铁路信号基础知识新版.doc

卡斯柯信号有限公司培训教材卡斯柯信号有限公司培训教材 文件编号 文件编号 CASCO TECH 013CASCO TECH 013 铁路信号基础知识培训铁路信号基础知识培训 拟 制 日期 年 月 日 审 核 日期 年 月 日 批 准 日期 年 月 日 文档版本号 实施日期 年 月 日 卡斯柯信号有限公司 第 2 页 共 37 页 修订页修订页 编号章节名称修订内容简述修订日期 修订前 版本号 修订后 版本号 修订人批准人 铁路信号基础知识培训 培训教材 卡斯柯信号有限公司 第 3 页 共 37 页 目目 录录 1 1 目目的的 4 4 2 2 适用适用范范围围 4 4 3 3 铁路和铁路信号的作用 铁路和铁路信号的作用 4 4 3 13 1 铁路的作用和组成 铁路的作用和组成 4 4 3 1 13 1 1 铁路的组成和作用铁路的组成和作用 4 4 3 1 23 1 2 铁路电务部门的管理体制铁路电务部门的管理体制 5 5 3 23 2 铁路信号的作用 铁路信号的作用 7 7 3 2 13 2 1 铁路运输安全与铁路信号铁路运输安全与铁路信号 7 7 3 2 23 2 2 铁路信号在铁路运输铁路信号在铁路运输中中的地位和作用的地位和作用 9 9 4 4 铁路铁路信信号号基基础础知知识识 1212 4 14 1 铁铁路路信信号号基基础础设设备备 1212 4 1 14 1 1 信信号号机机 1212 4 1 4 1 2 2 轨轨道道电电路路 1313 4 1 34 1 3 计轴设备计轴设备 17 17 4 1 44 1 4 转辙机转辙机 17 17 4 1 54 1 5 信号继电器信号继电器 20 20 4 1 64 1 6 应答器 应答器 2222 4 24 2 铁路铁路信信号号控控制制设设备备 2323 4 2 14 2 1 联联锁锁设设备备 23 23 4 2 4 2 2 2 闭闭塞塞设设备备 2828 4 2 34 2 3 运运输输调调度度指指挥挥 30 30 4 2 44 2 4 机车信号与列机车信号与列车车超速防护 超速防护 3131 铁路信号基础知识培训 培训教材 卡斯柯信号有限公司 第 4 页 共 35 页 1 1 目的目的 通过铁路信号基础知识的培训 使参加培训的员工对铁路和铁路信 号的作用 信号基础设备及控制设备有一个概括的认识 为今后从事信 号产品研制工作 初步奠定基础 2 2 适用范围适用范围 3 3 铁路和铁路信号的作用铁路和铁路信号的作用 3 13 1 铁路的作用和组成铁路的作用和组成 3 1 13 1 1 铁路的作用和组成铁路的作用和组成 现代化的运输方式有铁路 公路 水运 航空和管道五种 与其他 运输方式相比 铁路运输具有运量大 成本低 速度快 安全可靠 能 全天候运输等众多优势 铁路运输的优势决定了铁路运输在国民经济中 的重要地位 铁路的作用 一是国民经济的大动脉 我国是大陆国家 疆域辽阔 人口众多 资源分布 产业配置 经济发展的不平衡 长距离 大运量 的客货运输形成了我国铁路运输的主要特征 成为现代化工农业生产 巩固国防和人民日常生活所不可缺少的组成部分 是发展国民经济的基 础设施 二是全国沟通联系的纽带 铁路促进了全国的政治联系 文化 交流和民族团结 对国家的繁荣昌盛发挥着重要的作用 三是国民经济 建设的先行产业 与工农业生产建设相比 铁路建设应当超前 一旦铁 路运输能力的增长落后于国民经济发展的需要 将要制约着经济的发展 精选 欢迎下载 和社会的进步 铁路运输设备是完成铁路运输任务的物资基础 它主要由以下几类 技术设备组成 1 铁路线路和沿线的各种车站 铁路线路是列车运行的基础 而铁 路沿线的各种车站则是办理客货运输的生产基地 2 铁路机车车辆以及机车车辆的修理与整备设备 机车是铁路运输 的牵引动力 而车辆则是装载旅客和货物的工具 修理与整备设备又是 保持机车车辆的完好和正常运用的必要条件 3 铁路的通信 信号设备 是铁路运输的耳目 是保证行车安全和 提高运输效率的有力工具 一旦通信设备或信号设备故障 特别是信号 设备故障 铁路运输将陷于瘫痪 整个国民经济将遭受严重损失 因此 人们将通信信号比喻为铁路的神经系统 我国铁路企业的管理组织 目前其基本形式为铁道部 铁路局 站 段 实现统一指挥 分级管理 在铁路企业内 设有运输 机务 车辆 电务 工务 材料供应 工厂 基本建设等各业务部门 专门从事各项 具体的业务活动 并且各业务部门之间紧密联系协调地进行生产活动 3 1 23 1 2 铁路电务部门的管理体制铁路电务部门的管理体制 铁路电务部门按照其职能可分为运营 科研 设计 工程 工业等 部门 1 铁路电务运营部门的组织机构及职能作用 铁路电务运营部门负责保证铁路通信信号设备的正常运用及维护工 精选 欢迎下载 作 铁路通信信号维护工作实行铁路局 电务段两级管理 铁道部运输局基础部直接领导部内各业务处 通信处 信号处 