信号专业基础知识

信号专业基础知识（施工） 中铁电气化局西安通信信号工程处 工程管理科 20085 目 录 一、信号基础常识及意义 1、信号 1）铁路信号 2）铁路信号分类 2、铁路信号设备 3、技术及设备 （1） 、区间信号 （2） 、车站信号 （3） 、行车指挥自动化 （4） 、列车运行自动化 （5） 、驼峰调车控制 （6） 、铁路道口防护 （7） 、防护报警 （8） 、可靠性和 故障-安全原则 4、联锁 5、闭塞 （1） 、区间和分界点 （2） 、闭塞 （3） 、区间分类 6、信号专业施工常识 (1） 、信号施工任务 作者：风中点烟 第 3 页 共 38 页 (2)、工具及仪表 二、电缆及电缆线路 三、信号机 四、轨道电路 五、道岔 六、联锁 七、车站联锁 八、区间 1)闭塞 2）传统的自动闭塞 3）装备列车运行控制自动的自动闭塞 九、其它 1、箱盒及基础 2、设备及器件 3、安装及配线 4、导通（模拟试验）及实验 5、开通及竣工 6、简单的电工知识 一、信号的常识及意义 1、信号 1）铁路信号 用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设 备等向铁路行车人员传达有关机车及车辆运行条件、行车设备状态以及 行车的指示和命令等信息。目前，人们对铁路信号有不同的理解。有人 把铁路信号广义理解为：保证铁路行车安全的技术和设备；有人狭义理 解为：用于向行车人员指示行车条件的符号；有人则认为：铁路信号是 铁路上信号显示、联锁、闭塞设备的总称。 铁路信号主要功能是保证铁路行车安全。随着铁路信号技术的发展 和铁路信号的广泛应用，铁路信号也成为提高铁路区间和车站的通过能 力、增加铁路运输经济效益、改善铁路员工劳动条件的一种现代化科学 管理手段和技术。 所有行车人员都应该遵守。铁路信号从广义上讲，包括听觉信号和 视觉信号两大类。 用音响表达的信号为听觉信号，如号角、口笛，机车鸣响、响墩等； 用颜色、形状、位置、显示数目及灯光状况表达的信号为视觉信号， 如信号旗、信号灯、信号牌、信号机、火炬等。 2）铁路信号分类 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、 作者：风中点烟 第 5 页 共 38 页 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。 按设置地点可分为铁路车站信号、铁路区间信号、铁路行车指挥 自动化和列车运行自动化等。 *铁路信号，是向有关行车和调车人员发出的指示和命令* 2、铁路信号设备 铁路信号设备可分为三大类： 信号机。其原始形式是手灯、手旗、明火、声笛等，现代信号机 主要有进站信号机、出站信号机、通过信号机、遮断信号机、进路信号 机、调车信号机、防护信号机、驼峰信号机等，辅助信号机（预告信号 机、复示信号机、驼峰复示信号机等）和附加信号设备（引导信号和容 许信号等） ；移动信号机主要有停车信号机、减速信号机和减速终了信 号机等。此外，在不能使用信号机或没有装设信号机的地方，有时也用 手信号（手旗、手灯）显示信号；在特殊情况下也用响墩、火炬、汽笛 等表示信号。 表示器。用于补充说明信号的意义，包括发车表示器、调车表示 器、进路表示器、发车线路表示器、道岔表示器、脱轨表示器、车挡表 示器、水鹤表示器等。 标志。用于说明设备的状态，包括警冲标、站界标、预告标、引 导员接车、地点标、放置响墩地点标、司机鸣笛标、作业标、减速地点 标、补机终止推进标、机车停车位置标等。 *铁路信号设备是铁路信号、联锁、闭塞等设备的总称* 3、技术及设备 （1） 、区间信号 为了保证单线区间的行车安全，早期采用时间间隔法，即开行第一 列列车後间隔一定时间才准许开行第二列列车。但是第一列列车由于某 种原因不能准时到达或中途停车时,往往会造成行车事故。後来,采用空 间间隔法，即在一个区间或分区内，同时只准一列列车占用运行的方法， 这种方法又称为闭塞法。在用人工方法办理闭塞手续时，列车司机必须 获得办妥闭塞手续的凭证才能开车。这种行车凭证可以是路票、路签或 路牌。人工闭塞的进一步发展，是利用轨道电路而构成的半自动闭塞和 自动闭塞，列车占用区间或分区的凭证是出站信号机或通过信号机的准 许显示，它不仅保证行车安全，而且不需授受路签，可大大提高区间行 车效率。此外，还将地面信号引入机车驾驶室内，形成易于了望的车内 信号；在和公路平面交叉道口安设面向公路的道口防护以及防护报警等。 技术 用以保护区间内列车行车安全，主要包括区间闭塞、车内信 号、铁路道口防护、防护报警和轴温探测等。区间闭塞是为了防止在区 间运行的列车发生对撞和追尾事故。当区间采用半自动或自动闭塞後， 作者：风中点烟 第 7 页 共 38 页 区间信号得到了很大完善，同时可将地面信号引入机车驾驶室中，形成 易见的车内信号；而和公路相交的道口，可设置面向公路的道口防护和 防护报警。 （2） 、车站信号 在车站内股道很多，进路交叉复杂，为了保证站内行车安全，指挥 机车车辆运行的信号必须同有关道岔、进路之间有一定的操作顺序和制 约关系。这种关系称为联锁。早期，车站内的信号机和道岔是用人力单 独操纵的。当车站范围较大、运行较繁忙时，人们就把车站内的信号机 和道岔的操纵握柄集中在一个地方操作，制成了机械联锁机。轨道电路 的应用，以及电力等能源的应用，由机械联锁发展成为机电联锁、电气 联锁等，现在已经广泛使用继电集中联锁。