第一篇：高速鐵路信號系統

高速鐵路信號系統

近年來,我國高速鐵路建設取得了迅猛發展,截至2011年底,高速鐵路營業里程達7 531 km(不包括臺灣地區),在建高速鐵路1萬多千米,已成為世界高速鐵路運營速度最高,運營里程最長、在建規模最大的國家.鐵路信號系統是為了保證鐵路運輸安全而誕生和發展的,它的第一使命是保證行車安全,沒有鐵路信號,就沒有鐵路運輸的安全.隨著列車運行速度的提高,完全靠人工望、人工駕駛列車已經不能保證行車安全了,當列車提速到200km/h時,緊急制動距離將達到2 km(常用制動距離超過3 km),因此,國際上普遍認為當列車速度大于時速160 km時,必須裝備列車運行控制系統(簡稱列控系統),以實現對列車間隔和速度的自動控制,提高運輸效率,保證行車安全.要實現列車自動控制,需要解決許多關鍵技術問題,例如:車-地之間大容量、實時和可靠信息傳輸,列車定位,列車精確、安全控制等,需要車載設備、軌旁設備、車站控制、調度指揮、通信傳輸等系統良好的配合才能實現,以現代列車運行控制技術為核心的信號系統可以稱為現代鐵路信號系統.高速鐵路裝備了列控系統后,提高了列車運行速度和行車密度,同時對中國鐵路信號技術還具有積極的促進作用,但由于發展速度太快,設備、標準、管理與養護都免不了存在一些缺陷和不足.本文作者簡要闡述了中國列車運行控制系統為我國鐵路發展所產生的促進作用,也對現有系統存在的若干問題進行了分析,在分析的基礎上,針對今后中國列車運行控制系統的建設提出了改進建議.中國列車控制系統（CTCS）

2003年,鐵道部參照歐洲列車運行控制系統(ETCS)相關技術[3],根據中國高速鐵路建設需求制定了5中國列車運行控制系統(CTCS)技術規范總則(暫行)6,以分級的形式滿足不同線路運輸需求.CTCS系統由車載子系統和地面子系統組成.地面子系統包括:應答器、軌道電路、無線通信網絡(GSM-R)、列控中心(TCC)/無線閉塞中心(RBC).車載子系統包括:CTCS車載設備、無線系統車載模塊等.CTCS依次分CTCS-0~CTCS-4共5個等級, 以滿足不同線路速度需求.CTCS0級為既有線的現狀;CTCS1級為面向160 km/h以下的區段;CTCS2級為面向干線提速區段和200~250 km/h高速鐵路;CTCS3級為面向300~350 km/h及以上客運專線和高速鐵路;CTCS4級為面向未來的列控系統.TCS-2級列控系統[5]是基于軌道電路和點式應答器傳輸列車運行許可信息,并采用目標-距離模式監控列車安全運行的控制系統.地面一般設置通過信號機,是一種點-連式列車運行控制系統.在CTCS-2級列控系統中,用軌道電路實現列車占用及完整性檢查,并連續向車載設備傳送空閑閉塞分區數量等信息.用應答器向車載設備傳輸定位、線路參數、進路參數、臨時限速等信息.列控中心具有軌道電路編碼、應答器報文儲存和調用、區間信號機點燈控制、站間安全信息傳輸等功能.同時,列控中心根據軌道電路、進路狀態及臨時限速等信息,產生行車許可,并通過軌道電路及有源應答器將行車許可傳遞給列控車載設備.列控車載設備根據地面設備提供的信號動態信息、線路參數、臨時限速等信息,結合動車組參數,按照目標-距離模式生成控制速度,監控列車安全運行.CTCS-3級的列控系統[6]是基于無線通信網GSM-R傳輸列控信息并采用軌道電路檢查列車占用的連續式控制系統.CTCS-3級列控系統采取目標距離控制模式和準移動閉塞方式,地面可不設通過信號機,司機憑車載信號行車,同時具有CTCS-2級功能.CTCS-3級列控系統地面設備包括:無線閉塞中心、列控中心、軌道電路、點式應答器、GSM-R通信接口設備等.車載設備包括:車載安全計算機、GSM-R無線通信單元、軌道電路信息接收單元、應答器信息接收模塊、列車接口單元等.在CTCS-3級列控系統中,無線閉塞中心根據軌道電路、聯鎖進路等信息生成行車許可,并通過

GSM-R無線通信系統將行車許可、線路參數、臨時限速傳輸給CTCS-3級車載設備.同時,通過GSM-R無線通信系統接收車載設備發送的位置和列車數據等信息.列控中心接收軌道電路的信息,并通過聯鎖系統傳送給無線閉塞中心.同時,列控中心具有軌道電路編碼等CTCS-2級系統列控中心功能,滿足作為CTCS-3級后備系統需要.應答器向車載設備傳輸定位、等級轉換、線路參數和臨時限速等信息,滿足后備系統需要.車載安全計算機根據地面設備提供的行車許可、線路參數、臨時限速等信息,結合動車組參數,按照目標距離連續速度控制模式生成動態速度曲線,監控列車安全運行.盡管CTCS-2級和CTCS-3級列控系統的發展使我國鐵路信號技術取得了長足進步,但由于從制定技術標準到大規模投入運行發展速度太快,設備、標準、安裝工程、管理與養護都免不了存在一些缺陷和不足,需要認真總結、及時調整,避免釀成重大行車事故.

