国外典型高铁的监控与故障诊断技术

1、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 140km h

2、 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 Fahr and Bremssteuerung)，列车 还能以较乎稳的减速度 (0.5m ?2?)制

3、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

4、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

5、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 0.535m?2? （

6、0级 ），0.295m?2?（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

7、，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

8、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 AT

9、C 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

10、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

11、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

12、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，2

13、000HZ，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

14、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、0km h，而大西洋线的速度等级 为 300、270 、220、160、35、0km h，开口速度均为 35km h。而调速系统则 采取人机联

15、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 140Mb s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