浅谈铁道信号工程的发展

罗春云 LUO Chun-yun

（中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司，襄阳 441003）

摘要：随着时代的进步，科技的发展，铁道信号技术也经历了突飞猛进的发展。文章回顾了铁道信号发展的历史，介绍了铁路信号的相关知识和铁路运输系统的组成，陈述了铁路信号工程与铁路运输的密切关系，列举了铁道信号在发展过程中存在的一系列问题，最后展望了未来铁道信号的发展趋势。综合阐述铁道信号工程在现代化铁路运输中举足轻重的地位。

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关键词 ： 铁道信号；联锁；闭塞；列车控制；无线移动闭塞

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0197-03

作者简介：罗春云（1977-），女，湖北襄阳人，工程师，就职于中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司。

0 引言

伴随着铁路近百年风风雨雨的历史，铁道信号也经历了一个曲折的发展历程。从最初的爬杆挂灯到色灯信号机的出现，到6502电气集中联锁的广泛使用，再到计算机联锁逐步取代6502。可以说铁道信号工程经历了日新月异的变化。随着时代的进步，社会的发展，人们对铁路运输在安全、快捷、舒适、准确等方面提出了更高要求。铁道信号也必将迎来一次跨越式的发展。

1 铁道信号工程与铁路运输的关系

1.1 铁路运输系统的组成

铁路已发展成为现代社会必不可少的运输工具。它由众多不同部门和工种组成。有一套自己的管理体制、组织措施，按运行图在沿线运行运输。现代列车运行依据铁道信号可分为三个组成部分：列车控制、列车编组及列车调度[1]。列车控制系统由车载和地面两要素组成。地面设备主要是计算出列车控制所需要的基础数据，例如间隔时间、运行速度等；而车载设备则是通过媒体将接收到的信号进行判断处理，从而形成用来控制列车速度的数据以及对列车进行制动的模式，对列车安全运行进行监督或控制。使实时、连续地监督列车运行速度成为可能，实现了对列车进行的超速防护。新型的编组站综合自动化系统，由计算机联锁、综合管理信息、驼峰控制等子系统组成。建立控制与管理集中统一的平台，充分发挥计算机在优化作业流程、运营决策、实时跟踪车辆、集中监测设备、自动编制调整计划等方面的辅助功能。达到了信息共享无缝化、管理控制一体化、决策支持和运输管理智能化。与传统的编组方式相比，提高了铁路资源的利用效率，提高了调车作业安全保障，提高了编组站管理水平。铁路调度指挥系统把行车调度作为核心内容，将段、站作为基础环节，对铁路调度指挥实行部、局两级管理的体制。计算机网络、信息技术、通信信号等先进技术在列车调度指挥系统中的使用，彻底改变了传统落后的行车指挥方式。在保证网络安全的前提下，与相关系统紧密结合、互联互通、信息共享，实现了铁路运输组织的信息化、现代化，增加运能，提高效率，减轻了调度、行车人员的劳动强度，改善了调度指挥的工作环境[1]。

1.2 铁路信号的简介

铁路信号是铁路系统组织、指挥和控制列车运行，保证行车安全，提高铁路通行能力重要技术设备；是手动、自动及远程控制技术的总称。铁路信号也是是信号、联锁及闭塞等设备的总称。信号广义来说有视觉信号和听觉信号。视觉信号如信号机、信号灯、信号标志；听觉信号如鸣笛、响墩、号角。当然信号也可分为移动的信号和固定的信号，对铁路信号系统来说即可分为机车信号和地面信号。铁路信号中的地面信号设备主要是指各种类型的信号机，通过信号显示来指示列车和调车运行的命令。机车信号则是接受地面信号指示司机安全运行。联锁是一种互相制约关系，即通过一些技术手段，把信号、道岔和进路按照依定的程序，在满足设定的条件下才能建立起来的一种相互关系，而实现这种相互关系的设备就是联锁设备，如6502电气集中联锁，计算机联锁等。闭塞即保证前行列车和追踪列车之间处于安全运行距离的行车组织技术。闭塞技术的发展经历了早期的人工闭塞到半自动闭塞，再到自动闭塞。