技 术处 对各铁路局电务处进行业务领导 部内各业务处对各铁路局电 务处及其下设各业务科 信号科 通信科 综合科 LKJ 科 安全科 进行业务指导 各铁路局电务处除直接领导处内各业务科外 对各电务 段进行业务指导 电务段长直接领导段内各业务科 车间 现场 检修 中修 电子设备 车载设备 工区 电务段各业务科对各车间 工区 进行业务指导 2 铁路电务科研部门的组织机构及职能作用 铁路电务科研部门包括中国铁道科学研究院通信信号研究所 北京 全路通信信号研究设计院 各铁路局的科研所以及铁路高等院校 它们 从事开发和研究通信信号的新产品 新系列 新制式 3 铁路电务设计部门的组织机构及职能作用 铁路电务设计部门主要包括北京全路通信信号研究设计院 第一 二 三 四 五勘察设计院的通号处 北京电铁通信信号勘测设计院 各铁路局电务处的大修设计室 它们负责铁路新线建设及既有线改造 大修信号工程的设计 4 铁路电务工程部门的组织机构及职能作用 铁路电务工程部门主要包括中国铁路通信信号总公司的各工程公司 北京电铁的各工程公司 各工程局的电务工程公司 各铁路局的工程公 司等 它们负责铁路新线建设及既有线改造 大修信号工程的施工 5 铁路电务工业部门的组织机构及职能作用 精选 欢迎下载 铁路电务工业部门包括中国铁路通信信号总公司所属的各通信工厂 信号工厂 电缆厂 以及各铁路局的电务工厂等 它们负责生产通信信 号器材 3 23 2 铁路信号的作用铁路信号的作用 3 2 13 2 1 铁路运输安全与铁路信号铁路运输安全与铁路信号 铁路运输的基本任务是运送旅客和货物 因为要切实保证旅客和货 物平安完整地运送到目的地 因此运输的安全是运输业中永恒的主题 另外 在运输中 如何能使铁路运输效率最高 达到高密度 重载和高 速 这也是运输业中追求的目标 下面我们先分析一下影响铁路运输的 安全因素 影响铁路运输安全的因素可分为铁路外部因素和铁路内部因素 又 可分为人为和自然灾害两部分 人为因素 旅客携带危险物品 不法分 子破坏线路和列车 通过道口机动车不按道口信号通行 汽车司机抢道 行驶 偷盗铁路运营设备等 自然灾害有洪水冲垮线路 地震 塌方落 石等 路内的因素主要表现为各种铁路设备的不良和违章作业两大方面 影响铁路运输安全的因素非常复杂 而且发生的地点和时间又是随机的 因此 从铁路一开始出现 人们就采用信号指挥列车运行 从原始的烛 光信号到各种类型的现代化铁路信号系统和设备 并把铁路信号中的故 障 安全技术作为一个专题进行研究 经过长期的实践 积累经验 不 断改进 一直发展成以故障 安全为中心的铁路信号技术设备 但是根 据当前的科学技术和经济条件 还不能全面地防止运输事故的发生 所 精选 欢迎下载 以 仍需要加强安全管理 来消灭或减少运输事故 尽管如此 安全技 术毕竟是防止运输事故 特别是防止行车事故的有效手段 必须给以足 够的重视和大力发展 把确保行车安全为第一使命的铁路信号 视为铁 路安全体系中的重要组成部分 也可以这样说 没有铁路信号 也就没 有铁路运输的安全 在铁路的实践中 即使铁路线路 桥梁 机车和车辆等设备在良好 的情况下 也会发生列车冲突和颠覆事故 发生列车冲突的原因是两列 或多列列车同时占用同一个空间造成的 或是由于道岔位置不正确而导 致列车驶入异线而造成侧面冲突 另外 列车速度超过了限制速度也会 引起颠覆事故 为保证安全 把铁路线路划分成若干段 每一段为一个 空间 在一个空间内只允许一列列车按规定速度运行 怎么能保证一个 空间只允许一列列车运行 就要在划定的空间入口处设置信号机以指挥 列车能否可以驶入该空间 信号机的开放 必须检查线路空闲和线路状 态良好 防止错误操作等安全技术与信号控制技术相结合 就构成了铁 路信号安全系统 简称铁路信号 也就是我们常说的信号 联锁 闭塞 设备的总称 既然以信号机的显示作为列车安全运行的凭证 即显示进行信号 允许列车驶入防护的空间 显示禁止信号 则不准列车驶入防护空间 当安全技术设备和信号机的控制设备发生故障时 应立即关闭信号 给 出禁止信号 禁止列车驶入信号机防护的空间 这就是铁路信号系统中 的故障 安全原则 铁路信号的另一种意义是对行车人员和行车有关人员发出的指示列 精选 欢迎下载 车运行和调车工作的命令 行车人员必须按照信号的指示办事 目前采 用视觉信号 这种信号显示只指明安全运行条件 而列车运行的安全在 很大程度上操在司机手中 当铁路运输发展到高速 高密和重载的情况 时 增大了识别信号和驾驶列车的难度 甚至发生冒进信号的事故 因 此 尽靠视觉信号显示 来保证行车安全就不能满足实际需要了 而需 要将视觉信号变换成电信号 作为列车速度控制系统的一个参量 即使 在人工驾驶失控时 至少可防止列车冒进信号 于是就出现了自动停车 超速防护和速度自动调整等安全速度控制系统 这些安全速度控制系统 也必须是故障 安全的 即系统发生故障时 必须使列车降速至不超过 规定速度或停车 