高铁信号系统中新技术的应用与发展

科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第１ １ 期
信 息 技 术
高铁信号系统 中Байду номын сангаас 技术 的应用 与发展
朱 婉 婷
（ 兰州铁路局 兰州电务段 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
摘 要： 当前 ， 我 国铁 路 建设 日新 月异 ， 铁 路 为 实现 高速 、 高密度 和 重 载 运 输 的 需要 ， 都 进 行 了大量 的 技 术 改进 ， 铁 路 信 号 自动控 制 技 术 是 自动 化 学科 的一 个 特 色鲜 明的 方 向 ， 经 历 了一 百 多年 的 发展 ， 形 成 了现 代 铁 路 信 号 技 术 ， 自动 控 制 技 术 在铁 路 运 输 生 产 过 程 中的 广 泛应 用 ， 大 幅度 提 高 了现 代 化 通 信信 号 设 备 的装 备 水 平 ， 新 型技 术 系统 不 断 涌现 。铁 路 信 号 的 技 术发 展 与 更 新 已 经成 为 实现 列 车有 效控 制 、 提 高铁 路 区间 通过 能 力 、 提 高编 组 能 力的 重要 手段 。
关键 词 ： 铁路信号 ； Ａ Ｔ Ｓ ； 通信 信 号 一体 化
１高 速铁 路 信 号系 统 的组 成 及功 能 世界各国采用 的高速铁路信号控制 系统都称 为列车 自动控制 系统 Ａ Ｔ Ｃ Ｓ ，该 系 统 包 括 行 车指 挥 自动 化 子 系 统 、列 车 自动 防 护 （ Ａ Ｔ Ｐ ） 子系 统 和列 车 自动驾 驶 （ Ａ Ｔ Ｏ） 子系统。 １ ． １行 车 指挥 自动化 （ Ａ Ｔ ｓ ） 系 统 根据运行 图计划及列车控制信息 ， 通过控制 中心计算机实行输 入列 车 运 行程 序 ， 实 时控 制 、 调 整 列车 运行 状 态 ， 指 挥列 车 运行 。 １ ． ２列 车 自动 防护 （ Ａ Ｔ Ｐ ） 系统 列车 自动防护系统 ： 保证列 车按照安全运行速度 ， 防止列车超 速运行 ， 并 能 防护 列 车 迎 面 冲突 和 追 尾 冲 突 的 系统 ， 系 统 具 有 故 障 安 全 技 术 的 特点 ，主 要 功 能 是检 测 列 车 当前 运 行 速 度 和 位 置 信 息， 保证列车安全运行和一定的制动距离。 １ ． ３列 车 自动 驾驶 （ Ａ Ｔ Ｏ） 系统 该 系统 通 过 数 字 轨 道 电路 或应 答 器 等 轨 旁 设 备 将 调 度 中心 或 车站的控制命令传输给车载系统 ，车载系统接 收到控制信息后 ， 经 过运 算 、 比较 ， 结合 列 车 自身 的控制 、 制 动条 件 ， 给 出安全 、 合 理 的运 行速度 ， 确保 列 车 的最 小 追踪 间 隔 ， 提 高列 车 的运 行效 率 。 １ ． ４ Ａ Ｔ Ｐ系 统 、 Ａ Ｔ Ｓ系统 、 Ａ Ｔ Ｏ系统 相 互 之间 的控 制 关 系 Ａ Ｔ Ｐ为整 个 Ａ Ｔ Ｃ系 统 的安 全 核 心 ，是 列 车 运 行 时 必 不 可少 的 安全 保 障 。Ａ Ｔ Ｓ 为Ａ Ｔ Ｃ系统 的上 层 管理 部 分 ， 是Ａ Ｔ Ｃ的 指挥 中枢 。 Ａ Ｔ Ｏ是 采 用 Ａ Ｔ Ｃ Ｓ的 最 优体 现 。Ａ Ｔ Ｏ需在 已装 备 Ａ Ｔ Ｐ子 系 统 的条 件下才能使用 ，并不断接受 Ａ Ｔ Ｐ的监视 ， Ａ Ｔ Ｏ通过 Ａ Ｔ Ｐ从 Ａ Ｔ Ｓ 处
