高速铁路与铁路信号

2024-07-15

高速铁路与铁路信号(通用6篇)

篇1:高速铁路与铁路信号

高速铁路与铁路信号

(四)【字号:大 中 小】

时间:2012-1-20来源: 中国通号网作者:傅世善阅读次数:1768

信息传输系统的选择车地信息传输系统的方式

列控系统有两大基本要素:列车运行控制方式与车-地信息传输方式。列控系统往往以两者之一来命名,例如,“基于准移动闭塞的列控系统”或“基于无线通信的列控系统”。

车-地信息传输方式是列控系统最基本的技术特征之一,车-地信息传输方式往往决定了列控系统的设备构成、功能和技术水平。

在高速前期研究时,分析了各国高速铁路列控系统采用的信息传输系统,车地间传输媒介主要包括以下几种方式,有的列控系统仅用一种传输媒介,有的列控系统以一种为主,辅以其他方式。

1.1 轨道电路

列控系统信息基于轨道电路传输是传统方式,有多信息与数字化轨道电路两类。

TVM300系统在1981年投入使用,采用无绝缘轨道电路UM71,地对车的信息传输容量仅有18个,速度监控是滞后阶梯式的。

TVM430 系统在1993 年投入使用。当时列车速度已达320km/h,采用数字化的无绝缘轨道电路U M2000,车地间的信息传输数字编码化,速度监控方式改为分级速度曲线控制模式。、日本于1964 年开通了世界上第一条高速铁路,采用基于有绝缘轨道电路的列控系统ATC,速度监控方式为超前阶梯式,制动方式是设备优先的模式。从1991 年日本开始试验和运用基于数字式轨道电路的数字列控系统I-ATC。

1.2 轨道电缆

德国鉴于国情采用钢枕,不用轨道电路,以计轴设备实现列车位置检查,德国列控系统LZB采用轨道电缆实现了列控系统的双向信息传输。

1.3 点式设备

利用点式设备提供列控系统信息传输通道的方式已经广泛采用。点式设备主要包括点式应答器和点式环线两种。

在欧洲ETCS2 级标准中主要提供列控系统的辅助信息,如里程标、线路数据、切换点等;在欧洲ETCS1级标准中利用点式设备提供全部控车信息。

1.4 无线传输

欧洲列控系统ETCS2及ETCS3 级技术标准明确利用GSM-R无线系统进行列控信息车地双向传输。无线传输具有信息量大、双向传输、通用及兼容性强等特点。CTCS对信息传输系统的选择

CTCS规范中各应用等级均采取目标距离式,各应用等级是根据设备配置来划分的,其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。

CTCS-0级的控制模式是目标距离式,它在既有地面信号设备的基础上,采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。CTCS-1级的控制模式为目标距离式,采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。在车站附近增加点式信息设备,传输定位信息,以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

CTCS-1级与CTCS-0级的差别在于全面提高了系统的安全性,是对CTCS-0级的全面加强,可称为线路数据全部贮存在车载设备上的列车运行控制系统。

CTCS规范中对CTCS-2级的总体描述为:“CTCS-2级,是基于轨道传输信息的列车运行控制系统,„„” 应用等级CTCS-2级标准的规定是比较宽的,基于轨道传输信息的列车运行控制系统可以是多样的,例如,基于数字轨道电路的列控系统。但当时国内研究的数字轨道电路尚不成熟,又不愿受制于国外公司,于是铁道部组织研究了一种基本符合CTCS-2级标准的列控系统:基于ZPW-2000A型轨道电路和应答器进行车地

间信息传输的列控系统,以后该列控系统就直接称为CTCS-2级列控系统,第6 次铁路大提速中装备了CTCS-2级列控系统。

CTCS-2级列控系统是结合国情构思的,它的构成是当时历史背景下最佳和最实际的选择:当时ZPW-2000A型无绝缘轨道电路具有自主知识产权,已经作为统一的轨道电路制式推广使用,用其构成CTCS-2 级列控系统更有把握,更便于与既有信号系统兼容。充分发挥ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路18个信息的作用,目标距离(移动授权凭证)由轨道电路进行连续信息传输,线路数据由应答器提供,构成了点连式的列控系统。系统具有自主知识产权:采用了具有自主知识产权的ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路;采用通用设备的欧标应答器;列控中心由中国自主研发,符合欧洲标准;车载信号设备也符合欧洲标准,通过引进设备实现技术引进,最终实现国产化。

CTCS-3级是基于无线通信(如GSM-R)的列车运行控制系统,它可以叠加在既有干线信号系统上。轨道电路完成列车占用检测及完整性检查,点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。无线通信系统实现地-车间连续、双向的信息传输,行车许可由无线闭塞中心产生,通过无线通信系统传送到车上。CTCS-3级选择基于无线通信是符合国际化技术发展趋势的明智之举。

CTCS-4级是完全基于无线通信(如GSM-R)的列车运行控制系统。由地面无线闭塞中心(RBC)和车载设备完成列车占用检测及完整性检查,点式信息设备提供列车用于测距修正的定位基准信息。车地信息传输系统的影响

车-地信息传输方式是列控系统最基本的技术特征之一,车-地信息传输方式往往决定了列控系统的设备构成、功能和技术水平。

车-地信息传输方式是多样的,信息量有大小,对列控系统的构成影响很大。

3.1 信息量的大小决定列车运行控制模式

采用阶梯式速度控制模式时,只要求地对车传输运行前方制动距离范围内闭塞分区空闲个数就行,所以多信息机车信号就可满足。

采用分级速度控制模式时,还需要地对车传输就近一个闭塞分区的距离和线路参数。列控系统TVM430,地面采用UM2000数字化轨道电路,信息量达228 位。

一次连续速度控制模式时,车载列控设备需要一个全制动距离内所有的线路参数,信息量相当大,可以通过无线通信、数字轨道电路、轨道电缆、应答器等地对车信息传输系统传输,据测算信息量应当在250位以上。

