第一篇：鐵路信號系統(tǒng)拆解

CTCS-3級列控系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實現(xiàn)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(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段對高速運行下的列車進(jìn)行運行速度、運行間隔等實時監(jiān)控和超速防護(hù)，以目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動優(yōu)先的方式監(jiān)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(tǒng)主要有以下特點：

1、CTCS-3級列控系統(tǒng)是符合中國國情路情的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、達(dá)到世界一流水平的先進(jìn)列控運行控制系統(tǒng)；

2、CTCS-3級列控系統(tǒng)是按照中國鐵路一張網(wǎng)原則規(guī)劃的列控系統(tǒng)技術(shù)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(lián)互通；

3、CTCS-3級列控系統(tǒng)成功采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動優(yōu)先、GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，標(biāo)志我國鐵路列車運行安全控制技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平；

4、CTCS-3級列控系統(tǒng)基于CTCS-2級列控系統(tǒng)構(gòu)建，大量采用成熟技術(shù)，整合適配大量既有系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)成熟、經(jīng)濟(jì)實用、安全可靠；

5、CTCS-3級列控系統(tǒng)實現(xiàn)了我國列車運行控制的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)制造技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、工程應(yīng)用技術(shù)、仿真測試技術(shù)、維護(hù)管理技術(shù)再創(chuàng)新和整體升級；

6、CTCS-3級列控系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)手段，構(gòu)建完善的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、以運營場景作為導(dǎo)入、按照歐洲安全設(shè)計流程實現(xiàn)、采用

系統(tǒng)評估作為系統(tǒng)確認(rèn)手段，為我國鐵路列車控制系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)建了完善的技術(shù)平臺；

7、CTCS-3級列控系統(tǒng)的創(chuàng)新實現(xiàn)，形成了鐵道部CTCS技術(shù)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(yīng)商和運用單位結(jié)合的運用管理平臺、企業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造、施工、測試等生產(chǎn)和施工人才隊伍平臺；

8、CTCS-3級列控系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建了鐵道部統(tǒng)一組織領(lǐng)導(dǎo)下，以項目為依托、以核心企業(yè)為主體，聯(lián)合國外技術(shù)支持方、國內(nèi)高校、科研單位和設(shè)計院，產(chǎn)、學(xué)、研一體的技術(shù)創(chuàng)新體系。

中國通號是中國軌道交通領(lǐng)域信息和自動控制產(chǎn)業(yè)基地之一，是國內(nèi)系統(tǒng)集成及配套能力最強的專業(yè)化企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)品主要分為信號、通信、基礎(chǔ)、線纜四大類。

信號系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：移頻自動閉塞、車站電碼化、地面查詢應(yīng)答器、主體化機車信號、列控中心及車載設(shè)備，列車調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)備（TDCS），分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)備（CTC），微機監(jiān)測設(shè)備，列車超速防護(hù)設(shè)備（ATP），列車自動監(jiān)督設(shè)備（ATS），計算機聯(lián)鎖設(shè)備，微機計軸設(shè)備，道口防護(hù)設(shè)備，編組站綜合集成自動化設(shè)備（CIPS），駝峰溜放控制設(shè)備，信號產(chǎn)品測試設(shè)備等。

通信系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括：無線列調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、無線車次號校核系統(tǒng)設(shè)備、無線接入設(shè)備，GSM-R終端設(shè)備，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，鐵路電務(wù)管理信息化系統(tǒng)設(shè)備，鐵路應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)設(shè)備，列車服務(wù)信息系統(tǒng)設(shè)備，客運信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)備，會議電話及會議電視系統(tǒng)設(shè)備，數(shù)字式電話集中機，列車廣播機，光纜線路自動監(jiān)測設(shè)備，光電數(shù)字引入柜，客票售檢系統(tǒng)設(shè)備（AFC）等。

信號基礎(chǔ)設(shè)備主要包括：25Hz信號電源屏、區(qū)間信號電源屏、駝峰信號電源屏、繼電聯(lián)鎖信號電源屏、計算機聯(lián)鎖信號電源屏、三相交流轉(zhuǎn)轍機電源屏，電動/電液轉(zhuǎn)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)機柜機箱等。

線纜產(chǎn)品主要包括：數(shù)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(shè)備、制動電阻裝置、機車儀表。

電力工程高頻開關(guān)直流組合電源柜、電動操作機構(gòu)、真空斷路器、隔離開關(guān)、電力鐵塔等。

中國通號擁有的信號系統(tǒng)技術(shù)主要有自動閉塞系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、國產(chǎn)化列車自動防護(hù)ATP系統(tǒng)、車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)、駝峰自動控制系統(tǒng)、道岔轉(zhuǎn)換安全保障系統(tǒng)等。

自動閉塞系統(tǒng)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(huán)電碼化。

車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)主要有DS6-11型雙機熱備系統(tǒng)、DS6－20型三取二冗錯系統(tǒng)、DS6-K5B型二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、DS6-50型聯(lián)鎖和列控一體化集中控制的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。

調(diào)度集中系統(tǒng)主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)。車站列控中心和應(yīng)答器系統(tǒng)作為CTCS2級列控系統(tǒng)地面主要組成部分，適用于裝備計算機聯(lián)鎖或6502電氣集中、CTC或TDCS車站。

國產(chǎn)化列車自動防護(hù)ATP系統(tǒng)：包括區(qū)域控制中心、車載設(shè)備、數(shù)字軌道電路三個子系統(tǒng)。

駝峰自動控制系統(tǒng)主要有TW-2型駝峰自動化系統(tǒng)、FTK-3型駝峰自動控制系統(tǒng)、TYWK型駝峰信號計算機一體化控制系統(tǒng)及編組站綜合集成自動化系統(tǒng)（CIPS）。

中國通號擁有的通信系統(tǒng)技術(shù)主要有無線通信、視頻監(jiān)控、專用通信、智能交通、專用信息管理等。

無線通信系統(tǒng)技術(shù)主要有列車無線調(diào)度系統(tǒng)、DMIS無線車次號、800M列尾裝置和列車安全預(yù)警綜合系統(tǒng)、DMIS調(diào)度命令無線傳送系統(tǒng)等。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)主要有鐵路線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)及高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

專用通信系統(tǒng)技術(shù)主要有IP智能通信系統(tǒng)、鐵路資源監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)技術(shù)主要有自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、列車移動補票系統(tǒng)、鐵路GSM-R SIM卡管理系統(tǒng)。

專用信息管理系統(tǒng)主要有鐵路電務(wù)管理信息系統(tǒng)、鐵路資金結(jié)算信息系統(tǒng)、地鐵集中告警系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、鐵路財務(wù)會計管理信息系統(tǒng)及項目管理系統(tǒng)等。

第二篇：鐵路信號系統(tǒng)影響因素

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鐵路信號系統(tǒng)影響因素

作者：魏毅

來源：《現(xiàn)代裝飾·理論》2011年第07期

摘 要 鐵路對我國的發(fā)展起著重要作用。由于鐵路運輸?shù)陌踩?、?jīng)濟(jì)、效率高、成本低等優(yōu)勢，世界各國都在加快鐵路運輸?shù)陌l(fā)展。鐵路信號系統(tǒng)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(guān)鍵詞 鐵路；信號系統(tǒng)；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(rèn)識到鐵路信號系統(tǒng)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(dǎo)致信號不同意。雖然在經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國鐵路信號系統(tǒng)已經(jīng)有了較快的發(fā)展。事實上，影響鐵路信號系統(tǒng)的因素有很多，正是由于這些因素的影響使鐵路信號系統(tǒng)會出現(xiàn)問題。本文主要就鐵路信號系統(tǒng)影響因素進(jìn)行了分析。

1.鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)成1.1 行車調(diào)度指揮系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，在計算機技術(shù)、信息、通信、決策、控制技術(shù)的支持下，現(xiàn)代行車調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)了列車遠(yuǎn)程實時監(jiān)視、控制、追蹤和管理的自動化處理。行車調(diào)度指揮自動化系統(tǒng)技術(shù)隨著列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）的改進(jìn)以及新型分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)研發(fā)成功而獲得了長足發(fā)展。TDCS的主要內(nèi)容是列車運行計劃編制和調(diào)整及列車運行監(jiān)視和管理，調(diào)度集中的核心是列車運行控制，TDCS和調(diào)度集中系統(tǒng)構(gòu)成了行車調(diào)度指揮系統(tǒng)。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(wǎng)調(diào)度的主要組成部分。

1.2 閉塞系統(tǒng)

區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時間內(nèi)只能運行一個列車，這就是所謂的閉塞。鐵路信號閉塞系統(tǒng)就是由于閉塞相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)組成。我國鐵路的基本閉塞設(shè)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(gòu)成的一種閉塞就是半自動閉塞。正線是車站信號系統(tǒng)重要的組成部分，但是除此之外，還配有到發(fā)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(qū)段在兩個車站間設(shè)置的線路所，以及自動閉塞區(qū)段為在兩車站間劃分成若干個閉塞分區(qū)而設(shè)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(qū)就是指在自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落。

