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1、1.原理图 132.控制过程 143.特点 15三、铁道信号新技术发展趋势 17铁道信号基础设备概述一、基础设备概述1.信号机1.1.信号机的分类1.按发出信号的机具可分为：色灯信号机、臂板信号机、表示器和标志等。2.按信号机的用途可分为：进站、出站、进路、调车、通过、遮断、防护、预告、驼峰、复式及引导信号机等。进站、出站、进路、通过、遮断、防护等信号机，都能独立地显示信号，指示列车运行的条件，叫做主体信号；预告信号机和复示信号机等，本身不能独立存在，而是从属于某种信号机的，所以这些信号机叫做从属信号机。例如，进站预告信号机便是从属信号机，进站信号机是它的主体信号机。3.按信号的显示数目可分为

2、：单显示、二显示、三显示和多显示。出站信号机和进路信号机的复式信号机以及遮断信号机均为单显示的信号机。单显示信号机平时不着灯，没有显示。二显示、三显示和多显示可以根据信号机的用途和需要指示的运行条件来设置。4.按信号机的动作方式可分为：手动信号机、半自动信号机和自动信号机。手动信号机开放信号和关闭信号都由人工操作，称为手动信号机。半自动信号机开放信号由人工操作外，还受列车本身的自动控制，称为半自动信号机。自动信号机开放信号和关闭信号都受列车本身自动控制，称为自动信号机。 1.2信号机的作用信号机用来防护进路，给出各种信号显示，指示列车运行及调车作业。1进站信号机进站信号机的作用是：防护车站；指

3、示进站列车的运行条件；完成联锁任务，保证进路安全可靠。所以车站在列车的入口处，都必须装设进站信号。进站信号机，应尽量避免设在停车后启动困难的上坡道上，地势险峻地点、隧道内、桥梁上，以及在停车后不能全部出清桥梁和隧道的停车地点。在进站色灯信号机上均应装设引导信号，以便信号机临时发生故障或向非接车进路接车等其他原因不能开放时使用。2出站信号机出站信号机主要用于防护发车进路，具体作用为：a、在人工闭塞区间，指示列车可否发车，保证发车进路上的道岔位置正确，进路上无车，没有建立敌对进路，进路已经锁好，运行安全；b、在半自动闭塞区间，指示列车可否占用区间，进路和区间无车，进路上的道岔位置正确，没有建立敌对

4、进路，进路已经锁好，运行安全；c、在自动闭塞区间，指示列车可否占用站外的第一个闭塞分区，进路和第一个闭塞分区空闲，进路上的道岔位置正确，没有建立敌对进路，进路已经锁好，运行安全。3进路色灯信号机进路色灯信号机的作用：在有几个车场的车站，为指示列车由一个车场开往另一个车场，应设进路色灯信号机。用以防护列车从一个车场转线到另一个车场时的转场进站用。进路色灯信号机按用途可分为：接车进路色灯信号机对到达列车指示运行条件；发车进路色灯信号机对出发列车指示运行条件；接、发车进路色灯信号机对到达及出发列车指示运行条件。4通过信号机 通过信号机的作用：通过信号机装设在自动闭塞区段时，是作为指示列车能否进入闭塞

5、分区（自动闭塞区段两架通过信号机之间的区间称为闭塞分区）之用；装在非自动闭塞区段线路所处的通过信号机，是作为指示列车能否进入所间区间（两线路所或线路所与车站间的区间，称为所间区间）之用。 5遮断信号机遮断信号机的作用：为防护道口、桥梁、隧道以及塌方落石等危险地方而设置的信号机。遮断信号机仅防护本线路，当有多线路时均单独设置，而且线路两个方向亦必须分别设置。 6预告信号机自动闭塞区段，进站信号机前方的通过信号机，已经起到了预告信号机的作用，所以不再装设预告信号机。技规（第9版）已规定不论是否装设机车信号（点式或接近连续式机车信号）的半自动闭塞区段，进站信号机前方均应装设预告信号机。7调车色灯信号

