第一篇：鐵路信號系統新技術的發展趨勢11

鐵路信號系統新技術的發展趨勢

近20多年來，在運輸市場激烈競爭的壓力下，各國鐵路，特別是發達國家鐵路為實現提速、高速和重載運輸，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。

一、故障-安全技術的發展

隨著計算機技術、微電子技術和新材料的發展，故障—安全技術得到了飛速發展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設備出現了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結構形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計算機。

故障—安全技術的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統的發展打下堅實的基礎。

二、高水平的實時操作系統開發平臺

實時操作系統（RTOS,Real Time Operation System）是當今流行的嵌入式系統的軟件開發平臺。RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核，它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的，也就是RTOS的應用程序接口（API,Application Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應堆等安全性要求很高的系統中引入RTOS，可以有效地解決系統的安全性和嵌入式軟件開發標準化的難題。隨著嵌入式系統中軟件應用程序越來越大，對開發人員、應用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題。基于RTOS開發出的程序，具有較高的可移植性，可實現90%以上設備獨立，從而有利于系統故障—安全的實現。另外一些成熟的通用程序可以作為專家庫函數產品推向社會，嵌入式軟件的函數化、產品化能夠促進行業交流以及社會分工專業化，減少重復勞動，提高知識創新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環境下的計算機系統，對系統安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計算機，以保證系統能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計算機系統的軟件核心就是RTOS。目前，英國的西屋公司（Westinghouse）已經在列車運行控制系統中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統采用OSE實時操作系統。

采用實時操作系統可以滿足如下性能或特性：

提高系統的安全性。實時操作系統可以成為整個軟件系統的中間件，即實時操作系統通過驅動程序與底層硬件相結合，而上層應用程序通過API和庫函數與實時操作系統相結合。實時操作系統完成系統多任務的調度和中斷的執行，這樣系統的安全模塊和非安全模塊將會得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊的同步問題。

滿足系統實時性的要求。列車運行控制系統要求的是硬實時響應，實時性要求非常高，如果在系統中選用實用操作系統開發該系統的軟件，會對該系統的實時性指標的提高有很大幫助。

縮短了新產品的開發周期。由于RTOS提供了系統中的多任務調度、管理等功能，在此基礎上用戶只需開發與應用對象相關的應用程序，所以縮短了新產品的開發周期，降低了設備的成本。RTOS還具有開發手段可靠、檢測手段完善等特點。

充分發揮實時操作系統可移植性、可維護性強等優勢。采用RTOS后，一旦系統需要升級，只需改動力量程序，而不像以前系統需要重新進行設計，體現出RTOS再開發周期短，升級能力強的優點。

三、數字信號處理新技術的應用

隨著鐵路運輸提速、重載的發展，基于分立元器件和模擬信號處理技術的傳統鐵路信號設備越來越滿足不了鐵路運輸安全性和實時性的要求。因此，全面引進計算機技術，利用計算機的高速分析計算功能，來提高信號設備的技術水平已非常緊迫。數字信號處理技術（DSP,Digital Signal Processing）的出現為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術相比較，數字信號處理技術具有更高的可靠性和實時性。數字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統分析方法有著各自的優缺點。頻域分析的優點是運算精度高和抗干擾性能好，而缺點是在強干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優點是定型準確，而缺點是定量精確地剔除帶內干擾難度大。

隨著數字信號處理技術的新發展，在鐵路信號處理中引入了新的實用技術，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術、現代譜分析技術等。

目前，我國的軌道電路的信號發送、接收以及機車信號的接收普通采用了數字信號處理技術，日本的數字ATC和法國UM2000數字編碼軌道電路也都采用了數字信號處理技術。

四、計算機網絡技術的發展

隨著計算機網絡技術的飛速發展，實施企業網絡化管理已成為企業實現管理現代化的客觀要求和必然趨勢。

鐵路信號系統網絡化是鐵路運輸綜合調度指揮的基礎。在網絡化的基礎上實現信息化，從而實現集中、智能管理。

網絡化。現代鐵路信號系統不是各種信號設備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統。系統內部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯系，交換信息，構成復雜的網絡化結構，使指揮者能夠全面了解轄區內的各種情況，靈活配置系統資源，保證鐵路系統的安全、高效運行。

信息化。以信息化帶動鐵路產業現代化，是鐵路發展的必然趨勢。全面、準確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現代鐵路信號系統采用了許多先進的通信技術，如光纖通信、無線通信、衛星通信與定位技術等。

智能化。智能化包括系統的智能化與控制設備的智能化。系統智能化是指上層管理部門根據鐵路系統的實際情況，借助先進的計算機技術來合理規劃列車的運行，使整個鐵路系統達到最優化；控制設備的智能化則是指采用智能化的執行機構，來準確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據指令來指揮、控制列車的運行。

近年來，我國鐵路行業已成功地推廣應用了原TMIS和DMIS（現稱TDCS）等系統，在利用信息技術方面取得了長足的進步。具有代表性的列車調度指揮系統TDCS，以現代信息技術為基礎，綜合運用通信、信號、計算機網絡、多媒體技術，建立了新型現代化運輸調度指揮系統（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網）。

五、通信技術與控制技術相結合隨著計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）的飛躍發展，向傳統的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運行控制系統提出了新的挑戰。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術代替軌道電路技術，構成新型列車控制系統已成必然。

用3C技術代替軌道電路的核心是通信技術的應用，目前計算機和控制技術已經滲透到列控系統中，稱為“基于通信的列車運行控制系統”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發達國家陸續試驗的CBTC系統有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統，均具有兩個基本特點：