最近又出现了允许车列溜放， 保持退路安全的平面调车控制和节省人力、电缆的车站信号遥控遥信系 统。此外，还在研制计算机联锁。 技术在车站范围内，指示列车或机车运行条件以保证行车和调车安 全的信号，其内容主要包括车站联锁、平面调车控制、车站信号遥控遥 信等。通常在站内股道很多，进路交叉也复杂，因此信号必须与道岔、 进路保持一定的操作顺序，形成联锁。现代已广泛使用继电集中联锁， 以及允许车列溜放、保持退路安全的平面调车控制和节省电缆、人力的 车站信号遥控遥信系统。 （3） 、行车指挥自动化 主要是调度集中控制。由调度所直接控制远距离的一个大站或一个 枢纽、一个区段内的信号机和道岔,并监督行车设备动作和列车运行情 况,以指挥列车运行。只用来监督行车设备动作和列车运行，以便帮助 调度员了解情况，发出调度命令的设备称为调度监督。列车在区间运行 都是按照运行图规定的计划到达和离开沿途各车站的。当运行中的列车 发生故障或受到外界干扰而不能按计划运行时，列车长或有关车站值班 员就要随时报告调度员，以便及时调整运行计划。电子计算机的应用可 及时收集贮存行车有关设备和列车运行状态的信息，并由计算机进行判 断处理，及时向列车发出指挥命令，同时适当地控制铁路信号机和进路， 调整列车运行计划，从而实现铁路行车指挥自动化。这样就有必要自动 采集车号（见铁路车号采集系统） 。 技术 铁路行车指挥自动化是应用计算机等设备自动收集信号设备 状况和列车运行的信息并进行处理，及时发出指挥列车运行的命令，以 实现调度集中控制。行车指挥自动化的设备是在现有设备的基础上增加 车次跟踪和计算机系统、通信设备以及故障检测设备等。系统应用的主 要软件有列车追踪、进路控制和运行调整。 （4） 、列车运行自动化 在列车发生冒进信号危险时，能迫使列车自动停车的装置，称为列 车自动停车设备。这种设备有点式和连续式两种。点式停车设备只在沿 线某些固定地点向列车传递信息,必要时迫使列车停车;而连续式自动停 车设备是连续地从地面向列车传递信息，使停车设备处于随时都能动作 的状态。连续式自动停车设备能自动作用于机车上的速度控制设备，使 列车降低速度运行甚至停车，这就称为列车自动控制。当列车上应用电 子计算机後，列车起动、行驶、调速和停车都可实现自动控制，而司机 作者：风中点烟 第 9 页 共 38 页 只起监督作用。这样就实现了列车运行自动化。 技术 铁路列车运行自动化是利用计算机对列车起动、行驶、调度 和停车实行自动监督、控制和调整，由此提高行车的安全性，提高运行 效率，改善司机的工作条件。 （5） 、驼峰调车控制 在铁路运输网中，改善编组场的解编能力，对加速车辆周转，降低 运输成本有极大的意义。驼峰编组场利用驼峰的坡度，使各种去向的车 组凭本身重力分别溜向峰下分路编组线路。溜放过程中采用车辆调速设 备和峰下道岔的自动控制设备进行控制，要求不溜错道,挂钩不撞坏车 辆，减少翻钩整理时间。这样,车辆的行程和作业时间将会大大缩短。 1924年美国首先建成用减速器进行对溜放车辆调速的机械化驼峰编组场。 自电子计算机问世後出现了半自动化和自动化驼峰编组场。1953 年驼峰 编组场开始采用模拟计算机进行钩车的制动和控制。60 年代初期在驼峰 编组场开始采用电子数字计算机。现代化的驼峰编组场除采用电子计算 机外，还常设置有线电话、无线电话、电传打字机、气动传递管道和闭 路电视等设备，以加速站内技术作业。 技术 驼峰调车控制是在驼峰调车场上，为控制货车溜放进路和溜 放速度，实现列车的分类、解体和编组控制。控制方法可分为非机械化、 机械化、半自动化和自动化的驼峰调车控制。铁路信号发展的方向主要 是实现高度自动化、智能化，以便保证行车和各种作业的安全、准确， 提高效率。 （6） 、铁路道口防护 在铁路与公路平面交叉处，为了保证列车运行和公路交通的安全， 必须将列车接近平交道口的消息及时发出，并遮断公路交通。这种保证 平交道口安全的措施称为道口防护。道口防护设备有由看守人员人工控 制的和由列车自动控制的两类。列车自动控制的道口防护设备有带闪光 信号的道口自动信号机和自动栏木。 （7） 、防护报警 当铁路的线路、车辆发生危及列车安全运行时，能自动报警，引起 人们注意，以便及时采取措施的设备，通常称为防护报警。这类设备在 线路方面有报告落石、坍方、雪崩、洪水等的检测设备；在车辆方面有 报告热轴的轴温探测装置；在驼峰上有检查车辆下部轮廓大小的限界检 查器等；在大桥或车站附近有检查车辆下部有无拖挂器件的检查设备。 （8） 、可靠性和 故障-安全原则 铁路信号故障-安全原则是设备或电路发生故障时，使其後果导向 安全或事先报警缩小危险面的原则。铁路信号的可靠性是指信号设备在 规定条件和规定时间内，完成规定功能而不发生失效的概率。可靠性评 价指标主要有可靠度、故障率、平均故障时间、故障平均间隔时间、可 养度、平均修复时间、可用性等。铁路信号故障-安全原则包括: 防止信号设备的错误操纵，如采用的各种联锁和闭塞技术等； 故障後使功能软化或降级使用技术，如自动闭塞中绿灯烧坏改亮 黄灯等； 应急顶替，如电源故障时利用备用蓄电池供电； 作者：风中点烟 第 11 页 共 38 页 检测、报警和预防性养护技术； 冗馀技术，如用多重设备； 降低使用应力，如信号灯泡的降压使用等技术。 *信号系统技术设备补充* 近 20多年来，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 幅度提高了现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断涌现。 