机车信号系统地面设备全解
精选列车运行控制系统44列控地面设备CBTC地面设备
一、系统组成
ATS系统 ATS系统主要实现对列车运行的监督和指挥，辅助调度任意对全线列车进行管理，ATS包括控制中心和车站设备。 基本功能包括：列车识别和跟踪、运行图管理、列车进路办理、在线列车冲突管理、列车运行自动调整、扣车、跳车、临时限速等。
联锁系统 轨道空闲处理、进路控制、道岔控制和信号控制功能是CI子系统的主要功能。进路控制功能负责整条进路的排列、锁闭、保持和解锁。道岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁闭和监督。这些动作是对ATS子系统命令的响应。信号控制功能负责监督轨道旁信号机的状态，并根据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁信号机的状态来控制信号机。 它根据来自ATS的命令设置信号机何时为停车显示。它也产生命令输出，ATC系统以此来控制列车从一个进路行驶到另一进路。
CBTC系统是指通过无线通信的方式实现列车和地面间连续通信的列车控制系统。系统的核心部分为轨旁和车载两部分。 列车通过机车上的测速传感器和线路上的应答器来得到列车的实时位置，应答器在线路的固定位置设置，列车每经过一个应答器就会在数据库中查找其位置，从而得到列车的精确位置，列车的实时速度是通过测速传感器获得的，速度对时间的积分获得列车的相对位移，每经过一个应答器的实际位置加上相对该应答器的相对位移就可以实时的获得列车的准确位置。VOBC将列车的准确位置通过WLAN发送给轨旁设备，实现列车对地面设备的通信。 轨旁的核心设备是区域控制器ZC，它负责管态（道岔、屏蔽门、紧急停车按钮、计轴区段等），向地面ATP系统发送障碍物信息及联锁的进路信息。（4）确定行车许可的计算范围。地面ATP接收到联锁的进路信息、障碍物信息，根据列车在线路上的位置信息，确定列车当前能够使用的进路范围。 如下图所示，列车运行在进路R1上，进路R2、R3均已排列，地面ATP通过线路上列车运行情况及信号机的接近区段情况判断该车为最接近进路R2和R3的受控制的列车，将进路R1、R2、R3均分配给该列车使用，这样就确定了为该列车计算行车许可需要考虑的范围。
高速铁路列车运行控制系统
列车运行控制系统
1.1 机车信号
1.机车信号控制系统的类型
机车信号控制系统可以看作一种单方向的远程控制设备，只能从地面 向机车传递命令。机车信号控制系统按从地面向机车传递命令方式可分为 点式和连续式两种。
（1）点式机车信号控制系统。点式机车信号控制系统是指在线路上的 某些固定点设置地面设备向机车上传递信息的系统。其特点是设备简单、 造价低、地面设备不消耗电能。
1.2 列车运行监控装置
LKJ2000型列车运行监控装置的功能如下：
（2）记录功能
（3）显示及语音提示功能
对运行参数、事 故状态、插件故 障等进行记录。
对列车运行的实际速度及目标速度、 距前方信号机距离及前方信号机种 类、运行线路状况等参数进行显示。
（4）地面分析功能
将车载记录的列车运行数据经过翻译和整理，以直观的全程记录、 运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代 化管理及事故分析提供强有力的工具。
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
图6-7 CTCS 2级列车运行控制系统的结构
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
1.地面设备
轨道电路
列控中心 train control centre，TCC
地面设 备
应答器
车站联锁
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
列车运行控制系统
1.2 列车运行监控装置
LKJ2000型列车运行监控装置的功能如下：
（1）监控功能 ①防止列车越过关闭的地面信号机。 ②防止列车超过线路（或道岔）允许速度及机车、 车辆允许的构造速度。 ③防止机车以高于规定的限制速度进行调车作业。 ④在列车停车情况下，防止列车溜逸。
机车信号设备概况
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（一）正线电码化闭环检查
压入进路条件 压入进路条件
JC
X BJJ
JC
XI BJJ
27.9
JMJ
27.9
FMJ
FS
FS
FS
QMJ
QMJ
QMJ
QMJ