列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內）和較長距離傳輸（遠至幾公里至幾十公里）的移動通信。

它們仍然保留閉塞分區，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區，但是閉塞分區的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節或電氣絕緣節（如無絕緣軌道電路），而是用應答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構成分隔點，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區（FAS，Fixed Aotoblock System），簡稱為CBTC—MAS。

在CBTC中進一步發展的閉塞分區不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱

CBTC-MAS。被歐洲聯盟采用的ERTMS/ETCS的2級和3級是當前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經過多個試驗項目的測試和認證后，進行了商業項目的建設，德國鐵路計劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級設備。表1-2給出了其他歐洲國家鐵路正在建設或已投入商業運營的ERTMS/ETCS商業項目。

通信技術與控制技術的結合重新規劃了鐵路信號系統的結構與組成，為列車運行控制的未來發展開辟了新開地。

六、通信信號一體化

隨著當代鐵路的發展，鐵路通信信號技術發生了重大變化，車站、區間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術的相互融合，以及行車調度指揮自動化等技術，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統技術理念，推動了鐵路通信信號技術向數字化、智能化、網絡化和一體化的方向發展。

從鐵路信號系統縱向發展看，德國已經形成從LZB、FZB發展到ERTMS的發展趨勢。LZB利用軌道電纜環線傳輸列車運行控制系統行車指令和速度指令機車信號，取消地面閉塞信號機，保留閉塞分區，列車按固定閉塞方式（即FAS）運行。FZB是基于無線的列車運行控制系統，是新一代移動自動閉塞系統（即MAS），其目的是實現低成本、高性能的列車運行控制系統，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運輸管理系統/歐洲列車控制系統）是歐盟支持的統一的行車控制系統，采用GSM—R作為傳輸系統，其成功應用將進一步推動鐵路通信信號的技術進步，加快實現鐵路通信信號一體化的進程。從信號系統的橫向發展來看，日本新干線在1995年成功開發和投入運行的COSMOS系統，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統包含運輸計劃、運行管理、維護工作管理、設備管理、集中信息管理、電力系統控制、車輛管理、站內工作管理等8個子系統，以通信信號一體化技術，實現中心到車站各子系統的信息共享，并使系統達到很高的自動化水平。另外成功地應用了安全光纖局域網，使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸通道，達到通信技術與信號安全技術的深度結合，實現了通信信號一體化。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運輸的安全，要求鐵路信號系統具有高可靠性和高安全性。安全評估理論的建立與推廣為定量評估鐵路信號系統的可靠性和安全性提供了重要手段。鐵路之家交流社區 qq.china1435.Com 火狐瀏覽器3.0版更加增強系統安全

在故障—安全理論的發展上，20世紀90年代初，IEC（International Electrician Committee，國際電工委員會）將故障—安全的概念進行了量化，制定了安全相關系統的設計和評估標準IEC61508。該標準提出了安全相關系統的“安全完善度等級（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個對系統安全的綜合評估指標。

IEC61508對安全系統提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應時間；

可靠性和可維護性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關的硬件/軟件安全完善度等級（SIL）； 效率性（Efficiency）；可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應地以IEC61508標準為基礎，制定了相關的信號系統的設計評估標準以及安全認證體系。

歐洲電工標準委員會（CENELEC）基于IEC61508標準為基礎，附加列車安全控制系統的技術條件制定了一些安全相關系統開發和評估的參考標準。這些標準包括：

EN50126鐵路應用：可信性、可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）規范和說明；

EN50129鐵路應用：信號領域的安全相關電子系統；

EN50128鐵路應用：鐵路控制和防護系統的軟件；

EN50159-1鐵路應用：在封閉傳輸系統中的安全通信；

EN50159-2鐵路應用：在開放傳輸系統中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術研究所頒布了“列車安全控制系統的安全性技術指南”，該標準也是以IEC61508為基礎，并吸收了日本計算機控制的鐵道信號系統的經驗而制訂的。

八、信號系統的規范化和標準化

隨著全球經濟一體化的發展，鐵路信號系統市場也出現了全球一體化，主要體現在技術規范和安全規范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統一規范、統一標準”是鐵路信號系統的發展方向。信號系統的規范化和標準化的制定（如歐洲鐵路運輸管理系統ERTMS規范），體現了以下的優勢：

新產品開發費用低；

由于規范化和標準化的制定考慮了系統的連續性，所以新產品能與老系統兼容；

規范明確定義所有接口（機械、電器、邏輯）標準，系統實現了模塊結構，從而實現設備的互通互連；

公開規范和標準，開放市場，促進競爭，降低成本，從而獲取最佳產品和最佳價格。

第二篇：鐵路信號系統新技術的發展趨勢

鐵路信號系統新技術的發展趨勢

近20多年來，在運輸市場激烈競爭的壓力下，各國鐵路，特別是發達國家鐵路為實現提速、高速和重載運輸，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。

一、故障-安全技術的發展隨著計算機技術、微電子技術和新材料的發展，故障—安全技術得到了飛速發展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設備出現了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結構形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計算機。

故障—安全技術的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統的發展打下堅實的基礎。

二、高水平的實時操作系統開發平臺

實時操作系統（RTOS,Real Time Operation System）是當今流行的嵌入式系統的軟件開發平臺。RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核，它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功 能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的，也就是RTOS的應用程序接口（API,A lication Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應堆等安全性要求很高的系統中引入RTOS，可以有效地解決系統的安全性和嵌入式軟件開發標準化的難題。隨著嵌入式系統中軟件應用程序越來越大，對開發人員、應用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題。基于RTOS開發出的程序，具有較高的可移植性，可實現90%以上設備獨立，從而有利于系統故障—安全的實現。