实现移动闭塞还需要前行列车的运行信息。

3.2 点式、连续式信息传输的影响

车-地间传输媒介中,应答器和点式环线是点式的,无线通信、轨道电路、轨道电缆等是连续式的。利用点式设备提供列控系统信息传输通道的方式也有广泛采用。

在欧洲ETCS1级标准中,利用点式设备提供全部控车信息。

由于信息的不连续,系统功能的完整性、安全性和运营效率等远远不如ETCS2级。

CTCS-1级采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。在车站附近增加点式信息设备,传输定位信息,以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

日本的数字列控系统I-ATC就是采取车载信号设备贮存电子地图,通过每一轨道区段的地址编码来调取所需的线路数据,这种方式可以使地-车信息传输的需求量减少。

采取大贮存的方式,一旦线路数据有变化,需及时更换车上数据库,日本国家小,铁路夜里不行车,动车组统一更换车上数据库是可行的。中国铁路动车组统一更换车上数据库是不可行的。

3.3 信息量的大小决定系统功能的完整性同样采取一次连续速度控制模式的列控系统也因信息量的大小而功能不同。

CTCS-2级采用了ZPW-2000A 型无绝缘轨道电路,仅有18个 信息,还要兼顾既有信号系统的使用,相对而言,信息量少了一些,因而会产生系统的局限性:传输目标距离的信息量偏紧;轨道电路不能给出目标速度信息;道岔 的限速采取变通方式解决;临时限速是由设在进站口的有源应答器来预告;防灾系统报警没有专门的信息;轨道电路没有编号(编号可以有效防止同频干扰)。

例如,目标距离的长度至少要满足全制动距离加上确认信号的长度,CTCS-2级的轨道电路只能给出7个闭塞分区的预告,显然不够充裕。目标距离能预告快一点,让司机早一点知道目标距离,心中更有数,对安全更有利。

3.4 车地信息传输双向优于单向

CTCS-2级采用轨道电路和应答器只能实现地对车单向信息传输,C TCS-3级采用无线通信GSM-R能实现地-车间连续、双向的大信息量传输。车对地的信息传输可以将列车的制动状况、司机驾驶状况、设备故障和列车速度等重要信息传给控制中心,使系统更趋安全和功能更趋完善。实现移动闭塞还需要车-车间信息传输

篇2:高速铁路与铁路信号

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时间:2012-6-20来源: 通号设计院作者:傅世善阅读次数:1369

第五讲 几个主要技术原则的选择

1.车上模式的选择

从制动曲线的产生分为地面模式和车上模式。

德国LZB系统是基于轨道电缆传输的列控系统,是1965年以前开发的系统,是世界上首次实现连续速度控制模式的列控系统,早期探索中国高速列控方案时曾关注过。LZB系统基于能双向信息传输的轨道电缆,信息量有83.5bit,地面控制中心可以获得列车性能的重要信息,以地面控制中心为主计算制动曲线后,发送指令传至车载设备,车上存有多种制动曲线,按地面指令执行。地面控制中 心掌握在线所有列车的运行情况,并可以直接指挥列车运行。例如,地面控制中心可能组织前后行驶的列车加减速,以调整追踪间隔、运行时分和平衡牵引供电网; 地面控制中心可以监督列车的制动、速度、故障和司机操作等。我们考察时印象很深的是:司机表演“自动驾驶”,以及列车将设备故障情况报给地面动车段,列车 一回段,替换设备和维修者已在站台等候。

地面模式的车载信号设备相应简单,但智能化不够,与其他列控系统兼容比较困难。在早期计算机技术还没发展到当前水平时,采用地面模式是可以理解的,此模式在城轨交通中也有采用。

中国高速铁路网广大,还与普速线互连互通,长途列车较多,要求实现高、普速列车跨线运行。所以CTCS-2级和CTCS-3级均采取车上模式,列车运行速度曲线是车载信号设备根据地面上传的移动许可和线路数据及列车本身的性能计算的。车载信号设备具有一定的智能化,只要各线路移动许可和线路数据的信息标准化,可以实现系统兼容和跨线运行。

2.线路数据地面提供方式的选择

CTCS-0级和CTCS-1级采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中,靠逻辑推断地址调取所需的线路数据,结合列车性能计算给出目标-距离式制动曲线。CTCS-1级在车站附近增加点式信息设备,传输定位信息,以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。

日本数字ATC使用575Hz和675Hz的频带,码长64bit,对用户开放43bit。将列车控制所需的全部信息都通过钢轨传送是不可能的,日本采用变通办法:在车上数据库预存闭塞分区的长度、坡道及区间曲线等地面信息,当列车收到地面传来ATC信息中的轨道电路编码为地址,从车上数据库中取出列车控制所必要的固定数据,结合其他编码信息生成列车控制模式曲线。为了弥补传输速率低的缺陷,日本设计了4种编码。

列车压入本闭塞分区时,首先收到第一种编码,以判断确认闭塞分区分界点;经一定时间后自动转为发送第二种编码,列车获得距停车点距离等列车控制信息;本轨道区段内容有变化时,为了及时向车上传递,发送2组缩短的第三种编码或第四种编码,然后再正常传送第二种编码。

采用第一种编码方式有效控制了分界点的确认,使电气绝缘误差控制在10m以内,安全距离只有50m。采用第二、三、四种编码方式,实际上既加快了应变速度,又扩大了信息含量,使列车控制精度较细。轨道电路有编码也有利于抗干扰。

由此可见,日本采用了数字轨道电路传输信息,传输速率低,信息量不够,又要利用轨道电路编码利于抗干扰,所以采取了车上预存线路数据的方式。日本高速铁路网相对短小,白天行车,有利于车上数据库的版本管理和修改,采用车上数据库预存线路数据的方式是有道理的。

CTCS-2级和CTCS-3级列控系统采取线路数据由地面提供方式。这种方式最大优势在于一旦地面线路数据因故需要变动,由地面修改,与车上设备无关,这非常适用于国情。我国地域广大,需要跨局、跨线的长途列车多,又日夜行车,大量列车在线运行,想统一修改车载设备的数据库是很难的。