1.3 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)

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(dǎo)鐵路行車，與線路的閉塞系統(tǒng)密切相關(guān)。信號機的設(shè)置位置在進(jìn)站和出站。進(jìn)站信號機要設(shè)置距離最外方進(jìn)站道岔尖軌尖端大于50m小于400m處。其作用主要是為了防護(hù)車站，指示列車的運行條件，保證接車進(jìn)路的正確和安全可靠，凡車站的列車入口處必須裝設(shè)進(jìn)站信號機。出站信號機設(shè)置在警沖標(biāo)外方3.5~4m處，防止側(cè)面沖突。其作用是為了防護(hù)區(qū)間，作為列車占用區(qū)間的憑證，指示列車能否進(jìn)入?yún)^(qū)間。發(fā)車線端必須設(shè)置出站信號機。2）站內(nèi)聯(lián)鎖。車站聯(lián)鎖是進(jìn)路、道岔和信號機之間相互具有制約關(guān)系。聯(lián)鎖主要包括道岔、進(jìn)路間的聯(lián)鎖；道岔與信號機之間的聯(lián)鎖，進(jìn)路和進(jìn)路間的聯(lián)鎖；進(jìn)路與信號機之間的聯(lián)鎖；信號機與信號機間的聯(lián)鎖。

2.鐵路信號系統(tǒng)影響因素

2.1 設(shè)備系統(tǒng)

近年來，鐵路方面已經(jīng)開始重視信號產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)的可靠性管理。由于在設(shè)備規(guī)范上標(biāo)準(zhǔn)較少、過于簡單、可靠性指標(biāo)不夠全面、可靠性模型的選擇比較少等因素，使設(shè)備系統(tǒng)的可靠性受到影響?？煽啃允且婚T系統(tǒng)工程，與產(chǎn)品全壽命周期的各個階段密切相連，從產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、使用、維護(hù)、報廢等一系列環(huán)節(jié)都始終與可靠性相連。建立第三方可靠性評估機構(gòu)，再制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對單位的可靠性設(shè)計方案進(jìn)行審核?！??23”動車事故的發(fā)生揭示了信號設(shè)備在設(shè)計上存在嚴(yán)重缺陷，再遭雷擊發(fā)生故障后，導(dǎo)致本應(yīng)顯示為紅燈的區(qū)間信號機錯誤顯示為綠燈?？偟膩碚f，我國鐵路信號系統(tǒng)中可靠性應(yīng)用還不夠成熟，還需繼續(xù)深入研究。

2.2 電氣化條件對信號系統(tǒng)的影響

作為弱電系統(tǒng)，信號設(shè)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(tǒng)，它具有額定電壓高、牽引電流可達(dá)到數(shù)百安培甚至上千安培、電力機車為非線性負(fù)載，在整流換相和運行過程中會產(chǎn)生大量諧波成分等特點。這些特點構(gòu)成了電氣化鐵路對信號設(shè)備干擾的基本原因。從干擾的種類來說，可分為傳導(dǎo)、感應(yīng)、輻射三種形式。不同的信號設(shè)備對不同類電氣化干擾的反應(yīng)不同，因此，具體的信號設(shè)備所采取的措施各不相同。

2.3 電纜電源對信號系統(tǒng)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(fù)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(huán)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(tǒng)的影響

每一個系統(tǒng)都有其固有的結(jié)構(gòu)和組織形式，各組成部分不僅受設(shè)備本身技術(shù)水平和實現(xiàn)方式的影響，同時也受外部環(huán)境的影響。鐵路信號設(shè)備的信號采集除來自列車和軌道系統(tǒng)外，車站和區(qū)段調(diào)度所還通過強風(fēng)、雨、雪檢測器及立交處防落物檢測器采集的信號發(fā)出限速或停車

指令；人的因素是鐵路信號系統(tǒng)的主導(dǎo)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(dǎo)鐵路運輸作業(yè)方面，還是在非正常運營條件下對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，特別是局部區(qū)段發(fā)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?shù)取?/p>

3.結(jié)語

隨著我國對鐵路上的投資逐漸擴(kuò)大，鐵路的相關(guān)技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，尤其是有個別的技術(shù)已經(jīng)獨領(lǐng)風(fēng)騷。鐵路信號系統(tǒng)是一個龐大的工程，影響鐵路信號系統(tǒng)的因素很多，既包括內(nèi)部設(shè)備和技術(shù)水平，而且還包括外部條件，由此可見，鐵路信號系統(tǒng)必須選擇最優(yōu)組合方案，才能在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上取得雙贏。

參考文獻(xiàn)：

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第三篇：歐洲鐵路信號系統(tǒng)概況

歐洲鐵路信號系統(tǒng)概況

歐洲是世界上鐵路最發(fā)達(dá)的地區(qū)之—。歐洲國家多，國土面積小，各國內(nèi)部的鐵路網(wǎng)很密集。近幾年來，歐洲鐵路公司和信號公司在對各自的既有信號系統(tǒng)進(jìn)行升級或者技術(shù)改造的同時，在歐盟(EU)委員會和國際鐵路聯(lián)盟(UIC)的推動下，歐洲7大鐵路信號公司，如法國的Alstom(阿爾斯通)公司、瑞典的Adtranz公司、德國的Siemens(西門子)公司、法國的Alcatel(阿爾卡特)公司、意大利的Ansaldo(安薩爾多)公司(含法國CSEE公司)、英國WestingHouse(西屋)公司，以及Invensys公司，聯(lián)合起來為信號系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題制定信號標(biāo)準(zhǔn)，并制造了相關(guān)的產(chǎn)品：

在較大范圍內(nèi)開發(fā)并應(yīng)用新型計算機輔助鐵路運輸管理系統(tǒng)；

在進(jìn)路控制方面，隨著區(qū)域計算機聯(lián)鎖技術(shù)逐步取代陳舊技術(shù)，自動化系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用；

在列車防護(hù)和控制系統(tǒng)方面，研制了基于通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC)；

為了歐洲鐵路信號系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題，制定了統(tǒng)一的、開放性信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)歐洲各國鐵路互通運營。

本章根據(jù)搜集到的有關(guān)歐洲鐵路信號系統(tǒng)的論文、報道和技術(shù)資料，對它們進(jìn)行了歸納整理，從列車運行控制系統(tǒng)、歐洲統(tǒng)一先進(jìn)的列車運行控制系統(tǒng)(即ETCS)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、行車指揮系統(tǒng)、高速鐵路，以及磁懸浮鐵路等方面介紹歐洲鐵路信號系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展，有關(guān)法國、英國和德國的鐵路信號系統(tǒng)的詳細(xì)情況在另外章節(jié)專門介紹。

第一節(jié) 列車運行控制系統(tǒng)一、種類繁多的列控系統(tǒng)

歐洲有7大鐵路信號公司（Alstom、Adtranz、Siemens、Invensys、Alcatel、Ansaldo、WestingHouse，它們都是UNIFE的成員），它們研制生產(chǎn)的列車運行控制系統(tǒng)（ATP/ATC）有十余種，如德國的LZB系列和FZB系列、法國的TVM系列等。這些運行控制系統(tǒng)有的適用于中速鐵路，有的適用于高速鐵路。在歐洲鐵路網(wǎng)上，各個國家的鐵路部門使用各自不同的信號制式管理列車的運營。

二、基于通信的列車運行控制系統(tǒng)

近年來，幾乎所有歐洲國家鐵路都在建立列車運行管理和保證行車安全系統(tǒng)方面尋求新的經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)方案，其中包括地區(qū)性線路。德國鐵路和Adtranz公司共同研究制定了無線通信管理列車運行（FFB）地區(qū)性線路運營規(guī)劃，在建立的列車運行管理系統(tǒng)中，幾乎全部通過無線通信系統(tǒng)來實現(xiàn)通信服務(wù)聯(lián)系，完全不用地面信號和監(jiān)督線路空閑的線路設(shè)備，保證在任何線路上的列車運行安全?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y(tǒng)（CBTC）按歐洲統(tǒng)一的安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，系統(tǒng)符合歐洲PrEN50129和PrEN50128標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的一體化安全要求（SIL4，安全完善度等級4）。

三、列車控制系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化發(fā)展

目前，歐洲由于種類繁多的鐵路信號帛式互不兼容，影響了歐洲鐵路跨國運輸?shù)男省Ｔ跉W盟（EU）和國際鐵路聯(lián)盟UIC的支持下，歐洲鐵路制定了統(tǒng)一的列車運行管理系統(tǒng)ERTMS（歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)），包括歐洲列車運行控制系統(tǒng)ETCS（歐洲列車控制系統(tǒng)）、列車與地面的雙向無線通信系統(tǒng)GSM-R和歐洲運輸管理系統(tǒng)ETMS。