另外一些成熟的通用程序可以作為專家庫函數產品推向社會，嵌入式軟件的函數化、產品化能夠促進行業交流以及社會分工專業化，減少重復勞動，提高知識創新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環境下的計算機系統，對系統安全性、可靠性、可用性的要求更高，必須使用安全計算機，以保證系統能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計算機系統的軟件核心就是RTOS。目前，英國的西屋公司（Westinghouse）已經在列車運行控制系統中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統采用OSE實時操作系統。

采用實時操作系統可以滿足如下性能或特性：

提高系統的安全性。實時操作系統可以成為整個軟件系統的中間件，即實時操作系統通過驅動程序與底層硬件相結合，而上層應用程序通過API和庫函數與實時

操 作系統相結合。實時操作系統完成系統多任務的調度和中斷的執行，這樣系統的安全模塊和非安全模塊將會得到有效的隔離，RTOS可以很好地解決硬件冗余模塊 的同步問題。

滿足系統實時性的要求。列車運行控制系統要求的是硬實時響應，實時性要求非常高，如果在系統中選用實用操作系統開發該系統的軟件，會對該系統的實時性指標的提高有很大幫助。

縮短了新產品的開發周期。由于RTOS提供了系統中的多任務調度、管理等功能，在此基礎上用戶只需開發與應用對象相關的應用程序，所以縮短了新產品的開發周期，降低了設備的成本。RTOS還具有開發手段可靠、檢測手段完善等特點。

充分發揮實時操作系統可移植性、可維護性強等優勢。

采用RTOS后，一旦系統需要升級，只需改動力量程序，而不像以前系統需要重新進行設計，體現出RTOS再開發周期短，升級能力強的優點。

三、數字信號處理新技術的應用隨著鐵路運輸提速、重載的發展，基于分立元器件和模擬信號處理技術的傳統鐵路信號設備越來越滿足不了鐵路運輸安全性和實時性的要求。

因此，全面引進計算機技術，利用計算機的高速分析計算功能，來提高信號設備的技術水平已非常緊迫。數字信號處理技術（D ,Digital Signal Proce ing）的出現為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術相比較，數字信號處理技術具有更高的可靠性和實時性。數字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統分析方法有著各自的優缺點。頻域分析 的優點是運算精度高和抗干擾性能好，而缺點是在強干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優點是定型 準確，而缺點是定量精確地剔除帶內干擾難度大。

隨著數字信號處理技術的新發展，在鐵路信號處理中引入了新的實用技術，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術、現代譜分析技術等。

目前，我國的軌道電路的信號發送、接收以及機車信號的接收普通采用了數字信號處理技術，日本的數字ATC和法國UM2000數字編碼軌道電路也都采用了數字信號處理技術。

四、計算機網絡技術的發展隨著計算機網絡技術的飛速發展，實施企業網絡化管理已成為企業實現管理現代化的客觀要求和必然趨勢。

鐵路信號系統網絡化是鐵路運輸綜合調度指揮的基礎。在網絡化的基礎上實現信息化，從而實現集中、智能管理。

網絡化。現代鐵路信號系統不是各種信號設備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統。系統內部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯系，交換信息，構成復雜的網絡化結構，使指揮者能夠全面了解轄區內的各種情況，靈活配臵系統資源，保證鐵路系統的安全、高效運行。

信息化。以信息化帶動鐵路產業現代化，是鐵路發展的必然趨勢。全面、準確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現代鐵路信號系統采用了許多先進的通信技術，如光纖通信、無線通信、衛星通信與定位技術等。

智能化。智能化包括系統的智能化與控制設備的智能化。

系統智能化是指上層管理部門根據鐵路系統的實際情況，借助先進的計算機技術來合理規劃列車的運行，使整個鐵路系統達到最優化；控制設備的智能化則是指采用智能化的執行機構，來準確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據指令來指揮、控制列車的運行。

近年來，我國鐵路行業已成功地推廣應用了原TMIS和DMIS（現稱TDCS）等系統，在利用信息技術方面取得了長足的進步。具有代表性的列車調度指揮系統TDCS，以現代信息技術為基礎，綜合運用通信、信號、計算機網絡、多媒體技術，建立了新型現代化運輸調度指揮系統（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網）。

五、通信技術與控制技術相結合隨著計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）的飛躍發展，向傳統的以軌道電路作為信息傳 輸媒體的列車運行控制系統提出了新的挑戰。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術代替軌道電路技術，構成新 型列車控制系統已成必然。用3C技術代替軌道電路的核心是通信技術的應用，目前計算機和控制技術已經滲透到列控系統中，稱為“基于通信的列車運行控制系統 ”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發達國家陸續試驗的CBTC系統有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統，均具有兩個基本特點：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內）和較長距離傳輸（遠至幾公里至幾十公里）的移動 通信。它們仍然保留閉塞分區，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區，但是閉塞分區的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節或電氣絕緣節（如無絕緣軌道電 路），而是用應答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝臵構成分隔點，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區（FAS，Fixed Aotoblock System），簡稱為 CBTC—MAS。

在CBTC中進一步發展的閉塞分區不是固定的,而是移動的(MAS,Moving

Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。被歐洲聯盟采用的ERTMS/ETCS的2級和3級是當前CBTC的代表。

