铁路既有线提速对信号设备的要求及思考

徐文虎 上海铁路局南京电务段

1 提速前铁路信号的技术特征

提速前运输的基本特征：区间运行最高速度旅客列车不超过120km/h，货车不超过80km/h，客货混运，速差不大，重载运输，高密度运行，采取统一的紧急制动距离，列车在任何坡道上的紧急制动距离均为800m。并以此为基准确立了相应的标准、规范、制式和设备的技术原则。

提速前的信号技术装备特征：

1.1 信号显示

提速前的信号显示以地面信号为主、机车信号为辅。色灯信号机显示数目、显示距离有限，与此相对应的机车信号为辅助信号，局限于低速运行。

1.2 车站联锁控制

六次提速前信号联锁控制主要以车站继电半自动（色灯电锁器联锁）或自动控制（6502电气集中）为主、区域控制为辅。车站控制偏重于会让、待避作业，车站数量多，区间距离短，通过能力低。且道岔号码小，轨道电路短，以继电联锁为主的车站控制电路，采取区段解锁方式，不考虑走过防护（冒进）。继电联锁信息量少，很少采取区域控制，主要采用四信息、八信息移频的股道电码化和压入叠加发码的传递发送方式，机车信号错码率高。

1.3 自动闭塞

在自闭区段以三显示自动闭塞居多。由于客货混跑，列车运行速度不分等级，以一个闭塞分区来满足制动距离，以800m为标准划分闭塞分区。区间信号显示一般只有绿、黄、红三种颜色显示，列车运行追踪为8min以上时间间隔，运行速度和区间通过能力都比较低下。

1.4 控车方式

列车运行的控制方式以人控为主，自动停车为辅。装备的机车信号大都以JT1、JT2型机车信号，由于各线技术装备不同，机车信号信息定义标准不统一，不能作为主体信号使用，机车长交路运行十分困难，根本无法开行直达旅客列车。在列车超速防护上一般以自动停车加机车信号方式，超防技术不成熟，不能根据线路速度要求进行自动调整列车运行速度。列车运行安全系数低。

1.5 信号基础装备

轨道电路采用的制式为有绝缘式，信息量少，可靠性低，由于安装钢轨绝缘造成的大量钢轨接头不仅维护困难，故障率高发而且严重影响线路运行速度；转辙设备牵牵引、锁闭、表示、检查为一体，ZD6道岔的内锁闭方式仅能适应120km/h以下的运营速度，在高速重载的情况下容易造成机械疲劳和退锁闭现象。信号箱盒、灯室机构采用的多为铸铁箱盒密封性能差、防水防潮性能低下。车站设备基本没有装备防雷系统，雷害故障高发。微机监测装备率低，对设备的养护维修只能依靠维修养护经验，故障处理分析、数据测试判断缺乏有效手段。

2 提速的特点和要求

2.1 提速后的速度等级变化

六次提速后既有线铁路提速分为四个等级，即 200km/h 以上，200km/h～160 km/h，160～120km/h，120km/h 以下。国际通用计算人工确认信号的速度极限为160km/h，200km/h以上为准高速铁路，350km/h以上为高速铁路。因此在列车运行速度为120km/h以上是靠人工确认信号显示已经不能满足列车运行的安全需要。必须采用速差式自动闭塞、列车运行超速防护系统，并改变人工控车为主的方式为以车载设备控车为主的方式来指示列车运行，才能确保行车安全。

所谓速差就是针对地面线路的不同状况（过岔、曲线、道岔号码、运行间隔）给出不同的速度等级定义并有相应的显示进行对应，显示中给出明确的出入口速度值，指示列车按上述定义速度值曲线进行运行。

超防系统即列车运行超速防护系统，是指据速差信号的定义速度控制列车自动运行，超过规定速度时自动调整到安全速度等级以下，而不是指简单的采用停车措施。在高等级（如CTCS3级以上）的运行线路上采用的车载控车系统能根据线路数据和列车前方运行情况自动进行升、降速调整，真正实现无人驾驶功能。

2.2 客货列车的运行调整

客车提速，增加了客货车的速度差距。使货车避让增多，影响了货物运输效率。而接近锁闭、道口通知距离的延长都按照提速客车的统一标准执行，使低速的货车接近锁闭提前、报警距离延长、变更进路的时间有所增加，虽然安全方面有所保证，但货车低速运行使得瓶颈效应更加明显。因此在列车运行中特别对既有线客货混合运输区段，为避免高、低速列车在运行中的相互制约，在运行图中将高速客运列车划分时段进行集中运行。保证了高速列车的通过能力和运行安全。

