任务5　铁路信号与通信设备概述

1.铁路信号与通信设备认知

（1）铁路信号设备

铁路信号是在铁路运输系统中，保证行车安全、提高车站以及区间通过能力以及编组站编组解体能力的各种控制及远程控制技术的总称。铁路信号设备是指实现各种控制技术的设备总称。铁路信号设备是铁路主要技术装备之一，其装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志，主要有信号装置、车站联锁设备、区间闭塞设备、列车运行控制系统、驼峰信号设备等。

①信号装置：是向有关行车人员、调车人员发出的指示列车运行及调车作业的指示和命令。该设备一般是指地面和车上的各种信号机、表示器以及手信号灯（旗）等信号显示设备。

②车站联锁设备：为实现道岔、进路和信号机之间的联锁关系而装设的设备，用于保证站内列车运行、调车工作的安全，并提高车站的通过能力。

③区间闭塞设备：列车在区间按照空间间隔运行的技术方法叫闭塞。为完成闭塞作用而装设的设备，用于保证列车在区间内运行的安全，并提高区间的通过能力。

④列车运行控制系统：用于控制列车运行速度，保证行车安全，提高运输能力的控制系统。

⑤驼峰信号设备：用于保证编组、解体作业安全，提高驼峰编组解体作业能力。

（2）铁路通信设备

铁路通信设备是有效指挥列车运行、发布有关命令、组织铁路运输生产和铁路业务联络而迅速、准确地传输各种信息的通信系统的总称。设置铁路通信设备，使全国铁路的通信系统成为一个完善、先进的铁路通信网，它应做到快速、准确、安全、可靠，使各个业务部门、作业人员密切配合与协同作业，将铁路各级机构联系成一个整体，从而保证行车安全，提高运输能力与工作效率。

铁路运输向高速度、高密度、重载运输发展需要现代化信号设备，尤其是随着计算机技术和网络技术、现代通信技术等科学技术的发展，出现了自动化进程更高、控制范围更大、更集中化的新型信号系统，它们具有网络化、综合化、智能化的技术特点。

在实现信号设备现代化的进程中，要进一步提高信号基础设备的技术性能和可靠性，积极发展分动外锁闭道岔转换技术；大力发展自动闭塞；在高速及提速区段采用高可靠、高安全、少维修的大功率三相交流转辙机；快速客运专线和高速铁路应与国际铁路先进水平接轨，以无绝缘轨道电路为基础，积极发展数字化、大信息量、高可靠、高安全、具有列车速度控制功能和以机车信号为主体信号的信号系统。

铁路通信具有点多线长、布局成网、多层次、多种类的特点，铁路专用通信是直接为运输生产服务的。随着铁路运输的发展和科学技术的进步，铁路通信技术获得迅速的发展，光纤通信、微波通信、数字通信等现代通信技术使铁路通信摆脱了传统技术，移动化、数字化、多功能化、程控化已成为普遍趋势，通信技术已由模拟向数字转化，实现程控数字交换，发展宽频带信息传输和智能网络管理等。

2.铁路信号与通信设备类型

（1）铁路信号装置

铁路信号装置（铁路信号）是指挥列车运行、调车作业的指示和命令，行车和调车人员必须按照信号显示的要求作业，才能确保安全和提高生产效率。

铁路信号分为听觉信号和视觉信号两大类。

①听觉信号

听觉信号，又称为音响信号，以不同音响设备发出不同强度、频率、时间长短和数目等来表达信号的含义，如用号角、口笛、响墩发出的音响，机车、轨道车的鸣笛都是听觉信号。

②视觉信号

视觉信号，是以物体或灯光的颜色、形状、位置、显示数目和灯光状态等表达的信号，如信号机、信号灯、机车信号、信号旗、信号牌、火炬及信号表示器等显示的信号都是视觉信号。

a.视觉信号按性质分类。

（a）固定信号。

固定信号是指固定安装在一定位置用于防护固定地点的信号，如信号机、信号表示器等。它是铁路的主要信号，是用不同颜色的灯光或臂板位置等显示的信号。

ⓐ固定信号机可以表达固定信号的显示，具有防护意义。

按用途分为：进站、出站、通过、预告、进路、接近、遮断、驼峰、复示及调车信号机。

按类型分为：色灯信号机——不分昼夜均以灯光颜色和数目变化给出显示的信号机；臂板信号机——昼间用臂板颜色、形状、位置及数目，夜间用灯光的颜色数目给出显示的信号机；机车信号机——设置在机车司机室内的信号机。