总之 铁路信号系统是为保证运输安全而诞生和发展的 系统的第 一使命是保证行车安全 所以系统本身是故障 安全的 并且是一种实 时控制系统 它必须十分可靠才能实现它的功能 3 2 23 2 2 铁路信号在铁路运输中的地位和作用铁路信号在铁路运输中的地位和作用 铁路运输系统是由机务 车务 工务 电务及车辆五大子系统 在 运营人员的管理下 共同完成着运输生产任务 实现旅客和货物的位移 形成人 公里 吨 公里 这就是铁路运输所形成的产品 它蕴含着五 大子系统所创造的价值 铁路信号担负着指挥列车运行 保证行车安全 从而保证列车安全 畅通的运送旅客和货物 铁路信号是铁路运输生产 的一个生产部门 它在铁路运输和国民经济中占有极其重要的地位 铁路信号的作用有以下几个方面 精选 欢迎下载 1 保证行车安全 上面我们已详细叙述了铁路运输安全和铁路信号的关系 铁路信号 是确保安全的使命可以概括为减少事故件数 降低事故等级 缩小事故 损失和承担事故转移 有关铁路信号保证安全的事例很多 这里仅举两 例 某区段由自动闭塞和电气集中开通前后三年安全情况对比 重大 大事故由 56 件降至 24 件 险性事故由 147 件降至 114 件 一般事故由 2656 件降至 1881 件 装设机车信号后 机务部门事故逐年下降 1979 年至 1986 年 重大事故由 58 件降至 7 件 险性事故由 311 件降至 116 件 2 铁路信号设备具有投资少 见效快 效益高 贡献大的显著特 点 铁路信号设备简单地分为 车站信号 区间信号 半自动闭塞 自 动闭塞 运输调度指挥 列车调度指挥系统 调度集中 列车运行控 制系统 机车信号 列车超速防护 驼峰信号 在铁路建设中 用于通信信号的投资不到总投资的 5 但发挥了 很大的经济效益 据测算 通信信号的效益占全路运输总效益的 25 以 上 铁路信号在提高运输效率方面表现为加大行车密度 减少列车车辆 停留时间及作业时间 指挥列车安全地按列车运行图运行 据有关资料 统计 双线自动闭塞可提高通过能力 1 2 倍 单线自动闭塞在运输组 织解决追踪车流条件下 可提高通过能力 25 30 并且可延缓双线的 投资 采用调度集中 单线 比非调度集中提高 19 24 区间为自动 精选 欢迎下载 闭塞调度集中比非调度集中提高 15 18 有关铁路信号的投资少效益大的例子不胜枚举 在现代铁路运输中 若铁路信号停用 全路运输立即处于瘫痪状态 损失将是无法估计 3 铁路信号在铁路现代化中的作用 在铁路现代化建设中 由于仍无能力投用大量资金建设新线 于是 把重点放在既有运输设备的扩能改造上 首先从繁忙的京沪 京广 京 哈三条干线 逐步进行强化改造 其方针是依靠技术进步 主要是信息 技术和牵引动力 来促进铁路现代化的步伐 例如郑州北编组站综合自动化系统 它是现代化信息技术在铁路中 应用的一个典范 它将计算机应用于铁路信号系统中 实现了作业过程 控制系统 信息处理系统和支持系统 完成了编组站驼峰作业全部自动 化的功能 提高了解编能力 保证了作业安全 改善了劳动条件 该项 目投资 2400 万元 但年效益在 1 亿元以上 当前我国已开通 200km h 的提速线路和 350km h 的客运专线 随 着列车运行速度的提高 作为保证行车安全 提高通过能力 传递行 车信息的铁路信号将以计算机技术 网络技术 现代通信技术为平台 以数字化 网络化 智能化 综合化为目标全面提升信号设备装备水 平 将加快信号技术现代化 据铁路 十一五 规划 将建立智能化 网络化的调度通信系统 逐步建成新一代调度集中控制系统 CTC 发展以主体化机车信号为基础 以实施列车超速防护为重点的列车运 行控制系统 CTCS 基本建成计算机联锁系统 铁路信号将成为铁路 现代化的重要标志和主要内容 精选 欢迎下载 总之 铁路信号在铁路现代化中 将越来越显示其重要的作用 4 4 铁路信号基础知识铁路信号基础知识 铁路信号是在铁路运输系统中 保证行车安全 提高区间和车站 通过能力的手动控制 自动控制及远程控制技术的总称 铁路信号设备是铁路信号的技术装备 包括铁路信号基础设备和 控制设备 4 14 1 铁路信号基础设备铁路信号基础设备 铁路信号基础设备主要包括信号机 轨道电路 转辙机 信号继 电器 应答器等 是构成铁路信号系统的基础 4 1 14 1 1 信号机信号机 像交通信号灯一样 铁路信号机是用于向司乘人员发出信号显示 以保证所防护区段内列车的运行安全 防止列车冲突或颠覆的设备 为了保证在一个区段或一个分区或一条进路内只有一列列车运行 在 区间 分区或进路的入口处设置信号机对它们进行防护 随着铁路运输的发展 特别是行车速度的提高 要求信号便于瞭 望并能提供更丰富的信息 而地面固定的信号机受到色光数量和距离 的限制 不能提供满足列车高速运行的更多信息 因此 产生了以速 度信息为主的多信息机车信号及列车运行控制系统 1 分类 精选 欢迎下载 信号机用来防护站内进路 