CTCS-2级采取由地面应答器提供一个全制动距离范围内的线路数据,包括每一个轨道区段的坡道、曲线、长度等。由于ZPW-2000A型无绝缘轨道电路只有18个 信息量,轨道电路只能提供列车运行前方有若干个轨道区段空闲数来作为移动授权凭证,通过和区段长度数据的计算求得若干个空闲轨道区段总长度,列车到第一个 空闲轨道区段始端的距离则由测速测距系统计算后求得,两者相加就能求得目标距离。车载设备根据地面传送来的移动许可、线路数据和列车性能计算列车运行速 度,若列车接近前方减速点时,即刻生成目标-距离一次制动模式曲线。

CTCS-3级车载设备则是通过无线通信获得地面传送来的移动许可和线路数据,车载信号设备根据列车性能计算列车运行速度。若列车接近前方减速点时,即刻生成目标-距离一次制动模式曲线。

3.与制动系统接口方式的选择

列 控车载信号设备判断列车超速,引发列车制动时,总会有一个车载信号设备与制动系统的接口。在接口方式上历来有“得电制动”与“失电制动”之争。例如,车载 信号设备与制动系统的接口是一个继电器,继电器常态是失磁落下状态,需要时给电,使继电器励磁吸起,引发列车制动,这就称为“得电制动”;如继电器常态是 励磁吸起状态,需要时断电,使继电器失磁落下,引发列车制动,这就称为“失电制动”。如车载信号设备与制动系统的接口采取其他方式,仍然会存在“得电制 动”与“失电制动”之意思,其道理是一样的。

显然,“失电制动”方式符合传统的故障-安 全理念,任何断线、断电、断信号等常见故障时都会导致“失电制动”,因为制动停车是安全取向。采取分级制动模式时,只有一条模式曲线,列车超速,所谓“撞 线”

时,会限时引发列车紧急制动。这种方式有点副作用,当遇到常见故障时,司机紧张,旅客受惊,系统的可用性受到影响。

相反,“得电制动”可用性强些,但不符合故障安全理念,信号专业人士不易接受。CTCS-0级由通用机车信号+列车运行监控装置组成,就采取“得电制动”方式。

CTCS-2级和CTCS-3级列控系统的车载设备根据地面传送来的移动许可和线路数据,车载信号设备根据列车性能计算列车运行速度。若列车接近前方减速点时,即刻生成目标-距离一次制动模式曲线。一次制动模式曲线除紧急制动模式曲线外,还可生成若干条常用制动模式曲线,例,0.7或0.8 全制动力的常用制动模式曲线。列车进站停车时采用0.7常用制动模式曲线,旅客舒适性更好。在高速列车时代,应尽量避免使用紧急制动,紧急制动虽确保了列车不会闯过安全点,但旅客难免易受惊或受伤。如图1所示。

图1目标—距离一次制动模式曲线

篇3:高速铁路信号维修思路初探

一、我国高速铁路信号维修特点

1.1信号特性

高速铁路信号的可靠性是关系到群众生命财产安全的重要信息, 因此在高速铁路信号设备维修中要对信号有充分的认识, 笔者认为信号维修特性主要有以下几点。 (1) 可维护性; (2) 安全性; (3) 可靠性; (4) 可利用性。

1.2信号设备的检修

高速铁路信号设备是列车运行系统中十分重要的环节, 因此要对铁路信号设备做日常检修工作, 及时的发现信号设备中存在的问题, 并及时的对问题设备进行修理或者更换。对于高速铁路信号设备的检修要通过设备管理预案对制定相关措施。

高速铁路信号设备的检修主要有以下几点内容: (1) 根据设备的日常运转情况以及临时抽检等对设备的运行状况进行了解; (2) 对高速铁路信号设备的系统性能分析和专家分析; (3) 高速铁路信号系统的仿真检测系统。

1.3高速铁路信号设备的预试

高速铁路信号设备在运行中遵从浴盆曲线的特性, 但是在高速铁路这一密切关系国家和人民群众生命财产安全的行业中, 要充分的采用各种预防性技术手段来保证设备的稳定工作, 笔者分析告诉铁路信号设备常见的问题主要有以下几点。 (1) 高速铁路信号设备能够保持设备的原定工作状态, 但是不能够真实的反应系统问题, 发出徐家警报; (2) 高速铁路信号设备能够保持设备的原定工作状态;但是不能够发挥其应有的工作等级; (3) 高速铁路信号设备已经丧失设备性能, 不能够继续工作。

二、对我国高速铁路信号维修工作的几点建议

为了能够满足高速铁路运行的需求, 在对铁路中的信号设备进行检修时, 相关工作人员要在最短的时间内完成设备的检修工作, 从而最大限度的保障铁路运输系统的经济损失。根据目前我国铁路运输系统的现状来看, 传统的高速铁路信号维修方式已经不再适合我国铁路运行的需求, 需要通过迅速、先进的技术设备对铁路信号设备进行维护。

2.1革新工作理念

高速铁路运营关系到国家生产、制造等各行各业, 因此有关高速铁路信号设备的检修工作要从铁路系统的全局出发, 将铁路运营系统中所涉及到的问题都考虑到铁路信号设备的检修工作当中。主要包括在对铁路信号系统的检修中对维护工作的可实现性进行分析, 保证检修工作能够顺利的展开;其次就是要随着科技进步及时的对信号设备进行更换, 将最新的科技运用到高速铁路运营系统当中, 为国家和人民的生命财产安全保驾护航;最后就是要做好日常检修工作, 严格的遵守相关检修制度, 便于后续工作的开展。

2.2对信号设备采取分级化维修

目前我国的高速铁路运营系统中, 所有的检修环节都是统一安排的, 但是这种方式就导致很多重点设备检修工作的重视程度被降低, 为了提高信号维修工作的专业性和针对性, 建议对信号维修工作进行分级, 具体分级方式如下。

三、结束语

为了能够满足我国铁路运行系统的发展需求, 有关高速铁路信号维修工作必须加强。在我国高速铁路未来的发展道路上, 其必将承载着更多的运营任务, 而高速铁路信号作为指导列车运行的重要信息, 对于国家和人民的生命财产安全有着很大的影响。

参考文献

[1]丁家望.高速铁路道岔设备维修的探索与思考[J].铁道通信信号.2011 (05)

[2]范明, 王菲.高速铁路信号系统的安全评估研究[J].中国铁路.2009 (02)