一
的频域分析和时域分析 的两种传统分析方法有着各 自的优缺点。 Ｒ Ｔ Ｏ Ｓ 最关键的部分是实时多任务内核 ，它的基本功能包括任务管 理、 定 时器 管理 、 存 储 器 管理 、 资 源 管理 、 事件管理、 系统管理 、 消 息 管理 、 队列 管理 、 旗 语 管 理等 ， 这些 管 理 功 能是 通 过 内核 服务 函数 形 式 交 给 用 户调 用 的 。 列车收到运行信息后 ，由车载计算机算出列车位置和驾驶信 息， 经过处理后 由列车控制设备执行速度控制， 进行必要的启动 、 制 动控制 。 列车速度信息、 位置信息等回传给轨旁设备 ， 进而输送 至控 制 中心 及 车站 分机 ， 报告 列 车 位 置 、 列 车 车次 ， 列 车 长 度及 实 际行 车 速度等 ， 信息的传递是通过应答器和无线通道实现 的。控制中心计 算机通过 自动控制系统能收到所管范 围内每列车 的行车特性 、 线路 地形等与列车有关 的信息 ， 在行车 自动化过程中 ， 可 以使得两列 车 按 最小 时 分 或安 全 间 隔运 行 。 地 面 处 理机 向前 面和 后 面两 个 轨道 电 路衔接点的两端发送信号 ， 地面处理机首先计算机从衔接点到后面 轨道电路上后续列车 ， 机车上的处理机通过安装在机车前部的天线 接 收 由钢 轨 传来 的数据 流 。 ４ 铁 路信 号 系 统发 展应 用 方 向 中国铁路进 入大发展 时期 ， ２ ０ ０ ７年 ４月 １ ８日铁路实施 了第 ６ 次大提速 ， 对 铁 路 信 号 来 说 是 一个 重 要 的里 程 碑 ， 它标 志 着 中 国 铁 路有了 自己的列车运行控制系统 ， 铁路信号重要装备水平开始进入 了世界 先 进 行 列 。近 年来 ， 铁路 信 号 领 域 中无 论 在 信号 制 式 、 系统 、 技术 、 设备 、 设计 和研 究 中 ， 都 发 生 了很 多重 要 的理 念 变 化 ， 这 些 理 得到列车运行命令 ； Ａ Ｔ Ｏ获得 信息后 ， 到站后 ， 经Ａ Ｔ Ｐ检查 开门条 念 的变化相互关联 、 相互影响。随着列车运行控制系统 和列车运行 件满足后 ， Ａ Ｔ Ｏ给 出开门信息 ， 同时 ， 列车 Ａ Ｔ Ｏ通过列 车位 置识别 调 度 系 统 的推 广运 用 ， 中 国铁 路信 号 制 式 和 系统 经 历着 一 些 重 大 变 系统（ Ｐ Ⅱ） 天线 ， 将列车信息传送给地 面通信器 ， 然后传送到 Ａ Ｔ Ｓ ， 化： 铁路信号从 以车站联锁为中心 向以列车运行控制系统为 中心转 Ａ Ｔ Ｓ根据此列 车信息确定列车的新 任务 后再 次通 过轨道 电路传送 化 ； 列车运行调度指挥从调度员一车站值 班员一司机三级管理 向由 给Ａ Ｔ Ｏ， 在区间运行时 ， 每进入新的轨道区段 ， Ａ Ｔ Ｏ便接收新 的地面 调 度员直接控制移动体（ 列车） 转化 ； 列车运行 由以人为 主确认信号 信息 ， 以便进行速度调整 ， 在运行过程符合条件时 ， 可以灵活地进入 和操作 向实现车载设备的智 能化转化 ； 区问闭塞 由固定闭塞方式 向 Ａ Ｔ Ｏ模 式 。 