第二篇：高速鐵路信號系統中的PRC系統

高速鐵路信號系統中的PRC系統

王培

隨著社會的進步和科技的發展，交通運輸能力已成為影響國民經濟發展的重大因素之一.而在交通運輸中，鐵路運輸承擔著約70％的貨運周轉量和60％的旅客周轉量.鐵路是國民經濟的大動脈，大幅度提高運輸能力是鐵路發展的首要任務，鐵路應向著重載、高速、高密度的方向發展.重載高速鐵路將對車務、機務、電務、工務等鐵路系統的各個組成部分提出了新的要求.高速鐵路的行車特點使鐵路信號設備必須采用一系列新技術，才能確保高速列車的運行安全，滿足高速、高密度運行需求.高速鐵路信號系統包括列車運行控制系統、車站聯鎖系統、行車指揮自動化系統，而行車指揮自動化系統中包含有列車進路程序自動控制系統.列車進路程序控制系統是一個計算機控制系統，它用計算機技術取代和減少操作人員的操作，自動產生列車進路操作命令對進路實行控制的系統.目前，車站列車作業的情況使得車站調度人員不僅要查閱計劃表、了解現場情況，還要根據列車的實際運行情況修改計劃表.因此作業量過大導致車站調度人員高度緊張，過度疲勞，行車指揮的效率和質量隨著工作時間的加長而有所降低.同時有的大站作業繁忙，平均每幾分鐘就需辦理一條進路，對于人工操作來說，這是十分緊張的.如果操作人員稍有疏忽，就可能影響車站作業的效率和質量.因此為了排除人的因素對車站作業效率的影響，保證行車指揮的有效性、準確性，提高運輸能力，減輕調度人員的勞動強度，采用列車進路程序控制技術是很必要的.列車進路程序控制首先應在調度集中系統中實現的.調度集中系統是在鐵路單線或復線區段上，將調度區段各中間站的車站聯鎖設備及區間閉塞設備結合起來，建立一個由列車調度員直接操縱的信號遙信和遙控的綜合系統，它是鐵路行車指揮自動化的基礎設備.調度集中系統由四個主要部分組成：中心控制機（總機）、信道、分機、區間信號設備監視子系統.總機設于調度所，分機設于各中間站.列車調度員可以利用總機監督所管轄的調度集中區段內的道岔和信號等設備的狀態和列車運行情況，并按照運行計劃向總機輸入控制命令，下達給分機去控制車站道岔和信號，辦理列車進路，組織和指揮列車的運行.調度集中系統在一定程度上提高了運輸效率，改善了勞動條件.然而，調度所的中心控制機控制著所管轄的幾個至幾十個車站，幾百公里的線路，對于調度人員來說工作量是相當大的.因此為了進一步提高鐵路行車指揮的自動化程度，減輕調度人員的勞動強度，排除人為因素對車站作業效率的影響，在調度集中區段對列車進路采取程序控制方式是非常必要的.在調度集中系統的實際運用中，由于調度集中總機所管轄的大站作業繁忙，特別是存在著大量的非固定調車作業，這些作業天天變化，沒有規律可循，無法預先制定計劃，由于調車作業的作業量過大，就不利于采用集中控制的方式來完成.在我國，這種情況特別突出，調度集中系統所管轄范圍內的許多大車站都存在著大量的非固定調車作業，這樣在大站就沒有選排進路的自動控制系統，列、調車進路的選排完全是人工的.因此在大站也需要設計列車進路程序控制系統，使得在調度集中區段的大小車站內均實現了列車進路的自動排列，從而保證整個區段行車指揮的有效性和準確性.車站列車PRC系統

1.1 基本概念

在鐵路調集中系統中，或在單個大站，如果采用計算機代替調度人員自動地根據運行計代替聯鎖設備的按鈕輸入，勿需信號員按壓按鈕，這樣就能實現列車進路的自動排列，從而減輕調度人員的勞動強度，使其專心致志地修改運行計劃，進而減少或消滅調度不當事件，保證車站的作業效率，列車PRC系統就是為此目的而提出的.列車進路包括列車停站、通過和到發三種，列車PRC系統的工作過程是這樣的：計算機從輸入給它的日班計劃表中取出階段計劃表后，根據階段計劃表和實時輸入的車次號，在列車接近本站時，自動確定排列進路的時機，為列車排列好預定的進路；當列車完成規定的站內作業后，系統又自動地排列出該次列車的發車進路，指揮列車出站.對于始發列車，計算機查詢其發車時刻，并與當時的絕對時間比較，二者一致時，計算機為其排列發車進路.此外，計算機還提供旅客服務信息，如列車晚點信息等；為人工操作方便，需要給車站調度人員提供干預的機會；還根據列車運行情況，自動打印車站日班運行日志.1.2 基本功能

(1)輸入功能

①列車車次號輸入 列車車次號是排列進路的基本條件之一，只有當列車車次號傳入本系統時才有可能為停站、通過、到發列車排列進路.這樣就能保證在列車運行計劃被打亂的情況下，系統仍能適時地為各次列車自動排列進路.②計劃表的輸入和修改功能 計劃表是排列列車進路的依據，它給出了列車進路的始、終端信息.在正常情況下，列車是根據預先制定的日班計劃表順序到達、通過本站，或由本站發出的.計劃表中含有列車從何地來、往何地去、何時到達、何時離開、列車在站內停留哪一股道等信息，根據計劃表，我們就能確定接近列車的始、終端，并為接近列車排列接車進路；對于待發列車也是一樣的.為使計算機能自動地排列進路，就必須將日班計劃表預先輸入計算機；同時在運行圖變更的情況下，列車運行的實際情況會與日班計劃不符，這時，調度人員必須按列車的實際運行情況對計劃進行修改.③信息采集功能 列車位置 列車位置信息是自動排列進路的另一個基本條件，對于接車進路，只有當車次號送入本系統并且當列車到達某個指定位置時，計算機才開始為它排列進路.這是因為如果進路排列得過早，該進路范圍內的所有道岔就被鎖住，車站調度人員就無法用它們進行調車作業，或排列其他列車進路，從而影響車站作業效率；進路如果排列得過晚，又可能造成列車接近本站時，司機因看不到允許信號而站外停車或緩行.故采集列車位置信息的功能，可幫助計算機確定排列進路的時機.股道狀態 由于運行圖的變更，或由于站內接、發列車或調車作業的繁忙等原因，計劃表上所安排的車次所停靠的股道可能已被其他列車占用，而當該次列車接近本站時，就得安排它停靠其他股道.當站內沒有空閑股道時，計算機應當通知調度人員，及時作出處理.列車進入股道 我們把列車進入股道的時刻算作列車進入車站的時刻.列車晚點時，無法按照計劃表的規定時間發車，車站值班人員也可能縮短它在站內的停留時間.系統必須根據計劃表規定的停站時間或調度人員人為規定的新的停站時間，為晚點列車排列發車進路，這就需要采集并記錄列車進入股道的時刻.(2)邏輯運算功能