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“二取二”、“二乘二取二” 和“三取二”等不同结构形式，其同步方式有软同步和硬同步。西门子公司、阿尔 斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同类型的采用硬件同步方式的 安全型计算机。 故障安全技术的提高为高可靠和高安全的铁路信号系统的发展打下坚实的基 础。 高水平的实时操作系统开发平台 实时操作系统（RTOS,Real Time Operation System）是当今流行的嵌入式系统 的软件开发平台。RTOS 最关键的部分是实时多任务内核，它的基本功能包括任务管 理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列 管理、旗语管理等，这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的，也就 是 RTOS的应用程序接口（API,Application Programming Interface）。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 RTOS，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。 在铁路这样恶劣工作环境下的计算机系统，对系统安全性、可靠性、可用性的 要求更高，必须使用安全计算机，以保证系统能安全、可靠、不间断地工作。而安 全计算机系统的软件核心就是 RTOS。目前，英国的西屋公司（Westinghouse）已经 在列车运行控制系统中采用了 RTOS，瑞典也有很多铁路通信和控制系统采用 OSE实 时操作系统。 采用实时操作系统可以满足如下性能或特性： 提高系统的安全性。实时操作系统可以成为整个软件系统的中间件，即实时操 作系统通过驱动程序与底层硬件相结合，而上层应用程序通过 API和库函数与实时 操作系统相结合。实时操作系统完成系统多任务的调度和中断的执行，这样系统的 安全模块和非安全模块将会得到有效的隔离，RTOS 可以很好地解决硬件冗余模块的 同步问题。 满足系统实时性的要求。列车运行控制系统要求的是硬实时响应，实时性要求 非常高，如果在系统中选用实用操作系统开发该系统的软件，会对该系统的实时性 指标的提高有很大帮助。 缩短了新产品的开发周期。由于 RTOS提供了系统中的多任务调度、管理等功能， 在此基础上用户只需开发与应用对象相关的应用程序，所以缩短了新产品的开发周 期，降低了设备的成本。RTOS 还具有开发手段可靠、检测手段完善等特点。 充分发挥实时操作系统可移植性、可维护性强等优势。采用 RTOS后，一旦系统 需要升级，只需改动力量程序，而不像以前系统需要重新进行设计，体现出 RTOS再 开发周期短，升级能力强的优点。 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安全性和实时性的要求。因此，全面引进计 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（DSP,Digital Signal Processing）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，而缺点是在强干扰中提取信号时容易造 成解码倍频现象，例如将移频的低频 11Hz误解成 22Hz；时域分析的优点是定型准 确，而缺点是定量精确地剔除带内干扰难度大。 作者：风中点烟 第 13 页 共 38 页 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，我国的轨道电路的信号发送、接收以及机车信号的接收普通采用了数字 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。 计算机网络技术的发展 随着计算机网络技术的飞速发展，实施企业网络化管理已成为企业实现管理现 代化的客观要求和必然趋势。 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、智能管理。 网络化。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，保证铁路系统的安全、高效运行。 信息化。以信息化带动铁路产业现代化，是铁路发展的必然趋势。全面、准确 获得线路上的信息是高速列车安全运行的保证。因而现代铁路信号系统采用了许多 先进的通信技术，如光纤通信、无线通信、卫星通信与定位技术等。 智能化。智能化包括系统的智能化与控制设备的智能化。系统智能化是指上层 管理部门根据铁路系统的实际情况，借助先进的计算机技术来合理规划列车的运行， 使整个铁路系统达到最优化；控制设备的智能化则是指采用智能化的执行机构，来 准确、快速地获得指挥者所需的信息，并根据指令来指挥、控制列车的运行。 近年来，我国铁路行业已成功地推广应用了原 TMIS和 DMIS（现称 TDCS）等系 统，在利用信息技术方面取得了长足的进步。