篇4:高速铁路与铁路信号

【关键词】高速铁路;信号系统;智能监测技术

前言

目前,我国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、运营速度、建设规模最大的国家,而且随着我国信息技术的不断发展,我国的高速铁路信号技术和设备逐步由原来的单一转向了综合性、系统化的发展趋势,逐步建立了高速铁路信号系统监测综合自动化系统,以切实保障列车的安全、稳定运行。但是目前我国高速铁路信号系统的维修维护模式仍比较传统,采用的是人工检修为主的方式,虽然建立了铁路信号监测系统,但是由于各个监测系统之间没有形成一个整体,缺少互联互通,所监测到的数据也由于综合性、关联性不强而无法实现有效共享。但是随着我国社会经济的快速发展,高速铁路会成为未来的运输主力,针对高速铁路信号系统监测技术存在的弊端,我们必须要给予高度重视,利用先进的网络技术和控制设备对信号设备的运行状态进行全面、科学、实时监测与记录,实现真正意义上的现代化高速铁路信号系统,切实保障列车的安全运行。

一、我国高速铁路信号监测系统系统

(一)信号集中监测系统

信号集中监测系统,英文简称为CSM。它是一种三级四层体系架构,具有检测、信息储存、报警、状态再现等重要功能。CSM主要是通过CAN总线与信号机、电源屏、信号电缆、采集转撤机、轨道电路等多个信号设备的电气参数模拟量信息、部分开关量信息进行实时联系,同时CSM为了获取信息信息,还以通信接口的方式与CBI、TCC、ZPW2000轨道电路等设备的维修机进行连接。对于工作人员来说,在进行现场设备工作状态监测与诊断时,可以借助CSM设备,从而发现故障,更好的开展现场的维修工作。

(二)列控监测检测子系统

列控监测检测子系统的功能非常重要,对于列车运输过程的实时数据都能够进行不同程度的采集和处理。列控监测检测子系统主要包括: 车载司法记录器(JRU)、RBC维护终端、维护终端临时限速服务器 TSRS以及微机联锁电务终端。每个装置都有其重要的功能。其中车载司法记录器(JRU)是安装在列车上,主要对列车运行有关的安全数据进行记录,例如司机动作信息、输出常用制动命令或者紧急制动命令信息、输入信息、速度信。设置在RBC监控室的RBC维护终端主要用于查阅CTC系统的通信状态、RBC系统的工作状态以及C3列车的运行状态等。微机联锁电务终端是用于诊断计算机联锁系统故障,而临时限速服务器TSRS主要是诊断、管理与维护TSRS故障。

(三)GSM-R 通信监测系统

GSM-R通信监测技术主要包括两大检测装置,即GSM-R网管监测和通信接口监测。其中GSM-R网管具有告警管理、配置管理、故障管理等多项功能,可以对列车信号系统的工作状态进行实时监控,从而保障列车安全、稳定运行。而GSM-R接口监测主要是实时监测GSM-R网络重要接口,可以对网络接口的信令、业务数据进行跟踪与记录,并对异常网络事件进行分析,供GSM-R在线用户进行历史数据查询,监测网络状况等。

三、我国高速铁路信号监测系统技术现状分析

近年来我国在高度铁路信号系统技术方面也取得了一定的成就,围绕信号系统监测与维护也积极展开了很多工作,已经逐步将信号集中监测以及各种列控设备的管理与维修投入正常的使用中,但是在肯定这些成就的同时,我们还需要看到其不足,其和我国的高速铁路发展规模还存在很多不协调之处。

(一)信号系统监测设备之间缺少互联互通、监测数据关联性不强

对于我国铁路信号监测设备来说,信号集中监测系统是其的核心设备,信号集中监测系统主要对轨道电路、电源屏、转撤机、信号机、信号电缆等设备的电气参数和部分开关量信息进行实时监测,同时还连接ZPW2000轨道电路、TCC等设备的维修机,以此来获取有效的监测信息。但是信号集中监测系统却那些动态监测设备(DMS)、RBC维护终端等设备之间的连接性不强,缺少互联互通,因而监测的数据关联性、综合性也不是很强。如果列控系统出现了故障,信号集中监测系统无法实现自我诊断故障原因,还必须要依靠人工去完成检测与维修,这样检测、维修的效率就会大大降低。

(二)设备状态的智能分析与预测实施到位

列车在运行过程中必须要保障一切设备都处于良好的运行状态,一旦任何一个环节出现问题,极有可能造成严重的后果。因此在列车运行中,需要铁路信号各种监测设备存储和记录了大量的监测数据。但是铁路信号各种监测设备无法利用智能分析软件深度挖掘所记录的历史数据,进而也就无法准确分析道岔转辙机、轨道电路等设备的运用状况。

(三)通信网管及信号设备监测数据不能共享

目前,GSM-R已成为了列车控制与调度指挥系统的重要组成部分,主要负责CTCS-3级列控系统的车-地信息传输情况。但是在高速铁路运行过程中,我们会经常遇到通信超时、脱网等状况,这直接影响到了列车控制与调度指挥系统的正常工作。由于通信网管及信号设备监测数据不能实现共享,也就无法有效分析通信信号结合部分的故障问题,例如无线电干扰、信号地面设备、传输设备问题等问题,在第一时间内无法准确确定故障原因,也制约着我国列控系统应用的进一步发展。

四、铁路信号系统智能监测技术的未来发展构想

铁路信号综合智能化监测维护系统主要针对目前铁路信号系统的不足而开展的,其能够进一步提高铁路信号监测检测、综合智能分析和辅助决策的能力,从而为完善检测、监测设备功能以及技术集成提供一个发展平台。铁路信号综合智能化监测维护系统的总体构架主要包括三级应用平台,即车站、电务段以及电务处。首先信号集中监测车站系统汇聚来自车站的监测数据,然后将这些数据低昂电务段上传。而电务段将这些数据进一步整合为电务段的数据信息,以供自身的智能化故障分析和预报警。最后电务段通过数据中心将预报警数据向电务处上传,最终电务处在对所有来自电务段的数据信息以及TSRS、RBC、DMS、GSM-R网管等电务段无法获取的系统监测数据整合为自身的数据中心,以进行自我故障诊断。这样一来铁路信号智能化监测维护系统就能够克服掉原有信号系统监测技术存在的弊端。