第二節(jié)

歐洲列車控制系統(tǒng)（ETCS）

一、ETCS的產(chǎn)生背景

在歐洲鐵路網(wǎng)上，各個國家的鐵路部門使用各自不同的信號制式管理列車的運營，列車運行控制系統(tǒng)（ATP/ATC）多達(dá)十余種，如LZB系列/FZB系列、TVM系列等，這些信號和控制系統(tǒng)互不兼容。因此，跨國境運營的列車要么穿過邊境抵達(dá)另一個國家后停下來更換機車，要么根據(jù)運行線路的不同裝備多種不同的控制系統(tǒng)（最多的有6種），當(dāng)列車穿過邊境抵達(dá)另一個國家后，切換相應(yīng)的運行控制系統(tǒng)。

因信號制式和控制方式的不同，列車無法在歐洲境內(nèi)穿越國境時實現(xiàn)互通運營；當(dāng)列車裝備多種控制系統(tǒng)后，由于每種控制系統(tǒng)價格昂貴，使得列車運營及維護(hù)費用上升，同時所遇到的繁多的信號技術(shù)使得穿越邊界的操作非常低效。

基于上述原因，這就產(chǎn)生了研制通用信號系統(tǒng)和新型列車控制系統(tǒng)的要求。這種通用信號系統(tǒng)應(yīng)能滿足：

跨國境運營的列車不受限制地穿越邊界，提高列車運行效率；

信號和列車控制系統(tǒng)界面標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能減少不同國家的特殊要求；

通過鼓勵對設(shè)備的開放市場來產(chǎn)生商業(yè)吸引力，從而降低設(shè)備的成本。

歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ERTMS是歐洲鐵路和歐洲信號工業(yè)在歐洲委員會的財政支持和國際鐵路聯(lián)盟UIC的支持下，經(jīng)過大約10年的工作得到的結(jié)果。其目的是為了改善信號制式互不兼容的狀況，在全歐洲范圍內(nèi)創(chuàng)立一個既可以兼容現(xiàn)有信號體制，又可以在各國統(tǒng)一推廣使用的鐵路信號標(biāo)準(zhǔn)，保證各國的列車在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)的互通運營，提高運輸效率。

二、ETCS的組成

前已述及，歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ERTMS包括三個組成部分：

歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS（European Train Control System）；無線通信系統(tǒng)（GSM-R）；歐洲運輸管理系統(tǒng)ETMS（European Traffic Management System）。

其中，ETCS涉及列車控制和信號方面，它包含了所有的信號技術(shù)，也就是歐洲信號一體化技術(shù)。ERTMS的信號技術(shù)表示為ERTMS/ETCS。

GSM-R是基于成熟的公共無線通信網(wǎng)絡(luò)GSM的技術(shù)，為鐵路專用的通信網(wǎng)絡(luò)。GSM-R可以覆蓋地面設(shè)備和車載設(shè)備，為它們提供連續(xù)的、雙向的信息（包括數(shù)據(jù)和語音）傳輸通道。無線電技術(shù)（GSM-R是基于歐洲EIRENE和MORANE的結(jié)果。ERTMS的無線通信技術(shù)表示為ERTMS/GSM-R。

ERTMS中的ETCS是一個先進(jìn)的列車自動防護(hù)（ATP）系統(tǒng)和機車信號（Cab Singnalling）技術(shù)規(guī)范，安裝符合ERTMS/ETCS技術(shù)規(guī)范的列車運行控制系統(tǒng)，不僅能提高列車的安全性，而且使列車能夠在歐洲境內(nèi)穿越國境時實現(xiàn)互通運營。

歐洲采用ERTMS/ETCS的目的，不僅能保證系統(tǒng)的可互操作性，而且還要增強系統(tǒng)的性能，增加系統(tǒng)實現(xiàn)的靈活性，并降低系統(tǒng)的成本。

三、ETCS等級

歐洲列車控制系統(tǒng)ETCS考慮到長期發(fā)展的需要，制定了5個應(yīng)用等級；ERTMS/ETCS等級0、ERTMS/ETCS等級STM、ERTMS/ETCS等級

1、ERTMS/ETCS等級

2、ERTMS/ETCS等級3。高等級向下兼容，使得歐洲各國鐵路部門可以根據(jù)各自的實際需要安裝使用不同等級的信號和控制系統(tǒng)。

在5個應(yīng)用等級中，ERTMS/ETCS等級2和ERTMS/ETCS等級3采用移動通信網(wǎng)絡(luò)GSM-R技術(shù)來實現(xiàn)地面與列車之間雙向的信息傳輸（包括語音和數(shù)據(jù)），因此這兩個等級屬于CBTC的范疇。

（1）ERTMS/ETCS等級0

在ERTMS/ETCS等級0中，裝備了ERTMS/ETCS的列車可以在沒有裝備ERTMS/ETCS地面設(shè)備或者無本國信號系統(tǒng)的線路上運行，或者在試運行中的ERTMS/ETCS線路上運行。

（2）ERTMS/ETCS等級STM

在ERTMS/ETCS等級STM中，裝備了ERTMS/ETCS的列車，在裝備了本國信號系統(tǒng)的線路上運行。

為了能夠識別本國地面信號，車載設(shè)備還需另增加STM（Specific Transmission Module，專用傳輸模塊）接口設(shè)備。STM把接收到的本國信號譯成標(biāo)準(zhǔn)的ETCS報文格式，然后傳送給ETCS。

（3）ERTMS/ETCS等級1

在ERTMS/ETCS等級1中，裝備了ERTMS/ETCS的列車，在裝備有點式傳輸設(shè)備歐洲應(yīng)答器Eurobalise的線路上運行，地面向列車傳輸?shù)男畔⑼耆揽縀urobalise，軌道電路只完成軌道區(qū)段的空閑/占用檢查和列車的完整性檢查。

為了增加信息傳輸?shù)母采w范圍，線路上可以安裝歐洲環(huán)線Euroloop或者無線注入單元。

因此ERTMS/ETCS等級1分成帶注入信息和不帶注入信息兩種類型。

（4）ERTMS/ETCS等級2

在ERTMS/ETCS等級2中，裝備了ERTMS/ETCS的列車，在由無線閉塞中心控制的、并且裝備了Eurobalise（歐洲查詢應(yīng)答器）和Euroradio（歐洲無線通信）的線路上運行。

車地之間的雙向信息通信由GSM-R提供傳輸通道，由Eurobalise提供列車定位信息，地面設(shè)備完成列車完整性檢查。

（5）ERTMS/ETCS等級3

在ERTMS/ETCS等級3中，裝備了ERTMS/ETCS的列車，在由無線閉塞中心控制的、并且裝備了Eurobalise和Euroradio的線路上運行。

車地之間的雙向信息通信由GSM-R提供傳輸通道，列車定位和列車完整性檢查由車載設(shè)備實現(xiàn)。

Eurobalise只提供ETCS等級轉(zhuǎn)換命令。

四、ETCS的特點

1、ETCS的結(jié)構(gòu)特點

ETCS在結(jié)構(gòu)上具有以下特點：

模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)的維護(hù)和管理。

接口標(biāo)準(zhǔn)化。在歐洲聯(lián)盟EU和國際鐵路聯(lián)盟UIC的支持下，歐洲所有信號公司共同組建了UNISIG工作組，共同制定了統(tǒng)一的ERTMS標(biāo)準(zhǔn)，即ERTMS技術(shù)規(guī)范。該規(guī)范對設(shè)備的功能、設(shè)備間連接的接口、數(shù)據(jù)通信協(xié)議與格式等制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、不同的應(yīng)用等級。針對歐洲各國鐵路信號制式的差異和運輸需要的不同，定義了5個應(yīng)用等級。5個等級的系統(tǒng)按模塊方式構(gòu)成，為ERTMS/ETCS的用戶提供了極大的靈活性。低等級系統(tǒng)升級方便，不同等級可以互通運營。

顯示界面一致性。不但不同廠家設(shè)備的顯示界面一致，而且在不同的應(yīng)用等級中，顯示界面的布局相同，只是顯示內(nèi)容有所差別。

設(shè)備的操作方法相同。不同廠家設(shè)備的操作方式相同，只要熟悉一個廠家的設(shè)備，就會使用其他廠家的設(shè)備。

設(shè)備的維護(hù)方法相同。

設(shè)備研制與生產(chǎn)依據(jù)相同的安全設(shè)計規(guī)范和生命周期規(guī)范。

2、ETCS的技術(shù)特點

ETCS在技術(shù)上具有以下特點：

系統(tǒng)的開放性：是指對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、公開性，強調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識與遵從。一個開放系統(tǒng)，是指它可以與世界上任何地方遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)備或系統(tǒng)連接。通信協(xié)議公開，不同廠家的設(shè)備之間可實現(xiàn)信息交換。ETCS技術(shù)規(guī)范是得到歐洲聯(lián)盟和國際鐵路聯(lián)盟承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，而且該標(biāo)準(zhǔn)是公開的。所有ETCS的設(shè)備供應(yīng)商都可以按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備生產(chǎn)ETCS設(shè)備。