具有代表性的列车调度指挥系统 TDCS，以现代信息技术为基础，综合运用通信、信号、计算机网络、多媒体技术， 建立了新型现代化运输调度指挥系统（铁道部、铁路局、基层信息采集网）。 通信技术与控制技术相结合 随着计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）和控制技术 （Control）的飞跃发展，向传统的以轨道电路作为信息传输媒体的列车运行控制系 统提出了新的挑战。综合利用 3C（Computer、Communication、Control）技术代替 轨道电路技术，构成新型列车控制系统已成必然。 用 3C技术代替轨道电路的核心是通信技术的应用，目前计算机和控制技术已经 渗透到列控系统中，称为“基于通信的列车运行控制系统”（CBTC，Communication Based Train Control）。 如上所述，世界发达国家陆续试验的 CBTC系统有 ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB 等。所有上述各类系统，均具有两个基本特点： 列车与地面之间有各种类型的无线双向通信。可分为连续式和点式的。其中又 可分为短距离传输（指 1m以内）和较长距离传输（远至几公里至几十公里）的移动 通信。 它们仍然保留闭塞分区，其中最简易方式 CBTC仍采用固定的闭塞分区，但是闭 塞分区的分隔点不是用轨道电路的机械绝缘节或电气绝缘节（如无绝缘轨道电路）， 而是用应答器或计轴器，或其他能传送无线信号的装置构成分隔点，这种简易形式 仍然保留固定长度的闭塞分区（FAS，Fixed Aotoblock System），简称为 CBTC MAS。 通信技术与控制技术的结合重新规划了铁路信号系统的结构与组成，为列车运 行控制的未来发展开辟了新开地。 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。 从铁路信号系统纵向发展看，德国已经形成从 LZB、FZB 发展到 ERTMS的发展趋 势。LZB 利用轨道电缆环线传输列车运行控制系统行车指令和速度指令机车信号， 取消地面闭塞信号机，保留闭塞分区，列车按固定闭塞方式（即 FAS）运行。FZB 是 基于无线的列车运行控制系统，是新一代移动自动闭塞系统（即 MAS）。 ERTMS/ETCS（欧洲铁路运输管理系统/欧洲列车控制系统）是欧盟支持的统一的 行车控制系统，采用 GSMR作为传输系统，其成功应用将进一步推动铁路通信信号 的技术进步，加快实现铁路通信信号一体化的进程。从信号系统的横向发展来看， 作者：风中点烟 第 15 页 共 38 页 日本新干线在 1995年成功开发和投入运行的 COSMOS系统，则是通信信号一体化的 又一个成功案例。该系统包含运输计划、运行管理、维护工作管理、设备管理、集 中信息管理、电力系统控制、车辆管理、站内工作管理等 8个子系统，以通信信号 一体化技术，实现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。 通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势，铁路信号技术发展所依托的 新技术，如网络技术，与通信技术的技术标准是一致的，属于技术发展前沿科学， 为通信信号一体化提供了理论和技术基础。在借鉴世界各国经验的基础上，结合中 国国情、路情，我国已制定了中国统一的 CTCS技术标准（暂行）。 安全性与可靠性分析 保证铁路运输的安全，要求铁路信号系统具有高可靠性和高安全性。安全评估 理论的建立与推广为定量评估铁路信号系统的可靠性和安全性提供了重要手段。 在故障安全理论的发展上，20 世纪 90年代初，IEC（International Electrician Committee，国际电工委员会）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（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一个对系统安全的综 合评估指标。 IEC61508对安全系统提出了如下要求： 功能性（Functionality），包括容量和响应时间； 可靠性和可维护性（Reliability and Maintainability）； 安全（Safety），包括安全功能和它们相关的硬件/软件安全完善度等级 （SIL）； 效率性（Efficiency）； 可用性（Usability）； 轻便性（Portability）。 随后欧洲和日本相应地以 IEC61508标准为基础，制定了相关的信号系统的设计 评估标准以及安全认证体系。 欧洲电工标准委员会（CENELEC）基于 IEC61508标准为基础，附加列车安全控 制系统的技术条件制定了一些安全相关系统开发和评估的参考标准。这些标准包括： EN50126铁路应用：可信性、可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）规 范和说明； EN50128铁路应用：铁路控制和防护系统的软件； EN50159-1铁路应用：在封闭传输系统中的安全通信； EN50159-2铁路应用：在开放传输系统中的安全通信。 1996年 3月，日本铁道综合技术研究所颁布了“列车安全控制系统的安全性技 术指南”，该标准也是以 IEC61508为基础，并吸收了日本计算机控制的铁道信号系 统的经验而制订的。 