X XI ＳI ＳII XII
QMJ
QMJ
QMJ
QMJ
ＳＮ
XＮ
Ｓ
X JMJ KZ ＤＧＪ DGＪ DGＪ DGＪ KZ
XI FMJ
ＤＧＪ
固定地点复示进站信号机的显示。 2.连续式机车信号
主要用在自动闭塞区段，利用自动闭塞分区的轨道电 路向机车上传送信息。因此，在整个区间正线上，机车信 号能连续地反映前方地面信号机的显示。
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3.接近连续式机车信号 用于非自动闭塞区段，它是 点式和连续式的综合。在进站信 号机外方制动距离附近的固定地
IIG 2000-2 XII 4G 6G 2300-1 X4 1700-1 X6 Ｓ
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（三）机车信号载频切换
1700Hz 2300Hz
2000Hz 2600Hz
X
2000-1 Ｓ5 2600-1 Ｓ3 1700-2 ＳI
5G 1700-1 X5 3G IG 2300-1 X3 1700-2 XI 1700-2+25.7
ＳＮ
2000-2 ＳII
XＮ 2600-1 Ｓ4 2000-1 Ｓ6
IIG 4G 6G
2000-2 XII 2300-1 X4 1700-1 X6
2000-2+25.7
Ｓ
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（三）机车信号载频切换
驼峰推峰机车信号系统工作原理
无线信息发送与接收
• 对于较大的编组站，常有几台机车作业，机车如何正确识别所 接收的无线信号，是个首要的问题。对于仅有一台机车作业的 驼峰场，因只有一台机车作业，信号发收是对应的，无需选择。 对于有两台以上机车作业的驼峰场，机车信号的车上设备，首 先要确定无线信号是否是本机车应该接收的信号，只有是本机 车应该接收的机车信号，才能在本机车上得到相应的显示。因 此，对于两台以上推峰机车的驼峰场，用股道号的校核来确认 工作机车。
• 推峰机车识别原理：式查询应答器 推峰无线信号发送 推峰机车对无线信号的识别
• 地面设备工作原理：股道号输入 信号采样输入 无线信号的发送与接收 回执显示器
• 车上设备工作原理：无线机车信号显示 查询器
车上回执信号采样
推峰机车识别原理
• 对于较大的编组站，常有几台机车作业，机车如何正确识别所 接收的无线信号，是个首要的问题。对于仅有一台机车作业的 驼峰场，因只有一台机车作业，信号发收是对应的，无需选择。 对于有两台以上机车作业的驼峰场，机车信号的车上设备，首 先要确定无线信号是否是本机车应该接收的信号，只有是本机 车应该接收的机车信号，才能在本机车上得到相应的显示。因 此，对于两台以上推峰机车的驼峰场，用股道号的校核来确认 工作机车。
驼峰推峰机车信号系统工作原理
理原作工统系
车载 控制 主机
车载天线
无线电台
信号显示
股道接收
车载设备
驼峰楼
预推车列
信号采集 股道采集
地面控 制主机
无线电台
自动化 控制系统
地面设备
系统工作原理
• 在驼峰信号值班员按作业要求开放驼峰推峰信号的同时，机车 信号地面设备也通过电台发出相应的无线信号，无线信号采用 数码调制方式工作，也就是将驼峰信号与推峰股道变成对应的 信号编码，经调制解调器调制及地面无线电台发出。车上电台 接收地面电台载频信息，经解调译码及股道校核之后，在车上 显示相应的信号。对车上信号显示进行采样后，将车上的实际 显示情况经机车无线电台发送回地面设备。
第二章 机车信号设备简介
第二章机车信号设备简介机车信号是指设在司机室内反映列车前方运行条件的信号显示，通常实现机车信号功能的车载设备也被简称为机车信号。
机车信号发展初期，其功能是为了改善司机瞭望条件而向司机复示地面信号。
随后在机车信号设备的基础上增加了自动报警、自动停车设备，机车信号设备不仅向司机提供信号显示，同时向后级设备提供信号来源，机车信号成为提高运输安全，实现车上自动报警、自动停车功能所必备的重要车载设备，被作为机车“三大件”之一。
我国铁路目前采用的机车信号分为接近连续式和连续式两种。
接近连续式多用于非自动闭塞区段。
在进站信号机外方制动距离附近的固定地点设置发送设备，并从固定地点到进站信号机之间加装一段轨道电路。
从列车最前面的车轮轧在轨道电路上时起，发送装置就连续不断地向机车上传送地面信号的信息，使机车信号机连续复示进站信号机的显示。
连续式机车信号没有距离限制，只要列车在轨道上行驶，被机车第一轮对短路的轨道信号电流就会在钢轨周围产生磁场。
