国外高速铁路信号技术文档格式.docx

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新干线的信号安全设备构成概况见图6—8—1。

在新干线30余年的历史中，有些设备随着新干线的建设而不断发展，如ATC设备、CFC设备、运行管理系统（COMTRAC）等，有些设备如轨道电路、转辙设备、联锁设备等无多大改变。

因此，下面重点介绍ATC、CTC、COMTRAC等系统。

但详细资料尚未在信号系统方面有些新的特点，北陆新干线是日本最近建成的新干线。

发表，故将已收集到的资料对比作一介绍。

一、ATC（列车自动控制）系统

1．新干线ATC系统概述

（1）目的

为保证高速安全地行驶，列车必须与前方行驶的列车保持一定的距离以避免追尾事故。

为此，基本方法是把线路以电气的方式分割成一定距离的区段，每个区段内只允许一列列车进入。

既有线路是在各区段的始端设置地面信号机，司机对发出的信号予以确认，并进行必要的操作，以相应的速度进入该区段。

由于新干线以270km／h高速行驶，制动距离很长，远远超出了地面信号机的目视距离。

另外，在需要紧急制动时如果稍有犹豫就可能造成很大的影响。

因此像既有线那样，靠司机确认地而信号以后再进行制动的系统就存在许多问题。

不仅在接近先行列车时，而且在车站的停车和弯道，道岔等必须减速时，也会遇到相同的问题。

为了解决这些问题，保证列车安全行驶，新干线废弃了地面信号机而采用直接将信号显示于驾驶台的车载信号方式，此信号也不用颜色表示，而是直接显示速度的数字。

（2）功能

新干线列车控制系统是采用由ATC（AutomaticTrainControl：

列车自动控制）装置对列车进行速度控制的方式。

如果列车的速度比信号显示的速度快时，将会自动进行制动，当列车的速度降至信号要求的速度时，制动就会自动缓解。

这是该系统的基本功能。

系统优先考虑设备控制，对于发车，加速、时间调整及车站停车，即从30km／h到停车地点的停车操作均是由司机来进行操纵。

在接近先行列车时的ATC动作及车站停车时的ATC动作如图6—8所示。

3—8—6和图2—．

在山阳新干线，ATC装置通过轨道电路将信号送到列车，列车接收到信号以后，将其显示于驾驶台，270、230、170、120、70、30、0（在500系列车运行时，追加300）等表示各种速度，0为停车信号。

270、230、170、30、0作为基本的速度等级使用。

由于列车经常是122270km／h的速度行车的，所以与先行列车之间的距离最少也要空出3个ATC闭塞分区：

120、70用于弯道、岔道、施工现场等处的速度控制。

随着列车列数的增加，有缩短行车时间间隔的必要，因此把原来30km／h为信号的站内轨道电路分割成两部分，采用了以70km／h为信号进入站台中部的方法。

（3）构成

ATC装置如图6—8—4、图6—8—5所示，由地面和车上装置构成，通过其相互结合来发挥系统功能。

．

（4）ATC信号收发装置

ATC信号收发装置的基本功能如下所述：

①检测每段轨道电路内有无列车：

②了解有关其他轨道电路的信号；

③了解前方线路的线路条件、道岔的开通方向、联锁装置的动作状态；

④将这些结果及各轨道回路所要的信号发送出去。

作为发挥该功能的手段使用了AF（AudioFrequency：

音频）轨道电路。

AF轨道电路的长度为ATC闭塞分区的1/2~1/3。

之所以如此，是因为如果将2．5~3km长的ATC进路区间作为一个轨道电路，由于信号在电路的途中衰减使信号接收电子降低，会导致信号不能正确地传送到车上。

ATC信号电流按照30~270的各个信号，分配主信号10~36Hz及副信号12~32Hz调制频率，将主信号和副信号组合在一起分别调制到载波上，以载频的信号电流传送出去。