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。 “统一规范、统一标准”是铁路信号系统的发展方向。信号系统的规范化和标 准化的制定（如欧洲铁路运输管理系统 ERTMS规范），体现了以下的优势： 新产品开发费用低； 由于规范化和标准化的制定考虑了系统的连续性，所以新产品能与老系统兼容； 规范明确定义所有接口（机械、电器、逻辑）标准，系统实现了模块结构，从 而实现设备的互通互连； 公开规范和标准，开放市场，促进竞争，降低成本，从而获取最佳产品和最佳 价格。 4、联锁 在车站上，由线路和道岔组成许多列车运行或调车走行的径路，成 为列车和调车进路。列车和调车车列向那一进路运行，是根据信号指示 的进行的。但列车或吊车向那条进路运行取决与径路上道岔开通位置。 是否则就会发生脱轨、撞车等事故。所以为保证列车运行及调车作业的 作者：风中点烟 第 17 页 共 38 页 安全，在信号与道岔间必须建立相互制约的关系，这就是联锁。或者通 过技术方法使信号、道岔和进路按一定关系而满足一定条件动作或建立 起的相互关系。 信号与道岔间及信号机与信号机间联锁关系必须满足： 在放行列车或进行调车前，必须先将进路上道岔扳到正确位置， 防护这一进路信号机才能开放。 当防护某一进路信号机开放后，这一进路上所有道岔必须全部完 全锁闭，不能再扳动。 当某一进路信号机开放后，这一进路上所有敌对信号（相互间有 冲突的进路）必须全部锁闭，不能再开放。 在主体信号开放以前，预告信号不能开放；在出站信号开放以前， 进站信号不能开放。 为保证这一联锁原则的实现所设置的设备叫联锁设备装置。 联锁分为两大类：非集中联锁，在现场就地操作扳动道岔，信号与 道岔间的联锁主要采用电锁器来完成。信号与道岔集中在一起，并在它 们间建立联锁的综合设备叫集中联锁，道岔和信号集中起来操纵的联锁 设备为集中联锁。 在集中联锁车站上，线路与道岔区设置有轨道电路，主要电器元件 为继电器。通过继电器动作来控制转换、锁闭和解锁进路、控制信号机 开放或关闭。因道岔和信号机转换都用电力，故又叫电气集中联锁。 *联锁设备，用于保证站内行车和调车工作的安全和提高车站的通过能 力* 5、闭塞 （1） 、区间和分界点 要说车站，先要介绍什么是区间和分界点。在长长的铁路线上，为 了保证行车安全和必要的线路通过能力，需要把每一条铁路划分成若干 个长短不一的段落，一般为 10公里左右，段落与段落之间设置一个车 站。每一个段落就称为区间，一个区间只能允许一列列车运行，否则就 会发生列车相撞或追尾事故。车站就是相邻区间的分界点，设置车站既 是为了方便旅客的上下车，货物的运进运出，也是为了给列车的会让提 供处所。由此可见，区间和分界点是组成铁路线路的基本环节。 （2） 、闭塞 所谓闭塞，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，而保证一个区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车的设备 称为闭塞设备。 *闭塞就是用信号或凭证保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。 空间间隔制就是前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。 从各种不同的角度闭塞可以有各种不同的分类，总的说可分站间闭塞和 自动闭塞两大类。* 我国铁路现行的基本闭塞设备分为自动闭塞、半自动闭塞。 1） 、自动闭塞 自动闭塞是由运行中的列车自动完成闭塞作用的一种闭塞设备，即 通过色灯信号机的是随着列车的运行通过列车自动控制的，不需要人工 操纵。通过列车运行及闭塞分区的情况，通过信号机可以自动变换显示， 作者：风中点烟 第 19 页 共 38 页 列车凭信号机的显示行车，这种闭塞方法完全是自动进行的，故叫自动 闭塞。 目前，我国铁路上采用的自动闭塞主要有单线双向自动闭塞（在线 路两侧均设有通过色灯信号机）和双线单向自动闭塞（每条线仅一侧设 信号机） 。 2） 、半自动闭塞 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设备。此种闭塞需人工办理闭塞手续，列车 凭出站信号机的进行显示发车，但列车出发后，出站信号机能自动关闭， 所以叫半自动闭塞。 车站除了正线以外，还配有到发线、牵出线等其他线路，所以我们 把各种车站称之为有配线的分界点。既然如此，当然就有无配线的分界 点，那就是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。 采用半自动闭塞时，列车占用区间的凭证是出站信号机（线路所是 通过信号机）的进行显示。出站信号机不能任意开放，它受半自动闭塞 机的控制。只有当区间空闲，经过办理手续后，出站信号机才能开放。 还应注意，出站信号机既要防护列车区间运行的安全，又要防护出发列 车在站内运行安全。所以它既要受闭塞机的控制，又要受到车站联锁设 备的控制。 （3） 、区间分类 区间也有不同的分类，我们把车站与车站之间的区间叫做站间区间， 把车站与线路所之间的区间叫做所间区间，把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。 两个区段站间采用自动闭塞法，称为自动闭塞区段；采用半自动闭 塞法时称为半自动闭塞区段。 