①進路控制功能 是指計算機根據列車運行計劃表及列車位置、車次號等信息自動地確定列車進路的始、終端和排列時機，排列進路的功能是列車進路程序

控制系統的核心.②計時功能 始發列車的發車時刻與絕對時間有關，而到發列車的發車時刻與相對時間有關，為了計算發車時刻，系統必須要具有計時功能.③人工干預功能 系統應具有人工干預的功能，即向調度人員提供人工干預的機會.例如，在進路控制命令輸出之前，計算機通過顯示設備向車站調度人員提供開始排列的信息，同時詢問調度人員是否需要人工排列，如果調度人員回答“Y”，計算機就不再自動輸出當前的控制命令；如果回答“N”，或者在規定的時間內未作出回答，計算機則自動排列進路.(3)輸出功能

①控制命令輸出功能 計算機通過進路控制邏輯運算，確定列車進路的始、終端和排列時機，產生相應的控制命令.控制命令的輸出功能就是將該控制命令送入到聯鎖設備.②顯示功能 顯示功能就是指計算機通過顯示設備向車站調度人員提供直觀的信息，如階段計劃表、人工干預的詢問等.③打印功能 目前，車站調度人員一面要指揮列、調作業，一面還要記錄列車的運行情況，這使得車站調度人員工作緊張.為減輕車站調度人員的勞動強度，使之集中精力指揮列、調作業，用計算機代替人工對列車運行情況進行記錄并用打印機可將結果打印出來.④晚點信息的輸出功能 列車PRC系統還可將晚點信息輸送給車站服務系統.⑤報警功能 當系統出現異常或緊急情況時，應給出音響或其他形式的警報.1.3 基本特點

(1)提高了車站作業的效率 車站調度人員在連續工作了7～8 h之后，調度不當的事件會經常發生，約占全班的70％～80％，這會嚴重影響車站的作業效率.舉例來說，某次列車按計劃應接入二股道，車站作業的各項準備工作，如郵政車的郵件裝卸準備工作都在二股道的站臺上進行，但由于調度錯誤，該車被接入四股道，于是，該車的各項準備工作又得在四股道的站臺上重作，這樣不僅浪費時間，而且還可能影響其他作業.裝備了列車PRC系統后，在正常情況下，進路自動排列，調度不當事件將不會發生；在非正常情況下，由于車站調度人員的勞動強度大為減輕，調度人員不至于因過度疲勞而錯排進路，從而保證了車站作業的質量和效率.(2)便于系統的擴展和深化 列車PRC系統與調度集中系統相結合，實現列車運行圖的自動描繪、列車的跟蹤和表示、列車運行局部調整、自動統計與列車有關的報表、與PRC有關的旅客響導，以及列車運行模擬等，從而使行車指揮自動化的程度進一步提高.(3)修改列車運行計劃的操作量少 列車PRC系統是以階段計劃為單位指揮車站列車作業的，當運行圖變更時，車站調度人員只需對階段計劃進行修改，修改時的操作量少.這樣有利于減少修改過程中的差錯.(4)適用范圍廣 在調度集中區段或在某個大站，凡裝有電氣集中聯鎖設備或計算機聯鎖設備的車站均可實現列車進路程序控制.(5)系統可靠性高 采用一系列的可靠性措施如冗余技術等來保證系統的可靠性.

第三篇：高速鐵路

一

高速鐵路特點及對鋼軌要求

1.1高速鐵路特點

客運高速、貨運重載，客貨分線是我國鐵路的發展方向高速鐵路可分為純客運高速和客貨混運高速線路高速鐵路曲線半徑大，線路建設等級高，軌道平順，線路條件好;列車軸重輕，速度快因此，對鋼軌性能質量提出新的要求l’2一 1.2高速鐵路對鋼軌的要求

(1)高平直度、高兒何尺寸精度高平}I.度要求

鋼軌軌端和本體平直度高，出現的周期性波動小高幾高速鐵路鋼軌的研究與應用張銀花等

何尺寸精度要求軌高、軌頭寬、軌底寬、軌腰厚的尺寸公差小、軌冠飽滿、軌底不平度小、斷面對稱

(2)高抗疲勞性能幾高抗疲勞性能要求鋼軌鋼質潔凈、表面無缺陷、脫碳層淺、殘余拉應力小等

(3)安全、可靠。高安全性反映在鋼質潔凈、表面無缺陷、優良的韌塑性和焊接性能，以及便于生產、質量穩定和可靠性高等方面 2高速鐵路鋼軌技術條件

為滿足我國建設世界一流高速鐵路需要，學習和借鑒國外先進鋼軌標準，起草和制定了與國際先進鋼軌標準接軌，并適合我國實情的高速鐵路鋼軌系列技術條件，涵蓋了250 km/h和350 km/h高速鐵路及提速線路與道岔用鋼軌:在使用中，根據實際情況進行了適時修汀【3】

在高速鐵路鋼軌系列技術條件中，充分體現了對鋼軌內部高純凈度、表面高質量、高平直度，以及高幾何尺寸精度要求二目前，我國現行的鋼軌技術條件一是《350 km/h客運專線60 kg/m鋼軌暫行技術條件》:適用于新建350 km/h客運專線二是《250 km/h客運專線60 kg/rn鋼軌暫行技術條件》:適用于新建250 km/!，客運專線三是《250 km/h和350 km/h客運專線鋼軌檢驗及驗收暫行標準》:用于用戶的質量監督和檢驗四是TB/T 2344-2003 4375 kg/m熱軋鋼軌訂貨技術條件:用于時速160 km以下的線路。五是TB/T 2635-2004熱處理鋼軌技術條件:用于時速l60 km以下的線路六是高速鐵路60AT鋼軌暫行技術條件，適用新建高速鐵路道岔用軌七是60T Y特種斷面翼軌暫行技術條件八是鐵道部關于印發《350 km/h客運專線60 kg/m鋼軌暫行技術條件》等三個技術條件局部修訂條文的通知，主要修訂了鋼軌中硫的含量及成品軌氫的含量 3高速鐵路鋼軌材質選擇 3.1我國鋼軌化學成分及性能特點 3.!.!我國鋼軌化學成分

