[科普中国]-机车信号

机车信号的意义

信号机由于装在地面上，受曲线、隧道等地形限制，给司机暸望带来一定的困难。特别是在雨雪、风沙、大雾迷茫等恶劣气候条件下，地面信号更是看不清。另外，随着列车速度的不断提高，特别是高速列车的出现，显示距离约1公里的信号机已很难使司机从容采取措施。比如司机发现红色停车信号时以200km/h的速度行驶，即使立即使用紧急制动，列车在巨大惯性的推动下，也要越过信号机1公里。因此，高速列车单纯依赖地面信号机显然是极其危险的。为了解决这个问题，人们研制出了机车信号机，它装在机车司机室内，能显示和地面信号机同样的信号，保证了行车安全，提高了运行效率，也改善了司机的工作条件。

分类中国铁路采用的机车信号分为接近连续式、连续式和点式三种。

接近连续式多用于非自动闭塞区段。在进站信号机外方制动距离附近的固定地点设置发送设备，并从固定地点到进站信号机之间加装一段轨道电路。从列车最前面的车轮轧在轨道电路上时起，发送装置就连续不断地向机车上传送地面信号的信息，使机车信号机连续复示进站信号机的显示。

连续式机车信号没有距离限制，只要列车在轨道上行驶，被机车第一轮对短路的轨道信号电流就会在钢轨周围产生磁场。装在机车上的感应器接收到信号，经过解码使机车信号机不断地显示与前方地面信号机相同的信号。

点式主要用于缺少可靠交流电源的非自动闭塞区段，在车站进站信号机接近区段铁路线路的固定地点按装地面设备，使机车信号机能复示进站信号机的显示状态。

信号主机机车信号主机是处理机车从地面上接收到的信号处理的主要部件。通过主机板处理由机车感应器从钢轨上接收到的移频信号，对应显示在机车信号机相应灯位上，向司机提供下一区段列车占用情况信息。

相关研究——无线机车信号存在的问题我国铁路列车采用机车信号与列车安全运行监控记录装置（以下简称“运器”） 相结合的列车控制模式。234

这种模式虽然对保证行车安全和提高行车效率起到了重要作用，但在实际运行中还存在很多问题，主要是:

（1）信号尚未主体化，“运器”控制列车的安全性难以保证

“运器”的控制效果取决于可靠的机车信号和必要的超速防护基本数据，如道岔型号、进路长度等。机车信号由于轨道电路受到不同干扰，以及电码化存在缺陷等因素影响，常出现闪白灯、侧线岔区无信号等问题，因此，在机车信号尚未主体化之前，“运器”控制不可能是安全的。

（2）“运器”获得信息不全，影响控制效率

由于“运器”事前无法获得地面进路信息，如列车进道数、股道长度、道岔型号等，只能按照最不利的情况对列车进行超速防护。即为了保证行车安全，无论实际情况如何，“运器”均按最小的道岔型号和最短的股道长度来确定限速值，影响了行车效率。

可见我国列车控制方式存在一个不良传递链:达不到主体化要求的车站轨道电路导致机车信号不可靠，不可靠的(非主体化的)机车信号导致“运器”的不能安全控制和影响了控制效率。随着我国铁路列车的速度在不断提高，靠地面信号行车已不能可靠地保证行车安全。因此，解决机车信号主体化和提高“运器”控制质量，已是当务之急。而无线机车信号在实现机车信号主体化和提高“运器”控制质量方面则具有不可比拟的优势。2

不能主体化的原因机车信号主体化是一个系统工程。在我国由于既有机车信号是通过轨道电路传输信息，因此机车信号能否作为主体信号取决于地面轨道电路信号条件和车载信号设备是否满足主体化条件。2004年通过铁道部技术审查的JT212CZ2000型车载机车信号设备基本上达到了主体化标准，但地面轨道电路还没有配合解决主体化问题的方案和标准。其原因主要在于我国铁路沿用多种不同制式的轨道电路，且车站、区间的制式不统一，站内轨道电路存在邻线干扰、半边侵入、信息不能进行闭环检测，站内轨道电路长短相差很大等问题。尽管曾提出了一些解决这些问题的建议，但还不能够从根本上解决问题。问题主要集中在车站轨道电路及其电码化方面，主要是：

（1）多种不同制式的轨道电路并存

采用的轨道电路有交流计数、极频、4信息移频、8信息移频、18信息移频及UM71等制式。由于制式混杂，机车信号识别困难，特别是技术落后的轨道电路已不能满足主体化要求。另外同一制式轨道电路其低频信息含义不同，也造成机车信号译码困难。

（2）站内轨道电路电码化受到极大限制

站内轨道电路只具有列车占用检测功能，不能向机车传输信息，因而向机车传输信息要靠叠加在车站轨道电路上的站内电码化来实现的。站内轨道电路一是不能实现闭环检查，信息不可靠;二是侧线接发车不能做到进路电码化，造成机车信号显示不连续，岔区、侧线无信号;此外车站联锁为满足调车作业与提高效率要求，站内轨道电路划分过短，而股道上的轨道电路又很长，因此长、短轨道电路造成电码化困难。由于站内电码化像摆积木一样，是陆续完善的，起初没有经过系统设计，因此存在不能兼容、不协调、抗干扰性能差等问题，常出现发码时间滞后、码畸变、移频轨道电路与交流计数轨道电路结合部出现掉码等问题。

（3）站内干扰严重

由于站内信号源的多样性，站内轨道电路存在着同频干扰、带内干扰、外界干扰等不同类型的干扰。其中邻线干扰、牵引回流干扰比较明显，邻线干扰时有会导致机车信号升级。

（4）发生机车信号“闪白灯”现象

由于列车速度提高，在站内轨道区段较短处，机车不能完整地收到信息，造成机车信号闪白灯;在车站岔区，由于侧线无电码化，也会造成机车信号闪白灯等。

（5）机车信号信息不能进行闭环确认

由于机车信号信息不能返回地面，地面无法确定发出的信号是否被机车接收，或收到的信息是否正确。总之，车站电码化后轨道电路的信号条件成为解决机车信号主体化的主要障碍。

主体化方案既有机车信号在车站通过轨道电路获得信号信息，由于车站轨道电路电码化的复杂性，使得车站轨道电路信号条件难以达到主体化要求。无线机车信号是直接通过车站联锁接口获得信号和进路信息，结合列车位置建立列车与进路的对应关系，形成信号信息，通过无线信道发送到机车。无线机车信号在车站跨越了轨道电路，摆脱了车站轨道电路电码化的制约。

无线机车信号分为接近连续式和连续式两种，由地面设备和车载设备两部分组成，其中无线传输信道可采用数传电台或GSM2R网络。

接近连续式无线机车信号是指在进站信号机外方的接近区段，当列车压过应答器后，车载设备向车站地面设备申请注册，建立列车与进路的对应关系，从联锁获得列车进/出站信号，发送到机车上，并与列车的应答信号对比以确认信号有效性。列车出站后，地面设备对其进行注销。接近连续式无线机车信号的有效工作范围是进站信号机外方接近区段、进路及股道。

无线机车信号系统采用自律轮询优化控制方法和信道时分复用技术，一台地面设备可同时控制多台列车，其应变时间和控制数量能够满足运输要求。

针对不同闭塞方式采用不同的无线方式实现机车信号主体化基本方案，方案如下：

方案一: 半自动闭塞区段。在车站采用接近连续式无线机车信号；

方案二:自动闭塞区段。在车站采用接近连续式无线机车信号，在区间仍然采用通用式机车信号；在自动闭塞区段可以在车站和区间统一采用连续式无线机车信号。2