6、机调车信号机的作用：为保证列车在站内的行车安全，凡影响列车作业的调车进路，均应设置调车信号机。调车信号机要根据调车作业的实际需要装设。8驼峰色灯信号机为了提高编解作业效率，保证安全及改善调车人员的劳动条件，在峰顶平台与加速坡连接处的峰顶线路最高处，装设驼峰色灯信号机。在驼峰上调车时，主要是推送解体作业，不利于调车司机瞭望信号，所以驼峰色灯信机都装设驼峰复示信号机。9驼峰辅助信号机驼峰调车作业是通过机车推送列车进行的，因此司机瞭望驼峰信号比较困难。为此，还须在到达场设置驼峰色灯辅助信号机。驼峰色灯辅助信号机平时显示红色灯光，对到达列车起停车信号的作用。在必要时兼作出站或发车进路信号机，指示列车开

7、住邻站或前方车场。当信号显示本身不能区分进路时，还须装设进路表示器。驼峰色灯辅助信号机显示一个黄色灯光，指示机车车辆向驼峰预先推送。当办理驼峰推送进路后，其他灯光显示与驼峰色灯信号机相同。10驼峰复示信号机驼峰色灯复示信号机：当驼峰辅助信号机的显示仍不满足司机进行作业的要求时，可设置驼峰复示信号机。驼峰色灯复示信号机采用方形背板，透镜式色灯两个双机构的高柱信号机，灯光排列为黄、绿、红、月白。平时无显示，当显示一个黄色灯光指示机车车辆向驼峰和预先推送。当办理驼峰推送进路后，其他灯光显示为复示驼峰色灯信号机的显示。11复示信号机进站、出站、进路及半自动闭塞区段线路所的通过信号机，因受地形、地物影响

8、，达不到规定的显示距离时，应在其主体信号机显示能达到的最远处设置复示信号机，以保证信号的连续显示。12接近信号机列车运行速度超过120km/h的区段，应设置两段接近区段，在第一接近区段和第二接近区段的分界处，设接近信号机，在第一接近区段入口100m处，设置机车信号接通标。半自动闭塞、自动站间闭塞区段，进站信号机为色灯信号机时，应设色灯预告信号机或接近信号机。接近信号机的灯光熄灭、显示不明或显示不正确时，均视为进站信号机为关闭状态。1.3.信号机目前应用由于信号显示制度的变化，从进路制向速差制转变，并由三级速度制向始端、终端速度与三级速度结合发展，当列车最高速度为120Km/h时，我国铁路一般采

9、用三显示自动闭塞的信号机；列车最高运行速度达到160Km/h时，我国铁路一般采用四显示自动闭塞的信号机；当列出速度大于200Km/h时，地面不再设固定信号，取而代之的是以机车信号为主的列控系统。信号机也发生了变化，色灯信号机早已替代了臂板信号机，并向着LED信号机发展。2.转辙机2.1转辙机的分类1.按动作能源和传动方式分类：电动转辙机（ZD6、S700K）、电动液压转辙机（ZY（J）、电控转辙机（ZK）2.按电源种类分类：直流转辙机（ZD6、ZY、ZK）、交流转辙机（S700K、ZYJ7）3.按动作速度分类：普通动作转辙机和快动转辙机4.按锁闭道岔的分类：内锁闭转辙机和外锁闭转辙机5.按是否

10、可挤分类：可挤型转辙机和不可挤型转辙机ZD6-A主要应用于非提速区段及提速区段的侧线上S700K型具有表示电路自检锁闭功能，卡缺口时，锁舌伸不出来，内锁闭无法锁闭，不能接通表示电路，即有道岔表示时转辙机必须在内锁闭状态。2.2转辙机的作用转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔正确地反映道岔的实际位置，道岔的见鬼密贴于基本轨后，给出相应地表示道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示2.3转辙机目前应用ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式，不适用于提速道岔，主要用于非提速区段以及提速区段的侧线上；S700K电动转辙