目前，我國鐵路廣泛使用的U71Mn和U75V鋼種鋼軌的強度等級為880 MPa與980 MPa，其化學成分見表1,} 3.1.2 U71Mn和U75U鋼種鋼軌性能特點[4]

U7lMn鋼種鋼軌為我國至今使用時間最長的C-Mn鋼軌，其含碳量較低，Mn含量較高，硬度為260300 HB ,韌塑性較好，尤其低溫性能較好，焊接性能優良。當U71Mn鋼種鋼軌含錳量較高時，易發生錳的微觀偏析，不適合全長熱處理，通常以熱軋態使用二1175V鋼種鋼軌為20世紀90年代攀鋼集團有限公司研制開發的微合金鋼軌，在L171 Mn鋼種鋼軌基礎上增加了碳、硅含量，井添加了微合金元素釩，降低了Mn含量，熱軋后硬度為280--320 H B，硬度、抗拉強度及裂紋擴展速率高于U71Mn鋼種鋼軌，斷后伸長率(A)低于U71 Mn鋼種鋼軌r。在既有繁忙干線及重載運煤線路的直線_L幾使用較好，但在小半徑曲線上使用耐磨性不如熱處理鋼軌 3.2國外高速鐵路采用的鋼軌材質

國外高速鐵路基本采用強度等級800880 MPa的熱軋鋼軌鋼軌強度等級較低，但韌塑性能和焊接工藝性好，安全儲備較大，可靠性較高。

口本新十線采用強度等級800 MPa、軌面硬度大于235 HB的鋼軌L二法國和德國等高速鐵路發達國家無論是純客運高速鐵路，還是客貨混運高速鐵路均采用強度等級880 MPa的LIIC 900A鋼軌。日本和歐洲國家高速鐵路鋼軌化學成分及力學性能見表2-3.3我國高速鐵路采用的鋼軌材質

根據國外高速鐵路選用的鋼軌強度和對我國鋼軌使用情況長期跟蹤研究結果，結合我國高速鐵路的實際情況和現有鋼種的性能特點，提出了高速鐵路鋼軌材質強度的選擇建議:在時速350 km的高速鐵路上鋪設強度等級為880 MPa的1I71Mnk鋼種鋼軌;根據運行條件，在時速250 km的高速鐵路上可采用強度等級為980 MPa的1175V鋼種鋼軌_我國高速鐵路鋼軌的化學成分及力學性能見表3

U7l Mnk鋼種的化學成分參照了歐洲鋼軌標準EN 13674-1 : 2003 E中的EN260鋼種的化學成分，并結合我國現有鋼種的實際情況，在LI71Mn鋼種成分基礎上，對C , Mn及有害元素進行了調整。調整后的化學成分與國外高速鐵路廣泛采用的鋼種成分基本一致，并在此基礎上進行了優化。4高速鐵路鋼軌的生產技術 4.1鋼軌“三精”生產設備和工藝

現代生產設備和工藝是轉爐冶煉、連鑄、萬能軋機軋制、平立復合矯直、在線檢測等，使鋼軌內部和外觀質量得到大幅度提高，滿足高速鐵路要求。

(1)鋼軌鋼的“精煉”技術。包括生鐵脫硫預處理、氧氣頂吹轉爐冶煉、爐外精煉(LF)、真空脫氣(VD或RH)和大方坯連鑄等

(2)鋼軌的“精軋”技術包括步進式加熱爐加熱、多道次高壓水除鱗、萬能軋機軋制和鋼軌熱預彎等二

(3)鋼軌的“精整”技術。包括平立復合矯直、四面液壓補矯、聯合鋸鉆機床定尺和鉆孔等。

(4)鋼軌集中檢測。包括超聲波探傷、渦流探傷、激光輔助平直度和鋼軌幾何尺寸自動檢測等

(5)鋼軌的長尺化生產。采用長尺矯直冷鋸定尺工藝，利用熱軋頭尾余量切除矯直和探傷盲區。其優點是整根鋼軌尺寸高度一致，焊接接頭數量少，提高軌道平順性，保證鋼軌端頭內部質量，提高成材率等 4.2國外高速鐵路鋼軌的制造技術

高速鐵路鋼軌的安全使用性能好、幾何尺寸精度高、平直度好，要求鋼軌鋼質潔凈、韌塑性高、焊接性能優良、表面基本無原始缺陷。為此，國外高速鐵路的鋼軌生產采用爐外精煉、真空脫氣、大方坯連鑄等先進技術冶煉，保證鋼軌鋼的純凈性;采用萬能法軋制技術，保證鋼軌的幾何尺寸精度;采用熱預彎、平立復合矯直、四面液壓補矯等技術精整鋼軌，使其具有高平直度;采用長尺化生產，保證鋼軌端部內部和外觀質量，保證平順性;利用檢測中心對鋼軌的內部和表面質量進行集中檢測，保證出廠鋼軌質量【5，6】 4.3我國鋼軌生產設備技術改造

為滿足高速鐵路的鋼軌需求，國內鋼軌生產廠家投資完成了鋼軌精煉、精軋、精整、長尺化生產和集中檢測技術設備的現代化改造，達到國際先進水平，為我國鐵路采用國產鋼軌大規模修建高速鐵路奠定了堅實基石出。6高速鐵路鋼軌的使用

