国外高速铁路信号技术

1、第八章 国外高速铁路信号技术第一节 日本高速铁路信号技术 新干线自运营至今己30多年，其间无任何人员伤亡事故，这是铁道运输史上的奇迹。正是新干线的信号安全系统保证了这个奇迹的实现。新干线的信号设备体系包括许多装置。其主要的设备有：列车速度自动控制系统(atc)；调度集中(ctc)；信号装置；联锁设备；转辙设备；其他。新干线的信号安全设备构成概况见图681。 在新干线30余年的历史中，有些设备随着新干线的建设而不断发展，如atc设备、cfc设备、运行管理系统(comtrac)等，有些设备如轨道电路、转辙设备、联锁设备等无多大改变。因此，下面重点介绍atc、ctc、comtrac等系统。 北陆新干

2、线是日本最近建成的新干线。在信号系统方面有些新的特点，但详细资料尚未发表，故将已收集到的资料对比作一介绍。一、 atc(列车自动控制)系统1新干线atc系统概述 (1)目的 为保证高速安全地行驶，列车必须与前方行驶的列车保持一定的距离以避免追尾事故。为此，基本方法是把线路以电气的方式分割成一定距离的区段，每个区段内只允许一列列车进入。既有线路是在各区段的始端设置地面信号机，司机对发出的信号予以确认，并进行必要的操作，以相应的速度进入该区段。 由于新干线以270kmh高速行驶，制动距离很长，远远超出了地面信号机的目视距离。另外，在需要紧急制动时如果稍有犹豫就可能造成很大的影响。因此像既有线那样，

3、靠司机确认地而信号以后再进行制动的系统就存在许多问题。不仅在接近先行列车时，而且在车站的停车和弯道，道岔等必须减速时，也会遇到相同的问题。 为了解决这些问题，保证列车安全行驶，新干线废弃了地面信号机而采用直接将信号显示于驾驶台的车载信号方式，此信号也不用颜色表示，而是直接显示速度的数字。 (2)功能 新干线列车控制系统是采用由atc(automatictrain control：列车自动控制)装置对列车进行速度控制的方式。如果列车的速度比信号显示的速度快时，将会自动进行制动，当列车的速度降至信号要求的速度时，制动就会自动缓解。这是该系统的基本功能。系统优先考虑设备控制，对于发车，加速、时间调整

4、及车站停车，即从30kmh到停车地点的停车操作均是由司机来进行操纵。在接近先行列车时的atc动作及车站停车时的atc动作如图682和图683所示。 在山阳新干线，atc装置通过轨道电路将信号送到列车，列车接收到信号以后，将其显示于驾驶台，270、230、170、120、70、30、0(在500系列车运行时，追加300)等表示各种速度，0为停车信号。270、230、170、30、0作为基本的速度等级使用。由于列车经常是122270kmh的速度行车的，所以与先行列车之间的距离最少也要空出3个atc闭塞分区：120、70用于弯道、岔道、施工现场等处的速度控制。随着列车列数的增加，有缩短行车时间间隔的

5、必要，因此把原来30kmh为信号的站内轨道电路分割成两部分，采用了以70kmh为信号进入站台中部的方法。 (3)构成 atc装置如图684、图685所示，由地面和车上装置构成，通过其相互结合来发挥系统功能。 (4)atc信号收发装置 atc信号收发装置的基本功能如下所述： 检测每段轨道电路内有无列车： 了解有关其他轨道电路的信号； 了解前方线路的线路条件、道岔的开通方向、联锁装置的动作状态； 将这些结果及各轨道回路所要的信号发送出去。 作为发挥该功能的手段使用了af(audio frequency：音频)轨道电路。 af轨道电路的长度为atc闭塞分区的1/21/3。之所以如此，是因为如果将25

6、3km长的atc进路区间作为一个轨道电路，由于信号在电路的途中衰减使信号接收电子降低，会导致信号不能正确地传送到车上。 atc信号电流按照30270的各个信号，分配主信号1036hz及副信号1232hz调制频率，将主信号和副信号组合在一起分别调制到载波上，以载频的信号电流传送出去。 载波如表681所示，在上行线和下行线分别配以不同的载频频率，以免相互干扰。在同一条线上使用2种不同的载波，相邻的轨道电路也使用不同的载波，以防止轨道的绝缘损坏事故。 (5)超高速设备 在山阳新干线为了适应300kmh的运行速度，用超高速试验车(500系)进行350kmh的行驶试验。atc装置上也增加了300、330