11、机适用于尖轨或可动心轨采用外锁闭的道岔，在我国主要干线上大量使用；ZDJ（9）既适用于多点牵引分动外锁闭的道岔转换，也可用于尖轨联动的内锁闭道岔转换；ZYJ7型电液转辙机大量运用在提速道岔上；ZK系列电空转辙机主要用在驼峰调车场。3. 轨道电路轨道电路由钢轨线路、钢轨绝缘、电源、限流设备、接收设备组成。其中钢轨线路是由钢轨和钢轨端部的导接线和两端的连接导线组成。钢轨绝缘是钢轨线路两端的绝缘装置，在轨道的轨距板、轨距保持杆、尖轨连接杆等都安装有绝缘装置。电源常用直流电源、交流电源、脉冲电源等。限流设备是由可调整的电阻器或电抗器组成。接收设备常用电磁式继电器或电子式继电器。1.轨道电路1.1轨道电

12、路的分类1.按动作电源分为：直流轨道电路和交流轨道电路2.按工作方式分为：开路式轨道电路和闭路式轨道电路3.按分割方式分为：有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路4.按轨道电路内有无道岔分为：无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路1.2轨道电路的作用轨道电路的第一个作用是监督列车的占用。利用轨道电路监督列车在区间或列车和调车车列在站内的占用，是最常用的方法。由轨道电路反映该段线路是否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据，还利用轨道电路的被占用关闭信号，把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来。轨道电路的第二个作用是传递列车信息。例如，移频自动闭塞利用轨道电路中传递不同的频率来反映前行列车的位置 ，决

13、定各信号机的显示，为列车运行提供行车命令。轨道电路中传送的行车信息，还为列车运行自动控制系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、运行前方信号机状态和线路条件等有关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。因此，轨道电路被广泛作为传递行车信息的通道。2.计轴设备计轴设备的分类：按计数性能和应用范围分为行车用计轴设备和调车用计轴设备。计轴设备的作用：利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。3.应答器应答器的分类：根据能源供应及信息提供方式分为无源应答器和有源应答器应答器的作用：向列控车载设备传送线路基本参数、线路

14、速度信息、临时限速信息、车站进路信息、道岔信息等信息。可用于列车安全防护、道口控制、定位停车、车种识别、进路预排、临时限速及其他各种限速、报公里标、电力机车分相自动转换及受电弓自动控制方面。应答器的工作原理：列车接通应答器时，首先通过能源无线发送变频能源给地面应答器，应答器通过能源接受天线接受高频能源并转变成电能提供给信息储存装置及发送天线；信息储存装置将信息编码通过发送天线送向机车查询器；机车查询器通过接收天线收到地面数据，这样耦合一次，即完成一次传送信息任务。4.感应环线感应环线的作用：车地信息传输。在地铁系统中用轨道交叉感应环线实现了移动闭塞控制；许多铁路线路由于使用了轨道交叉感应电缆实

15、现了列车自动控制。感应环线交叉：可以避免牵引电流对感应环线的干扰 与其他双绞电缆一样，交叉可以减少累积感应干扰 可以传递列车定位信息5.电源屏电源屏的分类：按用途可分为：继电集中电源屏、计算机连锁电源屏、驼峰电源屏、区间电源屏、25Hz轨道电源屏、三相交流转辙机电源屏等 按使用技术可分为：工频电磁技术的普通电源屏、工频电磁技术与高频电力电子技术结合的“智能”电源屏、全高频电力电子技术智能电源屏电源屏的作用：给电气集中连锁、自动闭塞、驼峰信号设备等供电总结：基于工频电磁技术的普通电源屏正在逐步淘汰，基于工频电磁技术与高频电力电子技术结合的“智能”电源屏目前正在运用，但属于过渡阶段。全高频电力电子