為研究高速鐵路鋼軌的材質選用、鋼軌傷損及預防、軌道參數設置，以及打磨列車打磨對鋼軌使用的影響等問題，對廣深鐵路、秦沈高速鐵路、既有線提速區段、百米定尺鋼軌試驗段的鋼軌使用情況進行了連續多年的跟蹤觀測，對廣深鐵路出現的滾動接觸疲勞傷損進行分析并提出應對措施;對高速鐵路鋼軌材質/鋼種選用，以及軌底坡設置對鋼軌使用影響等問題進行了系統研究，為高速鐵路鋼軌的維修和養護積累了數據 7鋼軌維修養護及建議

國外高速鐵路鋼軌的大修換軌周期約為通過總重5億一6億r.歐洲高速鐵路一般年通過總重約2 000萬，鋼軌可以使用25一30年目前，我國高速鐵路剛剛運行，規律性的鋼軌傷損還未出現，根據國外高速鐵路運行經驗，鋼軌主要傷損形式是其軌面出現的滾動接觸疲勞傷損和焊接接頭傷損

針對高速鐵路大量投人運營，建議目前鋼軌維修養護工作重點如下二一是認真學習和借鑒國外成熟經驗;二是針對出現的問題，「務、車輛等部門聯合開展輪軌接觸關系綜合研究;二是規范鋼軌打磨技術;四是長期跟蹤觀測輪軌使用狀況，通過研究盡快制定適應我國實情的鋼軌維修養護規范，并在實踐中不斷完善

參考文獻

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第四篇：鐵路信號系統拆解

CTCS-3級列控系統是基于GSM-R無線通信實現車一地信息雙向傳輸、無線閉塞中心（RBC）生成行車許可的列控系統，系統采用先進的技術手段對高速運行下的列車進行運行速度、運行間隔等實時監控和超速防護，以目標距離連續速度控制模式、設備制動優先的方式監控列車安全運行，并可滿足列車跨線運營的要求。

CTCS-3級列控系統主要有以下特點：

1、CTCS-3級列控系統是符合中國國情路情的、具有自主知識產權的、達到世界一流水平的先進列控運行控制系統；

2、CTCS-3級列控系統是按照中國鐵路一張網原則規劃的列控系統技術平臺，能夠滿足最高運營速度380km/h，列車正向運行最小追蹤間隔時間3分鐘的要求，能夠與200-250km/h新建鐵路和既有提速線路的互聯互通；

3、CTCS-3級列控系統成功采用目標距離連續速度控制模式、設備制動優先、GSM-R無線網絡傳輸、信號安全數據網等先進技術，標志我國鐵路列車運行安全控制技術達到世界先進水平；

4、CTCS-3級列控系統基于CTCS-2級列控系統構建，大量采用成熟技術，整合適配大量既有系統設備，系統技術先進成熟、經濟實用、安全可靠；

5、CTCS-3級列控系統實現了我國列車運行控制的系統設計技術、生產制造技術、系統集成技術、工程應用技術、仿真測試技術、維護管理技術再創新和整體升級；

6、CTCS-3級列控系統采用國際先進的系統設計實現手段，構建完善的系統標準系統、以運營場景作為導入、按照歐洲安全設計流程實現、采用

系統評估作為系統確認手段，為我國鐵路列車控制系統的可持續發展構建了完善的技術平臺；

7、CTCS-3級列控系統的創新實現，形成了鐵道部CTCS技術管理人才隊伍平臺、以實驗室為中心形成測試分析和理論研究平臺、供應商和運用單位結合的運用管理平臺、企業系統產品的設計、開發、制造、施工、測試等生產和施工人才隊伍平臺；

8、CTCS-3級列控系統的技術攻關，構建了鐵道部統一組織領導下，以項目為依托、以核心企業為主體，聯合國外技術支持方、國內高校、科研單位和設計院，產、學、研一體的技術創新體系。

中國通號是中國軌道交通領域信息和自動控制產業基地之一，是國內系統集成及配套能力最強的專業化企業集團，產品主要分為信號、通信、基礎、線纜四大類。

信號系統產品主要包括：移頻自動閉塞、車站電碼化、地面查詢應答器、主體化機車信號、列控中心及車載設備，列車調度指揮系統設備（TDCS），分散自律調度集中系統設備（CTC），微機監測設備，列車超速防護設備（ATP），列車自動監督設備（ATS），計算機聯鎖設備，微機計軸設備，道口防護設備，編組站綜合集成自動化設備（CIPS），駝峰溜放控制設備，信號產品測試設備等。

通信系統產品主要包括：無線列調系統設備、無線車次號校核系統設備、無線接入設備，GSM-R終端設備，綜合視頻監控系統設備，鐵路電務管理信息化系統設備，鐵路應急救援指揮系統設備，列車服務信息系統設備，客運信息服務系統設備，會議電話及會議電視系統設備，數字式電話集中機，列車廣播機，光纜線路自動監測設備，光電數字引入柜，客票售檢系統設備（AFC）等。

信號基礎設備主要包括：25Hz信號電源屏、區間信號電源屏、駝峰信號電源屏、繼電聯鎖信號電源屏、計算機聯鎖信號電源屏、三相交流轉轍機電源屏，電動/電液轉轍機、密貼檢查器、駝峰車輛減速器、道岔外鎖閉、道岔安裝裝置，RD1型道岔融雪設備，繼電器、變壓器，單元控制臺，色燈信號機，防雷單元、防雷保安器，標準機柜機箱等。

線纜產品主要包括：數字信號電纜、通信電纜、光纜、光電綜合纜、控制電纜、電力電纜等。

機車車輛電控設備、制動電阻裝置、機車儀表。

電力工程高頻開關直流組合電源柜、電動操作機構、真空斷路器、隔離開關、電力鐵塔等。

中國通號擁有的信號系統技術主要有自動閉塞系統、計算機聯鎖系統、列車調度指揮系統（TDCS）、調度集中系統（CTC）、國產化列車自動防護ATP系統、車站列控中心和應答器系統、駝峰自動控制系統、道岔轉換安全保障系統等。

自動閉塞系統主要有ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞、WG－21A無絕緣軌道電路及25HZ相敏軌道電路、ZPW-2000（UM）系列閉環電碼化。