7、、350的信号显示。但是这个增加的信号由脉冲转发器对500系列进行识别，只在500系列行驶时向地面atc装置发出允许超高速行车的信息，只对500系列运行前方一定的区间发送300、330、350的信号。 另外，有关列车的进路控制，根据得到的超高速许可信息，比运营列车提前作出前进线路构成的准备，见图686。 2新干线atc系统特点 (1)采用电源同步单边带载频传送方式 新干线的牵引电流高达1000a以上，它含有许多谐波分量(如1000hz左右的电流可达20a)；考虑到轨道电路的不平衡(5)和车上接收的不平衡(5)，地面和车上的干扰电流分别可达07a和14a，采用一般方式的轨道电路难以满足sn的要求

8、。电源同步足指所用载频不是固定不变的，是随着电源频率变化而变化。例如，若采用电网50hz的20次阶波为载频，当电源有土02hz的变化时，载频则在9961004hz范围内变化，与电源频率的变化保持同步。这种调制方式对以接触网高次谐波分量为主要成分的干扰源具有较强的抵抗能力。分析表明，采用电源同步单边带载频传送方式，其最大干扰量的允许值可达信号电平的20-30倍(实际设计中按15倍考虑)，即电源同步单边带载频传送方式具有很强的抗干扰能力。 采用该方式的另一优点是展宽了信号可使用频率。不采用电源同步ssb方式时，若载频设为50hz的20次谐波(1000hz)，按电源土1考虑，则无高次谐波影响的频带为

9、101010395hz。考虑到信号频率和干扰频率之间保持一定间隔(如l0hz)，则信号可使用频率范围只有l0hz。而采用电源同步ssb方式时，信号频率范围可达30hz，较上述增加了2倍，从而能稳定地传送6个以上的信号。 (2)确保安全的多种atc停车信号 新干线atc的停车信号有其独特的一面，按其显示条件分为ol、o2、o3(在东北，上越新干线增设了o2e)信号。当然车内信号的显示则是相同的。 o1停车信号与设于地面的p点控制相结合使用。当列车接收到30信号，并通过控制停车用的p点后，atc车上信号由30变为停车信号ol。这样，有利于提高行车效率。 o2信号是一种无电流的停车信号。当列车进入到

10、有车区间或轨道电路处落下状态时，后续列车收不到信号而停车，从而确保行车安全。但以无电流方式作为停车信号存在着严重的缺点，即当列车在无电流区段若收到某速度段的干扰信号时，极易产生错误动作，因而以后采用有电流的o2信号，为区分起见，有电流的o2信号以o2e表示。o2e信号通过轨道电路传送，通常是在以下情况发送o2e信号： 操作列车防护开关时； 混线检测设备动作； o3信号发生故障时。 o3信号是为防止列车冒进或越出到下一站而设置。它没置在进站进路终端或出站进路始端或尽头线终端。o3信号最初采用单频信号，后发现在采用谐振式接收感应器时，当失谐的不平衡电流增大，车上有可能收到类似o3信号的信息。为此，

11、东北、上越新干线采用非谐振式接收感应器，o3信号采用调制方式，以提高抗干扰性能。 3新干线atc设备的发展 新干线atc设备已有30余年历史，它经历着不断改型、更新的各个发展阶段。纵观其发展过程，可以明显看出：atc设备是随着电子技术日新月异的发展而发展，它也随着新于线的动车更换新型对atc设备提出相应的更新要求而发展。 新干线atc设备的发展大致可归纳为3个阶段： 第一阶段：atc设备的代表类型为atcla和atc一1b型。东海道新干线采用的是atcla型，该设备是汇集了当时信号技术的精华，采用了当时的最新电子器件(锗晶体管等)。山阳新干线(冈山段)则使用了atc一1b型。它是根据250km

12、h列车运行速度和列车夜间运行的要求而研制的，使用了当时最新的硅元器件。现场统汁表明，采用硅元器件的故障率较使用锗晶体管减少了一个数量级。atcla和atc一1b型均为电源同步ssb单载频方式。 第二阶段：atc没备的代表类型为atcld型。这是在建设东北、上越新干线时，根据全国(日本)新干线铁道网整备计划，为实现50hz电气化牵引的要求而研制的新型atc设备。它要求设备能获得众多的满足故障安全要求的信息，并要求有更高的可靠性和安全性，及设备与既有新干线atc设备有兼容性。经过详细比较分析，并结合atc一1a和atc一1b型的运用经验，决定采用“电源同步单边带(ssb)载频双频组合方式”即atc

13、一1d型。1973年12月，日本铁路将atc一1d型地而设备作为全国新干线铁道atc系统地面设备的标准。以后，以1974年新大阪、品川事件为契机，进行了众多的调研，对标准进行了修订，并于1976年6月15日公布实施。 atc一1d型设备采用了ttl电路和ic等20世纪70年代的电子技术。实际的故障设计表明，atc一1d型元器件的故障率较atc一1b型又下降了1个数量级。这充分表明，随着电子技术的发展，atc系统的可靠性得到了进一步的提高。atc一1d型地面设备构成框图见图687。 第三阶段：是以atc一1c型、atc一1w型为代表，它仍以采用微电子(me)技术为主要特点。 atc一1g型设备主