ERTMS/ETCS經過多個試驗項目的測試和認證后，進行了商業項目的建設，德國鐵路計劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級設備。表1-2給出了其他歐洲國家鐵路正在建設或已投入商業運營的ERTMS/ETCS商業項目。通信技術與控制技術的結合重新規劃了鐵路信號系統的結構與組成，為列車運行控制的未來發展開辟了新開地。

六、通信信號

一體化隨著當代鐵路的發展，鐵路通信信號技術發生了重大變化，車站、區間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術的相互融合，以及行車調度指揮自動化等技術，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統技術理念，推動了鐵路通信信號技術向數字化、智能化、網絡化和一體化的方向發展。

從鐵路信號系統縱向發展看，德國已經形成從LZB、FZB發展到ERTMS的發展趨勢。LZB利用軌道電纜環線傳輸列車運行控制系統行車指令和速度指令機 車信號，取消地面閉塞信號機，保留閉塞分區，列車按固定閉塞方式（即FAS）運行。FZB是基于無線的列車運行控制系統，是新一代移動自動閉塞系統（即 MAS），其目的是實現低成本、高性能的列車運行控制系統，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運輸管理系統/歐洲列車控制系統）是歐盟支 持的統一的行車控制系統，采用GSM—R作為傳輸系統，其成功應用將進一步推動鐵路通信信號的技術進步，加快實現鐵路通信信號一體化的進程。

從信號系統的橫向發展來看，日本新干線在1995年成功開發和投入運行的COSMOS系統，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統包含運輸計劃、運 行管理、維護工作管理、設備管理、集中信息管理、電力系統控制、車輛管理、站內工作管理等8個子系統，以通信信號一體化技術，實現中心到車站各子系統的信 息共享，并使系統達到很高的自動化水平。

另外成功地應用了安全光纖局域網，使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸通道，達到通信技術與信號安全技術的深度結合，實現了通信信號一體化。

通信信號一體化是現代鐵路信號的重要發展趨勢，鐵路信號技術發展所依托的新技術，如網絡技術，與通信技術的技術標準是一致的，屬于技術發展前沿科學，為通信信號一體化提供了理論和技術基礎。在借鑒世界各國經驗的基礎上，結合中國國情、路情，我國已制定了中國統一的CTCS技術標準（暫行）。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運輸的安全，要求鐵路信號系統具有高可靠性和高安全性。安全評估理論的建立與推廣為定量評估鐵路信號系統的可靠性和安全性提供了重要手段。

在故障—安全理論的發展上，20世紀90年代初，IEC（International

Electrician Committee，國際電工委員會）將故障—安全的概念進行了量化，制定了安全相關系統的設計和評估標準IEC61508。該標準提出了安全相關系統的 “安全完善度等級（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個對系統安全的綜合評估指標。

IEC61508對安全系統提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應時間；

可靠性和可維護性（Reliability and Maintainability）；

安全（Safety），包括安全功能和它們相關的硬件/軟件安全完善度等級（SIL）；

效率性（Efficiency）；

可用性（Usability）；

輕便性（Portability）。

隨后歐洲和日本相應地以IEC61508標準為基礎，制定了相關的信號系統的設計評估標準以及安全認證體系。

歐洲電工標準委員會（CENELEC）基于IEC61508標準為基礎，附加列車安全控制系統的技術條件制定了一些安全相關系統開發和評估的參考標準。這些標準包括：

EN50126鐵路應用：可信性、可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）規范和說明；EN50129鐵路應用：

信號領域的安全相關電子系統；

EN50128鐵路應用：鐵路控制和防護系統的軟件；

EN50159-1鐵路應用：在封閉傳輸系統中的安全通信；

EN50159-2鐵路應用：在開放傳輸系統中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術研究所頒布了“列車安全控制系統的安全性技術指南”，該標準也是以IEC61508為基礎，并吸收了日本計算機控制的鐵道信號系統的經驗而制訂的。

八、信號系統的規范化和標準化

隨著全球經濟一體化的發展，鐵路信號系統市場也出現了全球一體化，主要體現在技術規范和安全規范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統一規范、統一標準”是鐵路信號系統的發展方向。信號系統的規范化和標準化的制定（如歐洲鐵路運輸管理系統ERTMS規范），體現了以下的優勢：

新產品開發費用低；

由于規范化和標準化的制定考慮了系統的連續性，所以新產品能與老系統兼容；

規范明確定義所有接口（機械、電器、邏輯）標準，系統實現了模塊結構，從而實現設備的互通互連；

公開規范和標準，開放市場，促進競爭，降低成本，從而獲取最佳產品和最佳價格

第三篇：鐵路信號系統新技術的發展與應用(論文)

鐵路信號系統新技術的發展與應用（論文）

［摘要］鐵路為實現高速、高密度和重載運輸的需要，積極引進采用新技術，大幅度提高了

現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。［關鍵詞］故障-安全技術、實時操作系統開發平臺、數字信號處理、計算機網絡技術的應用、通信技術與控制技術的結

合、通信信號一體化近10多年來，運輸市場競爭激烈，各國鐵路，特別是我國

鐵路為實現高速、高密度和重載運輸的需要，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通

信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。

一、故障-安全技術的發展隨著計算機技術、微電子技術和新材料的發展，故障—安全技術得到了飛速發展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設備出現了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結構