按停车信号的显示意义分为：绝对信号——是指当显示停止运行的信号时，列车和调车车列必须无条件遵守的信号显示；容许信号（显示一个蓝色灯光）——是指准许列车在通过色灯信号机显示红灯时列车限速通过，并准备随时停车的信号。

按地位分为：主体信号机——是能独立地显示信号，指示列车或调车车列运行条件的信号；从属信号机——是本身不能独立存在，只能附属于某种信号机的信号机，如预告信号机、复示信号机等。

按信号机构造分为：色灯信号机和臂板信号机。

按安装方式分为：高柱信号机、矮型信号机、信号桥等。

ⓑ信号表示器是向行车人员传达行车或调车意图的，或对信号进行某些补充说明所用，表示与行车有关设备的位置或状态，没有防护意义，分为：道岔、脱轨、进路、发车、发车线路、调车及车挡表示器。

（b）移动信号。

移动信号是指在地面临时设置的可以移动的信号，如用于防护线路施工地点的圆形黄牌、方形红牌等信号牌、信号灯等。

（c）手信号。

b.视觉信号按使用时间分类。

（a）昼间信号。

在昼间视线状况良好时使用的信号。

（b）夜间信号。

在夜间以及在昼间遇降雾、暴风雨雪及其他情况，致使停车信号显示距离不足1000m，注意或减速信号显示距离不足400m，调车信号及调车手信号显示距离不足200m时，应使用夜间信号。

（c）昼夜通用信号。

主要在隧道内使用。

铁路沿线及站内禁止设置妨碍确认信号的红、黄、绿色的装饰彩布、标语和灯光。

在规定的信号显示距离内，不准种植影响信号显示的树木。

（2）车站联锁设备

车站联锁设备，也称车站信号设备，用来实现进路、道岔、信号机之间的联锁关系，操纵道岔和信号机。

①联锁的定义

车站内线路，通过道岔联系着。列车和调车车列在站内运行所经过的径路，称为进路。按各个道岔的不同开通方向可以构成不同的进路。列车和调车车列必须依据信号的开放而通过进路，即每条进路必须由相应的信号机来防护。信号、道岔、进路之间的这种相互制约的关系，称为联锁关系，简称联锁。

②联锁的内容

联锁的基本内容包括：防止建立会导致机车车辆相冲突的进路；必须使列车和调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置；必须使信号机的显示与所建立的进路相符合。

进路上各区段空闲时才能开放信号。如果进路上有车占用，却能开放信号，则会引起列车、调车车列与原来停留车冲突。这是绝对不允许的。

进路上有关道岔在规定位置才能开放信号。如果进路上有关道岔开通位置不对却能开放信号，则会引起列车、调车车列进入异线或挤坏道岔。信号开放后，其防护的进路上的有关道岔须被锁闭在规定位置，而不能转换。

敌对信号未关时，防护该进路的信号机不能开放。如果敌对信号未关时，开放防护该进路的信号机，将造成列车或调车车列正面冲突。信号开放后，与其敌对的信号必须锁闭在关闭状态，不能开放。

③联锁设备

控制车站的道岔、进路和信号，并实现它们之间联锁的设备，称为联锁设备。联锁设备分为非集中联锁和集中联锁，目前我国铁路车站大部分采用集中联锁。联锁基础设备包括信号机、继电器、轨道电路、转辙机等。

非集中联锁是用电锁器来实现主要联锁关系，由带电锁器的道岔握柄与转换锁闭器配合，用人工在现场就地分散操纵道岔。因为效率低下、安全程度差，已经被集中联锁取代。

集中联锁是用电气的方法集中控制和监督全站的道岔、进路和信号机，并实现它们之间联锁的设备。集中联锁分为继电联锁和计算机联锁两种。继电联锁是用继电器组成的电路进行控制实现联锁。计算机联锁是用计算机进行控制实现联锁。

（3）闭塞设备

车站向区间发车时，必须确认区间无车，在单线区间还必须防止两站同时向一个区间发车。为此要求按照一定的方法组织列车在区间运行，一般称为行车闭塞法，简称闭塞。用以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备。