14、要是用于1985年新开发的100系全新型新干线列车配套而研制的。由于新型机车头部形状的变化(变细长)，又要保证原有的定员，因而司机室变得更小，这就要求车载atc设备实现小型化和轻量化。采用微电子技术就能充分满足此要求。atc一1g型设备装载于100系列车，行驶于东海道、山阳新干线。 atc一1w型地面设备使用于山阳新干线。它是在山阳新干线的atc一1b型和全国新干线网atc一1型的基础上，又考虑到将来能满足350kmh列车高速运行要求，并与现有设备兼用而开发的。它是采用电源同步ssb、双频组合方式来实现多显示的设备。由于采用了微处理器进行处理，实现了节能、高性能的目标。 此阶段的特点是在既有新

15、干线(山阳新干线)设备更新时；采用了微电子技术(微机等)，而所用的cpu的功能也随着电子技术的飞速发展而不断提高，由8位发展到16位、32位。 以下就有代表性的atc地面和车载设备类型(atcid、atc一1g、atc一1w型)作一介绍。 4新干线atc设备主要类型介绍 (1)atc一1d型地而设备 atc-1d型地面设备始用于东北、上越新干线，今后将作为全国新干线铁路网的定型设备。表682则是atcia、atc一1b、atc一1d这3类设备的比较。 (2)atc一1w型地面设备 现将山阳新下线采用的atc-iw型地面设备的特点叙述如下： 采用16位的微机 作为本设备处理中枢的微机采用了16位

16、的cpu，从而能确保设备的小型化和高性能。采用了在安全性能方面有良好业绩的总线同步串联二重系方式。 集中处理结合连线 将继电电路构成的结合连线的逻辑，放在一个rom内。根据输入的显示图表，该rom的逻辑能自动完成。这样要改变显示时，只要更换rom就很方便地能实现。 此外，由于能将机械室内的所有结合连线进行集中处理，一旦将来更换微机联锁时，有可能用1根电缆的串联接口方式来实现。 采用1个处理器处理8个轨道电路 采用1个微处理卡，以分时处理的方式来处理8个轨道电路的发送和接收信号，从而在实现了设备小型化的同时提高了可靠性，并降低了成本。 模拟信号采用数字处理 信号选频滤波器、电平判别、定时等方面采

17、用数字(软件)处理，彻底解决了过去那种因环境变化、长年使用而使特性发生变化的现象，从而实现了性能十分稳定的目标。 发送放大器采用脉冲宽度调制 发送器的功率放大器是采用损失小的脉冲宽度调制的开关放大电路，具有体积小、失真小、省电、特性不会发生变化的优点。 具有接收电子自动补偿功能 由于轨道电路漏泄电阻变化而引起接收电平的变化。该设备具有对接收电平进行自动补偿的功能，能对20db范围内的电平波动进行自动追踪补偿。 具有完备的监视功能 由于该设备具有很强的自我诊断功能，它能将故障信息分解得很细，因而容易发现故障部位。此外，将设备的动作状态、故障详细信息等数据向监视器传送，从而能实现集中监视。它与第项

18、一起能实现简便维修的目的。 (3)atcid型车载设备 atcid型车载设备与地面设备一样，始用于东北，上越新干线。atc一1d型车载设备能够接收双频信息，是以模拟量方式进行处理的接收设备。其系统的组成见图688所示。 atc一1d型接收器采用了双频组合方式，从接收器的输入至信号继电器均采用完全的3套冗余方式(接收感应器仍是单套)。各部分的作用如下： 接收感应器功能是接收轨道电路中的atc信号电流，输送给接收器； 输入电路是将收到的atc信号，导频电源、电源地点检测条件等分配到各单元； 解凋电路是将来自接触网的导频电源作为解调载频，对atc信号实施同步解调，从而获取调制频率； 选频放大电路是对

19、各种调制频率进行选频后驱动相应信号显示的主继电器。 (4)atc一1g型车载设备 atc一1g型设备是为适应新开发的100系动车组而研究，开发的；它要求设备小型化和轻量化，为此决定采用微屯子技术来实施，并将车载接收器和控制器成为一体。这是新干线atc设备最早采用微电子技术的设备。atc一1g型车载设备的方框图见图689。 atc一1c型车载设备使用数字元件来处理模拟信号，即“信号数字处理”技术得到了应用。其特点是： 提高了系统构成效率 将atc信号选频电路和测速电路与容许信号比较的校核电路合成一体，提高了电路效率和系统可靠度。 控制设备接口方面 a采用了根据信号显示输出相应频率作为接口方式，使