車站計算機聯鎖系統主要有DS6-11型雙機熱備系統、DS6－20型三取二冗錯系統、DS6-K5B型二乘二取二計算機聯鎖系統、區域計算機聯鎖系統、DS6-50型聯鎖和列控一體化集中控制的計算機聯鎖系統。

調度集中系統主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律調度集中系統。車站列控中心和應答器系統作為CTCS2級列控系統地面主要組成部分，適用于裝備計算機聯鎖或6502電氣集中、CTC或TDCS車站。

國產化列車自動防護ATP系統：包括區域控制中心、車載設備、數字軌道電路三個子系統。

駝峰自動控制系統主要有TW-2型駝峰自動化系統、FTK-3型駝峰自動控制系統、TYWK型駝峰信號計算機一體化控制系統及編組站綜合集成自動化系統（CIPS）。

中國通號擁有的通信系統技術主要有無線通信、視頻監控、專用通信、智能交通、專用信息管理等。

無線通信系統技術主要有列車無線調度系統、DMIS無線車次號、800M列尾裝置和列車安全預警綜合系統、DMIS調度命令無線傳送系統等。

視頻監控系統技術主要有鐵路線路視頻監控系統及高速鐵路綜合視頻監控系統。

專用通信系統技術主要有IP智能通信系統、鐵路資源監控系統及應急救援指揮系統。

智能交通系統技術主要有自動售檢票系統（AFC）、列車移動補票系統、鐵路GSM-R SIM卡管理系統。

專用信息管理系統主要有鐵路電務管理信息系統、鐵路資金結算信息系統、地鐵集中告警系統、OA系統、鐵路財務會計管理信息系統及項目管理系統等。

第五篇：移動閉塞信號系統介紹

移動閉塞信號系統介紹

一、信號閉塞的基本概念

所謂閉塞就是指利用信號設備把鐵路線路人為地劃分成若干個物理上或邏輯上的閉塞分區，以滿足安全行車間隔和提高運輸效率的要求。

目前，信號閉塞原則是按照ATP/ATO制式來劃分的，基本上可以分為三類，即：固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞。

二、各種信號閉塞制式在城市軌道交通中的發展應用

目前在城市軌道交通中使用的信號系統一般稱之為ATC系統，大多應用于80km/h以下的軌道交通工程中。ATC系統主要由ATP、ATO、計算機聯鎖以及ATS四個子系統構成，其ATP/ATO制式主要有兩種：

第一，基于多信息移頻軌道電路的固定閉塞，采用臺階式速度控制模式，屬二十世紀八十年代技術水平，其列車運行間隔一般能達到180秒。西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號線的ATP、ATO系統屬于此種類型；

第二，基于數字軌道電路的準移動閉塞，采用距離/速度曲線控制模式的ATP/ATO系統，屬二十世紀九十年代技術水平，其列車運行間隔一般能達到90～120秒。西門子公司在廣州地鐵一號線使用的LZB700M、US＆S公司在上海地鐵二號線使用的AF-900以及我國香港地區機場快速線（最高速度達135km/h）使用的阿爾斯通公司SACEM（ATP/ATO）信號系統均屬于此種類型。

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? ? 上述兩種列車控制模式均為基于軌道電路的列車控制系統。基于軌道電路的速度－距離曲線控制模式的ATP/ATO系統，采用“跳躍式”連續速度－距離曲線控制模式，“跳躍”方式按列車尾部依次出清各電氣絕緣節時跳躍跟隨。采用在傳統軌道電路上疊加信息報文方法，即把列車占用/空閑檢測和ATP信息傳輸合二為一，它們的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時分、車輛參數外還與ATP/ATO系統及軌道電路的特性密切相關，如軌道電路的最大和最小長度、傳輸信息量的內容及大小、軌道電路分界點的位置等。

由于基于軌道電路的ATC系統是以軌道區段作為列車占用/空閑的憑證，地－車通信是通過鋼軌作為信息發送的傳輸媒介。這種方式存在以下幾方面缺陷：

（1）列車定位精度由軌道區段的長度決定，列車只占用部分軌道電路就認為全部占用，導致列車定位精度不高。

（2）由軌道電路向列車傳輸信息，傳輸的信息量受鋼軌傳輸介質頻帶限制及電化牽引回流的干擾，難以實現大信息量實時數據傳輸。

（3）交通容量受到軌道區段劃分的限制，傳統ATC系統很難在每小時30對列車的基礎上有較大的突破。

（4）傳統ATC速度控制曲線追隨性較差。

（5）行車間隔越短，軌旁設備越多，導致維修困難，運營成本高。

隨著通信技術的快速發展，為了解決上述缺陷，近年來國際上幾家著名的信號系統制造商如加拿大阿爾卡特公司、法國的阿爾斯通公司、美國的通用電氣公司、德國的西門子公司、英國的西屋公司等紛紛開展了基于“通信”的移動閉塞系統的研究開發，它代表了城市軌道交通領域信號系統的一種發展趨勢。

基于“通信”的移動閉塞信號系統經過多年的研究、開發與應用，與基于軌道電路的準移動閉塞信號系統相比具有以下優點：（1）可縮短行車間隔時間（列車運行間隔可達到75～90秒），特別是對整條線路追蹤能力緊張的車站起關鍵作用。

?（2）提供實時追隨的ATP連續速度曲線控制功能。

?（3）由于信息傳輸獨立于軌道電路，受外界各種物理因素干擾小，運行可靠，設備調試和維護成本將大大降低。

?（4）軌旁及車載設備之間提供雙向高速大容量實時數據通信鏈路，因此可實現實時遙控列車牽引曲線和停站時間。

?（5）控制中心或任一車站均可遙測車載設備運行狀態及故障信息，甚至可傳輸車載視頻及音頻信號，為實現無人駕駛準備條件。

?（6）靈活的列車控制方式有利于提供最佳服務，降低能耗。

三、移動閉塞的原理

移動閉塞基本原理為:線路上的前行列車經ATP車載設備將本車的實際位置，通過通信系統傳送給軌旁的移動閉塞處理器，并將此信息處理生成后續列車的運行權限，傳送給后續列車的ATP車載設備。后續列車與前行列車總是保持一個“安全距離”。該安全距離是介于后車的目標停車點和確認的前車尾部之間的一個固定距離。在選擇該距離時，已充分考慮了在一系列最壞情況下，列車仍能夠被安全地分隔開來。（原理圖見下頁）