结语

综上所述,本文主要在分析目前我国铁路信号系统监测技术组成基础上,指出了其中存在的主要问题,并初步提出了建立综合智能化电务监测维护系统的构想,以期更好的适应现代高速铁路的快速发展节奏,但是这个构想的真正实现还需要我们进一步的努力。

参考文献

[1]岳春华.广铁集团电务调度指挥中心的建设与运用[J].铁道通信信号,2013.49(3):2-7

篇5:法国高速铁路通信信号技术

(1)区段数据通信

高速铁路设有综合调度中心,在车站信号室内有调度集中分机,在工务、电务、机务、水电维修部门也设有分机或控制终端,在各牵引变电所—分区亭设有电力遥控终端。他们之间通过主干传输系统提供数字通道互联,形成专用通信。

上述调度系统专用的数据通信再加上传统的调度电话业务和图像业务综合成区段通信。高速铁路区段通信采用现代数据通信技术(如IP技术、VPN技术等),实现多媒体业务无疑是最佳选择。

(2)区间通信(区间光环用户环路)高速铁路站间距一般可达20~70km,区间通信更为必要,主要包括:

①车站信号室间、车站信号室与区间信号室间或区间信号室间列控安全数据传输;

②区段联锁系统主站与相邻从站或区间渡线控制点间的安全数据传输;

③天气、地震、线路安全监测站与车站终端的数据传输;

④列车轴温监测站数据传输;

⑤电力遥控终端数据传输;

⑥区间公务人员及应急抢险通信;

⑦常设线路监视系统及救灾监视用图像传输;

⑧通信、信号维护用通信通道等。

采用光纤用户环路再配合光纤/射频传输系统,可以很好地解决区间通信的问题。(3)高速列车无线数据通信

实现高速列车与地面的无线数据传输将有利于高速铁路的行车安全、运输管理、旅客服务。可能的业务有:

①文本方式的调度命令;

②车次号、列车速度,列车位置核查;

③列车运行时的安全状态;

④车辆维修信息;

⑤旅客服务信息等。

(4)专用基础网络

近年开发了信号专用光纤网,把联锁和列控系统、列控系统各信号室设备之间、联锁系统主站与分站间、以及CTC各系统之间用网络联系起来,称为CTC—LAN、EL—LAN和ATC—LAN。

TGV大西洋线、TGV东南线和法国其他高速线所用的传输媒体几乎相同,现描述如下。7.4.1 干线通信电缆

法国高速铁路干线电缆采用综合光缆结构,内含4根单模光纤,42个对称四芯组(0.8mm铜线),分布在6个芯线束中,每个芯线束中含有7个四芯组,其结构如图2—7—15。

〖TPTIET2715,+53mm。111mm,BP,DY#〗图2—7—15 TGV大西洋通信电缆断面图(1)单模光纤

单模光纤供多路复用系统使用,利用4根单模光纤中的2根,开通专门设计的140Mbit/s1920路TN4数字系统;4根光纤被放置在6个螺槽塑料芯的4个之中,槽内填有以硅为基材的凝胶,以便防潮。每根光纤至少比槽长3‰,以便光纤插入后有允许的铺设余量,即光缆可以在此6 000N大的拉力下对光纤不会有任何损害。

(2)对称四芯组

星形四芯组中除部分高频四芯组外,其余大部分均进行加感,大约每隔1 500m左右加入88mH的加感线圈,介于轻加感与重加感之间,用来改善音频线的传输电气特性。为了保证音频电话质量,TGV大西洋线平均35km设置一个音频放大(增音)中心,其位置放在路旁的继电器箱内,全线共设有6个放大中心。对称四芯组的缆芯为直径0.8mm的铜线,每个四芯组有两个50nF/km的电容电路。导线用两层塑料绝缘,一层为蜂窝状聚乙烯,另一层是高密度聚乙烯薄层,铜导线周围用硅脂胶环绕,以防潮气侵入电缆后使电路特性改变。电缆还用粘在大于1.5mm厚的聚乙烯护套上的薄铝带(铝+聚乙烯)保护,以防潮气进入。(3)再生中继

在路旁信号箱或中间联锁装置处,设有再生中继,再生中继之间的最大距离为27km(直线上可更长一些),在巴黎至图尔间共有12个再生中继,装备有供解调和音频转换的设施。(4)热轴探测器系统

这是一个自动红外线测温网,法国TGV高速铁路在沿线每25km设测轴温的检测点,列车通过检测点时能自动地探查轴温情况,采集的数据经地面信道传送给中心由计算机集中处理;它除了起到发生事故的热轴探测器作用外,该系统还能实时向维修部门提供非常有用的关于轴箱温度发生不正常改变的预防性数据。

有关通信电缆电路配置示于图2—7—16。

7.4.2 运输调度通信

运输调度电话采用共线方式(Party line),即在一个区段内所有电话机均并联在运输调度专用电路上,采用威斯坦码以1 024Hz音频进行呼叫。威斯坦码的组合码相当于一组三脉冲群,脉冲群的总数为常数,其分布则可选择所需的电话(如图2—7—17所示)。

此种电话系统与我国过去的音频选号调度或各站选号电话系统相类似,通常称之为集中选择联结方式,用于中央调度台和线路台之间的呼叫,个别呼叫、群呼叫(同时呼叫所有接入的台站)是通过中央调度台来实现的。线路台向中央调度台的呼叫是口头进行的(摘下话筒,压下话筒交流发生器踏板,〖TPTIET2716,+75mm。122mm,X,BP,DY#〗图2—7—16 TGV大西洋线通信电缆电路配置图即可与中央调度台联系)。每位处理此类通信的调度员(或助理调度员)均有一个供发送呼叫用的12个键的十进制键盘,每个线路台由一个两位数字码来辨别,呼叫指示器装在键盘上,当发送装置失灵时,可使用备用呼叫装置,还可使用程控电话或无线调度电话。