闭塞制度有时间间隔法，即两列列车之间按时间表间隔一定的时间运行。当先行列车在前方减速或因故停车，会危及行车安全。该方法不可靠。

现在采用空间间隔法，即两站间闭塞设备相互联锁的办法，控制两运行列车之间保持一定的距离，一个区间（或闭塞分区）同时只允许一列列车运行，因此能保证行车安全。

按照闭塞方式不同，分为半自动闭塞、自动站间闭塞、自动闭塞。

（4）列车运行控制系统

①概念及组成

列车运行控制系统是指由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地车信息传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度，保证行车安全和提高运输能力的控制系统。它是将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术融为一体的行车指挥、控制、管理的自动化系统。它是现代铁路行车安全、提高运输效率的核心，也是标志一个国家轨道交通技术装备现代化水准的重要组成部分。

完整的列车运行控制系统包括车载设备和地面设备。根据使用制式不同，车载设备可分为机车信号、列车运行监控记录装置LKJ和列车超速防护系统；地面设备包括轨道电路、应答器、列控中心和无线通信网络等。

②中国列车运行控制系统（CTCS）

中国列车运行控制系统（CTCS）根据功能要求和配置划分应用等级，分为0～4级。

a.CTCS-0级：适用于既有铁路，时速160km以下，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。基本设备配置：联锁+区间闭塞（自动、半自动闭塞）+站内电码化+模拟轨道电路。

b.CTCS-1级：适用于既有铁路，时速160km以下，列控系统采用主体机车信号+列车运行记录监控器+地面应答器+基于ZPW-2000型轨道电路的自动闭塞+联锁。

c.CTCS-2级：适用于时速160km以上，250km/h以下，列控系统采用车载ATP+地面应答器+基于ZPW-2000型轨道电路的自动闭塞+联锁。

d.CTCS-3级：适用于时速300～350km，列控系统采用基于GSMR的车载ATP+地面应答器+基于ZPW-2000型轨道电路的自动闭塞，闭塞制式为基于通信的固定闭塞方式。

e.CTCS-4级：列控系统采用基于无线通信的列控系统，采用目标距离控制模式控车，可以满足列车高速度、高密度行车要求，是铁路列控系统未来发展方向。

（5）列车调度指挥系统（TDCS）和调度集中系统（CTC）

①铁路列车调度指挥系统（TDCS）

铁路列车调度指挥系统实现铁路各级运输调度对列车运行透明指挥、实时调整、集中控制的现代化信息系统。系统利用信息技术、网络技术、控制技术、数字化技术等现代化技术，通过铁路既有专用数据通道，将铁路总公司调度中心、铁路局调度中心、车站连接成一个实时、可靠、安全的TDCS网络。

TDCS为三层网络体系结构，由铁路总公司TDCS、铁路局TDCS、车站TDCS三层组成，是一个覆盖全路的现代化铁路运输调度指挥系统。

②调度集中系统（CTC）

调度集中系统（CTC）是调度中心对某一区段内的信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥、管理的技术装备。CTC将列车运行阶段计划下传到各个车站自律机中自主自动执行；在列车运行阶段计划的基础上，解决列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突，实现列车和调车作业的同一控制。CTC是以TDCS为平台，采用智能化分散自律设计原则，以列车运行阶段计划控制为中心，兼顾列车运行与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。