装在机车上的感应器接收到信号，经过解码使机车信号机不断地显示与前方地面信号机相同的信号。
随着运输要求的提高和技术的发展，要求机信号的译码输出提供给已广泛配备的列车运行监控装置，对机车信号设备的性能要求随之提高，机车信号除了向司机提供显示外，向后级列车运行监控设备提供信息成为一项重要功能。
随着列车运行速度的进一步提高，司机已难以仅通过地面信号来驾驶列车，这样就对机车信号的可靠性与安全性有了更加严格的要求，机车信号系统的概念也进一步明确：机车信号系统由车载信号和地面信号设备共同构成，必须符合故障导向安全原则。
车载信号设备应具有运行数据记录的功能；地面信号设备应具有闭环检查功能，提供正确信息。
机车信号是否安全、可靠，取决于地面信号设备和车载信号设备构成的系统是否安全、可靠。
第一节机车信号的发展史一、JT1型通用式机车信号设备JT1-A/B型通用式机车信号，是采用数字信号处理技术及高速超大规模集成电路设计而成的新一代通用式机车信号装置。
无线调车机车信号和监控系统技术及机务运用
系统功能及控制模式
（4）调车信号关闭时的控制模式 如图所示，调车信号关闭时的防护距离设置为20m，包括：关闭的调车信号（蓝灯）、 关闭的列车信号兼做调车信号（红灯）、虚拟信号。如果调车列需靠近关闭的信号机 时，可按压【解锁】键，机车限速值会适当上抬，但随着车列的不断靠近，机车限速 值也会很快下降，不允许调车列越过关闭的信号机。如须越过时，必须经车站同意后， 方可按压大解锁后越过关闭的信号机。
无线调车机车信号和监控系统 （STP）机务运用知识
课程主要内容
调车作业现状
调车作业是铁路运输生产的重要组成部分，其安全性及作业的效 率直接影响列车编组计划的执行、列车运行图的实现、以及车辆周转 等。随着铁路干线列车运行速度的提高和运能需求的增加，调车作业 的安全问题越来越引起关注。目前，调车作业主要是依靠调车员和司 机确认地面信号，在调车过程中，由于人为失误，容易造成“冲、挤 、脱”等事故的发生，造成行车事故或重大事故。
系统功能及控制模式
系统功能及控制模式
2．限速控制模式 STP根据调车列距前方信号机的距离、当前运行速度、车列的辆数、管压等因素实时计算 确定常用制动和紧急制动限速控制曲线。如果调车信号突变或调车列前方关闭信号机的距 离突变，限速值会随之突变（如机车换向时），从而防止调车列越过关闭的信号机。
机车限速控制模式的共同点是：机车限速值为X km/h时，当机车速度达到（X-3）km/h时， 系统会有“减速”语音提示；当机车速度达到（X-2）km/h时，系统发送卸载命令；机车速 度达到Xkm/h时，系统发送常用制动命令；当机车速度超过Xkm/h时，系统发送紧急制动命 令，从而防止调车超速。
系统组成
系统功能
一、基本安全防护
1. 在机车显示器上正确显示车列前方的地面调车信号。 2. 防止车列冒进关闭的信号机。 3. 防止车列越过站场规定的停车点。 4. 防止车列以超过允许的运行速度走行。 5. 防止车列以超过允许的连挂速度进行连挂作业。 6. 在机车上具有语音提示报警功能。
(完整word版)第1章机车信号车载设备
第 1 章......................................................... 机车信号车载设施. (1)机车信号概略 ............................................................................................................................................................................................................................................................ 1 JT L 通用式机车信号 (3)JT L-C 系列机车信号车载系统 (6)第 1 章机车信号车载设施机车信号概略机车信号的作用机车信号是用设在机车司机室的机车信号机自动反应运转条件，指示司机运转的信号显示制度，如图 1-1 。
为实现机车信号而装设的整套技术设施称为机车信号设施。
（ a ）（b ）图 1-1（ a ）机车信号机(b) 机车驾驶室列车依据地面信号显示行车时，因为风、雪、雨、雾等天气条件不良或地道、弯道等地形条件的影响，司机常常不可以在规定距离内确认信号显示，存在冒进信号的危险。
特别是内行车密度大、列车速度快及载重量大的区段，发生冒进信号的可能性更大。
机车信号能复示前方地面信号机的显示，改良司机的眺望条件。