除运输调度通信外,还有牵引告警通信和维护通信,它们都是含有中央调度台的发送呼叫装置,总是由铁路沿线的电话机直接到中央调度台,采用四线方式来实现告警和维护通信。

〖TPTIET2717,+70mm。122mm,BP#〗图2—7—17 威斯坦码组合图解 7.4.3 无线通信系统

(1)TGV东南线的无线通信系统

地面与列车的无线通信,用来供司机与调度员之间的联络、无线告警和紧急制动的告警识别信号使用。通过无线告警设备可向列车进行呼叫,并发出告警信号,直至司机开始动作为止;紧急制动的告警识别信号能自动地发出司机出现疏忽的信号。

上述3种通信均由同一条话路进行传输,通过这条话路将中央调度台和沿线各固定(基站)台联结起来;各固定台承担每个无线区域的无线发送和接收,每个固定台均有二位数字呼叫编码;光学控制板(也称为备用的T.C.O,全称为法文Tablean de cantrole optigue),用来检查地面与列车相对应的无线区段电路是否工作正常。地面与列车无线电路的信号被捕捉后,就启动磁带记录器,以记录当时的通话。其原理示于图2—7—18。

①中央调度台进行呼叫

〖TPTIET2718,+55mm。96mm,X,BP#〗图2—7—18 列车无线通信原理图 根据与有线调度通信相似的威斯坦联合码原理,使用1 024Hz音频传送呼叫。此时,调度员(或助理调度员)使用12个键的十进制键盘拨无线区域号码来发出呼叫。同样,调度员通过动作相应的按钮来捕捉来自区段的呼叫。②沿线台呼叫中央调度台

除了与发出呼叫区域有关的信号灯(设置在备用板上)显示“亮灯”以外,无线通信呼叫的接收和有线调度通信方式相同;固定台的辨别和所接收的呼叫类型,即无线电话呼叫、无线告警呼叫或紧急制动的告警呼叫,都是通过频率信号区分的。

沿线固定台在电路上能发送:

a.无线电话呼叫频率F1(低频480Hz、1 380Hz); b.无线告警呼叫频率F2(高频1 440Hz、2 340Hz);

c.紧急制动告警信号频率F1+F2。

F1和F2频率在各个台之间是不同的,以使中央调度台能识别它们。

③调度室与固定台的持续联系

只要中央调度台在地面与列车无线信道上发送1 960Hz的频率信号,固定台的无线设备就一直在工作(保持双向联系)。最终由调度员决定何时把已建立的联系中断。有关运输调度员操作台如图2—7—19所示。

有关调度分机(沿线固定台)控制台示于图2—7—20。

④试验检测装置〖TPTIET2719,+87mm。100mm,BP,DY#〗图2—7—19 运输调度员操作台简图 位于备用光学控制板上的按钮可使调度员(或助理调度员、操作者)检验固定台、中央调度台的地面和列车上的无线设备,并检测铁路沿线通信设备的工作是否正常。

检验过程如下:

a.调度员按下所需要的固定台检验按钮;

b.用6条有线成对电路发送试验的威斯坦联合码;

c.固定台通过发送以下信号进行回答:

在接收线对上,发送2 280Hz的频率信号;

在6条有线电路的信号线对上,发送F1和F2特定频率信号。(2)TGV大西洋线的无线通信系统

与TGV东南线一样,TGV大西洋线的无线系统也采用400MHz(450/470MHz)系列,有以下一些区别:

a.与东南高速线相比较,由于强化了计算机的应用,使容纳供操作(调度)人员操作的设备空间可以更小。

b.调度室已重新设计,加设了多个视频显示器,当数据经由传输系统(从地面向列车)发送时,各车载移动装置是由它们在显示屏上的号码来识别的。c.调度中心与司机间的通信,地面至列车的无线系统均增加了数据传输功能设计,以便在同一个数据载波设备上,灵活使用压扩时分多路复用方式,可同时发送数据和话音。d.扩大了数据传输的应用范围,数传设备也具备了适应多种业务应用的需求,从列车准备工作的遥控、存储和远程写入,到传递监视主要列车部件的实时系统。e.增加了旅客电话新设备。

f.保留了线路修建时的施工无线通信系统;新设大西洋线15km隧道LCX(漏泄同轴)和宽带中继器等。

①地面至列车的无线通信

〖TPTIET2720,+62mm。97mm,BP,DY#〗图2—7—20 调度分机控制台简图 TGV大西洋线地面与列车的无线通信网示于图2—7—21。

〖TPTIET2721,+64mm。70mm,BP#〗图2—7—21 地面与列车无线通信(含数据传输)系统示意图此外,新建大西洋线施工现场装有无线通信链路,它是一个在高处装设的中继系统,在线路主要部分竣工后,现场继续保留该无线系统,用它作为备用和维修手段。

TGV大西洋的移动台通过快速有效的网络,联结到车载计算机系统,路旁电台与本区域内的TGV列车相互联系,并与车上移动无线台对话;联结地面各无线电台和职能中心(车站、车间等)为多点结构,用专用通信接口实现用户之间的对话。有关通信接口示于图2—7—22。

〖TPTIET2722,+44mm。69mm,BP#〗图2—7—22 通信接口示意图由图可见,主要通信接口有: a.司机用的通信接口;

b.列车乘务员用的通信接口; c.供运营和维修人员用的通信接口;

d.旅客通信接口:这个接口是独特的,它主要由设在每个车辆上(在车辆的联结走廊中,外面两个和里面一个)的列车到达指示器所组成,其液晶显示器可示出:列车的车次号和列车名称、车辆的编号、终到站、中途停站名等;

列车乘务员也可用联结走廊的显示器传送100个字符以内的任何类型的信息。

此外,还有告警信号也通过此接口,如果旅客在列车编组任何地方告警,司机室内就有告警音响,并在司机控制台显示车辆号码;也给整个列车触发一种音响信号,以通知列车员,并在每节车辆的设备上显示出告警车辆的编号。安装在车辆设备架中的电子盒能被激活(activated),以取代列车广播系统。

②旅客无线通信

在TGV大西洋线,旅客可以经过名为Radiocom2000的公用蜂窝式无线网,与公用电话网上的24对用户通电话,这是法铁充分利用国家既有通信资源,使铁路无线专用网与国家无线公用网相兼容所取得的成果。