16、技术智能电源屏是以后的发展趋势6.列控系统 列控系统满足了高速铁路行车所需要的以速度信号代替色灯信号的要求，使车载信号成为主体信号，直接控制列车运行速度，保证了行车安全，提高了运输能力。该系统包括列车自动保护系统（ATP）、列车自动监督系统（ATS）、列车自动运行系统（ATO）三个子系统。在高速铁路中，更加注重ATP系统的发展和应用，其车载设备主要是以ATP设备为主。列控系统主要由地面列控中心或无线闭塞中心、轨道电路、地面点式信号设备、车地传输设备和车载速度控制设备构成。地面设备的功能主要是：检测列车的位置，根据前行列车的位置和进路的情况确定列车的限制速度，向列车传递限制速度信息、线路信息等。

17、车载设备的功能主要是：接受限制速度信息并显示；对列车运行速度进行监督，超过限制速度自动制动减速，以保证列车在限速点前速度降到限速值以下。CTCS系统分级：CTCS0级，为既有线的现状由通用机车信号和运行监控记录装置构成。CTCS1级，由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。CTCS2级，是基于轨道传输信息的列车运行控制系统；CTCS2级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计；CTCS2级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。CTCS3级

18、，是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统， CTCS3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞；CTCS3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。CTCS4级，是基于无线传输信息的列车运行控制系统；CTCS4级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞；CTCS4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查；CTCS4级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。列控系统是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动

19、操纵系统。从技术发展的趋势看，列控系统是向着数字化、自动化、网络化的方向发展的，其主要作用是保证列车行车安全、提高运输效率。列控系统在各国有一个发展历程，尤其是进入20世纪90年代以后，世界上许多国家研制开发了具有本国特色的列控系统。在技术上比较有代表性的且已投入使用的列控系统主要有：德国的LZB系统，法国的TVM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统，以及我国使用的CTCS2级列控系统，这些系统的共同特点是：可以实现自动连续监督列车运行速度，可靠地防止人为错误操作所造成的恶性事故的发生，保证列车的高速安全运行。7.轨道电路的历史发展及使用情况中国投入运营的自动闭塞系统有：交流计数自

20、动闭塞系统、4信息移频自动闭塞系统、18信息移频自动闭塞系统、法国的U-T自动闭塞系统。人民生活水平的提高，要求乘座列车时，需要更加舒适，并尽量少受噪声、电磁干扰辐射的影响，为此需发展绿色铁路。随着列车运行速度的不断提高，现有自动闭塞系统系统已远远不能满足列车高速行驶的需要，为此需要发展基于数字轨道电路系统和基于通信技术的列车运行控制系统以满足列车安全运行的需要。如研制新的数字化且符合电磁兼容要求的轨道电路系统，就可以使用长钢轨，就可以降低噪声，少一些电磁辐射的影响；发展新一代的轨道电路系统，可以为列车运行控制系统提供更多的信息，使列车运行更加安全，同时可以减少列车司机的劳动强度，对提高劳动生

21、产力具有重要的意义。为了检查列车占用钢轨线路状态，美国人鲁宾逊1870年发明了开路式轨道电路，1872年研制成功了闭路式轨道电路，于1873年首先在宾西法尼亚铁路试用，从此诞生了铁路自动信号。中国铁路在建国前采用的轨道电路传输信息少，分布也极不平衡，建国后从50年代中期开始，轨道电路技术在中国有了长足的发展，不仅传输的信息量增加而且它的使用已遍及全国铁路各线，构成了中国铁路信号技术发展的基础。1924年，中国首先在大连-金州间，沈阳-苏家屯间建成自动闭塞，采用的是交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是中国最早采用的轨道电路。7.1直流轨道电路和直流脉冲轨道电路 1、直流轨道电路 京奉铁路在联