互可操作性與互用性：互可操作性是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通；而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實現(xiàn)相互替換。由于所有的ETCS的設(shè)備供應(yīng)商均按照統(tǒng)一的ETCS技術(shù)規(guī)范來設(shè)備生產(chǎn)，所以不同廠家的ETCS設(shè)備可以任意組合、任意互換使用。

兼容性：ERTMS/ETCS的5個應(yīng)用等級的機車盡管其設(shè)備的車載設(shè)備不同，但機車可以在不同等級的線路互通運營。

可升級：ERTMS/ETCS的低等級系統(tǒng)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加一些新的設(shè)備（模塊）就能方便地升級到更高的等級，原有的列車運行控制車載設(shè)備在高等級的系統(tǒng)中繼續(xù)使用。

第三節(jié)

聯(lián)鎖系統(tǒng)

近十多年來，歐洲聯(lián)鎖設(shè)備經(jīng)歷了從繼電器聯(lián)鎖技術(shù)到電子計算機聯(lián)鎖技術(shù)、再到區(qū)域計算機聯(lián)鎖技術(shù)的歷程，取得了令人矚目的發(fā)展。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)主要用以下方式實現(xiàn)故障—安全：

硬件冗余表決：

軟件冗余表決（具有相異性的不同版本軟件比較）；

動態(tài)信息及接口技術(shù)。

一、硬件冗余表決技術(shù)

目前歐洲聯(lián)鎖系統(tǒng)普遍采用以下三種硬件冗余結(jié)構(gòu)：

結(jié)構(gòu)核查方法。如阿爾卡特公司聯(lián)鎖裝置，采用兩臺計算機分別按兩種不同設(shè)計的程序工作，一臺計算機按輸入指令檢查運行和安全情況，另一臺計算機核查結(jié)果，采用不同的程序檢查后確認(rèn)不會產(chǎn)生危險情況，最后發(fā)出指令。

二取二結(jié)構(gòu)/二乘二取二結(jié)構(gòu)。如西門子公司SIMIS計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)和意大利安薩爾多公司的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（ACC）、英國的SSI和SGI、阿爾卡特公司的SELMIS等均采用了三取二結(jié)構(gòu)的硬件表決技術(shù)。有三臺相同的計算機，采用相同的程序，同時驗算指令，如有兩臺的結(jié)果相同，才發(fā)出指令。

二、軟件冗余技術(shù)

軟件冗余技術(shù)也就是采用具有相異性的不同版本軟件比較。軟件冗余有內(nèi)部比較與外部比較兩種方式。內(nèi)部比較即其中一處理通過通信獲得，而另一處理用程序狀態(tài)數(shù)據(jù)與其本身狀態(tài)比較，檢查結(jié)果正常與否。而外部比較則是第三者（軟件或硬件）獲得兩處理進(jìn)程的狀態(tài)、邏輯數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理性表決判斷。

意大利安薩爾多公司的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（ACC）采用具有相異性的不同版本軟件比較。

三、動態(tài)信息及接口技術(shù)

動態(tài)技術(shù)是針對計算機特征為滿足安全性而使用的一種技術(shù)。用動態(tài)碼表示計算機、程序、任務(wù)的正常運行，沒有死機、停機的發(fā)生。動態(tài)碼又稱為“心跳”信息，形象地表示當(dāng)前計算在“活著”狀態(tài)。動態(tài)碼用于關(guān)鍵處理、輸出上，一旦動態(tài)碼停止，整個系統(tǒng)關(guān)鍵處理及輸出就被強行切斷，使系統(tǒng)處理處于安全態(tài)。這種方式類似于其于安全繼電器的邏輯電路。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用動態(tài)繼電器就是基于這種思想。

四、采用區(qū)域聯(lián)鎖方式

隨著計算機技術(shù)和傳輸技術(shù)的發(fā)展，歐洲的區(qū)域聯(lián)鎖逐步發(fā)展起來，并且有廣闊的應(yīng)用，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)可用于控制道岔、信號及車站的其他設(shè)備。

瑞典ABB公司研制生產(chǎn)的計算機區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)可用于控制道岔、信號及車站的其他設(shè)備，已在瑞典、挪威、波蘭、德國等國的百余個車站使用。這是一個分布式系統(tǒng)，聯(lián)鎖中的邏輯檢查及行車安全控制等任務(wù)在中央機實施，直接控制現(xiàn)場設(shè)備。系統(tǒng)保證列車安全運行的措施是：由不同工作人員編制的兩套軟件并行運算，并比較執(zhí)行結(jié)果；中央計算機與現(xiàn)場執(zhí)行端設(shè)備之間的信息傳輸采用安全數(shù)傳規(guī)程；對所控設(shè)備實現(xiàn)全面監(jiān)控，對工作進(jìn)程中的每一個階段進(jìn)行校驗。

西門子公司向荷蘭鐵路交付了世界上最大的計算機區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)。它幾乎包括了所有的地面設(shè)備，取代了20km長區(qū)段的7個繼電聯(lián)鎖信號樓。從5個調(diào)度員終端控制與監(jiān)測列車運行。目前區(qū)域聯(lián)鎖信號樓作用區(qū)每晝夜大約開行1600列列車，進(jìn)行500次調(diào)車。西門子公司在12年中安裝了80多套區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)，這些設(shè)備已經(jīng)在德國、法國、奧地利、瑞典及瑞士等國投入運營。

五、計算機聯(lián)鎖的發(fā)展方向

從歐洲信號公司生產(chǎn)的聯(lián)鎖系統(tǒng)可以看出，計算機聯(lián)鎖的進(jìn)一步發(fā)展方向是：

編制程序采用SIMATIC編程技術(shù)，使設(shè)備復(fù)雜程度低、規(guī)格小、靈活性大，且價錢便宜，確保進(jìn)程安全。

研制區(qū)域運輸?shù)目刂圃O(shè)備，尋求區(qū)域運輸系統(tǒng)新技術(shù)方案。

有必要根據(jù)鐵路對電子聯(lián)鎖（計算機聯(lián)鎖）的要求、設(shè)備的復(fù)雜程度、規(guī)模以及聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，對電子聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行分級，并確定分級方法。

向區(qū)域化聯(lián)鎖發(fā)展，強調(diào)了集中控制和智能化。

第四節(jié) 高速鐵路

一、歐洲高速鐵路網(wǎng)的發(fā)展

歐洲高速鐵路網(wǎng)未來的發(fā)展是以對歐洲居民流動量進(jìn)一步增長的預(yù)測為基礎(chǔ)的。這種預(yù)測卻有賴于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。各國結(jié)成歐洲共同體和開放東部邊界，為歐洲城間運輸中居民流動量的增長提供了可能。

1999年，歐盟成員國高速鐵路完成旅客周轉(zhuǎn)量527億人·公里，約占總的鐵路旅客周轉(zhuǎn)量（2920人·公里）的20%。到2000年6月，歐洲高速鐵路總長達(dá)到3000km。隨著一些國家在建和計劃修建高速新線，預(yù)計到2010年，歐洲高速鐵路網(wǎng)運營里程將達(dá)到6000km，2020年更進(jìn)一步增加到10000km，同時還將在1500～2000km范圍內(nèi)的高速線上，組織開行夜間高速旅客列車和高速貨物列車，運量肯定會有新的增長。

目前，法國國家鐵路公司SNCF、西班牙國家鐵路公司Renfe和歐洲之星Eurostar是歐洲高速鐵路的佼佼者。SNCF通過擴(kuò)大運量，成為歐洲最廉價的鐵路；Renfe的高速鐵路使其獲得了最大的收益；Eurostar也占據(jù)了倫敦—巴黎、倫敦—布魯塞爾運輸市場的60%和40%。

二、歐洲高速列車可互操作性的技術(shù)條件

為了使橫貫歐洲的高速鐵路系統(tǒng)具有互操作性，歐洲制定了96/48/EC準(zhǔn)則，并形成了各子系統(tǒng)的技術(shù)條件（TSI），子系統(tǒng)包括：線路基礎(chǔ)設(shè)施、供電、機車車輛、列車控制和安全、可靠性和運轉(zhuǎn)準(zhǔn)備、人員的健康保護(hù)，環(huán)境保護(hù)和技術(shù)相容性。

三、高速鐵路道岔的監(jiān)測系統(tǒng)