20、设备间接线容易： b接收电路的输出侧不采用多数表决，而机车信号侧和监控器侧，则可根据需要采用多数表决。 多数表决逻辑 以往是由车上接收电路采用多数表决输给控制设备，现在则是在控制设备输入端形成多数表决。 实现了设备小型化和轻量化 由于信号选频、载频发生电路、继电逻辑低位优先电路均用微机实现数字处理，因而使设备实现了小型化和轻量化。 实现了高可靠性和高安全性 由于采用了下述方法，确保了微机的高安全性和高可靠性。 a2组cpu同步工作，每个运算周期将2组数据进行比较； b数据比较电路具有故障安全结构： c输出电路采用从1组cpu的输出，再输入到2组cpu的输入端进行校核。 atc一1c型设备已于1

21、984年9月实行了标准化，表683为atc一1g型与atc一1d型的通用性比较。 5新干线atc设备的发展动向 新干线的atc设备自1964年东海道新干线采用以来，相继在山阳，东北、上越新干线采用，30余年间无重大事故，表明了现有atc系统具有极高的安全性。其间，如同前面所介绍的那样，由单频发展为双频，增加了信息量，采用了各时期的先进电子技术成果。但是，atc系统的基本思想则30年来基本没有变化。现有atc系统存在着以下问题： 由于采用多级制动控制，各速度段内存在制动空走时间，并要考虑富裕距离，难以缩短列车运行间隔时间：而且地面向列车传输的信息量最大只有36个，信息量少。 地面闭塞分区长度由列

22、车制动性能决定，制动性能不同的列车在同一线路行驶时，闭塞分区长度只能以制动性能最差的列车为依据，这对制动性能优良的列车而言，难以发挥其最佳效率。 在提高速度时，需要分配新的速度信号，这样就需对地面设备、车载设备进行必要的改造，增加了成本。 现有制动采用最大常用制动，影响乘客的乘车舒适度。 此外，现有的双频atc设备已使用了10余年，若干年后面临设备的更换。因此，日本铁道综合技术研究所、jr东日本旅客运输公司都在从事新一代atc设备的研究开发工作。 对新一代的atc设备提出了以下的要求：要能够适应高速度、高密度的运行；在进一步提速和提高密度时，地面设备不需要作变动；能够适应加减速性能各异的列车在

23、同一线路区段很好地运行：提高维修性以及系统要有良好的过渡性：atc系统要能够方便地引入运行导向系统等。 目前，采用轨道电路作为传送信息和检测列车位置的数字atc系统和采用漏泄同轴电缆lcx、以无线方式来传送列车位置和控制信息的lcx-atc系统正在研究开发中并取得成果。现就该二类方式介绍如下： (1)用轨道电路传送信息的数字atc系统 采用轨道电路作为传送媒体进行数字信息传送的“数字atc”系统，日本铁道综合技术研究所和jr东日本旅客运输公司都在进行研究和开发。铁道综合技术研究所研究开发的数字atc系统已于1995年在jr九州进行了包括制动在内的综合试验。jr东日本旅客运输公司的智能化atc设

24、备已安装在上越新干线燕三条一新泻的下行线，车载设备已安装在star21高速试验车上，并于1994年进行了实用化的一级制动试验，试验结果表明从地面向车上发送列车控制所必须的数字信息非常成功，利用车上装置进行一段式制动的控制功能发挥也令人满意。列车停止在预定的停车位置，达到了第一阶段的停车精度，能够适应急速变化的显示，达到了实用水准。 数字式atc的特点是： 采用1段式制动控制 所谓1段式制动控制，是从开始制动控制起直到停止前制动一直不缓解，这样空走时间和富裕的距离只存在1次，可以缩短被浪费的运转时间。而且由于可以根据车辆的制动性能进行控制，就可以提高制动性能好的车辆的运转效率(见图6810)。

25、使用轨道传送数字信号 向轨道发送数字信号，现在的atc从地面向车上发送的最大信息传送量只有36个，而数字atc已有飞跃性的增加(210以上)。 列车控制所必需的信息区分 1段式制动所必需的信息可以区分为“固定信息”和“可变信息”。“固定信息”为线路的坡度、曲线、车站等信息和车辆的信息，“可变信息”为到必须停止地点的距离、列车运行的位置、有临时限制的地点等信息。 从地面向车上发送信号的内容仅限于“可变信息”，“固定信息”预先已在车上设置好。将依存于车辆的信息作为“固定信息”安装于车上，因此地面装置便不依赖于车辆。 数字atc的结构如下： 数字atc装置也分为地面装置和车载装置两部分。地面装置进行

