中国铁路通信信号未来发展方向 - 图文(6)

浅谈铁路通信信号中的取与舍

我国铁路采用音频选号调度电话，采用音频作为选叫信号，总机呼叫分机只要按下按键即可，呼叫时间短，操作方便。

3.6取先进的信号行车技术

包括列车超速防护ATP、列车运行监控记录装置LKJ、列车调度指挥系统TDCS、中国列车运行控制系统CTCS等指挥行车技术，每一个都在都起着非常大的作用，其中CTCS应改进一下，其他技术辅助CTCS充分地发挥出它们巨大的作用。

CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0～4级。

（1）CTCS-0级为了规范的一致性，将目前干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为0级。0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成，对这一定义，业内尚有不同的看法。0级到底是在等级内还是在等级外不够明确，目前的通用机车信号尚未能成为主体机车信号，列车运行监控装置尚未能被公认为安全系统，所以称列车运行控制系统还是不够格的，但目前确实在运用，并起着保证安全的作用0级的控制模式也是目标距离式，它在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。如能在每个进出站口增加点式设备，加强核对地址，就能大大减少逻辑推断地址产生错误的可能性。日本的数字列车运行控制系统I-ATC就是采取车载信号设备贮存电子电图，通过每一轨道区段的地址编码来调取所需的线路数据，这种方式可以使地-车信息传输的信息的需求量减少。在欧洲列车控制系统ETCS规范中也不排斥车载信号设备贮存线路数据的方式。正因为0级尚未成为安全系统，适用于列车最高运行速度为160km/h及以下，一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进行，采用四显示自动闭塞，信号显示具有分级速度控制的概念，其目标距离式制动曲线可作为参考。应该说这是一个过渡阶段。

（2）CTCS-1级由主体机车信号+加强型运行监控装置组成，面向160km/h及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。1级的控制模式为目标距离式，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能给出目标距离式制动曲线。在车站附近增加点式信息设备，传输定位信息，以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。1级与0级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对0级的全面加强，可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

（3）CTCS-2级是基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控 制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机。是一种点-连式列车运行控制系统，功能比较齐全和适合国情。轨道电路完成列车占用检测及完整

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西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）

性检查，连续向列车传送控制信息；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速成和停车信息。CTCS-2级采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。CTCS-2级采取闭塞方式称为准移动闭塞方式，准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始一次制动曲线的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，由于要与移动闭塞相区别，所以称为准移动闭塞。显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。

（4）CTCS-3级是基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统，它可以叠加在既有干线信号系统上。轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输，行车许可由地面列控中心产生，通过无线通信系统传送到车上.CTCS-3级与2级一样，采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式。由于其实现了地-车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强些。

图3.4 CTCS-3系统组成

（5）CTCS-4级是完全基于无线通信（如GSM-R）的列车运行控制系统。由地面无线闭塞中心（RBC）和车载设备完成列车占用检测及完整性检查，点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。

CTCS-4级采取目标距离控制模式，列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。 虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无线定位

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浅谈铁路通信信号中的取与舍

方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是以计算机技术虚拟设定的。

移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，留有一定的安全距离，后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，是随时变化的，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。其追踪运行间隔要比准移动闭塞更小一些

3.7取机车信号

机车信号接收轨道电码化信息，然后进行译码点灯，同时将译码信息送给监控，以便监控做出相应的控制。机车信号设备采用双机主从热备冗余方式，系统主机由A、B两组完全独立的控制单元组成。机车信号设备具有大容量记录功能。通过专用转储设备将所记录数据转送到地面微机，由地面分析系统进行数据分析、图形再现。机车信号设备设有上下行开关，设备自身可对上下行信号自动识别，因此不必关心其位置。

机车信号的适用范围：

机车信号设备适用于各种闭塞制式的要求，也适用于铁路电化和非电化区段。满足接收通用性的要求。该设备可以接收以下各种制式的信号：移频18信息（含移频4信息）、ZPW-2000系列（含UM71）、50Hz（25Hz）交流计数、极频。使用专用机车感应器和LED八显示灯机构。可与LKJ-93型、2000型列车监控结合，并向其提供所需信息。

机车信号的工作环境：

机车信号的工作环境应保持周围空气温度在-25℃～+55℃之间， 周围空气相对湿度不大于90%(温度为25℃时)；大气压力74.8kPa～106kPa（相对海拔高度2500m以下），另外，设备应安装在能防止风、沙、雨、雪直接侵入的车体内。以上是机车工作的最佳环境。

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4未来铁路通信信号的构思

关于未来铁路通信信号的构思，我的主旨是： 加强通信，精简设备，以高带低低负荷运行。

4.1加强通信

主要是利用GSM-R通信技术。 GSM-R (GSM铁路)是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台。

其功能：

（1）调度通信功能

调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

（2）车次号传输与列车停稳信息的传送功能

车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。

（3）调度命令传送功能

铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。

（4）列车尾部装置信息传送功能

将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。

（5）调车机车信号和监控信息系统传输功能

提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。

（6）列车控制数据传输功能

采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。

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（7）区间移动公务通信

在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。

（8）应急指挥通信话音和数据业务

应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统。

发展虚拟闭塞：

自动闭塞是利用通过信号机把区间划分为若干个装设轨道电路的闭塞分区，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，使信号机的显示随着列车运行位置而自动变换的一种闭塞方式。在每个闭塞分区始端都设置一架防护该分区的通过色灯信号机，平时显示绿灯，称为“定位开放式”；只有当列车占用该闭塞分区或发生断轨故障时，才自动显示红灯，要求后续列车停车。优点：由于划分成闭塞分区，可用最小运行间隔时间开行追踪列车，从而大大提高区间通过能力；整个区间装设了连续的轨道电路，可以自动检查轨道的完整性，提高了行车安全的程度轨道交通里的虚拟闭塞是相对于固定闭塞来说的，固定闭塞就是把轨道分成若干个区段，称为轨道区段，列车按照轨道区段的一定间隔依次运行。但每个轨道区段的长度是固定的，应此列车运行的间隔不能随意调整，虚拟闭塞就是把这个固定的轨道区段虚拟化，没有固定的间隔距离，通过无线通信，列车定位技术，自动超速防护等控制手段把列车的的运行间隔控制在合理的范围内，这种技术可以大幅度提高列车运行密度和减少列车跟踪运行的距离，提高运力。是轨道交通发展的方向。

虚拟闭塞分区与既有闭塞分区一致，虚拟通过信号机与地面通过信号机重叠对应，并以数据库形式存储于RBC。地面RBC根据列车的运行情况及有关虚拟闭塞分区状态，自动计算出虚拟通过信号机时的信息，并通过无线通信方式将信息实时传递给车载计算机。同时，RBC通过无线通信方式获取列车占用分区信息，实现车地信息双向传输。列车以车载信号为行车凭证。

列车的占用及定位检查由GSM－R无线通信和应答器器单元结合完成。采用车载设备、地面RBC与道口信号设备，通过无线通信方式实现联锁，以保证行车安全。

4.2优化设备

以先进的通信和点式应答器的组合，足可以带替轨道电路来传递行车信息，那么利用传感装置来检测轨道上的列车占用情况。在区间直接利用通信技术来定点定位。就可以代替轨道电路，避免由各种轨道电路故障导致的行车危害。

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