1.3 铁路信号工程对铁路运输的影响

长期的实践证明信号设备是铁路运输设备中最重要的技术设备之一，它对于指挥列车运行、确保行车安全、提高运输效率、降低劳动强度、缩减运输成本等方面均起着非常重要的作用[2]。铁路运输信号设备自动化程度高、见效快，是建设现代化铁路运输系统中至关重要的设备。信号设备的自动化程度和运行稳定性直接影响着铁路运输的效率和安全。随着社会经济的迅猛发展，快速、便捷、安全、重载化必将成为铁路运输的发展方向。铁道信号工程理所当然在铁路运输中的作用也将越来越重要。

2 铁道信号工程发展面临的问题

2.1 铁路信号工程的安全系数有待提高

建国以来我国铁路建设取得了举世瞩目的成绩，但也发生了不少令人痛心的安全事故。例如：2010年强雷电暴雨导致的福厦线泉州区间接触网故障，8月15日合武铁路故障，因为接收不了信号而迫使D3001等多次动车滞留路上。2011年发生的D301与D3115动车追尾事故。事后调查表明雷电天气对铁路信号的损坏也是一个重要原因。综合种种事故频发的原因可以总结为：自然因素、环境因素、设备本身因素、人为因素。因此多种自然环境因素和不确定的人为因素对信号系统的设计标准、制造水平、施工质量、运营效果都提出了更高的要求。如何设计出能综合考虑到雷电及电磁防护的更高标准的信号系统，这就要求设计人员在设计过程中必须有充分的危害识别、风险评估和更先进的设计理念。制造材料与制造工艺也会直接影响到信号设备的精准度。先进适用的设计理念、安全可靠的制造工艺、性能优异的制造材料、优质高效的施工质量，这些都是为提高铁路信号安全系数，挤身世界先进先列而亟需解决的问题。

2.2 管理水平和管理人才的培养有待提高

运作方式的落后，管理人才培养的不足，都是阻碍我国铁路快速发展的瓶颈。对新技术，新理论的学习重要性认识不足，导致管理水平，维护水平跟不上铁路现代化发展的进程。管理人员由于不能对记录的参数和曲线作出科学的分析、合理的判断，从而不能及时发现故障、排除故障。终将使先进的设备，优越的功能不能得到很好的发挥。应急不力，操作失误等种种现象也时有发生。铁道信号作为一种自动控制手段，对铁路安全运输起着至关重要的作用，加强管理水平，加大科研力量，培养高层次的信号人才也是迫在眉睫的大事。

2.3 铁道信号设备优化改造速度有待提高

在我国铁路运输系统中，传统的调度指挥方式还在一些地区大量使用，通信信号技术水平还比较落后，平台化建设还不够完善，难以满足日益增长的运输要求。因此必须对这部分区域设备进行更新改造。既有铁路通信信号设备的更新改造，施工时间受限制、施工难度大，对具有运输有干扰，因此要精心设计施工方案，优化施工组织设计从而加快铁道通信信号设备的更新改造进程。通过优化改造，局域铁路运输在运营成本、舒适度和可靠性均有很大的提升空间。为使我国铁路建设全面进入现代化进程，通信信号设备更新改造速度和通信信号网络优化速度还有待提高。