区间 危险地点 按防护用途的不同 可分为进站 出站 通过 进路 预告 接近 复示 遮断 驼峰 驼峰辅助和调车等信号机 图 4 1 信号设备平面布置图 2 设置 信号机应设在列车运行方向的左侧或所属线路的中心线上空 3 显示 信号的基本顏色是红色 黄色和绿色 辅助顏色是蓝色 月白色 和紫色 其中红色信号的基本意义是停车 黄色信号是注意或减速运 行 绿色信号是按规定速度运行 蓝色 月白色是调车信号的允许和 禁止信号灯光 紫色表示道岔开通直向的灯光 4 1 24 1 2 轨道电路轨道电路 在铁路信号系统中如何检测线路上是否有车列占用是极其重要的 在铁路信号发展的初期 主要依靠工作人员的观察和判断来确定线路 的占用情况 因此有时会因观察和判断失误而造成车辆冲突事故 由 于不能实时自动实现列车位置检测 也不可能实现信号控制的自动化 直到 1870 年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路 1872 年又研制成 精选 欢迎下载 功了闭路式轨道电路 从此自动 实时检查线路占用的课题才得到解 决 用轨道电路将列车运行与信号显示联系起来 诞生了铁路自动信 号 开创了自动信号的新时代 经历了一百多年的发展 轨道电路有了多种制式 现在不仅用它 来检查线路空闲 而且还可以用它来向列车传输信息 成为机车信号 和列控车载设备工作的基础 轨道电路用来监督轨道的占用和传递行车信息 是实现铁路自动 控制和远程控制的重要基础设备 轨道电路的基本原理 图 4 2 JZXC 480 型交流轨道电路 JZXC 480 型交流轨道电路的构成如图 4 2 所示 它由送电端 受 电端 钢轨 钢轨接续线 钢轨绝缘以及钢轨引接线组成 送电端包括 BG1 50 型轨道变压器 R 2 2 220 型变阻器 安装在 变压器箱内 电源由室内用电缆送至送电端 受电端包括 BZ1 型中继变压器及 JZXC 480 型轨道继电器 其中中 继变压器设在变压器箱或电缆盒中 轨道继电器设在室内组合架上 精选 欢迎下载 钢轨是轨道电路的导体 为减少钢轨接头的接触电阻 增设了钢 轨接续线 钢轨绝缘设于轨道电路分界处 用于隔开相邻轨道电路 变压器箱或电缆盒用钢轨引接线接向钢轨 当轨道电路内钢轨完整 且没有列车占用时 轨道继电器吸起 表示轨道电路空闲 轨道电路被列车占用时 它被列车分路 由于轮 对电阻远 小于继电器线圈电阻 轨道继电器落下 表示轨道电路被占 用 2 轨道电路的作用 轨道电路的第一个作用 是监督列车的占用 由轨道电路反映该 段线路是否空闲 为开放信号 关闭信号 建立进路或构成闭塞提供 依据 把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来 轨道电路的第二个作用是传递信息 例如移频自动闭塞利用轨道 电路传递不同的频率来反映前行列车的位置 决定各信号机的显示 为列车运行提供行车命令 轨道电路中传输的行车信息还为列车运行 自动控制系统提供前行列车位置 运行前方信号机状态和线路条件有 关信息以决定列车运行的目标速度 控制列车在当前运行速度下是否 停车或减速 即轨道电路广泛作为传递行车信息的通道 3 轨道电路的分类 按动作电源分为直流轨道电路和交流轨道电路 按工作方式分为开路式轨道电路和闭路式轨道电路 按所传送的电流特性分为连续式 移频和数字轨道电路 连续式轨道电路传送连续的电流 这种轨道电路的功能只是监督 精选 欢迎下载 轨道的占用与否 不能传送更多的信息 移频轨道电路采用 4 个 8 个 18 个低频信息调频 机车信号设 备解调出低频 控制机车信号的显示 地面受电设备解调出低频 动 作轨道继电器 数字轨道电路采用数字调频 列控设备车载设备解调出数字信号 控制列车运行 地面受电设备解调出数字信号 动作轨道继电器 按分割方式分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路 按适用区段分为非电化区段轨道电路和电化区段轨道电路 目前我国常用的轨道电路有 JZXC 480 型交流轨道电路 25Hz 相 敏轨道电路 移频轨道电路 JZXC 480 型交流轨道电路只能用于非电化区段 25Hz 相敏轨道电 路具有可靠的相位和频率选择性 适用于电化 非电化区段 是我国 站内轨道电路的主要制式 移频轨道电路包括 4 信息 8 信息 18 信息移频轨道电路和 ZPW 2000 型无绝缘轨道电路 均为调频方式 4 信息 8 信息 18 信息移 频轨道电路载频为 550 650 750 850Hz 频偏 55Hz 低频分别为 4 个 8 个 18 个 ZPW 2000 型无绝缘轨道电路载频为 1700 2000 2300 2600Hz 频偏 11Hz 低频为 18 个 UM2000 数字轨道电路是法国 CSEE 公司研制的 与 UM71 模拟轨道 电路不同 将单频信息改为 