞就办理成功了，邻站允许也是自动的，依据的是它本身没有办理向同一个区间发车的作业。但这种设备使用的很少，因为它必须具备区间有车/没车自动检查的条件，这个条件的满足代价比较大。半自动闭塞（闭塞的申请和解除都需要两站值班员配合着人工来办理）和大区间自动闭塞由于一个区间只能跑一列车，因此效率较低，现只在支线上使用。为了提高运输效率，就要加大列车的密度，缩小列车间隔，一般两个车站间的距离在10公里， 列车的长度不到1公里，完全可以让多趟列车在一个区间里各自保持一定距离来开行。自动闭塞（闭塞的申请和解除都是由列车的开行作为触发条件，系统自动来完成的）将区间划分成若干个闭塞分区，每个闭塞分区长度在2公里左右，这样一个区间就可以开行多趟列车，大大提高了线路的通过能力。在每个闭塞分区的分界处设有信号机，每一架信号机根据自身防护的闭塞分区是否有车和列车运行前方的信号显示来显示，如果自身防护的闭塞分区中有车，则显示红灯；如果没有车，而前方信号显示为红灯时，则显示黄灯；如果前方信号显示为黄灯或绿灯，则显示绿灯。在装备了自动闭塞设备的复线铁路上，列车可以一列跟着一列的跑，信号控制的触发完全由列车自动生成，而不需要人工来办理，运输效率得到了很大的提高。我国现在干线铁路基本都已装备了自动闭塞设备。在十几年前使用的自动闭塞系统曾有4信息和8信息移频、极频、交流计数等多种制式，后基本统一到8信息移频自动闭塞制式。在九六年开始推出18信息移频，后几大干线都装备了此种设备。用18信息移频构成的四显示自动闭塞，将最小列车间隔从8分钟缩短为6分钟。

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但这种移频设备存在将信息传递到机车上的可靠性差的缺陷，无法在此基础上进一步发展列控系统。在04年左右我公司推出了ZPW2000A，铁道部将其作为之后设备更新的唯一制式。近些年来，高速铁路、客运专线和主要干线的技术改造都采用ZPW2000A构成自动闭塞，在此基础上发展了列控系统。以上提到的几种自动闭塞系统原理都是一样的，构成自动闭塞的基础是轨道电路设备，但这种与车站的轨道电路是不同的，车站轨道电路刚才已介绍过，它送到钢轨上的只是一个50Hz或25Hz交流电，而区间闭塞用的轨道电路发送的是一个频率高得多的调制信号。它们迎着列车开行的方向向钢轨上发送一个电信号，比如移频，用11Hz、15Hz、20Hz、26Hz等低频信号调制550Hz、650Hz、750Hz、850Hz这些载频后发送到钢轨上。这个电信号在线路上无车时，可以被接收端接收，经解调得到代表某一控制信息的低频信号，比如11Hz代表前方信号机点绿灯，那么本架信号机也可以点绿灯；当列车驶入闭塞分区，从前方发送的信号被车轮短路，处于后面的接收端接收不到信号，则转为点红灯，它本身点红灯了，它就向下一个点发送26Hz的信号，下一点收到后就点黄灯，依次推下去，直到车站。下面再介绍一下移动闭塞，要提高铁路的运能，无非靠几种手段，一是提速；二是重载（也就是常说的，多拉快跑）；再就是增加行车密度，缩小列车间隔。前面说的自动闭塞已大大提高了行车密度，但那种自动闭塞的闭塞分区是固定的，不管列车的长短，也不管列车的速度，它只能反映出列车在这个闭塞分区，至于是在刚进入闭塞分区，还是已快驶出闭塞分区是无法知道的。后续列车追踪的不是前行列车的尾部，而是闭塞分区的入口。为了进一步提高列车的行车速度和密度，近十几年基于通信技术的发展出现了移动闭塞，它没有固定的闭塞分区，后车始终将前车的尾部作为追踪点，保持当下速度的制动距离再加一定安全系数的距离。这样就可以使得列车速度和密度进一步得到提高。移动闭塞在国铁还没有应用，仅在地铁中有。现在装备了移动闭塞系统的线路最小列车间隔可以达到90秒（当然那只是在地铁中，列车编组短，车速低的情况下）。移动闭塞系统的关键技术是保持不间断的地—车通信，以确保不间断的列车定位和控制指令的传送（当列车速度达到每小时360公里时，每秒就能跑出100米，如果能够确保控制中心与各趟 列车每秒钟交换一次数据，控制精度也要打上100米的折扣）。移动闭塞系统现在国内还没有厂商能够提供，地铁中使用的系统全部是引进国外的。

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编组站或驼峰场控制系统 前面我们已提到过编组站。它们都是设在两条或多条铁路线的交汇处，它们的作用是将各个方向开来的列车分解，再按不同的去向重新组合成新的一列列的车再开往不同的方向。比如：在北京，从东北开来一列车，其中有一部分车辆将去郑州方向，有一部分车辆将去上海方向；从张家口开来一列车，也是一部分车辆将去郑州方向，一部分车辆将去上海方向；┅ 那么就需要把它们分解开，然后按照郑州方向和上海方向重新组合，编成新的列车，再开往要去的方向。进入编组站的列车只有货车，客车是不进入编组站的。在编组站内有多个类似普通车站的站场，叫场。一般设到达场和出发场（也有规模小一些的，将到达场和出发场合为一个场，称为到发场），还有的设交换场等。到达场是用于停靠进入编组站等待解体列车的。出发场用于停放已重新编组等待出发的列车。交换场用于上下行之间开行列车。编组站还有一个特殊的站场，就是编组场，也叫驼峰场。列车就是在驼峰场完成解体和重新组合的。驼峰场的头部有一个象骆驼峰一样的小山包，经过驼峰的线路一侧连接到达场，一侧连接编组线。大的编组场会有几十条编组线。从峰顶到编组线的线路上有很多的道岔，还有缓行器。大的驼峰场设有三级缓行器。当一列车进入编组站，首先停靠在到达场，然后编组站将根据需要制定编组计划，将列车所有的制动风管分解，然后用调车机车将一列车推上驼峰，在接近峰顶时摘钩员按照摘钩作业单把连接车辆的车钩摘开，一钩车（一辆或多辆）就顺着驼峰的坡道溜下去了，这在专业术语中叫“溜放”，在车溜放的过程中，控制设备会根据钩计划控制进路的道岔不断地转换，让车溜到它该去的编组线，控制设备还要通过缓行器控制溜放车辆的速度，让它尽可能地溜到合适的位置。所谓合适的位置就是溜下去的车辆既不要猛烈的撞到编组线上已有的车辆，又不要离已有车辆较远而开“天窗”。因为撞得厉害了会撞坏车辆，天窗开大了开多了，后面的车就放不下了，就需要机车下峰去整理，将大大影响效率。在到达场、出发场等使用的基本就是车站联锁系统。而驼峰场的信号设备则完全不一样，虽然它仍是完成信号设备最基本的任务，即控制进路和速度。但它与大线上用的设备差别很大。驼峰场用的转换道岔的转辙设备是快动转辙机，大型编组场要求这种转辙机的转换时间不大于0.6秒，中等规模的编组站要求不大于0.8秒。还有比较特殊的设备就是缓行器，它的作用前面已经说了，要完成这样的功能，控制难度是相当大的。对缓行器的控制用到了测速、侧重、测长、测风速风向，测编组线留有长度等等，控制设备通过获得这些与车辆溜放控制有关的

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