组织区间行车的基本方法 时间间隔法：列车按事先规定好的时间从车站发车，前行列车与追 踪列车保持一定的时间的行车方法。已经不采用。 空间间隔法：把铁路线路滑分为若干段区（区间或分区） ，在每个 区段内同时只允许一列车运行，使前行列车与追踪列车保持一定的距离 的行车方法。这种方法比较安全，一般常说的“闭塞”即指空间间隔法。 *闭塞设备，用于保证列车在区间内运行的安全和提高区间的通过能力* 6、信号专业施工常识 (1） 、信号施工任务 任务内容：战场改建扩建、信号制式的改造、设备的更新改造、新 技术成果的推广应用等 专业：线路、桥涵、路基、通信、信号、供电、接触网等属施工专 业（部门） ；车务、电务、机务、工务等属维修专业（部门） 。 作者：风中点烟 第 21 页 共 38 页 (2)、工具及仪表 1) 、常用工具： 克丝钳、尖嘴钳、偏口钳、剥线钳、线环钳、扁口钳、电工刀、平 口螺丝刀、十字螺丝刀、M8 螺母套筒、M5 螺母套筒、M6 螺母套筒、 钢卷尺、皮尺、验电笔、电烙铁、各种规格扳手、信号旗、喇叭、手锤、 大锤、铁锨、铁镐、钢钎、电钻、管钳、钻头、冲子、扁锉、 园锉、大三角板、脚扣、安全带、大绳、滑车、小撬棍、撬杠、喷枪、 喷灯、电缆支架、等近 40 种。 2) 、常用仪表： 万用表、兆欧表、便携式电话机、对讲机、电阻电桥、相位表、频 率表、电阻绝缘测试仪等。 二、电缆及电线路 1、电缆 电缆种类、规格和型号及长度；电缆使用芯线与备用芯线；电缆线 芯线绝缘和对地绝缘；电缆电气特性； 2、电线路 电缆径路；电缆线路敷设及电缆防护；电缆接续；电缆隐蔽工程； 电缆配线；电缆径路标识； 三、信号机 1、信号机 信号机设置位置、型号及基础（柱）类型； 2、安装 信号机立设；信号机安装标准及限界；信号机机构装设及标准；信 号机配线（含定型线预配） ；信号机灯光显示距离调整；信号机标识； 四、轨道电路 1、轨道电路 轨道电路设置及标准、制式类型；调整标准； 2、安装 轨道电路安设；轨道电路配线（含定型线预配） ；轨道电路调整； 轨道电路标识； 五、道岔 1、道岔 道岔型号及转辙机配置；转辙机类型；转辙机检验标准； 2、安装 道岔机械装置加工及安装；转辙机安装；道岔及转辙机配线（含定 型线预配） ；道岔及转辙机调试；道岔及转辙机标识； 六、联锁 1、导通试验 电路单项模拟试验；电路系统试验； 2、对位试验 设备器件检查测试；设备器件配线（配线图） ；静态监测；动态监 测；单项试验；系统试验；联合调试； 七、车站联锁 目前主要有：6502 电气集中；计算机联锁；计算机联锁全电子执行 作者：风中点烟 第 23 页 共 38 页 单元； 八、区间 主要指自动闭塞工程施工，ZPW2000A 型无绝缘自动闭塞（另讲解） 1)闭塞 闭塞就是用信号或凭证保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。 空间间隔制就是前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。 从各种不同的角度闭塞可以有各种不同的分类，总的说可分站间闭塞和 自动闭塞两大类。 (1)站间闭塞 站间闭塞就是两站间只能运行一列车,其列车的空间间隔为一个站间。 按技术手段和闭塞方法又可分为:电话闭塞、路签闭塞，路牌闭塞、半自 动闭塞、自动站间闭塞。 电话闭塞技规把它作为一种最终的备用闭塞。路签和路牌闭塞 在我国已淘汰。半自动闭塞就是人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发 车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。其特征：站间或所间只准走行 一列车；人工办理闭塞手续；人工确认列车完整到达和人工恢复闭塞。 自动站间闭塞就是在有区间占用检查的条件下，自动办理闭塞手续， 列车凭信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。其特征：有 区间占用检查设备；站间或所间区间只准走行一列车；办理发车进路时 自动办理闭塞手续；自动确认列车到达和自动恢复闭塞。 (2)自动闭塞 自动闭塞：根据列车运行及有关闭塞分区状态自动变换信号显示， 而司机凭信号行车的闭塞方法。其特征：把站间划分为若干闭塞分区， 有分区占用检查设备，可以凭通过信号机的显示行车，也可凭机车信号 或列车运行控制的车载信号行车；站间能实现列车追踪；办理发车进路 时自动办理闭塞手续，自动变换信号显示。 A、按传递信息分类 交流计数电码自动闭塞：在轨道电路中传输的是交流脉冲电流，它 用一个周期内交流脉冲的个数不同和时间长短不同来传输不同的信息。 极频自动闭塞：在轨道电路中通过一定的极性固定频率的是脉冲信 号，依脉冲信号的性质来控制通过信号机的显示。 移频自动闭塞：以轨道作为通道，利用移频信号传低频控制信息来 实现自动控制通过信号机的显示。 B、按通过信号机显示分类 三显示自动闭塞：有三种灯光红、黄、绿。 四显示自动闭塞：有四种灯光红、黄、绿、黄绿。 多信息自动闭塞：对具有四显示及以上自动闭塞的统称,它还有带超 速防护系统的多信息（已应用在京九线） 。 C、从保证列车运行而采取的技术手段角度分类 从保证列车运行而采取的技术手段角度来看，自动闭塞可分两大类： 传统的自动闭塞和装备列车运行自动控制系统的自动闭塞。下面将详细 介绍。 