载波如表6—8—1所示，在上行线和下行线分别配以不同的载频频率，以免相互干扰。

在同一条线上使用2种不同的载波，相邻的轨道电路也使用不同的载波，以防止轨道的绝缘损坏事故。

（5）超高速设备

在山阳新干线为了适应300km／h的运行速度，用超高速试验车（500系）进行350km／h的行驶试验。

ATC装置上也增加了300、330、350的信号显示。

但是这个增加的信号由脉冲转发器对500系列进行识别，只在500系列行驶时向地面ATC装置发出允许超高速行车的信息，只对500系列运行前方一定的区间发送300、330、350的信号。

另外，有关列车的进路控制，根据得到的超高速许可信息，比运营列车提前作出前进线路构成的准备，见图6—8—6。

2．新干线ATC系统特点

（1）采用电源同步单边带载频传送方式

新干线的牵引电流高达1000A以上，它含有许多谐波分量（如1000Hz左右的电流可达20A）；

考虑到轨道电路的不平衡（5％）和车上接收的不平衡（5％），地面和车上的干扰电流分别可达0．7A和1．4A，采用一般方式的轨道电路难以满足S／N的要求。

电源同步足指所用载频不是固定不变的，是随着电源频率变化而变化。

例如，若采用电网50Hz的20次阶波为载频，当电源有土0．2Hz的变化时，载频则在996~1004Hz范围内变化，与电源频率的变化保持同步。

这种调制方式对以接触网高次谐波分量为主要成分的干扰源具有较强的抵抗能力。

分析表明，采用电源同步单边带载频传送方式，其最大干扰量的允许值可达信号电平的20-30倍（实际设计中按15倍考虑），即电源同步单边带载频传送方式具有很强的抗干扰能力。

采用该方式的另一优点是展宽了信号可使用频率。

不采用电源同步SSB方式时，若载频设为50Hz的20次谐波（1000Hz），按电源土1％考虑，则无高次谐波影响的频带为1010~1039．5Hz。

考虑到信号频率和干扰频率之间保持一定间隔（如l0Hz），则信号可使用较上述增加了，30Hz信号频率范围可达方式时，SSB而采用电源同步。

l0Hz频率范围只有．

2倍，从而能稳定地传送6个以上的信号。

（2）确保安全的多种ATC停车信号

新干线ATC的停车信号有其独特的一面，按其显示条件分为O、O、O（在东北，上越3l2新干线增设了O）信号。

当然车内信号的显示则是相同的。

2EO停车信号与设于地面的P点控制相结合使用。

当列车接收到30信号，并通过控制停1车用的P点后，ATC车上信号由30变为停车信号O。

这样，有利于提高行车效率。

lO信号是一种无电流的停车信号。

当列车进入到有车区间或轨道电路处落下状态时，2后续列车收不到信号而停车，从而确保行车安全。

但以无电流方式作为停车信号存在着严重的缺点，即当列车在无电流区段若收到某速度段的干扰信号时，极易产生错误动作，因而以后采用有电流的O信号，为区分起见，有电流的O信号以O表示。

