国外典型高铁的监控与故障诊断技术.docx

国外典型高铁的监控与故障诊断技术班级 10级铁车二班 学号 20107306 姓名 唐 聪 高速铁路的信号监控系统要保证列车能够安全正常的高速行驶，通讯信号和监控系统是一个非常重要的方面日本、法国、德国、英国等国家在发展其高速铁路的同时，都对所用的通讯、信号设备进行了更新和换代，有些是在原有的基础上加以改造，或造加一套新系统，有的则全部采用新的通讯、信号设备。现将德、日、法等国家高速铁路 设置信号和控制系统的概况分别进行介绍。（一） 德国高速铁路的信号监控系统原联邦德国的铁路一直使用地面固定信号、采用预告信号及主信号。两台信号机的间距为 1000m。该距离只能适用于速度140kmh时的制动。如果列车增加磁轨制动、也只能适用于160kmh的速度。为了适应速度的提高 ，联邦铁路发展了连续式列车运行自动控制 LZB ( Linien Zug Beeintlus-sung)，在司机室 内设置信号，并可在5km前显示，车内信号将显示线路的空闲状态，需要列车停车或慢行及相应的限制速度。该项装置具有强制制动的功能，即当列车不能及时正确制动，自控装置就将强迫列车以较大的减速度制动。如果列车进一步装备有自动牵引及制动控制装最 AFB (Automatische Fahrand Bremssteuerung)，列车还能以较乎稳的减速度(0.5ms2)制动。由于列车施行常用制动时距信号机的 位置大大远于LZB强制制动，如果线路上未安装LZB装置、可以使用自动牵引及 制动控制装置AFB，用以控制列车的自动运行。通过LZB与AFB的联合运用，可以达到列车的全程自动与安全运行。LZB系统要求在轨道中间的轨枕上敷设一条导线 ，用以将LZB中心的信息传到列车上。LZB系统从1965年底用于速度200kmh的客运 (慕尼黑奥格斯堡)，投入高速列车应用已经历了很长的时间。因钢轨与车辆间有蠕滑存在，致使信息在地面与列车间的无线传输及列车准确位置的确定存在着问题。过去对这个问题的解决方法是采用长回线技术，即每隔125m将车辆转动测得的距离与地面的固定距离比较一致。现今长回线技术有了新的发展，可每隔300m进行一次计算控制，较好地解决了蠕滑的影响。最近，又发展了改进型的LZB80装置，其指示信号的距离提前到 10km。可满足在125%的坡道上高速运行的需要。新线上一般只运行高速客车及货车，在配置了 LZB装置以后，原则上可以不安装地面信号，但考虑到轨道养护列车及例处情况下可能在新线上运行的普通列车，仍然安装了三分之一的地面信号，主要装在会让站，越行站及共用线点。此外，新的LZB80型列车控制系统的机车 设备采用了微机，而且把已在全路运用的三频感应谐振式自动停车装置，即 Indusi型点式系统作为备用设备。由于连续式列车控制系统目前要在全路推广还不可能。故在原来160点式系统的基础上，增加了一些功能，研制成160R型系统，并且已有10套用于现场进行试验。160R型是一个单信道的微机系统 ，微机单元是其核心设备，160R型的机车感应器与160型是一样的，每个方向装一个。160R型与160型相比，增加了对速度与走行距离关系的监督，机车设备则依据监督列车的不同速度而划分为三个等级，其制动系数分别采用 110 (0级 )；70 100 (M级) 和 70 (U级)。列车在地面500HZ频率的作用点时，其减速率分别为0.535ms2 (0级 )，0.295ms2(M级)和不减速(V级)，当接收500HZ和1000HZ频率时列车速度在30kmh以下不实行紧急制动。（一） 日本高速铁路的信号监控系统日本高速铁路之所以长期保证安全、高效的良好记录，主要技术支柱就是ATC(Automatic Train Contro1)和 CTC (Central Train Contro1)两种监控系统。ATC主要有地面设备和车上设备，其车上设备主要是接收机和驾驶室内自动控制系统司机根据驾驶室显示的信号操作驾驶，当行车速度没有超过ATC装置指示的速度，司机仍可分阶段操作；如果行车速度与指示速度对照的结果大于指示速度，列车就会进行自动控制。ATC的地面设备集中设置在机房内。集中范围为2040km，受控的轨道电路每段长度不超过1.5km，机房与轨道电路间用芯线直径为1.2mm的星绞聚乙烯 铝皮电缆连接。由于收、发电平相差40多分贝。为避免干扰，接收与发送分开，各使用一根电缆，其传送距离2025km。发送机采用双套设备，故障时自动转换，接收机采用三重系统，三中取二，两个系统正常时即视为设备正常。ATC 的地面设备除了机房内集中安装的机架和室外的轨道电路外，在区间线和站内还有两种简单设施：其一 、在区间点式控制停车的地面传感器，这是一种谐振频率为124kHZ的Y型无电源感应器当列车通过时，车上传感器与它发生电磁耦合。使车上某个继电器落下，从而检知到它的安装地点（称为 P点），P点设置在每个闭塞分区绝缘节前面约 150m 处，P点地感器装在股道中心，每组装 2个，相距21+-1m，而以30kmh的信号再加上这种P点信号，可用于防止列车进入有车占用的闭塞分区。