27 位数字信号 27 个不同的低频信号频 率调制在 4 种不同的载频上 解调后的信号是一个 27bit 的数据字 其中有效信息 21 位 信息量高达 221个 精选 欢迎下载 4 1 34 1 3 计轴设备计轴设备 自从轨道电路诞生以来 它就成为所属区段的道岔能否转动 列 车能否进入该区段的关键依据 由于轨道电路的工作状态严重依赖于 道床及钢轨的状态 在道床电阻很低的区段 区段空闲时轨道继电器 不能可靠吸起 在钢轨表面生锈或有粉尘等污染 区段占用时轨道继 电器不能可靠落下 在轨道电路不能可靠工作的这些区段 可采用计 轴设备来检测相应区段是否处于空闲状态 另外 在没有装设轨道电 路的站间 计轴设备可以用来检测相应区间是否处于空闲状态 计轴设备是利用轨道传感器 计数处理器来记录和比较驶入和驶 出轨道区段的轴数 以此确定轨道区段的占用或空闲 其工作原理是 列车驶入 车轮论对经过轨道传感器磁头时 向驶入端计数处理器传 送轴脉冲 轨道区段驶入端计数器开始计轴 驶入端计数处理器首先 判定运行方向 即确定轴数是累加计数还是递减计数 列车进入轨道 区段 驶入端计数处理器对论轴进行累加计数 并发出区段占用信息 同时驶入端计数处理器经传输线向驶出端计数处理器发送驶入论轴数 列车全部通过驶入端计轴点时 停止计数 当列车到达区段驶出端计 轴点时 由于列车是驶离区段 驶出端计数处理器进行减轴运算 同 时再传送给驶入端计数处理器 列车全部通过后 两站的计数处理器 同时对驶入区间和驶出区间的轮轴数进行运算 证明进入区段的轮轴 数等于离开区段的轮轴数且两站一致时 发出区间空闲信息 当无法 证明时 则认为区间仍处于占用状态 精选 欢迎下载 4 1 44 1 4 道岔和转辙机道岔和转辙机 1 道岔 道岔的组成 两条线路分歧点上铺设的转辙线路叫做道岔 道岔由两根可以移动 的尖轨 1 尖轨的外侧是两根固定的基本轨 2 与尖轨和基本轨相连的 是四根合拢轨 其中两根合拢轨 3 是直的 两根合拢轨 4 是弯的 其曲 线叫做道岔导曲线 与内侧的两根合拢轨相连的是辙叉 它由两条翼 轨 5 一个叉心 6 和两根护轮轨 7 组成 护轮轨和翼轨是固定车轮运行 方向的 防止造成脱轨事故 图 4 3 道岔示意图 道岔的辙叉号 叉心所形成的角 叫做辙叉角 辙叉号 N ctg 如 N 9 就叫 做 9 号道岔 N 12 就叫做 12 号道岔 辙叉号 N 越大 辙叉角 越小 导曲线半径越大 容许侧向通过的速度也就越高 技规 规定 9 号 12 号 18 号道岔侧向通过的最高速度分别为 30km h AT 弹性可弯尖轨 精选 欢迎下载 35km h 45km h AT 弹性可弯尖轨 50km h 80km h 固定型辙叉存在有害空间 轨线中断 存在几何不平顺 导致列车 通过时产生晃动 不仅使旅客乘坐舒适度差 也增加了养护维修工作量 并且加速辙叉的磨耗 影响使用寿命 70 年代初我国开始研制可动心 轨辙岔 80 年代推广使用 技规 规定 列车运行速度 160km h 以上 的区段 正线道岔应采用可动心轨的道岔 2 转辙机 转辙机用于完成道岔的转换和锁闭 是重要的信号基础设备 它 对于保证行车安全 提高运输效率 减轻行车人员的劳动强度 起着 十分重要的作用 转辙机的作用 转换道岔的位置 根据需要转换至定位或反位 道岔转至所需位置而且密贴后 实现锁闭 防止外力转换道岔 正确反映道岔位置 道岔的尖轨密贴于基本轨后 给出相应的 表示 道岔被挤或因故处于 四开 两侧尖轨均不密贴 位置时 及 时给出报警及表示 转辙机的分类 按动作电源和传动方式分为电动转辙机 电动液压转辙机和电 空转辙机 电动转辙机由电动机提供动力 采用机械传动的方式 ZD6 系列 精选 欢迎下载 和 S700K 型转辙机即为电动转辙机 电动液压转辙机简称电液转辙机 由电动机提供动力 采用液力 传动的方式 ZY 系列转辙机即为电液转辙机 电空转辙机由压缩空气作为动力 由电磁换向阀控制 ZK 系列转 辙机即为电空转辙机 按动作电源分为直流转辙机和交流转辙机 直流转辙机采用直流电动机 ZD6 系列电动 ZY 系列电液转辙机 由直流 220V 供电 ZK 系列电空转辙机由直流 24V 供电 直流电动机 的缺点是 由于存在换向器和电刷 易损坏 故障率较高 交流转辙机采用三相交流电源 目前推广的提速道岔用的 S700K 型电动转辙机种 ZYJ7 型电液转辙机均为交流转辙机 交流转辙机采用 交流电动机 不存在换向器和电刷 因此故障率低 按动作速度分为快动转辙机和普通动作转辙机 动作驼峰峰下分路道岔的转辙机 采用 ZD7 型或 ZK 系列快动转辙 机 其转换道岔时间在 0 8s 以下 其他大多数转辙机转换道岔时间在 3 8s 以上 属于普通动作转辙机 4 1 54 1 5 信号继电器信号继电器 继电器是自动控制系统中常用的电器 它用于接通和断开电路 用以发布控制命令和反映设备状态 以构成自动控制和远程控制电路 