26、列车检测，并将信息传输给列车；车载装置根据该数据确定能保证列车安全运行的速度。 地面装置 与现行atc相同，列车检测也使用轨道电路。以下述信息形式，向列车传输与前方列车的距离(传输距离信号)；a目前运行区间的轨道电路固有的轨道电路号；b前方可以运行的开通区间数(距离信号)；c车站的出发或到达股道；d临时限制速度；e其他。 以时间分隔数据方式传输信息。具体方法是使用5003000hz的频率，以60300bits的速度，反复传输40-60bit的数据。为确保数据的安全性，信息数据之后附加有检查用crc数据。地面装置往车载装置进行数字传输的代码格式为：特征位，轨道电路号，出发到达股道，开通区间数，临

27、时限制速度等，crc码。 车载装置 车载装置根据来自地面的信息量和各开通区间的长度，求取与前方列车的距离，再根据该计算距离和车载装置拥有的曲线限制、坡度校正、道岔限制等线路数据，以及制动性能、最高允许速度等车辆的性能，计算列车可以运行的速度。将计算速度与实际速度加以比较，若实际列车速度大于计算速度便进行制动，反之则采取缓解制动措施。 当列车接近前方列车时，车载装置即刻便生成制动曲线。atc制动系统根据制动曲线调整制动强度来进行控制(单级制动控制)。 生成制动曲线时可以预先了解实施制动之点(制动预告)。 可以通过轨道电路号和线路数据了解以轨道电路为单位的列车位置：轨道电路内的列车位置则由车轴转数

28、检测器进行检测。因为可以在轨道电路分界点进行位置修正，所以不会累积空转滑行产生的误差(见图6811)。 线路数据 如上所述，车载装置必须存储线路数据，而线路数据是可能变更的，因此数据保护变得十分重要。虽然可以考虑采取ic卡片化或rom化措施，但数据变更时绝不能轻而易举地同时变更列车的全部数据。因为是维系列车安全运行的数据，错误数据将导致列车事故。 在车辆段出发股道和车站到发线之类列车停车地点，数字atc使用高频轨道电路，向车载装置高速传输整个区间的线路数据(6812)。 传输的线路数据有：各轨道电路的起点里程和长度；各轨道电路号的联结顺序；曲线的起点里程、长度和半径；坡道的起点里程、长度和大小

29、；道岔的起点里程、号数、分岔方向：车站和到达出发股道的使用道岔；其他速度限制的起点里程、长度；等等。 数字atc的特征和应用效果： 能可靠地检测列车。列车检测和atc传输使用高安全轨道电路，即使车载装置发生故障，地面装置仍能进行列车检测。由于由地面装置传输轨道电路号，所以车载装置在电源接通的同时可具体了解列车所在的轨道电路； 可以检测轨道断裂。因使用与目前相同的轨道电路，故还能同时进行轨道断裂检测。 方便地提高行车速度。数字atc的地面装置仅传输与前方列车的距离，而由车载装置根据列车的停车距离和线路数据计算最佳运行速度，所以进一步实现高速化目标时，只需变更列车数据即可，不必变更地面装置。 缩短

30、列车间隔时间。不采用目前所用的多级制动控制，而采用单级制动控制方式。因此，即使在现有轨道电路的条件下，也能将列车间隔时间缩短至接近移动闭塞方式的水平。 若进行“光”号列车在新干线小田原车站超越“回声”号列车，在三岛车站所需时间差的计算(现行atc8min22s，数字atc 6min22s)，数字atc可以将列车间隔时间比现行方式缩短2min。而即使采用移动闭塞方式(5min59s)，也只能再缩短约20s而己。 减少轨道电路数。为缩短列车间隔时间，需要具体检测列车位置的，仅车站的站台和进入线路而已。以72kinh(20ms)速度运行的列车，2min走行24km，所以区间和车站到发线路即使以较长轨

31、道电路进行检测，也不影响列车间隔时间。区间轨道电路长2km时，只要车站进入线路满足200500m，便可实现大致相当于移动闭塞方式的2min列车间隔时间的运转。在6km长的区间，采用6轨道电路，即平均长lkm的轨道电路，就能实现2min列车间隔时间的运转(见图6813)。即使对地而信号机方式进行改进，也无需重新变更轨道电路。 适用于运行不同列车的区间。由于采用地面装置传输“距离”信息，由车载装置计算制动曲线的方式，因此也能方便地适用于目前那些运行不同制动性能列车的区间。能适应不同列车的数字atc，来自地面装置的信号相同，仅车载装置各异而已。 节省下程费。由于数字atc方式可以增加单个轨道电路的长

32、度，所以能减少其数量。若数量减半，则设备费用随之降低一半。 另外，区间的atc信息仅需确认前一个轨道电路信息，所以实现atc化时，并非一定实施设备的集中化不可，只需在轨道电路器材箱中置入atc接收、发送器，取代原有的设备即可。而且，在施丁阶段也能用atc接收、发送器控制信号机。 虽然装置采用单机系统，与数字atc化无直接关系，但经过各种努力，大约可以将工程费降至传统atc的一半以下。 (2)采用无线控制列车系统(carat) 日本铁道综合技术研究所从1988年左右着手进行“新一代行车控制系统”的研究，它是针对随着列车高速、高密度运行以采用既经济又便利的系统为目的而进行研究的。其间经历了基本构思