3 铁道信号工程未来发展趋势

3.1 通信、信号一体化

铁路通信信号是铁路运输系统中重要的基础的安全设备。传统的铁路通信主要起着铁路电报和通信联系的作用，而传统的铁道信号则主要起着“信、联、闭”三大作用。通信电报业务主要提供列车编组信息，方便调车作业；通信电报业务主要实现车站与高度室的通讯，了解列车运行情况，电话进行行车指挥。传统的铁路信号通过地面设备传输，传输速度慢、传输信息量小。随着铁路现代化的发展和运输能力的高速发展，高密度、高速度的铁路运输系统需要更安全、更快速、更大容量的信号传输系统。正是在这种高速发展的带动下，正是对铁路运输信息传输逐步提高的要求，通信和信号两个专业更加紧密的联系在一起。铁路信号广泛地使用了计算机、控制、通信技术，这使信号控制技术越来越网络化、智能化。计算机、光导纤维和数字技术组成的信息系统，彻底改变了传统的通信、信号两个领域的关系[3]。因而信号系统对通信技术进行控制信息传输的依赖程度越来越高。通过通信来传递信号的通信信号一体化有着诸多方面的优势。如：通过无线网络保证信号传输的可靠性；无线通信传输信号使闭塞分区随车移动成为可能从而提高铁路运输效率；无线通信传输信息量大、传输速度快即满足了信号传输要求还降低了建设成本。如智能化的高铁运行时速超过250km/h，远远高于普通铁路及快速铁路的时速，大大提高铁路运输能力。高铁每人公里消耗能源比大约为1，远低于汽车5.3、飞机5.6的每人公里消耗能源比，既节省能源降低了成本还降低了对空气的污染。

3.2 由地面设备控制转向以列车为主体的独立控制

中国人口密度大，对铁路快速、安全运输有着更迫切的要求。在客运方面，地方与全国连网，并密切配合，构成统一的客运运输网。在货运方面，集中化、物流化和重载化是今后铁路发展的主要趋势。提高铁路区段运输能力的方法，一是增高列车重量标准和载重系数，二是提升列车通过密度。或将两方面结合起来，从列车重量、通过密度、运行速度方面优化组配。传统的以地面设备控制为主的控制系统容易受恶劣环境或人为因素影响列车安全运行，显然这种传统方式不能满足铁路发展的需要。从以地面信号显示为主，逐步换为以机车信号为主也成铁路信号发展的必然趋势[4]。

CBTC（communication based train control）采用无线移动闭塞技术，通过移动列车间的通信来实现控制，从而缩短了列车间的安全制动距离。前行列车的位置信息通过安全数据传输给后续列车，实现了一次模式曲线式安全防护，并且防护点能够随前车的移动而实时更新，有利进一步提升运输效率、缩减行车间隔，其原理如图1。CBTC技术对沿线硬件设备需要的少，采用该控制方式成本低、效率高、安全可靠、办理闭塞速度快，避免了由于线路中断而引起的闭塞失效。CBTC移动闭塞系统在信号领域必将有着更广阔的前景。

3.3 建设标准逐渐国际化

通过电路电气化、设备更新改造、铁路提速改造，我国铁路建设全面进入现代化水平。随着我国经济的高速发展，我国铁路技术研发水平逐步达到世界领先水平，最直接的成果是我们的高铁技术已迈出国门。伴随着“丝绸经济带”的提出，中国铁路势必迎来新的发展机遇。国际化的建设标准必将是今后铁路建设发展的一个新标准，必须全面提升运输系统、通信信号设备器材的研发设计和铁路建设水平。铁路信号工程是影响铁路运输的重中之重，采用高安全性、高可靠性、高可用性和维护性的故障——安全原则，建立全面的通信信号安全评估体系，努力与国际标准接轨。

4 结束语

高速发展的铁路离不开铁路信号技术的支撑。铁道信号在铁路现代代建设中起着至关重要的作用。但铁道信号在发展中也还存在诸如安全系数不够高、信号人才匮乏、陈旧设备更新慢等问题。但随着新技术、新理念如通信信号一体化、无线移动闭塞技术在铁道信号工程中的运用；高素质信号人才的培养；通信信号研发建设水平的国际化，我国铁路信号技术必然会走进世界先行水平行列。我国铁路建设一定会焕发出新的活力。

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参考文献：

[1]刘永恒.大准铁路TDCS的建设和使用[D].内蒙古：内蒙古大学，2012.

[2]龚建军.站场改造中的信号过渡[J].铁道通信信号，2006（3）.

[3]肖尧.全球铁路发展及其影响因素的统计研究[D].河北：河北大学，2010.

[4]马章.基于无线通信系统的机车信号控制技术[J].兰州铁道学院学报，2003（6）.