（6）驼峰信号设备

驼峰信号设备是用于保证编组、解体作业安全，提高驼峰编组解体作业能力而设置。在编组站和部分区段站设有驼峰设备。驼峰信号设备包括：

①驼峰信号装置：信号机、转辙机、轨道电路、按钮柱、限界检查器。

②驼峰机车信号系统：驼峰机车信号、驼峰机车遥控。

③驼峰道岔自动集中操纵系统：驼峰道岔自动集中控制台、操纵按钮、溜放进路程序控制系统。

（7）铁路通信设备

铁路通信就是以语言、文字、数据、图像等形式，将铁路运输中需要传递的相关信息进行传递，以实现运输组织与生产管理的集中和统一。

①按照信息传递方式，分为电话通信、数据通信和多媒体通信三类。

②按照传输方式，分为有线通信和无线通信。

③按服务区域，分为长途通信、地区通信、区段通信和站内通信。

④按业务性质不同，分为公用通信、专用通信及数据传输。

铁路专用通信设备分为列车调度电话、无线调度电话、专用电话系统、地区电话、局线和干线长途电话（电报）、列车确报电报（电话）、铁路站场通信系统。

当前，铁路正在大力发展GSM-R数字移动通信系统。

3.铁路信号与通信设备运用

（1）铁路信号显示的规定

①基本规定

信号是指示列车运行及调车作业的命令，有关行车人员必须严格执行。

铁路信号的显示方式及使用方法，应按《铁路技术管理规程》的规定执行。《铁路技术管理规程》规定以外的信号显示方式未经中国铁路总公司批准不得采用。

各种信号机和表示器的灯光排列、颜色和外形尺寸，必须符合国家规定的标准。

地区性联系用的手信号，要由铁路局批准。

②基本技术要求

a.信号显示力求简单明了，易于行车人员确认。

b.信号显示要有适当的显示数目来反映各种不同的运行条件，以确保行车安全和提高运输效率。

c.信号显示有足够的显示距离，以便行车人员准确和及时辨认信号，司机安全驾驶。

d.符合故障—安全原则。当信号设备发生故障时，信号机应能自动地显示最大限制信号。

③铁路信号对颜色的规定

我国铁路信号显示颜色由基本颜色和辅助颜色组成。

基本颜色包括红色、黄色、绿色，基本颜色及其组合主要构成列车信号，用于指示列车运行。

辅助颜色包括蓝色、月白色、白色、紫色，其中蓝色、月白色主要用于调车信号，透明白色用于信号表示器，紫色用于道岔表示器。

采用上述颜色，主要是综合考虑光波波长（波长越长，穿过周围介质能力越强）、显示距离以及辨认的难易等因素。

④各种颜色的信号显示意义

a.基本颜色。

（a）红色——表示要求停车。

（b）黄色——表示要求注意或减速运行，限制运行速度不得超过规定的速度，并准备在下一个显示停车信号前停车。

（c）绿色——表示准许按规定速度运行。

b.辅助信号。

（a）月白色——用于调车信号机时，表示准许调车。

（b）蓝色——用于调车信号机时，表示禁止调车。

（c）白色——用于进路表示器上时，表示列车运行方向；用于发车线路表示器上时，表示该线路上的列车可以发车。

（d）紫色——用于道岔表示器上，夜间以紫色灯光表示道岔直开，通于直向位置。

（2）铁路固定信号机

①显示方式

我国铁路固定信号机类型主要有两种类型：色灯信号机和机车信号机。

色灯信号机的显示方式：主要采用颜色特征、数目特征，部分采用闪光特征（如驼峰信号）。

机车信号机的显示方式：分为连续式机车信号、接近连续式机车信号、点式机车信号三种。

②禁止信号与允许信号

信号机一般以显示稳定灯光（如红灯、黄灯、绿灯）以及稳定灯光组合（如黄绿灯光、双黄灯光、引导信号）表示相应行车命令。

a.禁止信号，也称为信号的关闭状态，表示要求停车的信号，如红色灯光、蓝色灯光。

b.允许信号，也称为信号的开放状态，表示允许按规定速度运行的信号，如绿色灯光、黄色灯光、双黄灯光、白色灯光。

③固定信号机的定位显示

信号机有开放和关闭两种状态，固定信号机经常保持的显示状态为定位显示。

进站、出站、进路信号机及线路所的通过信号机，均以显示关闭状态，即禁止信号（要求停车）为定位。

自动闭塞区段的通过信号机，以显示开放状态，即允许信号（进行信号）为定位。

接近、预告信号以显示主主体信号为定位。

在自动闭塞区段内的车站（线路所），如将进站、正线出站信号机及其直向进路信号机转为自动动作时，以显示开放状态，即允许信号（进行信号）为定位。

④设置原则

固定信号机应设置于线路的左侧，设置在建筑限界外，设置地点应避免影响行车安全和运输效率。

（3）常见固定信号运用

下面介绍几种与铁路物流相关较密切的固定信号运用：

①进站信号机

进站信号机是在车站入口处，为了防护车站并指示列车能否由区间进入车站而设置的信号机。同时，《铁路技术管理规程》规定“进站及接车进路色灯信号机，均应装设引导信号”。

进站信号机应设置在距进站最外方道岔尖轨尖端（顺向为警冲标）不小于50m的地点，如图2.56所示。如因调车作业或制动距离的需要，可以将设置外移，但不得超过400m，如图2.57所示。

进站信号机的名称是按运行方向命名，用于指示上行列车运行的称为上行进站信号机，用S表示，下行进站信号机用X表示。

②出站信号机

出站信号机的作用是防护区间，在车站的发车线上指示列车能否进入区间而设置的信号机，其显示允许信号（即开放状态）作为列车占用区间的凭证，指示列车能否由车站进入区间。当显示禁止信号时，指示进站列车在站内的停车位置。