由于高速鐵路的發(fā)展和列車密度的不斷增加，采用以往的道岔養(yǎng)護(hù)方法，安排維修天窗和施工人員安全等方面的問題日益突出。為此，奧地利Voest-Alpine鐵路系統(tǒng)公司研制了一種監(jiān)測系統(tǒng)，即VA-Roadmaster2000道岔診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可由監(jiān)測中心連續(xù)監(jiān)測道岔狀態(tài)，通過傳感器采集與運營有關(guān)的數(shù)據(jù)，并隨時向有關(guān)工務(wù)和電務(wù)部門提供信息，以便及時進(jìn)行維修。該系統(tǒng)為模塊式結(jié)構(gòu)，可對道岔傳動機構(gòu)、道岔轉(zhuǎn)轍器、心軌和道岔融雪器等進(jìn)行監(jiān)測。

四、高速鐵路的列車運行控制技術(shù)

高速鐵路列車運行的控制技術(shù)與普通鐵路不同。

德國聯(lián)邦鐵路高速列車采用LZB列車自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對額定速度與實際速度的比較，自動調(diào)節(jié)列車速度，監(jiān)督列車的運行。地面不設(shè)傳統(tǒng)的信號機，司機只按司機室內(nèi)顯示信號行車，即所謂“司機室顯示優(yōu)先于地面信號和列車時刻表”的方法。

法國高速鐵路采用TGV系列列車運行控制系統(tǒng)。

西班牙馬德里-巴塞羅娜高速線采用ERTMS/ETCS2級的設(shè)備，實現(xiàn)全自動化運營。

五、高速干線上的列車無線通信

由于高速鐵路車地間傳輸信息速率要求高，所以德國和法國高速鐵路都采用列車無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)高速列車的車地之間的信息傳輸。

德國結(jié)合機車信號作為主體信號的具體條件，大多采用了ZBF-70系統(tǒng)，型號為AEG-70系統(tǒng)，型號為AEG-Telefunken。這種列車無線設(shè)備的工作頻率為450～470MHz，可以保證調(diào)度員、司機和車站間的雙向通信。從1986年在部分地區(qū)開始使用ZBF90系統(tǒng)，1989年后又陸續(xù)采用AEG Olympia型號，后兩種設(shè)備的技術(shù)性能都優(yōu)于前者，便于與歐洲各國連網(wǎng)。

在法國TGV-A高速鐵路線上采用的是瑞士的Autophon型無線通信，其頻率為450ＭＨz，它有三個分系統(tǒng)。

隨著歐洲鐵路信號標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的推進(jìn)，歐洲高速鐵路上的無線通信技術(shù)將統(tǒng)一采用GSM-R標(biāo)準(zhǔn)。

六、歐洲未來高速鐵路網(wǎng)的行車指揮技術(shù)

建立行車指揮系統(tǒng)是保證未來歐洲高速鐵路網(wǎng)達(dá)到最佳效率和效益的關(guān)鍵。為了保證歐洲共同體未來高速鐵路與各國鐵路的既有信號系統(tǒng)繼續(xù)保留并與之兼容，歐洲高速鐵路網(wǎng)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，該標(biāo)準(zhǔn)體系分成五個層次：ERTMS/ETCS0級、ERTMS/ETCS STM級、ERTMS/ETCS1級、ERTMS/ETCS2級、ERTMS/ETCS3級。

歐洲高速鐵路網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可采用模塊式或綜合式。

七、高速線路的區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

歐洲高速鐵路采用了新型的區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。如德國鐵路新的高速線路上采用了EIS型區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)是一些車站區(qū)域計算機聯(lián)鎖試驗系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果，也是曼海姆—斯圖加特高速線路上區(qū)域計算機聯(lián)鎖試運用裝置進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。有兩個新一代區(qū)域聯(lián)鎖總信號樓安裝在漢諾威—符次堡高速線路的車站上使用，每個EIS系統(tǒng)都能保證長約50km的線路區(qū)段內(nèi)地面設(shè)備的可靠控制。

八、歐洲高速鐵路的發(fā)展計劃

實現(xiàn)歐洲高速鐵路網(wǎng)是國際鐵路合作的一個關(guān)鍵性項目。為此，國際鐵路聯(lián)盟（UIC）成立了專門的高速鐵路工作小組，共有36個成員國，覆蓋了整個歐洲。同時，建成歐洲高速鐵路網(wǎng)也是歐盟（EU）的目標(biāo)。因此，國際鐵路聯(lián)盟和歐盟合作，計劃在全歐洲（除原蘇聯(lián)外）建成35000km的高速鐵路網(wǎng)，其中20000km為新線。

目前高速鐵路工作小組正在具體規(guī)劃中歐和東歐的高速鐵路網(wǎng)，該路網(wǎng)還將向東延伸到俄羅斯和烏克蘭。

第五節(jié)

行車指揮系統(tǒng)一、行車指揮系統(tǒng)的用途

行車密度和速度的提高，各種列車速度的差異以及線路通過能力的提高對行車調(diào)度提出了越來越高的要求，調(diào)度決策必須迅速轉(zhuǎn)化為運營措施。上述情況要求把行車調(diào)度員和車站值班員的工作集中到一個多功能的工作站來完成，即把監(jiān)視和控制集中到一處完成，以達(dá)到更高程度的自動化。自動識別和解決運行沖突是構(gòu)成這種自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

行車控制中心是把行車操作控制和調(diào)度合并于一個系統(tǒng)，達(dá)到數(shù)據(jù)信息集中、技術(shù)設(shè)備集中和人員集中的目的。行車值班員和調(diào)度員均在各自的工作站上操作。因此，依靠行車指揮系統(tǒng)能提高工作效率，提高調(diào)度、運輸質(zhì)量和節(jié)省人員。

鐵路行車指揮技術(shù)為使用最現(xiàn)代化的計算機技術(shù)提供了可能性，使鐵路系統(tǒng)更安全、靈活、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)。鐵路行車指揮系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是集中化。

鐵路行車指揮系統(tǒng)中的重要工作之一就是編制列車運行圖。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，列車運行圖的編制已經(jīng)采用計算機來完成。

二、使用電子計算機編制列車運行圖

使用電子計算機編制列車運行圖的主要目的是減輕勞動強度、提高運輸效率。

如德國聯(lián)邦鐵路1989年開始使用上述系統(tǒng)。1992-1994運行圖中已有35%采用上述系統(tǒng)編制，目前德國鐵路已經(jīng)全部用電子計算機編制運行圖。

三、列車運行圖的編制原理

在相當(dāng)長一段時間，人們試圖把公路運輸中眾所周知的，反映運輸繁忙程度的交通強度λ（車輛數(shù)/單位時間）和交通密度κ（車輛數(shù)/單位距離）的基本圖移植到鐵路運輸上來，但迄今為止取得的結(jié)果表明，不論在平衡曲線圖方面，還是“鐵路基本圖”方面，效果均很不理想。

列車以間隔制運行的鐵路區(qū)段，列車密度與行車密度之間存在一種線性關(guān)系。歐洲已經(jīng)尋找到了新的科學(xué)評價方法，并建立了相應(yīng)的操作理論模型。

德國研究采用了一體化均衡式列車運行圖（ITF）。為了使鐵路網(wǎng)主要樞紐站各個方向的長途旅客列車以及與市郊列車和城市公共汽車合理銜接，以縮短旅行時間、方便旅客換乘和繼續(xù)旅行，這種運行圖最早于1993年夏季在慕尼黑等一些地區(qū)采用，取得了較好效果。以后，于1994年在萊茵蘭法爾茨地區(qū)采用?，F(xiàn)已經(jīng)擴(kuò)大到德國所有地區(qū)。為了在全國采用一體化均衡式列車運行圖，要求以最佳的協(xié)調(diào)條件予以保證，需要一定的投資用于購置新型機車車輛（特別是適宜于曲線上運行的擺式車體車輛）、改造基礎(chǔ)設(shè)施和實現(xiàn)地區(qū)化。

綜合定時循環(huán)運行圖與城市快速鐵路。綜合定時循環(huán)運行圖起初是適用于多中心的居民點布局結(jié)構(gòu)的。這種運行圖也可稱為“地區(qū)城市快速鐵路”的運行圖。它是按其自身規(guī)律性發(fā)揮作用的。若一個地方存在兩種以上的交通系統(tǒng)，就會產(chǎn)生換乘問題。因此，各交通系統(tǒng)必須共同參與編制最佳的運行圖，以使乘客以最短的時間換乘。

四、行車指揮系統(tǒng)的技術(shù)特點

運行圖沖突自動預(yù)報軟件在行車調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。該軟件可自動在顯示屏上以運行圖或表格形式預(yù)測顯示列車運行位置，運行圖沖突情況，能否保證旅客換乘和列車晚點等。