作者：风中点烟 第 25 页 共 38 页 2）传统的自动闭塞 传统的自动闭塞一般设地面通过信号机，装备有机车信号，保证列 车按照空间间隔制运行的技术方法是用信号或凭证来实现的。传统的自 动闭塞通常就称自动闭塞，在此因为要与装备列车运行控制的自动闭塞 以区分，故首次冠以传统的自动闭塞之称。目前，传统的自动闭塞一般 适用于列车最高运行速度在 160km/h 及以下，它可分为：三显示自动闭 塞、四显示自动闭塞、多信息自动闭塞。其实四显示自动闭塞可含在多 信息自动闭塞之中，因为当前用得较多，故单独提出。 （1）三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示，能预告列车 前方两个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机有三种显示； 能预告列车前方两个闭塞分区状态；分二个速度等级，一个闭塞分区的 长度满足从规定速度到零的制动距离。 （2）四显示自动闭塞就是通过信号机有四种显示，能预告列车前 方三个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有四种显示； 能预告列车前方三个闭塞分区状态；分三个速度等级，二个闭塞分区的 长度满足从规定速度到零的制动距离。 （3）多信息自动闭塞也称多显示自动闭塞，是对四显示及以上自 动闭塞的统称。多于四显示时，往往地面通过信号机不具备多显示的条 件，而以机车信号显示为主。 铁路信号名词述语规定的定义是： 三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示，能预告列车前方两 个闭塞分区状态的自动闭塞；四显示自动闭塞就是通过信号机具有四种 显示，能预告列车前方三个闭塞分区状态的自动闭塞。 通过信号机具有的显示数目是作为自动闭塞制式的唯一特征，在以 地面信号机为主体信号，且机车信号显示与地面信号机显示相符的情况 下，这样的表述是比较简单和易理解的。实际上作为自动闭塞的制式， 通过信号机具有的显示数目，只是其表征之一，并非唯一特征和标识。 往往由于地面通过信号机显示数目不足或增加显示数目有困难、造价高 等原因，而以机车信号显示（甚至用速度显示方式）来代替或补充。所 以本文给出的定义补充了基本特征。 三显示自动闭塞中，黄灯是注意信号，表示运行前方有一个闭塞分 区空闲，一个闭塞分区的长度能满足从规定速度到零的制动距离，可以 越过黄灯后再开始制动。四显示自动闭塞中，绿黄灯是警惕信号，表示 运行前方有两个闭塞分区空闲，两个闭塞分区的长度满足从规定速度到 零的制动距离，可以越过绿黄灯后再开始减速；黄灯是限速信号，列车 越过黄灯时必须减速至规定的限速值，不然就难以保证在下一个红灯前 可靠停车。 但实际中也有简化的情况，例如有这样的设计方案：基本速度等级 分为三级：1601150km/h ；两个闭塞分区的长度满足从规定速度到 零的制动距离；为了少改动设备，地面通过信号机保留三显示，没有绿 黄灯作为警惕信号，但机车信号的绿灯分 L 与 L1，在见黄灯前第一架 显示绿灯的信号机接近区段机车信号显示 L1。机车信号 L1 实际上就是 警惕信号，只是地面信号机省了一个警惕信号。这种自动闭塞制式究竟 是三显示还是四显示，假若把符合三大特征的称为典型的标准型四显示 作者：风中点烟 第 27 页 共 38 页 自动闭塞，那么这种自动闭塞制式可称为简化的非标准型四显示自动闭 塞，因为它除了地面信号机省了一个警惕信号外，其他四显示自动闭塞 的基本特征它都有。 3）装备列车运行控制自动的自动闭塞 (1)、分类 列车运行自动控制系统（简称列控系统）保证列车按照空间间隔制 运行的技术方法是靠控制列车运行速度的方式来实现的。 运行列车间必须保持的空间间隔首先是满足制动距离的需要，当然 还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行距离。所以根据列控 系统采取的不同控制模式会产生不同的闭塞制式。列车间的追踪运行间 隔越小，运输能力就越大。 从闭塞制式的角度来看，装备列车运行控制自动的自动闭塞可分为 三类：固定闭塞、准移动闭塞（含虚拟闭塞）和移动闭塞。称为准移动 闭塞，说明它还不是移动闭塞，所以有时仍把它归入固定闭塞，准移动 闭塞的名称在铁路上较少提，在城轨交通中常用，本文暂按分三类讲述 说明： a、固定闭塞 列控系统采取分级速度控制模式时，采用固定闭塞方式。运行列车 间的空间间隔是若干个闭塞分区，闭塞分区数依划分的速度级别而定。 一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车 定位和占用轨道的检查功能。固定闭塞的追踪目标点为前行列车所占用 闭塞分区的始端，后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速 的闭塞分区的始端，这两个点都是固定的，空间间隔的长度也是固定的， 所以称为固定闭塞。 当采用滞后型阶梯式控制模式时，需要增加一个闭塞分区作保护区 段，所以运行列车间的空间间隔就大一点，如图 1.1 所示。 图 1.1 b、准移动闭塞 准移动闭塞方式的列控系统采取目标距离控制模式（又称连续式一 次速度控制） 。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身 的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制 动方式。