O信号通过轨道电2E2E22路传送，通常是在以下情况发送O信号：

2E操作列车防护开关时；

混线检测设备动作；

O信号发生故障时。

3O信号是为防止列车冒进或越出到下一站而设置。

它没置在进站进路终端或出站进路3始端或尽头线终端。

O信号最初采用单频信号，后发现在采用谐振式接收感应器时，当失3谐的不平衡电流增大，车上有可能收到类似O信号的信息。

为此，东北、上越新干线采用3非谐振式接收感应器，O信号采用调制方式，以提高抗干扰性能。

33．新干线ATC设备的发展

新干线ATC设备已有30余年历史，它经历着不断改型、更新的各个发展阶段。

纵观其发展过程，可以明显看出：

ATC设备是随着电子技术日新月异的发展而发展，，它也随着新于线的动车更换新型对ATC设备提出相应的更新要求而发展。

新干线ATC设备的发展大致可归纳为3个阶段：

第一阶段：

ATC设备的代表类型为ATC—lA和ATC一1B型。

东海道新干线采用的是ATC—lA型，该设备是汇集了当时信号技术的精华，采用了当时的最新电子器件（锗晶体管等）。

山阳新干线（冈山段）则使用了ATC一1B型。

它是根据250km／h列车运行速度和列车夜间运行的要求而研制的，使用了当时最新的硅元器件。

现场统汁表明，采用硅元器件的故障率较使用锗晶体管减少了一个数量级。

ATC—lA和ATC一1B型均为电源同步SSB单载频方式。

第二阶段：

ATC没备的代表类型为ATC—lD型。

这是在建设东北、上越新干线时，根据全国（日本）新干线铁道网整备计划，为实现50Hz电气化牵引的要求而研制的新型ATC设备。

它要求设备能获得众多的满足故障安全要求的信息，并要求有更高的可靠性和安全性，及设备与既有新干线ATC设备有兼容性。

经过详细比较分析，并结合ATC一1A和ATC一1B型的运用经验，决定采用“电源同步单边带（SSB）载频双频组合方式”即ATC一1D型。

1973年12月，日本铁路将ATC一1D型地而设备作为全国新干线铁道ATC系统地面设备的标准。

以后，以1974年新大阪、品川事件为契机，进行了众多的调研，对标准进行了修订，并于1976年6月15日公布实施。

ATC一1D型设备采用了TTL电路和IC等20世纪70年代的电子技术。

实际的故障设计表明，ATC一1D型元器件的故障率较ATC一1B型又下降了1个数量级。

这充分表明，随着电子技术的发展，ATC系统的可靠性得到了进一步的提高。

ATC一1D型地面设备构成。

7—8—6框图见图

第三阶段：

是以ATC一1C型、ATC一1W型为代表，它仍以采用微电子（ME）技术为主要特点。

ATC一1G型设备主要是用于1985年新开发的100系全新型新干线列车配套而研制的。

由于新型机车头部形状的变化（变细长），又要保证原有的定员，因而司机室变得更小，这就要求车载ATC设备实现小型化和轻量化。

采用微电子技术就能充分满足此要求。

ATC一1G型设备装载于100系列车，行驶于东海道、山阳新干线。

ATC一1W型地面设备使用于山阳新干线。

它是在山阳新干线的ATC一1B型和全国新干线网ATC一1型的基础上，又考虑到将来能满足350km／h列车高速运行要求，并与现有设备兼用而开发的。

它是采用电源同步SSB、双频组合方式来实现多显示的设备。

由于采用了微处理器进行处理，实现了节能、高性能的目标。

此阶段的特点是在既有新干线（山阳新干线）设备更新时；

采用了微电子技术（微机等），而所用的CPU的功能也随着电子技术的飞速发展而不断提高，由8位发展到16位、32位。

以下就有代表性的ATC地面和车载设备类型（ATC—ID、ATC一1G、ATC一1W型）作一介绍。

4．新干线ATC设备主要类型介绍

（1）ATC一1D型地而设备

ATC--1D型地面设备始用于东北、上越新干线，今后将作为全国新干线铁路网的定型设类设备的比较。

3这1D一TCA、1B一ATC、IA—TCA则是2—8—6备。

表．

（2）ATC一1W型地面设备

现将山阳新下线采用的ATC--IW型地面设备的特点叙述如下：

①采用16位的微机

作为本设备处理中枢的微机采用了16位的CPU，从而能确保设备的小型化和高性能。

采用了在安全性能方面有良好业绩的总线同步串联二重系方式。

②集中处理结合连线

将继电电路构成的结合连线的逻辑，放在一个ROM内。

根据输入的显示图表，该ROM的逻辑能自动完成。

这样要改变显示时，只要更换ROM就很方便地能实现。

此外，由于能将机械室内的所有结合连线进行集中处理，一旦将来更换微机联锁时，有可能用1根电缆的串联接口方式来实现