行車調(diào)度控制與實時信息系統(tǒng)。在給定一段線路上的鐵路運能表現(xiàn)為預(yù)定時間內(nèi)通過的最多列車數(shù)。運能與下列因素有關(guān)：閉塞分區(qū)的數(shù)量列車的最高速度、列車的最大加速度、列車運行模式的可調(diào)整性、調(diào)度集中、計算機輔助調(diào)度管理系統(tǒng)的應(yīng)用程度。通過提供更多、更好的信息、減少對線路和機車車輛的投資，可以提高鐵路系統(tǒng)的運能，更好地滿足顧客的需求。運輸現(xiàn)場集中信息最多的地方是調(diào)度控制中心，未來的調(diào)度控制系統(tǒng)可能有兩種形式：

（1）列車仍然由車上司機駕駛，列車控制系統(tǒng)通過先進(jìn)的信號和智能設(shè)備決定運行條件；

（2）通過采用一種多功能自動駕駛裝置，由調(diào)度控制系統(tǒng)駕駛列車。

由奧地利開發(fā)的ELEKTRA安全和控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，可用于電子聯(lián)鎖和行車指揮系統(tǒng)。它采用了經(jīng)過精心挑選和組配的硬件和軟件，如16位0802系列過程控制計算機、VOTRICS容錯通信系統(tǒng)、CHILL程序語言、RMT系列實時操作系統(tǒng)等。

用ZLS900型車站進(jìn)路自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)車站行車指揮自動化。ZL器S900型是以微機構(gòu)成的改進(jìn)型車站進(jìn)路自動控制系統(tǒng)，它包括列車自動選路數(shù)據(jù)管理器ZLＭ900如列車自動選路系統(tǒng)兩大功能。ZLS900系統(tǒng)連接在車站操縱工作站系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)上，通過局域網(wǎng)與車次表示系統(tǒng)和集中聯(lián)鎖操縱工作站進(jìn)行通信，構(gòu)成調(diào)度集中和車站聯(lián)鎖之間的中間環(huán)節(jié)，代替行車值班員的人工操作，自動控制列車進(jìn)路和信號。設(shè)定系統(tǒng)時，把ZLS900系統(tǒng)裝在高效工作站上，把列車自動選路和管理數(shù)據(jù)讀入設(shè)定。

調(diào)度中心采用的BOS行車指揮系統(tǒng)。奧地利聯(lián)邦鐵路繁忙干線新建的調(diào)度中心是綜合調(diào)度所，其主要構(gòu)成部分是BOS行車指揮系統(tǒng)，用于自動控制和調(diào)度40～60km線路區(qū)段上的列車運行。BOS、RZU機輔調(diào)度系統(tǒng)，其他各種外圍設(shè)備以及與沿線車站聯(lián)鎖設(shè)備之間的連接均統(tǒng)一采用X.25接口。BOS系統(tǒng)已在韋爾斯站投入運用。

第六節(jié)

磁懸浮鐵路

高速鐵路以及磁浮系統(tǒng)都是每個國家在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會和政治各項制約下，針對特定的運輸要求而發(fā)展起來的。作為鐵路先進(jìn)技術(shù)的儲備和發(fā)展需要，德國是最先進(jìn)行磁懸浮鐵路研究的國家之一。

德國1971年開始研究磁懸浮技術(shù)，1980-1987年建成埃姆斯蘭特磁浮鐵路試驗基地。1988-1993年試驗速度分別達(dá)到413km/h和450km/h。歐洲磁懸浮列車采用電磁懸浮技術(shù)，同步長定子線性電動機驅(qū)動。利用傳感器調(diào)節(jié)浮力，速度400km/h時，懸浮間隙為10mm。德國研制的Transrapid磁浮高速鐵路是一種速度介于飛機和汽車/鐵路之間的革新的自動化交通系統(tǒng)。這種新的軌道交通系統(tǒng)是用磁力作動力，在特殊的軌道上運行的。

一、磁浮列車的運行控制系統(tǒng)

磁浮鐵路列車采用無線控制系統(tǒng)，磁浮列車Transrapid的運行是通過行車指揮中心自動控制的，只有排除故障時，人才介入。移動設(shè)備和地面行車調(diào)度固定設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過無線電進(jìn)行的，無線傳輸系統(tǒng)采用38GHz通信系統(tǒng)，雙向不間斷傳輸數(shù)據(jù)。

二、磁浮列車的安全技術(shù)規(guī)范

為了預(yù)防出現(xiàn)互不兼容的制式，統(tǒng)一德國磁浮高速鐵路的安全技術(shù)規(guī)程，1993年開始安全技術(shù)規(guī)程的制定工作，1996年完成了磁浮高速鐵路規(guī)程（RWMSB）的編制工作。RWMSB是有關(guān)磁浮鐵路安全技術(shù)要求和驗證方面的匯編。該規(guī)程滿足了磁浮系統(tǒng)的特殊要求，是其他規(guī)程不能代替的。該規(guī)程集中了有關(guān)各方在磁浮鐵路開發(fā)全過程中取得的知識和經(jīng)驗，代表了德國磁浮高速鐵路安全技術(shù)的當(dāng)前水平。內(nèi)容包括：

應(yīng)用范圍和意義；

安全技術(shù)要求；

與MbBO（磁浮鐵路修建和運營規(guī)則）安全技術(shù)要求的關(guān)系；

為滿足安全技術(shù)要求進(jìn)行的驗證。

第七節(jié)

分析與建議

一、信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化

隨著歐洲一體化的發(fā)展，歐洲鐵路信號系統(tǒng)制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如信號設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ERTMS/ETCS、安全標(biāo)準(zhǔn)PrEN50129和PrEN50128標(biāo)準(zhǔn)等腰三角形。

目前，歐洲鐵路信號系統(tǒng)制定并采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，正受到世界上很多國家的關(guān)注，美國、日本、澳大利亞和印度等國家正在積極關(guān)注ETCS規(guī)范。

二、現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)特征

現(xiàn)代鐵路通信信號系統(tǒng)具有如下特征：

網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)不僅僅是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配置系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運行。

信息化。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實際情況，控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運行。

標(biāo)準(zhǔn)化。制定并采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)設(shè)備的互操作性。

安全設(shè)計與評估。采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計規(guī)范，提高信號設(shè)備的安全性，同時按照系統(tǒng)生命周期規(guī)范設(shè)計，降低設(shè)備的成本。

三、歐洲鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

歐洲鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是：

大力發(fā)展基于GSM-R的列車控制系統(tǒng)（ETCS），研究與ETCS相適應(yīng)的移動閉塞技術(shù)；

對聯(lián)鎖技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和簡化；

在ETCS基礎(chǔ)上，開展把進(jìn)路設(shè)置從地面轉(zhuǎn)移到機車上的可行性研究；

向列車增添更多的智能功能，從而精簡大量的地面設(shè)備。

第四篇：鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢

鐵路信號系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)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(fā)達(dá)國家鐵路為實現(xiàn)提速、高速和重載運輸，積極引進(jìn)采用新技術(shù)，大幅度提高了現(xiàn)代化通信信號設(shè)備的裝備水平，新型技術(shù)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。

一、故障-安全技術(shù)的發(fā)展隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障—安全技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高可靠性、高安全性的故障—安全核心設(shè)備出現(xiàn)了“二取二”、“二乘二取二”和“三取二”等不同結(jié)構(gòu)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(shù)的提高為高可靠和高安全的鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

二、高水平的實時操作系統(tǒng)開發(fā)平臺

實時操作系統(tǒng)（RTOS,Real Time Operation System）是當(dāng)今流行的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺。RTOS最關(guān)鍵的部分是實時多任務(wù)內(nèi)核，它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)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(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是RTOS的應(yīng)用程序接口（API,A lication Programming Interface）。在鐵路、航空航天以及核反應(yīng)堆等安全性要求很高的系統(tǒng)中引入RTOS，可以有效地解決系統(tǒng)的安全性和嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。隨著嵌入式系統(tǒng)中軟件應(yīng)用程序越來越大，對開發(fā)人員、應(yīng)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(tǒng)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(fā)出的程序，具有較高的可移植性，可實現(xiàn)90%以上設(shè)備獨立，從而有利于系統(tǒng)故障—安全的實現(xiàn)。

另外一些成熟的通用程序可以作為專家?guī)旌瘮?shù)產(chǎn)品推向社會，嵌入式軟件的函數(shù)化、產(chǎn)品化能夠促進(jìn)行業(yè)交流以及社會分工專業(yè)化，減少重復(fù)勞動，提高知識創(chuàng)新的效率。

在鐵路這樣惡劣工作環(huán)境下的計算機系統(tǒng)，對系統(tǒng)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(tǒng)能安全、可靠、不間斷地工作。而安全計算機系統(tǒng)的軟件核心就是RTOS。目前，英國的西屋公司（Westinghouse）已經(jīng)在列車運行控制系統(tǒng)中采用了RTOS，瑞典也有很多鐵路通信和控制系統(tǒng)采用OSE實時操作系統(tǒng)。