③强化了原TGV东南线的无线通话功能

在TGV东南线,无论何时设在信号箱内或车站上的固定无线通信站、列车无线台及手提式无线通信设备之间,利用基地无线通信站的转播功能均可以通话;TGV大西洋线除保留此功能外,在设备小型化、轻量化以及功能方面都有加强和改善。7.4.4 车载通信网

TGV高速列车上有一个完善的内部通信网,列车上的所有计算机和数字处理器,都经由它收集和交换数据。车载大约39个处理机的数据流,则以同步方式有序地传送。该车载内部通信网具有以下特点:

(1)精确的定时控制

由统一的计算机来负责处理数据内部交换的定时控制,并且以数据包的形式有序地送至网内的各装置。(2)环形结构

为了防止网路上设备发生故障,或传递信息的链路出现中断或短路,以确保网络的可靠性而采用了环形结构,一旦出现故障,此种环形结构可重新组合成有双向收、发的总线;这和法国TGV高速铁路沿线电缆系统配置所采用的结构一致。

(3)网络具有可扩充性

TGV大西洋列车组单个或成对编组运用。当两个列车组挂接在一起时,它可以打开每个列车组上两个独立的网路,并把它们联结在一起,以构成单一的车载网路。(4)采用了HDB3传输码型

为防止铁路环境的电磁干扰和振动影响,TGV大西洋采用了高密度双极性3码型。理论分析表明,该码型是一种窄频谱线码,能量相对比较集中,定时提取也十分方便,具有较好的抗干扰性能。(5)采用大规模集成电路

为保障设备重量轻、体积小和耗电省,采用了大规模集成电路,选用的是HCMOS(高密度互补金属氧化物半导体器件)军用逻辑门阵列电路的集成电路。(6)按HDLC帧结构同步方式发送信息

高级数据链路控制规程HDLC(High Data Link Control)是ISO的标准。分组交换网所使用的X.25规程,仅仅是HDLC中的一个子集(LAMP—B),两者的重要区别之一是:X.25规程中的地址字段为2bit,而HDLC的地址字段可以扩展,对无线组网时要求地址较多的车载通信网十分方便。有关信息格式如表2—7—5所示。

由表可见,法国铁路利用HDLC规程,但又不完全一致,而是根据其实际需要来灵活使用。表2—7—5 每个信息组构成HDLC的帧结构

〖BHDFG3,WK7,K7。3,K8。3W〗消息开始收信人消息形式发送器地址信 息误码检验消息终止8bit8bit8bit8bit最大120字16bit8bit7.5 高、中速信号设备兼容技术 铁路信号系统的结构与配置取决于运输组织。就高速铁路来讲,有3种运输组织模式:一是普通列车与高速列车在高速线上混跑,这是意大利和德国高速线的情况。二是将高速旅客动车组延伸到普通线路上去,这是法国的模式。三是高速线上只跑停站不同的高速列车,运输组织与其他线路完全分开,这就是日本新干线高速铁路的模式。

TGV列车在普通线路上运行,速度只能按既有线具体情况考虑,通常为160~220km/h。以TGV东南线为例,全长417km,但包括延伸到普通线路的TGV列车通达里程达到2 560km;大西洋线全长280km,而包括延伸的高速列车通达里程达到2 380km;这种运输组织模式对缩短旅行时间和吸引客流具有明显的好处。

在考察了世界各国高速铁路的运营情况之后可以发现,几乎大部分高速铁路均组织混跑,法国TGV高速线虽是客运专线,但TGV高速列车也延伸至普通线路运行;法国为韩国设计的高速线,也考虑了混跑的需求。(1)法国TGV高速线出入口信号设置

假定普通列车的最高允许速度不超过160km/h(中速),并且在区段内安装有自动闭塞传统制式的色灯信号,那么不大于160km/h速度的普通列车司机应按地面信号来驾驶运行。TGV线路列车的驾驶应按速差式机车信号来进行。在高速线路与常规线路相连之处要建立速差式机车信号与色灯信号系统之间的过渡区。在进入和驶出TGV高速线路的过渡区的前“过渡点”与后“过渡点”,要设置进入或驶出TGV线路的点式信息传输设备,以使能及时打开或关闭TGV机车信号。列车进入和驶出TGV高速线的速度控制及信号系统(含点式信号)的配置,分别示于图2—7—23和图2—7—24。

〖TPTIET2723,+30mm。68mm,BP#〗图2—7—23 列车进入TGV线路

Ar—进入TGV线路信息定点传输设备; v—速度,km/h;

LBA—色灯信号控制的最后一个闭塞分区;

EBA—使用机车信号的TGV线路的第一个闭塞分区; KS—传统信号系统的色灯信号机;

S—带有TGV字样的信号标记,或其他意义。(2)法国铁路为韩国汉城—釜山线设计的混跑信号配置方案

韩国这条高速线路是引进法国TGV高速线TVM430系统,为了适应韩国的特殊要求,特将TVM430做了适当的修改。

〖TPTIET2724,+42mm。70mm,BP#〗图2—7—24 列车驶出TGV线路(单位:km/h)FS—带有“TGV结束”字样的信号标记; DE—驶出TGV线路信号的定点传输装置; VL—允许以最高速度运行;

VA—提醒下一个色灯信号机是关闭显示,或者是其他意义。①考虑到韩国的牵引电力系统频率为60Hz,因此将上下行轨道电路的载频选择进行了调整:

轨道Ⅰ(下行线)2 040Hz 2 760Hz 2 040Hz 2 760Hz 轨道Ⅱ(上行线)2 400Hz 3 120Hz 2 400Hz 2 130Hz 27bit编码分配不变,仍然是: 6bit用于校验(核)码; 4bit用来传输16种坡度; 6bit用于64种距离的传输;