铁路信号中采用的各类继电器 统称为信号继电器 安全型继电器是 信号继电器的主要定型产品 信号继电器是铁路信号技术中的重要部 精选 欢迎下载 件 它不仅是构成各种继电式控制系统的关键部件 而且是电子式或 计算机式信号系统接口部件 1 基本原理 当线圈中通过规定的电流时 由于电磁作用产生吸引力 衔铁被 吸合 由衔铁带动动接点与后接点断开 与前接点接通 继电器励磁 当断电或电流小于规定数值时 衔铁依靠重力及接点弹力复位 由衔 铁带动接点与前接点断开 与后接点接通 继电器失磁 图 4 4 电磁继电器的基本原理 2 作用 继电器具有继电特性 能以极小的电信号来控制执行电路中相当 大功率的对象 能控制数个对象和数个回路 能控制远距离的对象 继电器与电子器件相比 具有开关性能好 闭合时阻抗小 断开 时阻抗大 有故障 安全 发生故障时导向安全 性能 抗雷击性能 强 无噪声 不受周围温度影响等 故障安全性能是信号控制系统保障行车安全的基础 在信号设计 中 一般把前接点对应为危险侧 如信号开放 把后接点对应为安全 侧 如信号关闭 当继电器回路或继电器本身故障时 继电器由于重 精选 欢迎下载 力效应 会导向后接点闭合 指示列车停车 满足故障导向安全原则 一般电路故障后 动接点与前接点吸合的概率远小于后接点吸合的概 率 也就是说 导致危险侧的概率远远小于导致安全侧的概率 3 分类 按动作原理分为电磁继电器和感应继电器 按动作电流分为直流继电器和交流继电器 直流继电器按电流极 性又可分为无极继电器 偏极继电器和有极继电器 整流式继电器由整 流元件将交流电整流为直流电 实质上仍为直流继电器 按动作速度分为正常动作继电器和缓动继电器 按接点结构分为普通接点继电器和加强接点继电器 4 1 64 1 6 应答器应答器 应答器是采用电磁感应原理将数据传送给经过它的列车的一种高速 度 大容量的点式数据传送设备 应答器系统由地面设备和车载设备两部分组成 地面设备主要是地 面无源应答器 地面有源应答器及与其连结的地面电子单元 LEU 车 载设备包括车载天线 车载解码器和应答器传输模块 BTM 当列车经过地面应答器上方时 应答器接收到车载天线发射的电磁 能量后 电子电路工作 将存储的信息发送给车载设备 利用应答器主 要传送线路基本参数 线路坡度 轨道区段长度及编号 及线路速度 线路 列车最大允许速度 临时限速 车站进路 道岔限速 特殊定 位 变相点 列车定位 等信息 精选 欢迎下载 4 24 2 铁路信号控制设备铁路信号控制设备 信号控制设备是铁路的主要技术装备 在保证行车安全 提高运输 效率等方面起着不可替代的作用 信号控制设备可分为车站联锁设备 区间闭塞设备 运输调度指挥系统和列车运行控制系统 4 2 14 2 1 联锁设备联锁设备 1 联锁 列车和调车车列在站内运行所经过的径路 称为进路 按道岔的 不同开通方向可以构成不同的进路 列车和调车车列必须依据信号的 开放而运行 即每条进路必须由相应的信号机来防护 信号机 道岔 与进路之间相互制约关系 称做联锁关系 简称联锁 实现联锁的设 备称为联锁设备 2 联锁设备应满足的技术条件 当进路上的有关道岔开通位置不对或敌对信号机未关闭时 该信 号机不能开放 信号机开放后 该进路上的道岔不能扳动 其敌对信 号机不能开放 3 联锁设备的分类 联锁设备分为非集中联锁和集中联锁 非集中联锁有臂板电锁器联锁和色灯电锁器联锁 集中联锁有继电联锁和计算机联锁 用继电器的逻辑开关电路实 精选 欢迎下载 现的联锁是继电联锁 用计算机的逻辑运算功能实现的联锁是计算机 联锁 随着铁路运输的发展需要和科学技术的进步 保证行车安全的措 施逐步从管理措施向技术措施过渡 直至发展成今天的自动控制系统 集中联锁设备作为实现控制车站范围内的道岔 进路和信号机 并实 现它们之间的联锁 有着保证行车安全 缩短列车停站时间 提高铁 路运输效率 改善行车人员的作业条件 提高车站通过能力等等优点 是一种高效 安全 经济的车站联锁设备 4 继电联锁 集中控制和监督全站的道岔 进路和信号机 用继电电路实现联 锁的设备 称为继电联锁 在继电联锁中实现联锁的主要元件是继电 器 图 4 5 电气集中联锁设备的组成 精选 欢迎下载 继电联锁室内设备主要有控制台 继电器组合及组合架 分线盘 区段人工解锁按钮盘和电源屏等 室外设备主要有色灯信号机 电动 液 转撤机 轨道电路等 世界上第一个电气集中于 1929 年在美国出现 1942 年 我国济 南站首次安装了手柄式进路继电集中 1952 年 衡阳站安装了按钮式 大站电气集中 目前国内应用最广的继电联锁为 6502 型 其继电逻辑 电路的动作层次是选择进路 锁闭进路 开放信号 解锁进路 6502 型 继电联锁性能较稳定 已得到了普遍采用 但功能不够完善 安全性 尚有欠缺 不便于与现代化信息系统联网 5 计算机联锁 随着铁路运输发展的需要和科学技术的进步 特别是电子计算机 