采用實時操作系統(tǒng)可以滿足如下性能或特性：

提高系統(tǒng)的安全性。實時操作系統(tǒng)可以成為整個軟件系統(tǒng)的中間件，即實時操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序與底層硬件相結(jié)合，而上層應(yīng)用程序通過API和庫函數(shù)與實時

操 作系統(tǒng)相結(jié)合。實時操作系統(tǒng)完成系統(tǒng)多任務(wù)的調(diào)度和中斷的執(zhí)行，這樣系統(tǒng)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(tǒng)實時性的要求。列車運行控制系統(tǒng)要求的是硬實時響應(yīng)，實時性要求非常高，如果在系統(tǒng)中選用實用操作系統(tǒng)開發(fā)該系統(tǒng)的軟件，會對該系統(tǒng)的實時性指標(biāo)的提高有很大幫助。

縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。由于RTOS提供了系統(tǒng)中的多任務(wù)調(diào)度、管理等功能，在此基礎(chǔ)上用戶只需開發(fā)與應(yīng)用對象相關(guān)的應(yīng)用程序，所以縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了設(shè)備的成本。RTOS還具有開發(fā)手段可靠、檢測手段完善等特點。

充分發(fā)揮實時操作系統(tǒng)可移植性、可維護(hù)性強等優(yōu)勢。

采用RTOS后，一旦系統(tǒng)需要升級，只需改動力量程序，而不像以前系統(tǒng)需要重新進(jìn)行設(shè)計，體現(xiàn)出RTOS再開發(fā)周期短，升級能力強的優(yōu)點。

三、數(shù)字信號處理新技術(shù)的應(yīng)用隨著鐵路運輸提速、重載的發(fā)展，基于分立元器件和模擬信號處理技術(shù)的傳統(tǒng)鐵路信號設(shè)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(jìn)計算機技術(shù)，利用計算機的高速分析計算功能，來提高信號設(shè)備的技術(shù)水平已非常緊迫。數(shù)字信號處理技術(shù)（D ,Digital Signal Proce ing）的出現(xiàn)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(shù)相比較，數(shù)字信號處理技術(shù)具有更高的可靠性和實時性。數(shù)字信號處理的頻域分析和時域分析的兩種傳統(tǒng)分析方法有著各自的優(yōu)缺點。頻域分析 的優(yōu)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(xiàn)象，例如將移頻的低頻11Hz誤解成22Hz；時域分析的優(yōu)點是定型 準(zhǔn)確，而缺點是定量精確地剔除帶內(nèi)干擾難度大。

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的新發(fā)展，在鐵路信號處理中引入了新的實用技術(shù)，如ZFFT（ZOOM-FFT）、小波信號處理技術(shù)、現(xiàn)代譜分析技術(shù)等。

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

四、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，實施企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)實現(xiàn)管理現(xiàn)代化的客觀要求和必然趨勢。

鐵路信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是鐵路運輸綜合調(diào)度指揮的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息化，從而實現(xiàn)集中、智能管理。

網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)不是各種信號設(shè)備的簡單組合，而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨立工作，同時又互相聯(lián)系，交換信息，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況，靈活配臵系統(tǒng)資源，保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運行。

信息化。以信息化帶動鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，是鐵路發(fā)展的必然趨勢。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。

智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。

系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實際情況，借助先進(jìn)的計算機技術(shù)來合理規(guī)劃列車的運行，使整個鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化；控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機構(gòu)，來準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息，并根據(jù)指令來指揮、控制列車的運行。

近年來，我國鐵路行業(yè)已成功地推廣應(yīng)用了原TMIS和DMIS（現(xiàn)稱TDCS）等系統(tǒng)，在利用信息技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步。具有代表性的列車調(diào)度指揮系統(tǒng)TDCS，以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運用通信、信號、計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)，建立了新型現(xiàn)代化運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（鐵道部、鐵路局、基層信息采集網(wǎng)）。

五、通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合隨著計算機技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，向傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息傳 輸媒體的列車運行控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。綜合利用3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)代替軌道電路技術(shù)，構(gòu)成新 型列車控制系統(tǒng)已成必然。用3C技術(shù)代替軌道電路的核心是通信技術(shù)的應(yīng)用，目前計算機和控制技術(shù)已經(jīng)滲透到列控系統(tǒng)中，稱為“基于通信的列車運行控制系統(tǒng) ”（CBTC，Communication Based Train Control）。

如上所述，世界發(fā)達(dá)國家陸續(xù)試驗的CBTC系統(tǒng)有ATCS、ARES、ASTREE、CARAT、FZB等。所有上述各類系統(tǒng)，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?？煞譃檫B續(xù)式和點式的。其中又可分為短距離傳輸（指1m以內(nèi)）和較長距離傳輸（遠(yuǎn)至幾公里至幾十公里）的移動 通信。它們?nèi)匀槐Ａ糸]塞分區(qū)，其中最簡易方式CBTC仍采用固定的閉塞分區(qū)，但是閉塞分區(qū)的分隔點不是用軌道電路的機械絕緣節(jié)或電氣絕緣節(jié)（如無絕緣軌道電 路），而是用應(yīng)答器或計軸器，或其他能傳送無線信號的裝臵構(gòu)成分隔點，這種簡易形式仍然保留固定長度的閉塞分區(qū)（FAS，F(xiàn)ixed Aotoblock System），簡稱為 CBTC—MAS。

在CBTC中進(jìn)一步發(fā)展的閉塞分區(qū)不是固定的,而是移動的(MAS,Moving

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

ERTMS/ETCS經(jīng)過多個試驗項目的測試和認(rèn)證后，進(jìn)行了商業(yè)項目的建設(shè)，德國鐵路計劃到2021年在所有的高速鐵路裝備ETCS2級設(shè)備。表1-2給出了其他歐洲國家鐵路正在建設(shè)或已投入商業(yè)運營的ERTMS/ETCS商業(yè)項目。通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了鐵路信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運行控制的未來發(fā)展開辟了新開地。

六、通信信號

一體化隨著當(dāng)代鐵路的發(fā)展，鐵路通信信號技術(shù)發(fā)生了重大變化，車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動化等技術(shù)，沖破了功能單

一、控制分散、通信信號相對獨立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動了鐵路通信信號技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。

從鐵路信號系統(tǒng)縱向發(fā)展看，德國已經(jīng)形成從LZB、FZB發(fā)展到ERTMS的發(fā)展趨勢。LZB利用軌道電纜環(huán)線傳輸列車運行控制系統(tǒng)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(qū)，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(tǒng)，是新一代移動自動閉塞系統(tǒng)（即 MAS），其目的是實現(xiàn)低成本、高性能的列車運行控制系統(tǒng)，并已加入ETCS。ERTMS/ETCS（歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)/歐洲列車控制系統(tǒng)）是歐盟支 持的統(tǒng)一的行車控制系統(tǒng)，采用GSM—R作為傳輸系統(tǒng)，其成功應(yīng)用將進(jìn)一步推動鐵路通信信號的技術(shù)進(jìn)步，加快實現(xiàn)鐵路通信信號一體化的進(jìn)程。

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

另外成功地應(yīng)用了安全光纖局域網(wǎng)，使之成為聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)的安全傳輸通道，達(dá)到通信技術(shù)與信號安全技術(shù)的深度結(jié)合，實現(xiàn)了通信信號一體化。

通信信號一體化是現(xiàn)代鐵路信號的重要發(fā)展趨勢，鐵路信號技術(shù)發(fā)展所依托的新技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與通信技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是一致的，屬于技術(shù)發(fā)展前沿科學(xué)，為通信信號一體化提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。在借鑒世界各國經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情、路情，我國已制定了中國統(tǒng)一的CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）。

七、安全性與可靠性分析

保證鐵路運輸?shù)陌踩?，要求鐵路信號系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性和安全性提供了重要手段。

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

Electrician Committee，國際電工委員會）將故障—安全的概念進(jìn)行了量化，制定了安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計和評估標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。該標(biāo)準(zhǔn)提出了安全相關(guān)系統(tǒng)的 “安全完善度等級（SIL,Safety Integrity Level）”的概念，它是一個對系統(tǒng)安全的綜合評估指標(biāo)。

IEC61508對安全系統(tǒng)提出了如下要求：

功能性（Functionality），包括容量和響應(yīng)時間；

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

安全（Safety），包括安全功能和它們相關(guān)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(yīng)地以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了相關(guān)的信號系統(tǒng)的設(shè)計評估標(biāo)準(zhǔn)以及安全認(rèn)證體系。

歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)委員會（CENELEC）基于IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，附加列車安全控制系統(tǒng)的技術(shù)條件制定了一些安全相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和評估的參考標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

EN50126鐵路應(yīng)用：可信性、可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）規(guī)范和說明；EN50129鐵路應(yīng)用：