四、移動閉塞信號系統的通信實現方式

基于“通信”的移動閉塞信號系統車地通信的主要方式有：

?（1）感應環方式； ?（2）波導方式；

?（3）無線或無線擴頻方式。?（4）漏纜方式；

五、阿爾卡特SelTrac S40“移動閉塞”列車自動控制系統

1、系統概況

為廣州市軌道交通三號線提供的SelTrac S40“移動閉塞”列車自動控制（ATC）系統是基于以通信為基礎的SelTrac移動閉塞系統，它通過感應環線通信系統來提供列車與地面間的通信。本系統能夠滿足三號線運營能力的要求，即正線區段按6輛列車編組，最小行車間隔105秒運行。SelTrac S40系統正線追蹤間隔（包括大石站非折返列車與折返列車之間的追蹤間隔）按6輛編組列車90秒設計。該ATC系統設備的主要構成參見以下的系統結構網絡圖。

2、縮寫釋義

? SMC—系統管理中心； ? VCC —車輛控制中心； ? STC —車站控制器系統； ? VOBC —車載控制器系統； ? TOD —司機顯示盤 ? LWS —車站工作站 ? CO —中央操作員

? SRS —運行圖調整服務器 ? IBP —車站控制盤 ? MCS —主控系統 ?

3、三號線信號系統與一、二號線信號系統不同點的比較 ? 線路復雜程度，功能定位，運輸組織方式不同。

三號線線路走向為Y形線，體育西路站位于Y形的交叉點，時刻表的編輯及運輸組織都比一、二號線情況復雜，特別在故障情況下，調度組織顯得尤為重要。此外，由于三號線線路長（主線28.77Km，支線7.56Km），平均站間距離大（2.06Km）。因此三號線設計為快速線，最高運行速度達到120公里/小時，旅行速度大于58.77Km/h，支線旅行速度約47.22Km/h，即主線在滿足最小運行間隔105秒的情況下，可基本將每小時斷面所需的列車數控制在34對以下；支線在滿足最小運行間隔105秒的情況下，可基本將每小時斷面所需的列車數控制在11對以下。

三號線的功能定位為規劃引導型，而一、二號線為交通疏導型；

基于以上兩點原因，三號線的運輸組織將主要會從三個方面考慮：從時間上劃分為三個階段，即初期（2010年）、近期（2017年）、遠期（2032年）；運營交路上從初期的主、支線的大小兩個交路到近、遠期的三個交路；在列車編組方面將根據不同時期的具體情況按照三節或三、六節混合的列車編組方式進行。總之，三號線將會比一、二號線采用更為靈活的運輸組織方式。? 信號制式不同；

三號線為移動閉塞信號系統，而一、二號線為準移動閉塞信號系統。? ATC系統的組成方式、功能實現方式不同；

三號線信號ATC系統為中央集中式，一、二號線信號ATC系統為分散式； 三號線信號ATC系統的中央設備除實現ATS功能外，還負責實現主要的ATP功能和聯鎖功能；車站設備只負責基本的聯鎖功能并完成與軌旁設備及其它機電設備的接口功能。而一、二號線信號ATC系統的中央設備只實現ATS功能，其它功能由車站及車載設備完成。? 新增功能；

列車的聯掛/解編：

Seltrac移動閉塞系統完全能夠支持在VCC監控下，在ATC控制區域內對兩輛3節編組的列車進行聯掛或者將一輛6節編組的列車解編為兩輛3節編組的列車。需要強調的是，列車聯掛/解編過程需要ATC系統及車輛的能力和功能相互配合工作，部分聯掛/解編功能的完成還需依賴于車輛的設計。

① VCC監控下的聯掛過程：

在ATC區域內完成對3節編組的列車進行聯掛作業時，每列車上至少有一個VOBC是正常工作的。? 第一列車將進入SMC指定的允許進行聯掛和解編作業的區域。一旦第一列車就位，第二列待聯掛的列車將接近并停靠在距第一列車最小“安全距離”的地方。? 第一列車的司機將列車設置在“OFF”模式，第二列車的司機在這時將列車設置為限制的人工模式，在此模式下，VOBC允許列車以低速將車向前開動以進行列車聯掛。? 中央調度員CO將首先通過VCC命令列車進行聯掛。? 第二列車的司機駕駛列車以低于限速的速度前進，直到兩列車相遇并聯掛在一起。? 一旦列車聯掛完成，在VCC數據庫中以及列車硬件將自動對列車進行從新配置。VOBC持續地同VCC進行通信并報告新的列車長度。? 位于中央駕駛室的司機將駕駛室設為“OFF”模式。新的6節編組列車的司機進入新車前部的機車室。隨后司機將新機車的選擇開關設為“自動”模式。中央調度員為該車命令分配一條進路，或從時刻表中分配一個運行班次。列車將按照SMC的命令繼續運行。②

VCC監控下的解編過程：

解編過程與聯掛過程相似，但順序相反。? 中央調度員通過SMC將6節編組的列車排路到指定的解編區域。列車自動進入解編區域并停車。? 第二個司機登上即將成為單獨的新車的前端駕駛室。? 前車司機將模式開關設為“OFF”。? 中央調度員CO在VCC上命令列車解編。? 司機按下駕駛控制盤上的“解編”按鈕（由車輛供貨商提供）以使6節編組的列車從中間脫開。一旦解編完成，列車硬件將自動對列車進行重新配置。VOBC將繼續同VCC保持通信并報告每列車新的車長。? 前部3節編組的列車司機將列車置入“限制的人工”駕駛模式并人工駕駛列車，以限制速度（<25km∕h）駛離后面的3節組列車。司機駕駛列車向前駛離距另一車2個VCC“位置”后停車。一旦列車停止，TOD將指示司機將列車設置為“自動”模式。? 司機將模式選擇開關變為“自動”。? 中央調度員從時刻表中為列車選擇分配一個運行班次，然后列車繼續運行。? 此時，另一輛3節編組的列車司機將該車設置為“自動”模式。SMC為列車分配一個班次，列車繼續正常運行。