形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了

不同類型的采用硬件同步方式的安全型計算機。故障—安全技術的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統的發展打下堅實的基礎。

二、高水平的實時操作系統開發平臺實時操作系統（RTOS,Real Time Operation System）是當今流行的嵌入式系統的軟件開發平

臺。RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核，它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲

器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功

能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的。在鐵路、航空航天以及核反應堆等安全性要求

很高的系統中引入RTOS，可以有效地解決系統的安全性和嵌入式軟件開發標準化的難題。隨

著嵌入式系統中軟件應用程序越來越大，對開發人員、應用程序接口、程序檔案的組織管理

成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證系統的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解

決的難題。基于RTOS開發出的程序，具有較高的可移植性，可實現90%以上設備獨立，從而

有利于系統故障—安全的實現。另外一些成熟的通用程序可以作為專家庫函數產品推向社會，嵌入式軟件的函數化、產品化能夠促進行業交流以及社會分工專業化，減少重復勞動，提高

知識創新的效率。

三、數字信號處理新技術的應用隨著鐵路運輸發

展，基于分立元器件和模擬信號處理技術的傳統鐵路信號設備越來越滿足不了鐵路運輸的安

全性和實時性。因此，引進計算機技術，利用計算機的高速分析計算功能，來提高信號設備的技術水平已非常緊迫。數字信號處理技術（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現為

鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。與模擬信號處理技術相比較，數字信號處理技術

具有更高的可靠性和實時性。數字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統分析方法有著

各自的優缺點。頻域分析的優點是運算精度高和抗干擾性能好，而缺點是在強干擾中提取信

號時容易造成解碼倍頻現象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優點是定型

準確，而缺點是定量精確地剔除帶內干擾難度大。隨著數字信號處理技術的新發展，在鐵路

信號處理中引入了新的實用技術，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術、現代譜分析技

術等。目前，我國區間采用的ZPW2000-A信號發送、接收以及機車信號的接收都采用了數字

信號處理技術，日本的數字ATC和法國UM2000數字編碼軌道電路也都采用了數字信號處理技

術。

四、計算機網絡技術的發展 隨著計算機網絡技術的飛速發展，實施企業網

絡化管理已成為企業實現管理現代化的客觀要求和必然趨勢。鐵路信號系

統網絡化是鐵路運輸綜合調度指揮的基礎。在網絡化的基礎上實現信息化，從而實現集中、智能管理。

（一）網絡化，現代鐵路信號系統不是各種信號設備的簡單組合，而是功

能完善、層次分明的控制系統。系統內部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯系，交換

信息，構成復雜的網絡化結構，使指揮者能夠全面了解轄區內的各種情況，靈活配置系統資

源，保證鐵路系統的安全、高效運行。

（二）信息化，以信息化帶動鐵路產業現代化，是鐵路發展的必然趨勢。全面、準確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現

代鐵路信號系統采用了許多先進的通信技術，如光纖通信、無線通信、衛星通信與定位技術

等。

（三）智能化，智能化包括系統的智能化與控制設備的智能化。系統智能化是指

上層管理部門根據鐵路系統的實際情況，借助先進的計算機技術來合理規劃列車的運行，使

整個鐵路系統達到最優化；控制設備的智能化則是指采用智能化的執行機構，來準確、快速

地獲得指揮者所需的信息，并根據指令來指揮、控制列車的運行。近年來，我國鐵路行業已

成功地推廣應用了原TMIS和DMIS（現稱TDCS）等系統，在利用信息技術方面取得了長足的進步。具有代表性的列車調度指揮系統TDCS，以現代信息技術為基礎，綜合運用通信、信號、計算機網絡、多媒體技術，建立了新型現代化運輸調度指揮系統（鐵道部、鐵路局、基層信

息采集網）。

五、通信技術與控制技術相結合隨著計算機技術

（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）的飛躍發展，向傳統的以

軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運行控制系統提出了新的挑戰。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術代替軌道電路技術，構成新型列車控制系統已成必然。用3C

技術代替軌道電路的核心是通信技術的應用，目前計算機和控制技術已經滲透到列控系統中，稱為“基于通信的列車運行控制系統”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具

有以下特點：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續式和點式的。其中又

可分為短距離傳輸（指1m以內）和較長距離傳輸（遠至幾公里至幾十公里）的移動通信。它

們仍然保留閉塞分區，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區，但是閉塞分區的分隔點

不是用軌道電路的機械絕緣節或電氣絕緣節（如無絕緣軌道電路），而是用應答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構成分隔點，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區（FAS，Fixed Autoblock System），簡稱為CBTC—MAS。在CBTC中進一步發展的閉塞分區不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。

六、通信信號

一體化隨著當代鐵路的發展，鐵路通信信號技術發生了重大變化，車站、區間和

列車控制的一體化，鐵路通信信號技術的相互融合，以及行車調度指揮自動化等技術，沖破

了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統技術理念，推動了鐵路通信信號技術向數

字化、智能化、網絡化和一體化的方向發展。從鐵路信號系統縱向發展看，德國已經

形成從LZB、FZB發展到ERTMS的發展趨勢。LZB利用軌道電纜環線傳輸列車運行控制系統行

車指令和速度指令機車信號，取消地面閉塞信號機，保留閉塞分區，列車按固定閉塞方式（即

FAS）運行。FZB是基于無線的列車運行控制系統，是新一代移動自動閉塞系統（即MAS），其

目的是實現低成本、高性能的列車運行控制系統，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運

輸管理系統/歐洲列車控制系統）是歐盟支持的統一的行車控制系統，采用GSM—R作為傳輸

系統，其成功應用將進一步推動鐵路通信信號的技術進步，加快實現鐵路通信信號一體化的進程。從信號系統的橫向發展來看，日本新干線在1995年成功開發和投入運行的COSMOS系