33、及课题研究(基本控制结构和确保安全性的基础研究)、现有列车实地收集基础数据并进行分析、基本系统初步设计和详细设计、室内模拟试验等阶段，1995年己进入实际列车的长期运用试验阶段。1994年11月下旬到12月初，在star21试验列车上进行了运行制动试验。 试验系统的部分功能，例如采用lcx无线的间隔控制性能，几乎已达到实际应用的水准。 1999年，随着东北新干线上开发和试验新型的atac无线列车控制系统，原有的carat系统完成了其历史使命。 二、联锁及其他设备简述 1新干线的联锁设备 新干线车站的联锁，是从继电联锁向计算机联锁发展。既有线的车站信号设备大部分是继电联锁。 自东海道新干线至上越

34、新干线，其联锁设备均为继电联锁。即使要进行更换，仍用继电联锁设备。 北陆新干线全线采用计算机联锁，这是新干线首次使用计算机联锁设备。既有线的计算机联锁设备从20世纪80年代开始开发，陆续开发出1-4型，北陆新干线采用的是新开发研制的k5型计算机联锁设备，采用双重系热备形式，电子终端可自由选择一重系或二重系。 日本的联锁设备具有以下特点： (1)联锁系统本身不再是孤立的车站信号联锁设备，而是综合行车指挥控制系统的1个重要组成部分。 (2)大多采用硬件冗余比较表决方式实现系统的故障安全保证。 (3)具有进路自动排列和进路储存功能。 (4)向全电子联锁系统发展。由固态器件取代继电器驱动信号和转辙机设

35、备等。 (5)改善操作人员的工作环境，提高工作效率，大量采用多媒体计算机技术。 (6)设立集中的维护管理中心，保证高速铁路不问断运转。 2，轨道电路 新干线所用轨道电路有6种类型，它们是：有绝缘af轨道电路、环线式控制列车停车的轨道电路、供电分相控制轨道电路、分频轨道电路、分倍频轨道电路、检测列车用轨道电路。各种轨道电路的适用场所及其使用频率见表684所示。 以下就有绝缘af轨道电路作一介绍。 有绝缘af轨道电路主要是在atc的运行区间检查有无列车和传送atc信号2个作用。 轨道电路是由绝缘的左右2根钢轨和扼流变压器构成的闭合电路。在轨道电路发送端发送信号电流，在受电端由接收器接收，根据接收器

36、是否收到信号电流来判断有无列车。 在车上，由机车感应器与钢轨内信号电流的电磁感应，实现由车上检出地面传送的信息。在信号电流内包含了在该轨道电路行驶列车的速度信息，通过车上接收器的接收、译码，就能实现自动控制列车速度。 与联锁设备一样，30多年来新干线的轨道电路采用了同样类型的af轨道电路。在新修建的北陆新干线则采用1台轨道电路接受发送器，上、下行线路兼用。设备采用了cpu、总线同步、双套组成的结构方式。 3新干线的转辙设备 新干线采用的电动转辙机与既有线相比，主要有以下的区别： (1)转换功率大(额定最大转换力达784kn)： (2)动作杆与锁闭块成直角交叉，其动作方向也是成直角。 新干线所用

37、电动转辙机基本上是ts型(或ts-h型，h是指有加热装置，用于东北、上越、北陆新干线)。为了提高过载时的瞬时转换力，并考虑到离合器的维修问题，在ts型的基础上采用了非接触型的电磁离合器ts-m型(或ts-mh型)。 三、北陆新干线信号系统简介 北陆新干线的信号系统与已有的新干线信号设备相比具有以下特点： (1)车站联锁设备首次采用计算机联锁设备； (2)计算机联锁与atc设备采用lan进行联结； (3)运行管理系统与计算机联锁以串行传送联结； (4)计算机联锁采用电子终端设备： (5)1台atc接受发送器上、下行线路通用； (6)atc设备能够运用于5060hz接触网区间； (7)atc监视器

38、的监视和表示功能大幅度提高。 北陆新干线信号系统的设备概要、车站机械室信号设备的配置情况分别见图6814和图6815。第二节 西班牙高速铁路信号技术 一、信号系统 马德里一塞维利亚高速铁路设计列车最高运行速度为300kmh，采用电力牵引。在高速线上考虑有客、货列车混合运行。整条铁路为双线、电气化，而又有交流25kv、50hz和直流3kv两种不同供电制式，其间还有分支线。由于站间距离较长，约每隔25km设一渡线，以便列车反向运行。因此，高速铁路装备以德国lzb列车自动控制系统为基础的综合现代化信号系统及与之相匹配的通信设备。 马德里一塞维利亚高速铁路信号系统装备有阿尔卡特公司的先进列车控制中心a