? 傳統功能方面的幾個不同點； ? 后備模式不同； ? 部分后退（降級）模式； ? 中央SMC故障，VCC正常時的部分后退模式；

在SMC完全故障或VCC與SMC連接中斷后，VCC控制模式提供基本的ATC運營。當VCC和SMC間通信中斷時，VCC就進入了VCC控制模式。

在此模式下，系統提供全部的ATP/ATO功能，VCC自動地獲取運行線的分配，并據分配的運行線進行自動進路控制。VCC自動獲取的運行線將保持在SMC未故障前對每一列車原有運行線（包含在常用的16條運行線中）的分配。

列車通過VCC與VOBC之間的通信接收所分配的運行線。知道了運行線號碼的列車可以通過車載數據庫查得行車目的地。通過與STC的通信，VOBC可以知道當前站的ID號，并因此能夠在車上廣播有關下一站的信息。對位環線將向工作站提供有關列車運行線分配的信息，因此系統可以在站內廣播下一站及目的地的有關信息。這里需要說明的是：停站時間是固定的（缺省值），信息廣播將在列車進站完成對位后進行。

? 中央VCC故障，SMC正常時的部分后退模式；

在該后退運營下，VOBC到LWS的通信使列車可以自動排列進路，包括自動折返進路以及車站和車上的旅客信息的控制。

司機通過觸摸屏輸入列車運行線分配命令及其身份驗證信息。數據從VOBC通過STC傳送到LWS，然后送到SMC。當前站的站名通過LWS傳送到VOBC。

根據當前站的站名和所分配的運行線信息，VOBC從其數據庫中獲得下一站的站名和目的地信息，并用以提供車上公告。

通過LWS和VOBC在車站的通信，SMC根據閉塞占用原理在整個系統中跟蹤列? 車運行。

在該后退模式下，SMC通過呼叫相應的STC來自動為列車排路。

STC根據信號原理，在安全的前提下，命令轉動相應的道岔，開放相應的信號機。? 完全后退（后備）模式；

在SMC及VCC全部發生故障的完全后退模式下，進路的控制是通過LWS的人工命令來控制STC，即在車站的LWS上由車站操作員人工命令排列進路。在這種后退模式下，STC根據信號原理，在安全的前提下，命令轉動相應的道岔，開放相應的信號機。? 駕駛模式不同； ? ATO模式 ：分為ATO自動關門和ATO人工關門兩種（通過轉換開關控制）； ? ATP倒車模式 ：ATC系統允許在人工保護模式下不超過5m的一次倒車（通過操作ATP倒車開關）。?

OFF模式 ：當兩駕駛室的模式開關都處于?OFF?位置時，VOBC將進入該模式。這種模式下，緊急制動生效、駕駛室的顯示被禁止。列車在這種狀態下不能移動。VOBC繼續和VCC保持通信，并維持定位、跟蹤和監視功能。

? 車載信號設備不同；

三號線信號車載設備（VOBC）采用了二取二雙機熱備的安全冗余技術，進一步提高了系統的可用性。此外，該車載設備（VOBC）在單機故障情況下，可由中央操作員對故障機進行遠程復位。? 試車線控制方式不同；

三號線位于試車線上的道岔直接由車輛段聯鎖系統控制和監視，ATC系統對該道岔不予控制和監督，但對試車線控制權的“獲取”和“釋放”進行安全地監督。試車線由正線ATC系統控制，并擁有實際ATC控制系統的所有功能。? 運行圖調整功能不同；

三號線有一個相等運行間隔調整模式，該模式是一二號線不具備的。在該模式下，列車的運行不倚賴于運行圖，只要操作員指定運行線和行車間隔，就可以繼續正常運營。運行間隔調整模式主要在出現突發事件，需要增加或刪減服務時使用。運行間隔調整模式還可以在所有列車的運行都大大落后于運行圖的不利情況下用來快速解決串車問題。當運行間隔調整結束時，運行圖重新恢復（如果調度員沒有取消該運行圖的話）。

? 接口不同；

與主控系統的接口；接口設備為中央背投顯示屏和車站IBP控制盤。信號SMC系統通過通信服務器向MCS系統提供下列信息：

實時的實際列車位置信息（包括列車的實時位置信息、區間運行時分、停站時分等）

列車阻塞信息（產生的原則同二號線）信號系統重要的故障信息

在每天正式運營前，傳送當天的計劃時刻表

回應MCS每0.5s對SIG與MCS之間的通道檢測。

信號SMC系統通過通信服務器接收MCS系統提供的下列信息： MCS傳送的SCADA牽引供電信息

每天收車后，接收全天的實際客流信息

與通信網絡的接口；

一、二號線為OTN網（分別為150M和600M帶寬容量），三號線為SDH網（2.5G帶寬容量）。? 其它方面的不同；

? 正線信號機的顯示不同：藍色—ATC自動控制狀態，無引導信號顯示； ? 正線采用了LED顯示信號機新設備；

? 正線采用了12號道岔（側向限速45Km/h），雙機牽引，電液轉轍機等新設備、新技術；

? 正線采用了阿爾卡特計軸軌道電路設備；

4、三號線信號系統在運營維護方面的不利因素及可能存在的問題

? 線路里程長，區間跨度大，軌旁設備多，造成維護工作量和人員需求量增加，特別是漢溪～市橋隧道區間長達6.18公里，對今后的設備搶修工作非常不利； ? 中央VCC一旦發生故障，將對運營產生很大的影響（其中VCC1：瀝窖～番禺廣場6個站，VCC2：天河客、廣州東～ 大塘12個站）；

? 體育西路站（Y形交叉點）和大石站（大小交路交匯站）在特定故障情況下的行車客運組織將會比較困難。