統，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統包含運輸計劃、運行管理、維護工作管

理、設備管理、集中信息管理、電力系統控制、車輛管理、站內工作管理等8個子系統，以

通信信號一體化技術，實現中心到車站各子系統的信息共享，并使系統達到很高的自動化水

平。另外成功地應用了安全光纖局域網，使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸

通道，達到通信技術與信號安全技術的深度結合，實現了通信信號一體化。

七、信號系統的規范化和標準化隨著全球經濟一體化的發展，鐵路信號系統市場也出

現了全球一體化，主要體現在技術規范和安全規范的全球化，如ERTMS/ETCS。“統一規范、統一標準”是鐵路信號系統的發展方向。信號系統的規范化和標準化的制定（如歐洲鐵路運

輸管理系統ERTMS規范），體現了以下的優勢：

（一）新產品開發費用低；由于規范化和標

準化的制定考慮了系統的連續性，所以新產品能與老系統兼容；

（二）規范明確定義所有接

口（機械、電器、邏輯）標準，系統實現了模塊結構，從而實現設備的互通互連；公開規范

和標準，開放市場，促進競爭，降低成本，從而獲取最佳產品和最佳價格。參考

文獻馬桂貞 微機聯鎖系統 西南交通大學出版社 2001陳紅霞 以微機為基礎的鐵

路信號設備的可靠性設計與分析西南交通大學圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道

交通信號與通信系統 北京 中國鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號容錯技術 北京：中

國鐵道出版社，1997：50~65［摘要］鐵路為實現高速、高密度和重載運輸的需要，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌

現。［關鍵詞］故障-安全技術、實時操作系統開發平臺、數字信號處理、計算機網絡

技術的應用、通信技術與控制技術的結合、通信信號一體化近10多年來，運輸

市場競爭激烈，各國鐵路，特別是我國鐵路為實現高速、高密度和重載運輸的需要，積極引

進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。

一、故障-安全技術的發展隨著計算機技術、微電子技術和新材料的發展，故障

—安全技術得到了飛速發展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設備出現了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結構形式，其同步方式有軟同步和硬同步。西門子公司、阿爾斯通公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計算機。故障

—安全技術的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統的發展打下堅實的基礎。

二、高水平的實時操作系統開發平臺實時操作系統（RTOS,Real Time Operation System）是當今流行的嵌入式系統的軟件開發平臺。RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核，它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的。在鐵路、航空航天以及核反應堆等安全性要求很高的系統中引入RTOS，可以有效地解決系統的安全性和嵌入式軟件開發標準化的難題。隨著嵌入式系統中軟件應用程序越來越大，對開

發人員、應用程序接口、程序檔案的組織管理成為一個大的課題。在這種情況下，如何保證

系統的容錯性和故障—安全性成為一個亟待解決的難題。基于RTOS開發出的程序，具有較高的可移植性，可實現90%以上設備獨立，從而有利于系統故障—安全的實現。另外一些成熟的通用程序可以作為專家庫函數產品推向社會，嵌入式軟件的函數化、產品化能夠促進行業

交流以及社會分工專業化，減少重復勞動，提高知識創新的效率。

三、數字信號

處理新技術的應用隨著鐵路運輸發展，基于分立元器件和模擬信號處理技術的傳

統鐵路信號設備越來越滿足不了鐵路運輸的安全性和實時性。因此，引進計算機技術，利用

計算機的高速分析計算功能，來提高信號設備的技術水平已非常緊迫。數字信號處理技術

（DSP,Digital Signal Pr ocessing）的出現為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。

與模擬信號處理技術相比較，數字信號處理技術具有更高的可靠性和實時性。數字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統分析方法有著各自的優缺點。頻域分析的優點是運算精度

高和抗干擾性能好，而缺點是在強干擾中提取信號時容易造成解碼倍頻現象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優點是定型準確，而缺點是定量精確地剔除帶內干擾難

度大。隨著數字信號處理技術的新發展，在鐵路信號處理中引入了新的實用技術，如ZFFT

（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術、現代譜分析技術等。目前，我國區間采用的ZPW2000-A

信號發送、接收以及機車信號的接收都采用了數字信號處理技術，日本的數字ATC和法國

UM2000數字編碼軌道電路也都采用了數字信號處理技術。

四、計算機網絡技術的發展 隨著計算機網絡技術的飛速發展，實施企業網絡化管理已成為企業實現管理現

代化的客觀要求和必然趨勢。鐵路信號系統網絡化是鐵路運輸綜合調度指揮的基

礎。在網絡化的基礎上實現信息化，從而實現集中、智能管理。

（一）網絡化，現代

鐵路信號系統不是各種信號設備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統。系統內

部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯系，交換信息，構成復雜的網絡化結構，使指揮

者能夠全面了解轄區內的各種情況，靈活配置系統資源，保證鐵路系統的安全、高效運行。

（二）信息化，以信息化帶動鐵路產業現代化，是鐵路發展的必然趨勢。全面、準確獲得線

路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現代鐵路信號系統采用了許多先進的通信技術，如光纖通信、無線通信、衛星通信與定位技術等。