在车站的正线、到发线上，设置出站信号机。出站信号机应设置在车站正线、到发线端部的警冲标内方（对向道岔为尖轨尖端外方）适当地点，如图2.58、图2.59所示，在调车场的编发线上，必要时可设置线群出站信号机。

出站信号机的名称是按运行方向命名，用于指示上行列车运行的称为上行出站信号机，用S表示，下行出站信号机用X表示，并以所指示的股道号码作为S或X的下标。当有数个场时，下标应先加车场号，再缀以股道号码，如SⅡ3、XⅣ4。

③调车信号机

为满足调车作业的需要，应装设调车色灯信号机。调车信号机是在电气集中车站上，为防护调车进路，指示调车车列能否进入调车进路而设置的信号机，如图2.60所示。

调车信号机设置时，尽量缩短机车车辆走行距离，最大限度满足各种平行作业的要求，满足调车作业需要，提高作业效率。调车信号机设置：首先设置集中区域交界处的防护用信号机、转线作业用信号机；其次设置进行平行作业时起阻挡作用的信号机，减少调车车列中途返回时所用的信号机；最后考虑特殊情况需要设置调车信号机的地点。

调车信号机的名称用D来表示，并以调车信号机的编号为下标，如D3、D4等。

④复示信号机

复示信号机用于如下情况：

a.进站、出站、进路、调车等信号机应受地形、地物影响达不到规定的显示距离时，应在其前方适当地点设置复式信号机，以保证信号的连续显示。

b.设在车站岔线入口处的调车色灯信号机，达不到规定的显示距离时，根据需要可以装设调车复示信号机，以保证信号的连续显示。

c.驼峰色灯信号机或辅助信号机的显示距离不能满足推峰作业要求时，根据需要可以再装设驼峰色灯复示信号机，以保证信号的连续显示。

色灯复示信号机一律采用方形背板。设置位置如图2.61、图2.62、图2.63所示。

复示信号机名称设置规定：复示信号机第一个字母为F，后面綴以主体信号的名称，如图2.62所示的FX、FXⅡ。

（4）铁路信号与通信设备维护

铁路信号与通信设备是指挥列车运行，发布有关命令，组织运输生产进行业务联系，保证行车安全，提高运输效率，改善行车组织方式，迅速准确传输信息，实现行车指挥现代化的关键设施。铁路信号与通信设备技术密集、科技含量高，具有点多线长、设置分散、布局成网、不间断运用、结合部多、易受外界影响等特点，其维护工作技术要求高，专业性强，既相对独立，又相互联系。

铁路信号设备维护由铁路局电务处领导，有关专业技术公司提供技术支持。铁路通信设备维护由市场化的中国移动和铁路总公司认定资质的专业技术公司承担。各部门必须贯彻国家有关政策，坚持以运输生产为中心，做好维护管理工作，保证信号通信设备处于良好运用状态。

铁路信号设备维护工作实行铁路局（公司）、电务段分级管理。电务段实行段、车间、工区三级管理。工区为电务段最基层单位，一般设在较大的车站，临近划分在工区范围内的小车站为值班车站，设值班人员维护管理信号设备。

电务部门负责维护的铁路信号设备包括：室外设备——分为站内、区间信号机及机构，各种信号设备电缆盒，地下电缆，轨道导接线、引接线，转辙机及道岔，客运专线的应答器，室内设备——分为机械室的组合架、电源屏、控制台等（自动闭塞区段在室内还有计算机联锁设备），客运专线列控设备，CTC和联锁系统等计算机软件及控制系统。

电务段信号工所要承担的职责是负责管理和维护列车在运行途中的地面信号和机车信号设备并使信号正常显示，维护转辙机和道岔，并使道岔能够正常扳动，从而确保列车的正常运行。

铁路信号设备维护工作由维修、中修、大修三部分组成，测试工作是信号设备维护工作内容之一，包含在维修、中修、大修之中。

现场维修实行计划性维修和状态修两种模式。计划性维修是根据规定的维修周期和内容有计划地实行日常养护、集中检修和大中修。状态修是根据设备特性变化状态有针对性地进行维修。实行状态修的基本条件是该设备具备有效的自检、监测、报警、冗余等功能和手段，能够随时掌握该设备工作状态及变化趋势，预防可能出现的故障。