信號領(lǐng)域的安全相關(guān)電子系統(tǒng)；

EN50128鐵路應(yīng)用：鐵路控制和防護(hù)系統(tǒng)的軟件；

EN50159-1鐵路應(yīng)用：在封閉傳輸系統(tǒng)中的安全通信；

EN50159-2鐵路應(yīng)用：在開放傳輸系統(tǒng)中的安全通信。

1996年3月，日本鐵道綜合技術(shù)研究所頒布了“列車安全控制系統(tǒng)的安全性技術(shù)指南”，該標(biāo)準(zhǔn)也是以IEC61508為基礎(chǔ)，并吸收了日本計算機控制的鐵道信號系統(tǒng)的經(jīng)驗而制訂的。

八、信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)市場也出現(xiàn)了全球一體化，主要體現(xiàn)在技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)范的全球化，如ERTMS/ETCS。

“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”是鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定（如歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ERTMS規(guī)范），體現(xiàn)了以下的優(yōu)勢：

新產(chǎn)品開發(fā)費用低；

由于規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的制定考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性，所以新產(chǎn)品能與老系統(tǒng)兼容；

規(guī)范明確定義所有接口（機械、電器、邏輯）標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)實現(xiàn)了模塊結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)設(shè)備的互通互連；

公開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開放市場，促進(jìn)競爭，降低成本，從而獲取最佳產(chǎn)品和最佳價格

第五篇：鐵路信號系統(tǒng)防雷保護(hù)方案

鐵路系統(tǒng)防雷方案

一、概述

鐵路系統(tǒng)信號結(jié)構(gòu)龐大，設(shè)備眾多，用以實現(xiàn)其強大的功能。例如：駝峰設(shè)備、道口設(shè)備、閉塞設(shè)備、聯(lián)鎖設(shè)備、控制臺、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備、信號機、信號表示器、聯(lián)鎖系統(tǒng)等。所以鐵路系統(tǒng)的防雷保護(hù)重點為信號設(shè)備的防護(hù)。

鐵路信號系統(tǒng)包括：CTC（調(diào)度集中）和TDCS系統(tǒng)（列車調(diào)度指揮系統(tǒng)）（單獨組網(wǎng)，鐵路內(nèi)部自成系統(tǒng)）。

紅外線軸溫探測系統(tǒng)配套故障跟蹤裝置，主要就是在現(xiàn)有紅外線軸溫探測系統(tǒng)中加裝車號智能跟蹤設(shè)備。

貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)，是采用聲學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)，對運行列車的滾動軸承故障進(jìn)行在線、早期診斷預(yù)報，確保行車安全。

貨車運行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)，主要采用高速攝像、計算機、圖像模式識別等技術(shù)，通過采集運行中的列車圖像、軸距、速度等相關(guān)數(shù)據(jù)送入計算機進(jìn)行分析和處理，判斷出列車車種車型，并與標(biāo)準(zhǔn)庫中的標(biāo)準(zhǔn)樣圖進(jìn)行擬合，篩選出需要的車輛轉(zhuǎn)向架、基礎(chǔ)制動裝置、車鉤緩沖裝置等車輛關(guān)鍵部位圖像，以一車一檔的方式在終端計算機中顯示。

車輛運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)，利用軌道檢測平臺，對貨車運行安全指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)檢測，重點檢測貨車運行安全指標(biāo)脫軌系數(shù)、輪重減載率，并檢測車輪踏面擦傷、剝離以及貨物超載、偏載等危及行車安全的情況。

客車運行安全監(jiān)控系統(tǒng)，對列車運行中危及行車安全的主要設(shè)備（供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車下電源、車門、煙火報警、軸溫報警器、防滑器、制動系統(tǒng)、車體、轉(zhuǎn)向架動力學(xué)性能、輪對狀態(tài)等）通過GPRS通信設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；并通過車上GPS裝置實時監(jiān)控列車的運行位置及速度；車輛到站后通過無線局域網(wǎng)

（WLAN），自動下載數(shù)據(jù)，并通過地面專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析車輛各設(shè)備的性能，定位故障指導(dǎo)維修，消除安全隱患。

調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)；我國鐵路運輸調(diào)度指揮管理是以行車調(diào)度為核心，實行鐵道部、鐵路局、鐵路分局三級調(diào)度管理的體制。為適應(yīng)現(xiàn)行的調(diào)度管理體

1制，并考慮到長遠(yuǎn)發(fā)展，鐵道部調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)（DMIS）設(shè)計為四層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

鐵路運輸管理信息系統(tǒng)(Transportation Management Information System)。鐵路運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）主要包括確報、貨票、運輸計劃、車輛、編組站、貨運站、區(qū)段站、分局調(diào)度、貨車實時追蹤、機車實時追蹤、集裝箱實時追蹤、日常運輸統(tǒng)計、現(xiàn)在車及車流推算、軍交運輸?shù)茸酉到y(tǒng)。

二、防雷保護(hù)措施

鐵路信號設(shè)備安裝防雷保護(hù)器必須符合被保護(hù)信號設(shè)備的特定要求。并與被保護(hù)信號設(shè)備的絕緣耐壓匹配。防雷保護(hù)器接入信號系統(tǒng)后，不允許改變原信號系統(tǒng)的性能，不允許影響被防護(hù)設(shè)備的工作；受雷電電磁脈沖干擾時，能保證信號設(shè)備不出現(xiàn)危機行車安全的后果。

HD系列信號設(shè)備用防雷保護(hù)器：

1、HD系列鐵路信號專用設(shè)備的防雷保護(hù)器用于軌道電路、駝峰、信號機、道岔、信號點燈、道岔表示、道岔啟動。

2、HD系列計算機通道防雷保護(hù)器用于駝峰測量設(shè)備、調(diào)度集中、調(diào)度監(jiān)督、駝峰機車遙控設(shè)備。

3、對于計算機通道防雷保護(hù)器，室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸線長度大于50-100m時，可在一端設(shè)備接口處設(shè)置防雷保護(hù)器；大于100m時，宜在兩端設(shè)備接口處設(shè)置防雷保護(hù)器。

4、室內(nèi)采集、驅(qū)動信號傳輸線防雷保護(hù)器沖擊通流容量不小于1.5kA，限制電壓不大于60V，信號衰耗不大于0.5db。

5、室內(nèi)視頻信號傳輸線防雷保護(hù)器沖擊通流容量不小于1.5kA，限制電壓不大于10V，信號衰耗不大于0.5db。

6、室內(nèi)RS232、RS422、RJ45、G.703 /V.35等通信接口信號傳輸線防雷保護(hù)器沖擊通流容量不小于1.5kA，限制電壓不大于40V，信號衰耗不大于0.5db。

7、安裝于室外的電子設(shè)備在纜線終端入口處設(shè)置防雷保護(hù)器。

8、在鐵路信號系統(tǒng)信號傳輸線路兩端LPZ0區(qū)和LPZ1區(qū)的界面處信號機房設(shè)備及終端終設(shè)備端口處均加裝防雷保護(hù)器。通信傳輸線防雷保護(hù)器接地端子與保護(hù)地線間的連接線應(yīng)采用截面積 1．5 mm2～4 mm2的銅芯導(dǎo)線。

9、鐵路信號系統(tǒng)設(shè)備電源防雷保護(hù)：

在6/12/24/48/90/170V電源接線端子處串聯(lián)安裝HD系列電源防雷保護(hù)器。在12/24/48V接線端子式（負(fù)載電流1.5A）線路設(shè)備端口處串聯(lián)安裝HD系列電源防雷保護(hù)器。在120/200V接線端子式信號（負(fù)載電流10A）線路設(shè)備端口處串聯(lián)安裝HD系列電源防雷保護(hù)器。

10、等電位及接地

為保證信號系統(tǒng)設(shè)備的整體防護(hù)效果，要求信號設(shè)備機房有良好的保護(hù)地線PE。采用共用接地系統(tǒng)的信號設(shè)備機房，其接地電阻值應(yīng)符合要求。達(dá)不到要求時安裝柔性接地體以降低接地電阻值。將電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、信號設(shè)備工作地、防靜電接地、金屬屏蔽電纜外層、保護(hù)地及防備保安器接地端子等以最短的距離分別就近接到等電位接地排上。

單獨設(shè)置避雷針的信號設(shè)備機房建筑物，避雷針引下線在地網(wǎng)上的引接點和等電位接地排與地網(wǎng)之間的連線引接點，應(yīng)相距10m～15m，條件不允許時也不應(yīng)小于5m。該接地引入線長度不宜超過30 m．采用40 mmX4mm鍍鋅扁鋼或不小于95 mm2的多股銅線。接地引入線應(yīng)作防腐、絕緣處理，并不允許接近地下金屬管線和水溝。裸露在地面上的部分，應(yīng)有防止機械損傷的措施。