铁路通用信号的分析和研究_王岩波.doc

铁路通用信号的分析和研究王岩波（开滦集团铁路运输分公司钱家营运输部 河北唐山 063000）摘要：我国高速铁路相较于国际主流国家起步较晚，起点较低，同时也给与了我们通过研究他国已使用的信号技术为我国新型信号技术的应用提供范例和保障的机会，帮助我国更好更快的解决所可能面对的问题。本文通过研究德国、法国和日本的现行技术并同我国现行技术进行比较，为进一步改进信号系统提供理论支持。【关键词】信号系统、高速铁路、UM71、UM2000Analysis and research of general railway signalWangyanbo(kailuan group railway transport branch Qianjiaying department of transportation Hebei TangShan 063000)Abstract:The high-speed railway in our country compared with international mainstream countries started late,starting from a low base,bue also to give the us through his country has been the se of signal technology research for the application of the novel signal technology in our country provide examples and security,help China better and faster solution may face the problem.In this paper,we study the current technology of Germany,France and Japan and compare with the current technology,and provide theoretical support for the further improvement of the signal system. 前言 为了实现安全、高效的目标，高速列控系统要求地面设备能够向列车传送大量的列控信息。而我国主要制式的ZPW2000轨道电路，信息量较少，很难实现高速度、高密度的列车运行控制。2000年，我国秦沈线上开通引进的法国UM2000一TVM43O系统，它地面采用27比特的数字编码轨道电路信号，有效地解决了车一地间实时的、大容量的信息交互难题。正文世界上高速铁路起步较早的三大国家是日本，法国和德国，这三个国家的地面信号设备都采用了符合本国国情的自动闭塞制式，其可靠性高、信息量大、抗干扰能力强。在车载方面，各国的高速铁路上的运用列车都安装了列车超速防护和列车自动控制系统。日本在东海道新干线采用了ATC系统，德国在工CE高速线上采用了LZB系统，法国TGV高速线采用了TVM43O系统。他们的共同点就是这些系统完全改变了传统的信号控制方式，可以连续、实时监督高速列车的运行速度，自动控制列车的运行速度和制动系统，实现列车超速防护。此外，系统还可以实现列车群体的速度自动调整，使列车均保持在最优运行状态，在确保列车安全的条件下，最大限度的提高运输效率。而这三个国家的列车运行控制系统不同点主要体现在控制方式、制动模式及信息传输的结果等方面。日本是世界上最早实现高速铁路运营的国家，当列车时速提高到30Okm/h以上时，由于模拟式轨道电路由地面向列车传输的信息量不够，而增设了地面与机车之间的应答器设备作为辅助信息传输装置。日本ATC系统的安全信息传输媒介采用有绝缘模拟式轨道电路，因此地面与移动列车之间为单向信息传输，信息量较少。近年来，日本对原有的ATC系统进行了数字化改造，使地面向移动列车传输的信息量增加到40一60比特。新的日本高速铁路列车运行控制系统能够适应更高的列车运行时速的要求。德国的LZB连续式列车运行控制系统，其运营速度可达27Okm/h，它是目前世界上唯一采用以轨道电缆为连续式信息传输媒体的列车控制系统，可实现地面与移动列车之间的双向信息传输，同时还可以利用轨道电缆交叉环实现列车定位功能，控制方式以人工控制为主。LZB系统首先将连续式速度模式曲线应用于高速列车的制动控制，打破了过去分段速度控制的传统模式，可以进一步缩短列车运行的间隔时分，能更好的发挥硬件设备在提高线路运输效率方面的潜在能力。法国铁路认为，当列车时速高于220公里时，轨道信号就变得难以辨认，人的警惕性也不可能达到要求，尤其是在恶劣的天气条件下。在法国TGV高速线路上，列车时速高达270或300公里，传统的信号将无法使用，而必须用列车超速防护系统确保运行安全，这就是TVM信号系统。法国的TVM30O系统是早期产品，TVM43O系统是在它的基础上进行数字化改造后的列车控制系统，在TGV北方线上采用，列车运行速度可达320km/h。TVM43O系统的地面信息传输设备采用UMZO00型无绝缘数字式轨道电路，由地面向移动列车之间实现地对车信息的单向传输。列车定位功能也是由轨道电路完成的。TVM43O系统制动模式采用的是分段连续式速度监督曲线，控制方式以人工控制为主。当司机没有按要求操作时，控制设备自动控制列车减速，确保运行安全。数字轨道电路作为车地信息交互通道能够实现大容量信息传输，在国外和我国铁路都有应用，对其研究有一定的理论和现实意义。目前我国尚在运营的自动闭塞系统主要有四种制式:交流计数自动闭塞，国产移频自动闭塞，ZPW2000系列(UM71)自动闭塞和法国UM2000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信号显示，而司机凭信号来行车的闭塞方法。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，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。交流计数自动闭塞是50年代从前苏联引进的。交流计数信号的特征是载频和O、1码持续的时间。交流计数信号是周期信号，一般一个周期从1600ms到1950ms之间，O、1码交替出现，按照码持续的时间和顺序确定信号的含义。交流计数信号的载频目前使用的有25Hz和50Hz，25Hz一般是用在电气化区段，50Hz一般是用在非电气化区段。国产移频自动闭塞有4信息、8信息、18信息三种。4信息、8信息移频自动闭塞技术落后，信息量不足，应变时间过长，抗干扰能力和安全性较差，面临逐步淘汰。18信息移频自动闭塞已在京九线、沪杭线、浙赣线、襄石线、宝成线、水珠线等多条铁路干线上使用，其低频18信息是7Hz、SHz、 8.5Hz、 9Hz、 9.5Hz、 11Hz、 12.5Hz、13.5Hz、 15Hz、 16.5Hz、 17.5Hz、 18.5Hz、 20Hz、 21.5Hz、 22.5Hz、 23.5Hz、24.SHz、 26Hz，分别代表18种信息含义，由于载频选择、调制频偏等固有缺陷，使轨道电路存在传输特性差、邻线干扰等问题，必须进行技术改造。国产移频信号的载频分配是:上行载频为650Hz和850Hz，下行载频为55OHz和750Hz交叉排列，频偏为士55Hz，其频谱能量主要集中在载频的上、下边频附近，可以躲开SOHz工频的奇次谐波干扰。UM71轨道电路是一种移频轨道电路，它所传送的是一种移频键控信号，利用高频信号承载低频信息，通过对移频信号的检测可以准确地确定列车的位置，确保行车安全。UM71轨道电路的低频信息为10.3Hz到29Hz之间共18个，低频间隔为 1.IHz，其上行载频为2000Hz和2600Hz，下行载频为1700H:和2300Hz，频偏是士11Hz，频谱能量主要集中在中心频率附近。由于UM71选择的载频频率较高，而且调制后频谱能量也处于50Hz的偶次谐波附近，它抗电气化干扰的能力很强，但在轨道上传输时衰耗较大，需在轨道上增加补偿电容来延长传输距离。UM2000轨道电路是我国为满足列车运行控制系统的需要从法国CSEE公司引进的一种新型轨道电路，它是一种频率编码的数字轨道电路。UM2000轨道电路传输28位信息，由28个频率、幅度、相位确定的正弦信号的有无代表对应信息位上的0和1。它的调制信号是根据要发送的数字信息码选取相应的正弦信号叠加而成。将此调制信号调制在1700HZ，2000HZ，2300HZ，2600HZ中的一个载频上得到相应移频信号，称为