在各个领域的应用 使更为先进的联锁设备 计算机联锁应运而生 实现了从有接点到无接点的变革 使联锁设备更加小巧而可靠 计算机联锁是一种运用微型计算机对车站值班员的操作命令及现 场表示信息进行逻辑运算 从而实现对信号机及道岔等进行集中控制 的车站联锁设备 计算机联锁是用微型计算机和其他一些电子 继电器件组成具有 故障 安全 性能的车站联锁实时控制系统 计算机联锁用程序来完 成全部联锁关系 采用软件冗余或硬件冗余方式 能满足故障 安全要 求 计算机联锁由计算机硬件设备和计算机软件设备组成 操作方法 与继电联锁相仿 精选 欢迎下载 计算机联锁的特点是 动作速度快 信息量大 容易实现信号系统的自动控制和远程控 制 设备体积小 机件重量轻 降低造价 采用软件和硬件 能适应站场的改建和扩建的需要 操作简便 提高了办理自动化的程度 减少了有关行车人员的联络 防止错误操作 提高作业的安全和 效率 可实现车站管理和联锁系统的自动化 计算机联锁是车站信号设备的发展方向 今后还有待于使执行器 件电子化 使系统各组成部分标准化 并最大限度地发挥所用资源的 潜力 使行车和调车 操作和维修进一步自动化 使系统的可靠性和 安全性进一步提高 M M I BM M I A 微机监测采集机 打印机 微机监测与 系统维护终端 安全通信 接口电路 VPI AVPI B 远程诊断 M O D EM M O D EM 图 4 6 VPI 系统结构框图 精选 欢迎下载 计算机联锁首先于 1978 年在瑞典哥德堡投入运用 我国从 1983 年开始计算机联锁的研制工作 先在企业专用铁路上开通使用 取得 经验后逐步在国家铁路上扩大试用 1984 年中国铁路开发出第一台计 算机联锁 此后取得迅速进展 1991 年 11 月 19 日 中国铁路干线上 第一个计算机联锁 VPI 系统是卡斯柯信号有限公司在广深线红海站开 通 VPI 安全型计算机联锁系统是一种故障 安全的 以多处理器为基 础的车站计算机联锁系统 它是由卡斯柯信号公司从阿尔斯通公司引 进并经二次开发的一种安全型车站计算机联锁系统 目前计算机联锁系统已处于实用阶段 截至 2009 年底国家铁路使 用计算机联锁的车站为 2500 多个 主要采用由通用的工业计算机组成 的双机热备系统 如铁科院通号所的 TYJL 型 通号总公司研究设 计院的 DS6 11 型 卡斯柯信号公司的 VPI 型和 CIS 型 北京交大的 JD A 型 随着高速铁路的建设 对计算机联锁的安全性 可靠性提 出了更高的要求 需采用专用机组成的双机及多机系统 目前主要设 备有三取二和二乘二取二计算机联锁 三取二计算机联锁设备有铁科 院通号所研制的 TYJL TR9 型 通号总公司研究设计院研制的 DS6 20 型 二乘二取二计算机联锁设备有卡斯柯信号公司研制的 iIOCK 型 北京交大和日本信号株式会社研制的 EI32 JD 型 通号总公司研究设 计院和日本京三公司联合开发的 DS6 K5B 型 计算机联锁是目前最先进的车站联锁设备 是车站联锁设备的发 展方向 铁路信号设计规范 规定集中联锁宜采用计算机联锁 在繁 精选 欢迎下载 忙干线上应采用计算机联锁 枢纽及具备条件的地区宜采用区域计算 机联锁 区域计算机联锁系统 是在车站计算机联锁基础上结合了网 络安全传输等技术发展的网络化 智能化 集成化的信号控制系统 它将整个控制区域视为一个车站 使用一套联锁机完成多个车站的联 锁逻辑运算和集中控制 实现车站联锁 区间闭塞和站间联系的一体 化控制 4 2 24 2 2 闭塞设备闭塞设备 1 闭塞 向区间发车时 必须确认区间无车 双向运行区间还必须防止两 站同时向一个区间发车 为此要求按照一定的技术方法组织列车在区 间的运行 用信号或行车凭证 一般称为行车闭塞法 简称闭塞 用 以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备 2 闭塞设备的分类 我国铁路行车基本闭塞法有自动闭塞 自动站间闭塞和半自动闭 塞 3 半自动闭塞 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 其特征为 站间或所间只准运行一个 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 当区间有车占用时 仍可用故障按钮办理复原 直接危及行车安 全 因此铁道部对故障按钮的使用作出了严格规定 必须由调度员发 精选 欢迎下载 布调度 命令才能办理故障复原 目前我国单线铁路使用 64D 型继电半自动闭塞 双线铁路使用 64F S 型继电半自动闭塞 4 自动站间闭塞 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 征为 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 5 