（三）智能化，智能化包括系統的智能化與控制設備的智能化。系統智能化是指上層管理部門根據鐵路系統的實際情況，借助先進的計算機技術來合理規劃列車的運行，使整個鐵路系統達到最優化；控制設備的智能化則是指采用智能化的執行機構，來準確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據指令來指揮、控制列車的運行。近年來，我國鐵路行業已成功地推廣應用了原TMIS和DMIS（現稱TDCS）等系統，在利用信息技術方面取得了長足的進步。具有代表性的列車調度指揮系統TDCS，以現代信息技術為基礎，綜合運用通信、信號、計算機網絡、多媒體技術，建立了新型現代化運輸調度指揮系統（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網）。

五、通信技術與控制技術相結合隨著計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）的飛躍發展，向傳統的以軌道電路作為信息傳輸媒體的列車運行控制系統提出了新的挑戰。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術代替軌道電路技術，構成新型列車控制系統已成必然。用3C技術代替軌道電路的核心是通信技術的應用，目前計算機和控制技術已經滲透到列控系統中，稱為“基于通信的列車運行控制系統”（CBTC，Communication Based Train Control）。其具有以下特點：列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。可分為連續式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內）和較長距離傳輸（遠至幾公里至幾十公里）的移動通信。它們仍然保留閉塞分區，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區，但是閉塞分區的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節或電氣絕緣節（如無絕緣軌道電路），而是用應答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝置構成分隔點，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區（FAS，Fixed Autoblock System），簡稱為CBTC—MAS。在CBTC中進一步發展的閉塞分區不是固定的,而是移動的(MAS,Moving Autoblock System),簡稱CBTC-MAS。

六、通信信號一體化隨著當代鐵路的發展，鐵路通信信號技術發生了重大變化，車站、區間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術的相互融合，以及行車調度指揮自動化等技術，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統技術理念，推動了鐵路通信信號技術向數字化、智能化、網絡化和一體化的方向發展。從鐵路信號系統縱向發展看，德國已經形成從LZB、FZB發展到ERTMS的發展趨勢。LZB利用軌道電纜環線傳輸列車運行控制系統行車指令和速度指令機車信號，取消地面閉塞信號機，保留閉塞分區，列車按固定閉塞方式（即FAS）運行。FZB是基于無線的列車運行控制系統，是新一代移動自動閉塞系統（即MAS），其目的是實現低成本、高性能的列車運行控制系統，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運輸管理系統/歐洲列車控制系統）是歐盟支持的統一的行車控制系統，采用GSM—R作為傳輸系統，其成功應用將進一步推動鐵路通信信號的技術進步，加快實現鐵路通信信號一體化的進程。從信號系統的橫向發展來看，日本新干線在1995年成功開發和投入運行的COSMOS系統，則是通信信號一體化的又一個成功案例。該系統包含運輸計劃、運行管理、維護工作管理、設備管理、集中信息管理、電力系統控制、車輛管理、站內工作管理等8個子系統，以通信信號一體化技術，實現中心到車站各子系統的信息共享，并使系統達到很高的自動化水平。另外成功地應用了安全光纖局域網，使之成為聯鎖系統、列車運行控制系統的安全傳輸通道，達到通信技術與信號安全技術的深度結合，實現了通信信號一體化。

七、信號系統的規范化和標準化隨著全球經濟一體化的發展，鐵路信號系統市場也出現了全球一體化，主要體現在技術規范和安全規范的全球化，如ERTMS/ETCS。“統一規范、統一標準”是鐵路信號系統的發展方向。信號系統的規范化和標準化的制定（如歐洲鐵路運輸管理系統ERTMS規范），體現了以下的優勢：

（一）新產品開發費用低；由于規范化和標準化的制定考慮了系統的連續性，所以新產品能與老系統兼容；

（二）規范明確定義所有接口（機械、電器、邏輯）標準，系統實現了模塊結構，從而實現設備的互通互連；公開規范和標準，開放市場，促進競爭，降低成本，從而獲取最佳產品和最佳價格。參考文獻馬桂貞 微機聯鎖系統 西南交通大學出版社 2001陳紅霞 以微機為基礎的鐵路信號設備的可靠性設計與分析西南交通大

學圖書館，2005，第5期吳汶麒 城市軌道交通信號與通信系統 北京 中國鐵道出版社,1998.阮春欣 鐵路信號容錯技術 北京：中國鐵道出版社，1997：50~65鐵路信號系統新技術的發展與應用 夏之俊

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：鐵路信號系統影響因素

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鐵路信號系統影響因素

作者：魏毅

來源：《現代裝飾·理論》2011年第07期

摘 要 鐵路對我國的發展起著重要作用。由于鐵路運輸的安全、經濟、效率高、成本低等優勢，世界各國都在加快鐵路運輸的發展。鐵路信號系統不僅能夠保障列車安全運行，而且也能夠使鐵路效率得以提高。

關鍵詞 鐵路；信號系統；影響因素

2011年7月23日溫州的重大鐵路交通事故讓我們更清醒的認識到鐵路信號系統的重要性以及它的破壞性。我國鐵路在開始初期由不同的外國資本所控制，導致信號不同意。雖然在經過幾十年的發展，我國鐵路信號系統已經有了較快的發展。事實上，影響鐵路信號系統的因素有很多，正是由于這些因素的影響使鐵路信號系統會出現問題。本文主要就鐵路信號系統影響因素進行了分析。