2.3 技术标准的更新

当列车运行速度突破了800m的制动距离后，信号技术标准明显不适应。如信号机显示距离的规定原来《铁路信号维护规则》规定进、出站等列车信号机的显示距离为800m以上，提速后为满足信号确认时间和制动距离需要，要求信号显示距离提升为1000m；自动闭塞区间牵引距离计算由原来的8min追踪间隔变更为5min，由此带来的区间通过信号机必须经过重新定位布点；为防止列车冒进信号后进入解锁区段对列车信号的接近锁闭长度进行重新定义，自动闭塞提速区段的信号机接近锁闭长度不得少于2个闭塞分区，列车运行速度超过200km/h时接近锁闭长度不得少于3个闭塞分区，站场内信号机不足制动距离时信号显示的联锁关系要求按重复显示进行重新定义。

重复显示是指列车进路上相关联的两架信号机不满足制动离时前方信号未开放，禁止后一架信号机开放，称为部分重复显示;当两架关联信号距离不足400 m时前后两架信号机的显示必须相致，称为完全重复显示。

2.4 维修体制要求

重点直达旅客列车和动车组的开行对信号设备运用的可靠性、安全性的要求进一步提高，对维修体制的冲击、修程修制的影响巨大，为解决高速列车运行带来的人身安全防护和设备安全压力，必须切实改进单兵作业、零打碎敲的作业方式，设立天窗作业时段进行检修集中作业，加强设备监测监控、探索合理的养护维修周期、依靠科学手段进行入所修、状态修是维修工作的根本出路。

2.5 安全压力进一步提高

高速、重载、高密的运输压力对信号基础设备的要求进一步提高。提速后很多控制模式由原来的人控改为机控，而这些设备大多数为信号设备。可以说信号设备的可靠性是提速安全不可或缺的必要保证。由于提速和非提速区段的交错布局，新旧制式的交叉运用增加了整个信号系统的安全压力和复杂性。

3 提速后信号的发展方向

为适应列车提速对信号设备的要求，近年来以提速安全为契机，信号设备技术装备有了飞跃性的发展，但在以下几个方面还需要进一步完善和提高：

3.1 信号显示的发展

（1）信号显示向速差式发展：现有的速差意义还不十分完善，仅进站信号机能区分道岔直向和侧向，出站信号、预告信号应适当增加显示数目，以区分速度和进路。信号灯机构的显示方式已不能满足显示距离的需要，必须采用组合式新型光源，进一步提高显示距离。在高速区段应取消固定信号，探索以卫星定位方式实现移动自动闭塞的可能性，最大限度地提高线路通过能力。

（2）机车信号向主体化发展：根据超速防护系统的要求，机车信号必须以更全的覆盖率、更高的可靠性、更丰富的显示定义和统一的信息标准来实现速度控制，向主体化方向发展。机车信号设备和车载ATP设备必须有机统一，充分考虑软硬件冗余，保证设备安全。

（3）扩展机车信号的显示意义：突破旧有的机车信号与地面信号显示方式一致的模式，实现机车信号与地面信号显示意义一致，进一步扩展机车信号的信息量，针对高速线路需求着重发展新型移频地面发送制式。

3.2 基础设备的更新

（1）转辙设备：加快改造三相交流外锁转辙机和200km/h提速道岔上道，对大号码道岔增加多点牵引，加装密贴检查器，目的是使尖轨一、二动间10mm得到有效检查。加装道岔缺口监测，防止机械退锁。

（2）道口设备：道口报警距离要按照最高速度来重新计算，采用测速定时报警方式，能使道口关闭时间均衡，避免道口堵塞，高速线路应采用全封闭全立交方式。

（3）轨道电路：随着无缝线路的扩大使用，应广泛采用无绝缘轨道电路，取消叠加发码带来的轨道电路结合部故障；列车分级速度控制要求轨道电路传输的信息量加大；速度提高要求应变时间缩短；为保证机车信号连续传输，轨道电路的区段最小长度要适当加长；提高对牵引电流的抗干扰性。根据客运专线调车作业少的特点，站内要适当减少轨道分割数量。

3.3 站内联锁设计

（1）接近区段延长：根据速度和制动距离重新计算接近区段的长度，在客货混线区段的计算机联锁应能与TDCS结合，根据不同的列车运行进路设定合理的接近锁闭条件，兼顾联锁安全与效率。

（2）电码化方式改进：能连续不间断向机车传递信息（采用预发码制式，渡过轨道电路压入的继电器发应时间），具有闭环控制功能（对发送的频率进行接收并连续检测，防止信号传输过程中的丢失或串扰告警），具备邻线串码防护功能（通过接收特定的信息屏蔽邻线码），不影响轨道电路正常工作（使用隔离器使轨道电路信息和机车信号通过不同的传输通道）。在高速区段应避免采用叠加方式，改用信息一体化的轨道电路制式。

（3）信号显示关系：原两架信号机间800m和400m为基础的信号显示递进关系必须根据速度进行重新定义。

3.4 车站联锁系统

必须大力发展以高性能工业计算机为基础具有安全冗余的车站联锁设备，以便提供更多的信息，便于联网和实现区域控制，具有集中监测的功能。要将联锁与运行结合起来，大力发展分散自律式调度集中、大型枢纽的区域计算机联锁，以及车站区间一体化的站区联锁系统设备。提高设备自动化、集中程度。