当机车上采纳机车信号后，就能较好地防止自然条件的扰乱，提升司机接受信号的靠谱性，如图 1-2 。
在机车信号的基础上配套列车运转超速防备系统， 可促进司机提升警惕， 并在司机丧失警惕而有可能冒进信号或超速时逼迫列车泊车或减速， 以防备列车冒进信号或超速运转。
安装机车信号和列车运转超速防备系统后大大提升了行车安全程度，其成效十分明显。
无线调车机车信号和监控系统(STP)
无线调车机车信号和监控系统(STP)系统简介无线调车机车信号和监控系统（STP）是一种保证车站调车作业安全的重要行车安全设备。
它将先进的车列控制技术、卫星定位技术、信息处理技术等应用到调车作业中，改善了以往调车作业存在的信息不透明、完全依靠人员保证安全的现状。
系统实现了机车和地面间站场信息、调车机车状态、调车作业计划等信息的实时传输和显示，同时能够有效防止调车作业中由于车列越过阻挡信号、冲撞土档、超速等造成的“挤”、“冲”、“脱”等事故，既保证了站内调车作业的安全，又满足了铁路发展安全高效的要求。
地面设备、车载设备实物系统结构STP系统包括地面和车载两部分。
原则上一个联锁站场配置一套地面设备，一台机车配置一套车载设备。
每套地面设备包括地面主机、车务终端、电务维护终端、站调终端、无线通信设备、地面无源应答器和GPS 定位设备（可选）等。
每套车载设备包括车载主机、无线通信设备、应答器查询主机及查询天线、车载打印机等。
站场各个出入口处安装无源应答器。
系统通过联锁设备获取站场表示信息，实时计算并跟踪车列位置。
通过LKJ监控记录装置显示站场信息，并在必要时进行制动控制保证调车作业安全。
系统为地面人员配置车务终端、站调终端用于传输调车作业计划，了解调车作业状态。
STP系统结构示意图界面展示STP系统将站场信号、区段状态、进路信息、调车作业单等信息通过无线方式传输到调车机车上，实现了站场信号、调车作业单等的实时显示。
调车司机能看到车站站场的实际情况，对车站股道空闲及进路开放情况一目了然，使调车作业更加透明。
同时，系统实时向地面反馈调车机车位置、速度、作业进度等信息，使地面人员可实时动态掌握调车机车状态。
车载显示界面地面终端显示界面功能展示1、防止车列冒进阻挡信号在取送车辆作业时，系统自动识别前方信号状态，控制车列在“蓝灯”、“一度停车点”前停车，防止调车作业因冒进阻挡信号造成“挤”“脱”“撞”等事故。
203040Km/h限速值距蓝灯距离蓝灯2、尽头线作业时的安全防护在尽头线作业时，系统自动识别车列前方距土档的距离，控制车列在土档前安全距离内停车，防止撞土档事故的发生。
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UM71引进 ZPW-2000A性能提高
WG-21A型国产化
？？？
ZPW2000A型无绝缘轨道电路
ZPW-2000A轨道电路技术特点： 1.接收器载频选择可通过列控中心进行集中配置，发送器采用 无接点的计算机编码方式； 2.发送器由既有的N+1提高为1+1的备用模式； 3.将既有ZPW-2000A轨道电路的调谐单元和匹配单元整合为一个 调谐匹配单元； 4.优化了补偿电容的配置，采用25微法一种，不同的信号载频 采用不同的补偿间距；补偿电容采用了全密封工艺； 5.加大了空心线圈的导线线径，从而提高了关键设备的安全容 量要求。 客专ZPW-2000A轨道电路系统带有监测和故障诊断功能，系统的 状态修提供了技术支持； 6.站内采用与区间同制式的客专ZPW-2000A轨道电路； 7.站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结 构，轨道电路在大秦线站内ZPW-2000A轨道电路的基础上，使道 岔分支长度由小于等于30m延长到的160m，提高了机车信号车载 设备在站内使用的安全性、灵活性，方便了设计。
接收设备：接收有轨道传送的信号并根据信号的信息特 征控制相应的防护设备 轨道绝缘：主要分为机械绝缘和电气绝缘两种，其目的 是对钢轨上不同的轨道电路进行分隔，避免信号的互相 串扰
二、轨道电路的工作状态（调整、分路、断轨）
1、轨道电路调整状态
2、轨道电路分路状态
分路电阻：列车分路轨道电路所形成的电路电阻称为列车分 路电阻 其阻值主要取决与轮缘与钢轨头部表面的接触电阻。其与轨 道电路上的车轴数、车辆载重情况、列车行驶速度、轮缘装 配质量与磨损程度、钢轨表面的清洁程度等因素有关 轨道电路的分路灵敏度：当轨道电路被列车或其他导体分路， 恰好使轨道电路接收设备能反映轨道占用状态的列车分路电 阻 规定最小分路电阻称为标准分路灵敏度，我国铁路标准分路 灵敏度为0.06欧