22、锁闭塞设备中自动控制出站信号机恢复定位，最早用的水银轨道接触器。1925年首先在秦皇岛及南大寺两站装设了直流闭路式轨道电路，取代了水银轨道接触器，这是中国最早使用的一种直流轨道电路，轨道电路器材用的是英国麦堪和荷兰德两家公司的产品。1942年，在济南站中修建了进路操纵手柄式继电电气集中联锁，轨道电路是直流闭路式的，器材为日本产品。1952年，衡阳站建成进路操纵继电式电气集中联锁。轨道电路也是直流闭路式的，器材是上海华通、新安电机厂新成电器厂的仿美制品。在50年代初，从苏联引进了HP-2型直流轨道电路，曾用在蒸汽牵引区段的小站联锁设备中。由于它抗干扰性能差，继电器不能集中管理，所以使用较少，已逐

23、步被交直流轨道电路所取代。直流轨道电路没有绝缘破损防护功能，抗干扰性能差，受直流电气牵引电流的干扰，不能正常工作。1960年，中国在宝鸡-凤州段建成了第一条单相工频交流电气化铁路。为防止牵引电流的干扰，根据苏联资料仿制成一种单轨条式直流轨道电路，曾在宝凤段各站的站线上使用过。2、直流脉冲式轨道电路 钢轨绝缘铁道部科学研究院从52年起便开始研究电冲轨道电路。初期在现场试验的轨道继电器为桥式磁系统的偏极继电器，它的衔铁材质性能差，接点弹力容易变化，继电器工作不够稳定，以后改为极性保持式轨道继电器。58年，TY-58型电冲轨道电路，首先在沈山线锦州-高台山间，共182Km的双线区段上装设了以TY-5

24、8型电冲轨道电路为基础的架空线式电冲自动闭塞。59年又将电冲分为正、负电冲及无电冲三种信息，于是实现了无架空线式电冲自动闭塞，即极性电冲自动闭塞。这种轨道电路结构简单，传输距离较运，缺点是抗干扰能力差。60年代，铁道部科学研究院曾研究利用电冲信息实现与本制式相配套的机车信号，未获成功。因为铁道部要求自动闭塞必须有与本制式相配套的机车信号，所以从此电冲轨道电路便逐步被交流计数电码轨道电路所代替。电冲轨道电路从50年代初期开始研制，到60年代初期得到广泛应用，为运输生产发挥了很好的作用。它是中国第一个自己研制的用作传输自动闭塞信息的轨道电路。从这时起，中国才有直流脉冲轨道电路。为发展脉冲式轨道电路

25、提供了宝贵的经验，是中国轨道电路技术的一个较大的进步。1968年初，铁道部科学研究院与沈阳、北京等铁路局协作，开展了极性频率脉冲轨道电路的研究，到1972年初，中国用不同方案的极性频率脉冲轨道电路作为基础设备，修建了666Km的双线自动闭塞。极性频率脉冲轨道电路在试用中曾发生过以下问题：邻线干扰，两线一地输电线干扰，断轨检查性能差。为此提出了采用低压脉冲传输的设想。1974年，完成了统一方案试验，统一方案集各铁路局的成熟经验，采用了热机备用的冗余技术，并着重解决了轨道电路的调整、分流及断轨状态所存在的问题，同时也解决交流侵入、邻线干扰及高压线路接地干扰等问题，经试用后，于1980年通过铁道部初

26、步技术鉴定，以后便得到了进一步推广。7.2交流连续式轨道电路 1、交直流轨道电路 满铁从1925年开始，在长大线主要车站修建了电气集中联锁，轨道电路用的是N-8型交直流轨道电路和二元二位式轨道电路。交直流轨道电路装在站内道岔区段上，这是中国最早使用的一种交直流轨道电路，它的器件是日本产品。中国在50年代中期开始引进信号技术，这时由沈阳信号工厂仿制出KHP-5型和HBP型交直流轨道电路器材。这种轨道电路，在非电化区段的中、小站色灯电锁器联锁和小站电气集中联锁中得到应用。1959年，中国第一个采用大插入继电器的590型组合式电气集中，在北京站建成并交付使用。站内采用HBTIII-200型交直流轨道