准移动 闭塞方式转化 ； 信号显示制式由速差式 向速度式ｆ 目标距离） ２ 通信 信 号 一体 化 转化 。 随着当代铁路的发展 ，铁路通信信号技术发生 了重大变化， 车 另外我们还应该注意到信号系统的规范化和标准化也随着全 站、 区间 和列 车控 制 的 一体 化 ， 铁 路 通信 信 号 技 术 的相 互 融 合 ， 以及 球经 济 一体 化 的 发展 而 发展 ， 铁 路信 号 系 统市 场 也 出现 了全 球 一 体 行车调度指挥 自动化等技术 ， 冲破 了功能单一 、 控制分散 、 通信信号 化 ， 主 要 体 现在 技 术 规 范 和 安 全 规 范 的全 球 化 ， “ 统一规范 、 统 一 标 相对独立的传统技术理念 ，推动了铁路通信信号技术 向数字化 、 智 准” 是铁路信号系统的发展方向。 能化 、 网络 化 和一 体 化 的方 向发展 。 ５ 结束 语 从铁路信号系统纵向发展看 ，德 国已经形成从 Ｌ Ｚ Ｂ 、 Ｆ Ｚ Ｂ发展 我 国高速铁路信号系统要跟随高速铁路 的建设速度 ， 与之 同步 到Ｅ Ｒ Ｔ Ｍ Ｓ的发展趋势 。Ｌ Ｚ Ｂ利用轨道 电缆环线传输列车运行控制 发展 ， 适应现代化 高速铁路建设的需要 ， 当然人们对高铁的要求也 系 统 行 车 指令 和速 度 指 令 机 车信 号 ， 取 消 地 面 闭塞 信 号 机 ， 保 留 闭 必然使得高铁信号系统还将 承担着更艰 巨的重任 ， 因此我们还应该 塞分区 ， 列 车按 固定 闭 塞方 式 （ 即Ｆ Ａ Ｓ ） 运 行 。Ｆ Ｚ Ｂ是 基 于 无 线 的 列 从信 号 控制 技 术 的需 要 人 手 ， 在功能、 控制 手 段 方 面不 断改 进 ， 开 辟 车 运 行控 制 系统 ， 是新 一 代 移 动 自动 闭塞 系统 （ 即Ｍ Ａ Ｓ ） ， 其 目 的是 出中国高速铁路信号控制技术的崭新局面。 实 现低 成 本 、 高性 能 的 列车 运 行控 制 系统 ， 并 已加入 Ｅ Ｔ Ｃ Ｓ 。Ｅ Ｒ Ｔ ＭＳ ／ 参考 文 献 Ｅ Ｔ Ｃ Ｓ （ 欧洲铁路运输管理系统／ 欧洲列车控制系统 ） 是欧盟支持 的统 ［ １ ］ 崔瑞 通 ． 铁 路 信 号 设备 机 械 结构 （ 设 计） 的现 状 及 发 展 的研 究 『 Ｊ １ ． 铁 的行车控制 系统 ， 采用 Ｇ Ｓ Ｍ — Ｒ作为传输系统 ， 其成功应用将进一 路 通信 信 号 工程 技 术 ， ２ ０ ０ ４ ， ３ ． 步推动铁路通信信号的技术进步． ， 加快实现铁路通信信号一体化 的 ［ ２ ］ 程君． 铁 路 信 号设 备 巡 检 管理 信 息 系统 的 设 计 与 实现 【 Ｄ ］ ． 北京 ： 北 进程。随着计算机应用技术和信息化技术的快速发展 ， 数据通信网 京 交通 大学 ， ２ ０ ０ ７ ． 络技术的提高 ， 目前 ， 以铁路局、 铁道部为行车运 营指挥中心的行车 ［ ３ ］ 吴福平． 浅谈铁路信号测试系统ｆ Ｊ ］ ． 中小企业管理与科技（ 上 旬刊） ， 自动化体系 已经建立 ， 为高速铁路的运行提供了 良好 的行车 自动化 ２ ０ １ ０ ， ３ ． 指挥 平 台 。 『 ４ ］ 王 晓辉 ． 数 字 化轨 道 电路 通 信 系统 的研 究与 设 计 ｆ Ｄ １ ． 哈 