无绝缘轨道电路的优势：
1、无需分隔钢轨，能满足无缝长钢轨的运用要求
ห้องสมุดไป่ตู้
2、易于实现牵引电流的回流
3、减少列车运行过程中的冲击和噪声，大幅度提高 旅客乘车舒适度
轨道电路基本原理
一、轨道电路基本原理
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨为导体，两端加以电气绝缘 节或电气分割并接上发送设备和接收设备构成的电路
发送设备：发送设备发送的信号具有指定的信息特征。 信号信息特征的具体值可以由本轨道电路的状态决定， 也可以按列车运行方向有前方相邻的一个或多个轨道电 路的状态决定
频偏：±11 Hz 输出功率：70W（400Ω负载）
ZPW-2000A
技术特点 信号特征 工作参数 系统组成 主要功能 站内电码化
轨道电路工作参数
轨道电路的标准分路灵敏度：
道砟电阻为1.0Ω·km或2.0Ω·km时，为0.15Ω； 道砟电阻不小于3.0Ω·km时，为0.25Ω；
工 作 参 数
可靠工作电压：轨道电路调整状态下，接收器接收电压 （轨出1）不小于240mV，轨道电路可靠工作； 可靠不工作：在轨道电路最不利条件下，使用标准分路 电阻在轨道区段的任意点分路时，接收器接收电压（轨 出1）原则上不大于153mV，轨道电路可靠不工作； 在最不利条件下，在轨道电路任一处轨面机车信号短路 电流1700Hz、2000Hz 、 2300Hz 不小于0.50A，2600Hz不 小于0.45A。 直流电源电压范围：23.5V～24.5V；
三、轨道电路的断轨状态
轨道电路的两种断轨状态： 1、列车在钢轨上行驶的冲击力使钢轨折断致使轨道电路被列车 轮对分路，显示轨道电路“占用信息”，而列车出清轨道区段 后，轨道电路仍不能转换为调整状态，接收设备仍然控制相应 的钢护设备显示轨道电路“占用”信息，今儿可以反映出轨道 电路的断轨故障情况 2、轨道电路空闲时，因工务施工或自然灾害使钢轨折断，是的 流入接收设备的信号电流明显下降而小于接收设备的信号分析 门限，防护设备显示轨道电路“占用”信息，禁止列车驶入本 轨道，保证列车行车安全
低频频率
F18～F1频率分别为： 10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、 16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、 22.4 Hz、 23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz
技术特点 信号特征 工作参数 主要功能
系统组成
站内电码化
载频频率
下行：
轨道电路 信号特征
上行：
1700-1 1700-2 2300-1 2300-2 2000-1 2000-2 2600-1 2600-2
1701.4 Hz 1698.7 Hz 2301.4 Hz 2298.7 Hz 2001.4 Hz 1998.7 Hz 2601.4 Hz 2598.7 Hz
1、通过轨道电路工作状态实现列车占用检查
2、利用电磁感应原理实现机车车载设备之间的单 向信息传送，即将信号发送到机车上
二、机车信号原理
三、我国现有的轨道电路按相邻轨道 电路绝缘方式分类
我国现有的轨道电路按相邻轨道电路的绝缘方式，以分隔方式 不同为依据分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路 有绝缘轨道电路：通过钢轨进行物理分离后再加入绝缘材料形 成相应的机械绝缘节来实现相邻轨道电路分隔 无绝缘轨道电路：利用电气绝缘节（俗称调谐区）对本轨道电 路信号所产生的谐振特性达到有绝缘轨道电路机械绝缘节的效 果，以避免相邻轨道电路间信号的越区传输
机车信号系统地面设备
机车信号系统地面设备
总述：我国铁路既有线目前采用轨道电路为列车检测设备，
地面信号为行车凭证，且装备机车信号的固定闭塞系统，适用 于列车最高运行速度160km/h及以下区段
问题：一、地面轨道电路的两大基本功能
二、机车信号原理 三 、我国现有的轨道电路按相邻轨道电路绝缘方式分类
一、地面轨道电路的两大基本功能：
轨道电路基本原理总结：
轨道电路状态可以归纳为空闲（调整状态）、占用（分 路状态和断轨状态）
利用此特性实现连续的列车占用检查功能： 当列车驶入轨道电路的时候，显示该段轨道电路“占用” 当列车出清轨道电路时，显示该段轨道电路“空闲”
ZPW2000A无绝缘轨道电路
技术特点 信号特征 工作参数 主要功能· 系统组成 站内电码化