27、电路，这种轨道电路与HBP-250型交直流轨道电路相似，器材是沈阳信号工厂仿苏产品。1964年中国研制成功AX系列安全型继电器，1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，首先在南翔站使用，此后JZXC-480型交直流轨道电路在非电化区段的车站上迅速大量推广，取代了所有其他制式的交直流轨道电路，从而使中国的交直流轨道电路的制式得到统一。2、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路 JW-2型驼峰轨道电路，应变速度较慢，调整困难，不甚适合驼峰轨道电路的技术要求。1969年研制成功了驼峰轨道电路用的JZXC-2.3型交直流轨道电路。中国早在1960年，有些铁路局为了节省

28、电缆，在牵出线、接近区段，就安装了一种阀式轨道电路，到70年代中期，因平交道口事故有所增加，有些铁路局又开始使用阀式轨道电路设计道口信号。北京铁路局科研所和天津铁路运输学校合作，于1982年研制成使用阀式轨道电路的道口信号，同年通过部级鉴定。为了解决在继电半自动闭塞区间自动检查列车是否完整到达，铁道科学研究院参照苏联和日本25Hz轨道电路的工作经验，开展了25Hz长轨道电路的研究，1978年，在原齐齐哈尔铁路局昂昂溪电务段的协助下，试制出一套样机。1979年，在成都北站与天回镇站间电化区段安装试用。1983年通过了铁道部鉴定。与此同时，原齐齐哈尔铁路局仿效日本电路在本局非电化区段也进行了25H

29、z长轨道电路的试验，并于1980年10月，通过铁路局鉴定。3、相敏轨道电路 1924年满铁在大连-金州间和沈阳-苏家屯间修建的自动闭塞，轨道电路采用二元三位式相敏制，这是中国最早使用的轨道电路，器材用的是美国产品。至1942年，长大线全线建成自动闭塞，器材是日本仿美制品。二元三位式轨道电路工作稳定，直至1984年在长大线的沈阳-四平段仍然残留有这种轨道电路制式的自动闭塞。轨道继电器接点有三个位置，所以以它为基础修建的自动闭塞无需架空线，就可实现三显示自动闭塞。中国从1925年开始在长大线主要车站上修建了电气集中联锁。在这些车站的到发线上，采用50Hz交流二元二位式轨道电路。1937年后，在京奉

30、铁路个别车站上也安装有50Hz交流二元二位式轨道电路。在50年代，从苏联引进了50Hz二元二位式轨道电路。1954年由铁道科学研究所、电务设计事务所及天津铁路管理局组成的试验小组，在京山线具有迷流干扰的古冶地区和道床电阻很低的北塘盐碱地段，进行了不同类型轨道电路的特性比较及电气参数测试和采集，以便为这种地区的轨道电路设计提供依据。为配合修建交流电气化铁路，考虑到站内没有合适的轨道电路制式，从78年开始研制双轨条25Hz相敏轨道电路，它实质上也是二元二位式轨道电路，不同点是信号频率为25Hz。25Hz相敏轨道电路是由通信信号公司研制的，80年首先在联平关站站内安装试点，同年同月，又在石家庄枢纽安装并投入试用。经过两年的试用和改进，于82年通过铁道部鉴定。7.3交流计数电码、移频、高频轨道电路及计轴设备 1、交流计数电码轨道电路 中国为了解决与自动闭塞相配套的机车信号和得到较好的轨道电路传输特性，于58年从苏联引进了交流电码轨道电路，59年开始在北京-南仓间修建的50Hz交流计数电码自动闭塞工程中使用，器材是由