自动闭塞 自动闭塞就是根据列车运行及有关闭塞分区状态 自动变换通过 信号机显示而司机凭信号行车的闭塞方法 其特征为 把站间划分为 若干闭塞分区 有分区占用检查设备 一般设有通过信号机 站间能 实现列车追踪 办理发车进路时自动办理闭塞手续 自动变换通过信 号机的显示 图 4 7 自动闭塞示意图 自动闭塞的分类 按显示制式可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞 三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示 能预告列车运行前 精选 欢迎下载 方两个闭塞分区状态的自动闭塞 其特征为 通过信号机具有三种显示 能预告列车运行前方两个闭塞分区状态 分两个速度等级 一个闭塞分 区的长度满足从规定速度到零的制动距离 四显示自动闭塞就是在三显示自动闭塞的基础上增加一种绿黄显示 通过信号机有四种显示 能预告列车运行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 能预告列车运行前方三个 闭塞分区状态 分三个速度等级 两个闭塞分区的长度满足从规定速度 到零的制动距离 按轨道电路是否设置钢轨绝缘可分为有绝缘和无绝缘自动闭塞 传统的自动闭塞在闭塞分区分界处圴设有钢轨绝缘 但钢轨绝缘的 设置不利于线路向长钢轨 无缝化发展 钢轨绝缘损坏率高 影响了设 备的稳定工作 且增加了维修工作量和费用 尤其是电气化区段 牵引 电流为了通过钢轨绝缘 必须安装扼流变压器 缺点更显著 于是出现 了无绝缘自动闭塞 无绝缘自动闭塞以无绝缘轨道电路为基础 采用电 气绝缘节 无绝缘轨道电路具有较多优点 尤其在电气化区段和无缝线 路更为突出 因此今后应发展采用无绝缘轨道电路的自动闭塞 4 2 34 2 3 运输调度指挥运输调度指挥 利用先进的通信 信号 计算机网络 数据传输 多媒体技术等现 代信息技术 对远程列车实时监视 追踪 控制和管理 实现铁路调度 指挥的科学化 现代化 是运输调度指挥系统的主要内容 包括列车调 度指挥系统 TDCS 和调度集中系统 CTC 精选 欢迎下载 4 2 3 14 2 3 1 列车调度指挥系统 列车调度指挥系统 TDCSTDCS 铁道部于 1996 年决定建设列车调度指挥系统 TDCS 原名为铁 路运输调度指挥管理信息系统 DMIS 经过 10 年的建设 全路已完 成 70 条干线 4400 个车站 44500km 的建设任务 18 个铁路局调度 所全部实现 TDCS 功能 TDCS 由铁道部 铁路局 TDCS 中心局域网及车站基层网组成 是 一个覆盖全国的现代化铁路运输调度指挥系统 是实现铁路各级运输 调度对列车运行实行透明指挥 实时调整 集中控制的现代化信息系 统 TDCS 的主要功能是监督列车的运行位置和信号设备的状态 包括 实时采集列车运行及信号设备状态信息 并传送到铁道部调度指挥中 心和铁路局调度所 列车运行实时追踪 车次校核 自动报点 正晚 点统计分析 交接车自动统计 列车实际运行图自动绘制 阶段计划 人工和自动调整 调度命令和行车计划下达 站间透明 行车日志自 动生成 TDCS 的应用 大大减轻了调度员 车站值班员的劳动强度 在提 高效率 保证安全等方面发挥了重要的作用 4 2 3 24 2 3 2 调度集中系统 调度集中系统 CTCCTC 在 TDCS 的基础上 采用分散自律技术 集中控制调度区段内的列 车 调车进路 实现列车运行的直接指挥和管理 CTC 在完成 TDCS 全部功能的基础上 还能集中控制本区段内的信 精选 欢迎下载 号机和道岔 具有列车编组信息管理 调车作业管理 维修管理 列 车 及调车进路人工和计划自动选排 分散自律控制等功能 4 2 44 2 4 机车信号与列车超速防护机车信号与列车超速防护 机车信号与列车超速防护系统都属于列车运行控制系统 列车运 行控制系统是自动控制列车运行的设备 用来保证行车安全 并以最 佳运行速度驾驶列车 随着列车速度和行车密度的不断提高 对列车 运行大要求越来越高 列车运行控制系统必将得到迅速发展 4 2 4 14 2 4 1 机车信号机车信号 1 机车信号及其作用 机车信号又称机车自动信号 是用设在机车司机室的机车信号机 自动反映运行条件 指示司机运行条件的信号显示制度 为实现机车 信号而装设的整套设备称为机车信号设备 为保证行车安全 提高运输效率及改善司机的劳动条件 在机车 上应安装机车信号 在地面线路上也安装相关装置 使机车上能够接 收到反映地面信号的信息 机车信号是单方向的控制设备 只能从地 面向车上传递信息 机车信号能复示地面信号机的显示 改善司机的了望条件 由于 风 雪 雨 雾等气候条件不良或隧道等地形条件不良时 司机往往 不能在规定距离内确认信号显示 存在冒进信号的危险 尤其是在行 精选 欢迎下载 车密度大 列车速度快及载重量大的区段 要求增大