1.鐵路信號系統構成1.1 行車調度指揮系統

隨著信息技術和電子技術的快速發展，在計算機技術、信息、通信、決策、控制技術的支持下，現代行車調度系統實現了列車遠程實時監視、控制、追蹤和管理的自動化處理。行車調度指揮自動化系統技術隨著列車調度指揮系統（TDCS）的改進以及新型分散自律調度集中系統研發成功而獲得了長足發展。TDCS的主要內容是列車運行計劃編制和調整及列車運行監視和管理，調度集中的核心是列車運行控制，TDCS和調度集中系統構成了行車調度指揮系統。TDCS由不同站段的分機和站段或路局總機銜接起來，形成路網調度的主要組成部分。

1.2 閉塞系統

區間或閉塞分區在同一時間內只能運行一個列車，這就是所謂的閉塞。鐵路信號閉塞系統就是由于閉塞相關的設備和技術組成。我國鐵路的基本閉塞設備主要包括自動閉塞、半自動閉塞、自動站間閉塞。同列車自動完成閉塞作用的一種閉塞就是自動閉塞；通過裝在兩個相鄰車站的閉塞機、專用軌道電路以及出站信號機所構成的一種閉塞就是半自動閉塞。正線是車站信號系統重要的組成部分，但是除此之外，還配有到發線、牽出線等其他線路，因此，有配線的分界點就是各種車站的另一種稱呼。而無配線的分界點，為非自動閉塞區段在兩個車站間設置的線路所，以及自動閉塞區段為在兩車站間劃分成若干個閉塞分區而設置的色燈信號機。其中線路所和色燈信號機就是無配線分界點，閉塞分區就是指在自動閉塞區段上通過色燈信號機之間的段落。

1.3 車站聯鎖系統

1）信號機。信號機是鐵路視覺信號的重要組成部分，用以指導鐵路行車，與線路的閉塞系統密切相關。信號機的設置位置在進站和出站。進站信號機要設置距離最外方進站道岔尖軌尖端大于50m小于400m處。其作用主要是為了防護車站，指示列車的運行條件，保證接車進路的正確和安全可靠，凡車站的列車入口處必須裝設進站信號機。出站信號機設置在警沖標外方3.5~4m處，防止側面沖突。其作用是為了防護區間，作為列車占用區間的憑證，指示列車能否進入區間。發車線端必須設置出站信號機。2）站內聯鎖。車站聯鎖是進路、道岔和信號機之間相互具有制約關系。聯鎖主要包括道岔、進路間的聯鎖；道岔與信號機之間的聯鎖，進路和進路間的聯鎖；進路與信號機之間的聯鎖；信號機與信號機間的聯鎖。

2.鐵路信號系統影響因素

2.1 設備系統

近年來，鐵路方面已經開始重視信號產品的研發、生產、使用、維護的可靠性管理。由于在設備規范上標準較少、過于簡單、可靠性指標不夠全面、可靠性模型的選擇比較少等因素，使設備系統的可靠性受到影響。可靠性是一門系統工程，與產品全壽命周期的各個階段密切相連，從產品的研發、設計、生產、使用、維護、報廢等一系列環節都始終與可靠性相連。建立第三方可靠性評估機構，再制定相應的標準，對單位的可靠性設計方案進行審核。“7?23”動車事故的發生揭示了信號設備在設計上存在嚴重缺陷，再遭雷擊發生故障后，導致本應顯示為紅燈的區間信號機錯誤顯示為綠燈。總的來說，我國鐵路信號系統中可靠性應用還不夠成熟，還需繼續深入研究。

2.2 電氣化條件對信號系統的影響

作為弱電系統，信號設備在電氣化鐵路中處于從屬被動的地位。電氣化鐵路屬于強電系統，它具有額定電壓高、牽引電流可達到數百安培甚至上千安培、電力機車為非線性負載，在整流換相和運行過程中會產生大量諧波成分等特點。這些特點構成了電氣化鐵路對信號設備干擾的基本原因。從干擾的種類來說，可分為傳導、感應、輻射三種形式。不同的信號設備對不同類電氣化干擾的反應不同，因此，具體的信號設備所采取的措施各不相同。

2.3 電纜電源對信號系統的影響

信號電源是鐵路行車信號指示燈的供電電源，屬于一級負荷。信號電源一般由自動閉塞電力線路和貫通電力線路兩路電源供電。兩路電源互為冗余，故障時相互切換，以提高供電可靠性。信號電源、電纜等受到自然環境、運行管理方式等因素的極大影響。

2.4 外部因素對信號系統的影響

每一個系統都有其固有的結構和組織形式，各組成部分不僅受設備本身技術水平和實現方式的影響，同時也受外部環境的影響。鐵路信號設備的信號采集除來自列車和軌道系統外，車站和區段調度所還通過強風、雨、雪檢測器及立交處防落物檢測器采集的信號發出限速或停車

指令；人的因素是鐵路信號系統的主導因素，不論在列車正常運營的管理、信號的采集分析和判斷以及指導鐵路運輸作業方面，還是在非正常運營條件下對設備的維護保養，特別是局部區段發生故障后的信號處理和指揮，這些都直接影響著列車的運輸等。

3.結語

隨著我國對鐵路上的投資逐漸擴大，鐵路的相關技術也得到了較快的發展，尤其是有個別的技術已經獨領風騷。鐵路信號系統是一個龐大的工程，影響鐵路信號系統的因素很多，既包括內部設備和技術水平，而且還包括外部條件，由此可見，鐵路信號系統必須選擇最優組合方案，才能在經濟上和技術上取得雙贏。

參考文獻：

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