39、tcc，以满足高速铁路运输的需要。atcc系统将铁路信息中的调度集中、联锁和列控等所有领域的管理集中在调度中心，并将控制列车和进路的所有功能综合于一个系统中。atcc系统控制中心结构框图见图6816。 控制中心主要由estw计算机联锁中心和lzb列控中心组成，计算机联锁中心通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制。在计算机联锁的人机接口界面(输入输出层)通过遥控系统与调度中心接口，而与lzb列控中心的接口是由联锁逻辑模块直接与其通信完成的。 1lzb列车自动控制系统 lzb列车自动控制系统将联锁系统与机车信号联系在一起。这一功能以各个地面列车自动控制中心和机车微机之间不

40、断交换数据为基础，采用沿线铺设的一条电缆，即轨道电缆作为传输手段。 马德里一塞维利亚高速线上运行的所有列车，都装设了lzb80型连续式列车运行自动控制装置，全线已取消了固定地面信号。ave型列车的司机按lzb车内信号装置的显示驾驶列车运行，而s252型机车均已安装了自动运行和制动控制装置(afb)。只有在车站和渡线站才设有简单的色灯信号机，它们只对调车和施工作业有效。 高速铁路lzb列车自动控制系统的室内设备集中在每一个列车自动控制中心(cat)内，这些控制中心的信号发送地点及其控制范围与计算机联锁中心相一致。每一个列车自动控制中45(cat)都有一套完整的系统组成，包括由3台电子计算机组成的

41、故障安全系统、相应的数据输入输出设备和信号传输及控制设备。cat从计算机联锁中接受虚拟信号点的信号，道岔位置信息及其他数据，并根据这些数据计算出向列车发出的命令报文。 车载lzb列车自动控制装置通过铁氧体天线接收来自列车自动控制中心的命令报文，并且不断地向该控制中心随时传送列车所在位置、运行速度及其他运行情况的最新信息。闭塞分区用地面停车标标出，在道岔区段前方设有调车信号机， 高速铁路全线划分为若干个控制区段，称之为cat列车自动控制区段。这些控制区段由一个区间或多今区间组成。控制区段的始、终站设立有大型信号标志，如在车站入口处、支线和反向运行的线路分歧处等。在其前方700m处，设有大型信号预

42、告标志。 列车行车间隔受列车自动控制分区的距离限制。列车容许的运行速度，是根据lzb列车自动控制分区是否空闲来确定，由驾驶室内的列车运行自动控制装置给出信号显示。前方第一个列车自动控制分区未被占用时，车载自动控制设备的信号开放，即可发车或正常运行。 马德里一塞维利亚高速铁路运营实践证明，在高速铁路上采用机车自动信号，取消地面信号完全必要而且是可行的。西班牙高速铁路区间线路用lzb闭塞标志划分为大约3km的闭塞分区(而在保留的地面色灯信号机之间的闭塞分区需25km)，由lzb控制列车运行时，区间列车运行间隔时分小于5min。 当lzb连续式列车运行自动控制装置发生故障时，列车可按保留的地面信号机

43、的显示，以大闭塞间隔连续运行。实践证明，出现这样的故障情况极少，只需采用矮型信号机及预告牌即可保证列车的安全运行。 车站和渡线站的信号及通信设备，必须要有绝对可靠的电力供应保证。除了正常供电外，还装设有备用的电源设备(见图6817)。 在正常情况下，电源设备是通过杆上变压器从接触网得到供电的。当接触网的电源出现故障时，会自动地转换至辅助电源。如果车站没有本地电网，采用应急发电机组作为辅助电源。 2计算机联锁系统 (1)计算机联锁中心 车站和渡线站，彼此相隔25km，以沙格拉站和帕尔拉站为例，其站场布置分别见图681乱图6819和图6820，从这些图中可见新线取消了所有地面主体信号机，只有车站和

44、反向运行渡线站才设调车信号机，以停车标作为列车自动控制分区的分界点。 计算机联锁中心主要由estw计算机联锁中心和lzb列控中心组成。计算机联锁中心可进行分散控制，通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制，在计算机联锁的输ok输出单元，即人机接口界面与遥控联锁接口，而与lzb列控中心接口是由联锁逻辑模块直接通信完成。现场设备设在车站的信号楼内，或与轨道电路相联结的信号设备室内，并通过串行接口与相应的计算机联锁中心estw联结(见图6821)。除了对室外装置进行控制和检查，对轨道电路、道岔、信号和调车进行显示外，还与lzb列车控制中心和马德里一阿托恰行车调度指挥中心用串行