准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端， 当然会留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始制动的计算点是 根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固 定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是 随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的， 由于要与移动闭塞相区别，所以称为准移动闭塞。显然其追踪运行间隔 要比固定闭塞小一些。一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置 来划分的，它具有列车定位和占用轨道的检查功能。如图 1.2 所示。 作者：风中点烟 第 29 页 共 38 页 图 1.2 c、虚拟闭塞 是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无 线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是以计算 机技术虚拟设定的。如图 1.3 所示。 图 1.3 d、移动闭塞 移动闭塞的列控系统也采取目标距离控制模式（又称连续式一次速 度控制） 。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性 能确定列车制动曲线，采用一次制动方式。移动闭塞的追踪目标点是前 行列车的尾部，当然会留有一定的安全距离，后行列车从最高速开始制 动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。 目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，是随时变化 的，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间 间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。其追踪运行间隔要比准移 动闭塞更小一些。移动闭塞一般采用无线通信和无线定位技术来实现。 如图 1.4 所示。 图 1.4 (2)、列控系统的速度控制模式 列车运行自动控制系统（ATC）就是对列车运行全过程或一部分作 业实现自动控制的系统。其特征为：列车通过获取的地面信息和命令， 控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。 列车运行自动控制系统（简称列控系统）是保证列车按照空间间隔 制运行的技术方法，它是靠控制列车运行速度的方式来实现的。 在城市轨道交通领域中，列车运行自动控制系统（ATC）包括三个 子系统： 列车超速防护系统（ATP） ；列车自动驾驶系统(ATO) ；列车自动监 控系统 (ATS)。 目前我国城市轨道交通的信号系统是引进国外技术和系统，所以列 控系统及其子系统的应用和名称是与国际接轨的。 在我国铁路领域中，目前列车自动驾驶系统 ATO 的应用尚未提到 日程，所以不常提及。铁路列调车作业远比城市轨道交通复杂，调度监 督系统使用的历史较长，运输调度指挥系统 DMIS 得到大力发展，目前 正在集中全力发展调度集中 CTC，没有把 CTC 的功能归入 ATC。列车 超速防护系统 ATP 是列车运行自动控制系统 ATC 的核心组成部分，所 以通常提及的列车运行自动控制系统 ATC 实际上是指列车超速防护系 统 ATP 。以下介绍的列车运行自动控制系统 ATC 主要也是指列车超速 作者：风中点烟 第 31 页 共 38 页 防护系统 ATP 部分。 从速度控制方式角度分列车运行自动控制有以下几种模式： a、分级速度(速差式)控制 以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，对列车运行进 行速度控制。分级速度控制系统的列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分、 列车性能和速度有关，而闭塞分区的长度是以最坏性能的列车为依据并 结合线路参数来确定的，所以不同速度列车混合运行的线路采用这种模 式能力是要受到较大的影响。分级速度控制又分为阶梯式和分段曲线式。 向速差式发展是今后的方向。 (a)、阶梯式分级速度控制 阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式。一个闭塞分区的进入 速度称为入口速度，驶离速度称为出口速度。 超前速度控制方式又称为出口速度控制方式，给出列车的出口速度 值，控制列车不超过出口速度。日本 ATC 采取超前式速度控制方式， 采用设备控制优先的方法。如图 2.1 所示，阶梯式实线为超前式速度控 制线，粗虚线为列车实际减速运行线，从最高速至零速的列车实际减速 运行线为分段曲线组成的一条不连贯曲线组合。因为列车驶出每一个闭 塞分区前必须把速度降至超前式速度控制线以下，不然设备自动引发紧 急制动，所以超