8bit用于256种可能的速度组合的传输; 3bit用于8种可能的操作方式等。

②根据韩国既有信号的具体情况,对TVM的信息做了必要的调整,以便与现存信号相适应。有关现存信号与TVM信息间的对比,示于表2—7—6。

③进入高速线和离开高速线的过渡区示意图如图2—7—25和图2—7—26所示。

在图2—7—25中,在LGV相对于TGV高速的普通列车进入方向,TVM430必须递送大量供路旁信号使用的ATC系统与既有线关联的命令。

在图2—7—26中,在LGV离开方向,接存既有线路侧的有关信号指示(或许通过自动停车系统传递),以便TVM系统利用。

在上述两种情况下,其目标是从一种类型的信号过渡到另一种类型,应保证信号相互间的连续性。

表2—7—6 韩国既有信号与TVM信息的对比图〖BHDFG16/7,WK16,K10,SK16,K10W〗既有信号TVM信息既有信号TVM信息〖BHDG16/7,WK5,K11,K5。2,SK5,K11,K5。2W〗信号方式自动停车速度控制VcTVM信号方式自动停车速度控制VcTVM〖BHDG32,WK26,SK26W〗〖BHDG152,WK5,K11,K5G(绿)150km/h300V270V270A230A230E170A170E130A110A100A90A80A170 170 170 170 170 170YG(黄绿)105km/h130E 110A 110E 100A 100A 90A 90A 80A 80A 60A(1)60A。

〗 60A 30A(1)130130110130110130110130110170130110170〖BHDG64,WK5,K11,K5。2W〗YG(黄绿)105km/h30A 30A 0(1)

0 0130110170130110T(黄)65km/h90A 90E 80A 80A 80E 60A 60A 60A 30A 30A 30A 0 0 0100901009080100908010090801009080YY(黄黄)25km/h60E 30A 30E 0 06060306030R(红)0km/hR0 注:表中有(1)的信息,是通过信号的YG方式进行预告,来对司机告警。

〖TPTIET2725,+60mm。70mm,BP#〗图2—7—25 进入高速线(单位:km/h)〖TPTIET2726,+60mm。70mm,BP#〗图2—7—26 离开高速线(单位:km/h)7.6 法国TGV高速铁路在通信信号方面的特点 法国TGV高速铁路在通信信号等方面的特点有:

(1)法国采用“人控优先”的控制原则。列车正常运行由司机驾驶,只有在司机失误并可能出现危险的情况下列控设备才强迫列车制动。法国铁路认为这种人机关系有利于发挥司机的技术能力,加强其责任感。日本新干线ATC系统采用“设备优先”的控制原则。列车减速一般由设备完成,当列车速度减到30km/h以下需要在车站停车时,才需要由司机操纵以保证列车停在正确位置。

列控设备制动后,当列车速度低于目标速度后只给出允许缓解的表示,由司机进行缓解操作。日本新干线ATC当列车速度低于目标速度后自动缓解,这种方式要求列车制动系统连续多次制动后制动力不衰竭。

(2)为确保高速列车的运行安全,以“人控优先”为原则,广泛采用了冗余(多重)技术,发送设备双套,而接收设备也是双套,但采取双套接收系统比较后相互一致才输出。在技术实施上是将一路输出传送至二路输入,进行比较后再输出。

(3)轨道电路内传送的ATC信息,经信源编码和调制后,在发送侧经富氏变换处理后,再进行发送;在接收侧,车载接收系统采用快速富氏变换进行接收,即采用了频谱识别技术,来确认不同的信息。(4)法国高速铁路站间距长,每隔25~30km设置了区间渡线。法国列控系统具有完善的区间渡线安全防护功能,在特殊情况下允许列车像单线自动闭塞那样组织反向行车。

(5)法铁十分注重工程实际需求,他们认为:工程与科研密切相关,但又有所区别,满足工程设计和使用方便是首要的问题。因此,他们的综合调度中心无论在房屋建筑空间方面,还是在设备配置上均没有日本铁路那么“富丽壮观”。

篇6:高速铁路与铁路信号

修订条文的通知

时间: 2013.09.29

现发布《高速铁路信号工程施工技术指南》(铁建设〔2010〕241号)、《高速铁路信号工程施工质量验收标准》TB10758-2010等2项标准的局部修订条文,自2013年8月6日起执行。原标准中的相应条文和内容同时废止。

标准局部修订条文

一、《高速铁路信号工程施工技术指南》(铁建设〔2010〕241号)

1. 第7.7.5条: 电加热元件应安装牢固,且与钢轨表面接触良好。2.第8.1.3条 钢轨放散锁定完毕,轨缝焊接符合轨道电路设备钻孔、安装条件。3.第8.2.2条:

进站口或站内股道为无绝缘分割的出站口机械绝缘节处设

备安装如图8.2.2-1所示。

站内轨道区段机械绝缘节处设备布置如图8.2.2-2所示。

4.第8.5.3条: 1 钢轨引接线

2)删除。

道岔跳线及并联线 1)道岔区段道岔多分支轨道电路区段应采用“分支并联的一送一受轨道电路”结构。道岔并联线从道岔弯股末端(道岔弯股的轨道绝缘节)起,向岔心方向(道岔绝缘节)依次间隔设置,间隔不应大于20m、岔心间隔不应大于30m,两端部必须设置道岔分支并联线,具体的孔间距及孔位置应符合设计和相关标准的要求。

一送一受轨道电路的道岔跳线及并联线如图8.5.3-1所示。

2)车站渡线两相邻区段均为ZPW-2000轨道电路时,绝缘节处的跳线及并联线如图8.5.3-2所示。

3)相邻区段分别为ZPW-2000轨道电路和25Hz相敏轨道电路时,渡线道岔跳线及并联线布置,如图8.5.3-3所示。

5.第8.5.4条: 钢轨钻孔时,应根据塞钉大小选用匹配钻具。电钻角度应与钢轨

钻孔面垂直,并稳固。钢轨钻孔应符合本技术指南第8.1.4条规定。

道岔内钢轨钻孔应在道岔生产厂内进行,孔径、孔间距及孔位置应符合设计和相关标准的要求。

在轨道板或道床板的轨道连接线均应采用M8化学锚栓和Ω型镀锌卡具进行固定。有砟地段普通轨枕的轨道连接线穿越钢轨时,应采用绝缘卡具固定,距轨底不得小于30mm。

二、《高速铁路信号工程施工质量验收标准》TB10756-2010

1. 第7.5.3条: 机械绝缘节处钢轨引接线应采用绝缘卡具安装牢固。

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