45、接口相联结。全线所有的计算机联锁中心，都与马德里一阿托恰行车调度指挥中心联结。此外，每一个计算机联锁中心都设有一个本地控制终端。 计算机联锁中心的本地控制终端装有彩色监视器，它除了显示管辖范围内的整个轨道平面图外，还显示列车运行状况、安全状况及列车车次号。行车调度指挥中心可连续不断地接收到各计算机联锁中心所传送的列车运行信息和图像。行车调度员还备有一个数字化仪图板式操纵盘，能随时输入数据，故障时也可用键盘输入数据，由显示器显示，再用打印机记录应当处理的信息，如事故或故障。 安全级是联锁设备的心脏，担负联锁的核心功能，如选择进路、锁闭、检查和解锁，以及对指令的单独操纵。计算机联锁安全模块将根据联

46、锁表和接收到的室外设备状态，检杏输入输出的联锁关系。动作联锁设备的指令传送至联锁级后，联锁级要根据传送室外设备当前状态的各种数据，经过检验和完善后，再问输入输出级发出数据动作室外设备。进路的异常情况，如断轨、阻塞等及由此而酿成的故障，也储存在安全模块内。 安全模块同时也通过并行接口模块，处理列车运行自动控制中心所需要的数据。并行模块把计算机联锁当前的数据传输入列车运行自动控制设备的阶段性数据库，并根据列车运行自动控制设备的需要进行数据处理。在信号方面，列车运行自动控制设备与室外信号机可能发生的故障无关。 除了验证联锁单元、道岔和信号机状态外，安全模块还验证联锁级传送来的轨道区段空闲或被占用信息

47、的可靠性，并以此来对进路进行锁闭或解锁。 联锁级有多个现场设备控制模块。模块可集中或分散安装在车站不同地点，既可以设在计算机联锁中心，也可以不设在计算机联锁中心。每个联锁模块通过串行接口联结4个现场设备控制模块。现场设备控制模块把联锁模块传送来的数据，处理为每个控制对象的专用数据：并通过动态专用线路控制外部设备的电源，检查线路电源、道岔、信号机等室外设备：同时把有关当前状态的数据反馈到联锁级。 室外设备由道岔转换设备、轨道区段空闲检查装置和调车信号机组成。 这条线路采用多种型号的道岔，大部分为可动心轨，分别3#、5#和11#道岔，由电动液压转辙机驱动。调车信号机采用矮柱信号机，有红，白两种颜色

48、。控制和表示信号足以计算机方式来实现的，这样能够把铁路线路上需要的可动部件减少到最低限度。 整个系统的安全是通过对软件功能的广泛测试验证而获得的。所有重要的联锁模块都是以selmis模块为基础，安全有足够保证，因为在软件相互作比较的同时，还多次进行处理。带校验码的报文，保证在很短的时间内即可反映出各个处理通道的问题。之所以能充分使用这种模块，是因为使用了三路计算机通道对所属的单元进行有效控制。 (2)无绝缘音频轨道电路ftg系统 计算机联锁最重要的任务之一，是检测轨道区段的占用情况。无绝缘音频轨道电路ftg系统能够准确、可靠地报告轨道和道岔区段被列车占用或空闲的状况。 传输系统有一个稳定的音频

49、发生器，设置在信号楼内。其调制频率通过电缆送入传输模块和有关的室外设备。 传输模块及其联结线组成一个并联的谐振电路(调谐回路)。信号电流通过作为导体的钢轨送入与轨道电路另一端相连的连接器。信号通过传输模块(接收端)送至信号楼内的ftg接收设备，以便进行信息处理、 当车辆驶入轨道区段，车轴短路使轨道电压下降，ftg接收器接收不到信号，表明该轨道区段已被占用。 二、行车调度指挥系统 1组织机构 马德里一塞维利亚高速铁路上的列车运行，是由位于马德里一阿托恰的行车凋度指挥中心集中统一实现管理。 该调度指挥中心拥有用于监视列车运行和控制进路的技术设备，还有对车站侧线和渡线站，以及对沿线变电所和接触网等工

50、作设备进行监视所需的设备。同时，调度指挥中心联结并控制全线所有的通信系统，包括电话设备、列车一地面通信设备、对车站进行监视的电视设备和通信用的磁带录音设备等。 整个铁路的行车指挥工作集中在调度室进行监督和控制。全线的简明情况清晰地反映在视频投影大屏幕上，明确显示出各联锁装置所控制的线路(放大了的显示图形)。调度室内共设置了6个工作站，见图6822。除调度室外，调度指挥中心还设有信号和通信技术设备室、电源室、数据室和维护室，以及运营管理办公室、调度人员休息室和其他活动室。 原来为行车调度员设置了3个调度台，但由于实际工作量不大，减为2个调度台。为便于集中管理和分清职责，每一个调度台分别管辖相应的调度区段。另设助理行车调度员调度台负责收集旅客信息、监视车站和各种技术装备的工作状况。 另外的3个调度台，供牵引供电调度、机车