其二 、在站内控制停车的增线式轨道电路，它设置在距离出发进路警冲标约50m 处，用长约50m的电缆做成8字形环线，敷设 在钢轨内则，而由设在道旁的送受信号器发送840HZ(下行900HZ)的音频信息，用以防止列车冒出停车限界标 （一种橙黄色十字形反光板。）日本使用ATC 的区段目前大部分仍是有绝缘的轨道电路，不需要在线路上设置空心线圈，补偿电容和谐振器等部件。但在一些线路，如青函隧道，某些私营地铁，也有使用无绝缘轨道电路的。在这些区段，ATC使用的载频频率较高。划分的轨道电路区段也比较短一些。在新干线全部使用ATC后，地面信号仍以简易的方式存在，与中国相似，也有主信号机、复示信号机、进路表示器、慢行信号机、慢行预告信号机、慢行解除信号机六种，以及停止限界标志等。但结构简单。当ATC发生故障时，依靠这些标志及代用保安方式维持行车。据说，营运十几年来还从来没有启用过这些地面信号后备设施。东北和上越新干线的信号保安设备比东海道、山阳新干线又有了进一步的 改进和提高。首先是对ATC装置进行了薪的研究，并改制成由2个信号频率组成 的2周波 ATC装置，机车只能接受正确的信号作为ATC信号，大大地提高了信息的可靠性，从而发生了根本的变化。另外，以前在发生紧急停车时，ATC信号是要断电的，即为无电流状态下的停车显示，后来研究了有电流状态下的信号显示，于是就不会接收显示错误的信号。这两条新干线还设有“ATC监视装置”、目的是为了能及时发现不台适、有故障的装置，甚至在故障发生后能尽早知道故障地点，便于及时救援。此外，在东京总合调度所内的CTC装置，用于集中管理线路上的列车，并构 成列车进路，随时可以确认线路上全部列车所处的位置及状态，而列车乘务员则凭借列车无线通信设施，平时作为行车联络，当发生事故时，能及时调整列车。新的CTC中央装置中使用了微机，并与运行管理自动化系统连接，既具备了总体的多种功能，又提高了系统的可靠性。同时，日本几条新干线上还装有许多自动装置来保证其行车安全，主要有：行车转换锁定装置、自动进路设定装置、列车防护装置、供电段自动切换装置、信号用符号收发装置、列车本次信号发送装置。（二） 法国高速铁路的信号监控系统法国铁路(SNCF)在全国大范围运用点式自动停车系统，并在机车上安装二根 接收天线(仅一根工作)一般在有预告信号机的线路上都安装接触点式，但有的线路上当列车速度超过160kmh时则安装感应点式，而两者可以互相转换，并自动进行。感应点式系统采用6个频率(64，67.5，78，81.5，92，98kHZ)，其中额 率67.5kHZ备用、98kHZ为设备不正常的信号。法国东南线、大西洋线和在修建的北部线上，其站内及区间都用UM-71无绝缘轨道电路。它是法国CSEE公司在1971年为满足修建高速铁路多信息的要求研制成功的一种移频制式轨道电路，且具有多信息、无绝缘、抗大电流、防干扰的特点。它在东南线和大西洋线使用的调谐区分别为30m和20.4m。轨道电路载频有1700HZ，2300HZ，2000HZ，2600HZ四种，而分上、下行线使用，频偏为 士10HZ。调制信号率为10.329HZ，每间隔1.1HZ为一个信息，一共18个信息，但实际使用14个信息。地面轨道电路采用电气隔离节，为了延长轨道电路传输长度，每隔100m 并联电容一个，容量为30uF 法国UM-71无绝缘轨道电路发送器和接受器均为单套，采用集中方式，电缆芯线直径为1.2mm、控制长度不大于7km。地面无信号机，则以机车信号显示为主，并在闭塞分区分界 点处设停车标。车上设备采用TVM-300型带速度监督的机车信号。这是法国 CSEE公司 1975年在 UM-71型无绝缘轨道电路基础上研制的。并用于法国东南线大西洋线。考虑到以机车信号为主，车上采用双套设备，且安装在机车的司机室与机械室之间，包括连续式信息接受设备、点式信息接受设备、测速设备、记录仪、显示器和传感器等。列车自动控制方式为大阶梯武，并要求列车的出口速度不得超过规定速度 当列车超速时设备就自动实施紧急制动。由于该超速防护系统只监督出口速度，必须设一保护区段，区间采用双红灯。站内设越警防护区，以保证行车安全。目前，法国东南线的速度等级为270、220、35、0kmh，而大西洋线的速度等级为 300、270、220、160、35、0kmh，开口速度均为35kmh。而调速系统则 采取人机联控，但以入控为主，由司机人工调速。正在建设中的法国北部高速铁路车上采用微机控制的TVM-430型速度监督 的机车信号装置，而地面设备改为编码发送方式，信息量增加到27个 (如增加列车运行距离和线路平、纵断面等信息)。由于列车自动控制是利用一条平滑连续的速度监督曲线，就更接近于司机通常采用的减速控制方式，因而可取消保护区段。法国TGV 高速线的通信传输通道都采用八芯光纤的光缆，其中二芯光纤采 用140Mbs开通1920路干线数字通信系统，其它六芯光纤用于区段数字通信 系统。法国高速线的传输通道不仅容量大，而且具有备用通道，可靠性高。法国巴黎高速铁路中央调度室设无线调度，运输调度和电力调度等通信装置。它们以独立的电话系统与每个车站（区段）相连接，最多可以连接5060个车站 500多个用户