铁路信号与城市交通信号比较

高鑫

（中铁第五勘察设计院集团有限公司）

1 铁路信号系统简介

铁路信号设备组成：信号继电器，信号机，轨道电路，转辙机等。铁路信号设备还包括:集中调度、调度监督、机车信号、车站遥控或远程通信设备、列车超速保护装置以及道口自动信号、驼峰信号、自动通知等。

2 城市轨道交通信号系统简介

城市轨道交通信号系统由车辆段信号控制系统和列车自动运行控制系统（ATC）两个部分组成，是一个高效综合自动化系统，其拥有列车进站控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等作用，是一个高效综合自动化系统。城轨系统的信号系统更是从基本的ATC系统向着CBTC系统过渡，实现更快的信号制式，实现一次更精准的定位停车，完成速度的飞跃。

3 铁路信号与城轨交通的相同和异同

3.1 铁路信号系统与城轨信号系统的相同点

两个都是轨道信号的分支，两者从运营方式、应用设备、控制模式等方面都有一定的联系，城轨信号可以说是铁路信号在城市上的应用和改良。

3.1.1 城轨信号设备沿用的铁路信号的基本设备

城市轨道交通和铁路交通有基本相同的信号设备，比如:转辙机、信号机、轨道电路、计轴设备、应答器等，布局方式会有一些不同，但由于设备大体相同，从而应用形式方面作用是一样的。虽然城轨中信号机放在右侧大铁在左侧但在城轨中信号机柱也分为高柱信号机，矮型信号机且都具备车载灯光进行显示且都拥有一定的信号机限界和放置指标，在作用上都是使列车安全行驶。

1）正线上信号机设置

①在ATC控制区域的线路除了有出站性质以外的其它信号机应设引导信号外，都应在道岔防护信号机上设置。

②将出站信号机、反方向出站信号机设置在拥有ATC的车站。

③设有ATP系统的城市轨道，通常不设置通过信号机，由于各地的实际状况不同，有些股道区段要进行降级行车，从而启用信号机。

2）车辆段/停车场的信号机设置

①在车辆段/停车场入口应设置引导信号机和防护信号机。

②在每个线路的尽头都应该设阻挡信号机。

③在两条轨道可以同时存在的车站，或停车线中间要设有阻拦信号机进行防护，有时此信号机也能进行调车作用显示。

城轨中轨道以正线，辅助线，车厂线来分类。但轨道电路却和大铁一样，都是由导体，绝缘节，受电设备，送电设备，限流电阻组成，从um71到ZWP2000A，工频到音频无绝缘再到数字轨道电路一次次革新发展到现在的CBTC中联合运用轨道电路也在不停地进步。至于转辙机，道岔的定反位不变，它的作用也就不会变化。计轴设备都是用于检测轮轴数来判断进出区段的车载数从而判断检查区间是否被占用，而现在都运用了电子计轴系统，而电子计轴系统都是以线圈互感原理形成磁通使感应交流电和发送电压相反，从而形成脉冲，交由计算机设备完成计算，一般会和应答器联合使用，在城轨和大铁中两者并没有区别。

3.1.2 停车点防护

由于闭塞采用的是移动闭塞，大多采用的是曲线模式，所以安全停车点就尤为重要，安全停靠点是根据危险点定义的，危险点是指如果列车通过可能发生危险的点。一般情况下我们利用ATP的防护作用制成防护曲线，在停车点前有一个危险点，保证列车不越过防护区段，也可以在防护区段前设置5km/h减速段，可以在中间加速或减速，在危险点前停下。

3.1.3 城轨沿用了铁路基本的联锁的含义

联锁对铁路交通和城市轨道交通的意义基本相同，是信号、道岔和通路之间相互依存的关系。关于铁路联锁往往仅限于车站内部大部分6502站的联锁，城市铁路联锁一般包括主线和车辆段的CBTC联锁。但两者作用相似如下：

①检查区段空闲。通过轨道电路，地面设备等机械收集信息来显示前方股道是否空闲或者被占用。

②建立进路。保证前方空闲的情况下，锁闭敌对进路和道岔，并将此信息发送出去。

③进路解锁。在列车离开此路段时，检查有关设备，条件，使进路回复以前空闲状态的样子。

④信号显示。当车载信号受阻或车载设备损坏，按照后备模式，信号提示情况下运行。

⑤保护进路。设立侧冲防护，防止其他事故。⑥确定运行方向。显示并设置车辆在前方股道运行方向。

⑦交换信息。为ATC提供车站开关，轨旁信息有关的重要信息。

3.1.4 两者都重视速度监督与超速防护（ATP）

ATP有两种速度限制：一是固定速度限制，如间隔的最大允许速度，列车的最大允许速度；另一个是临时限速，如面对事故维修时速度限制。

某些特殊区域的临时限速以降低速度，功能满足了在某一特定地点低速运行的要求，如某些铁路的运行。ATP单元作为输入，通过沟通渠道的所有临时限速发送到汽车，车载ATP接收从路边ATP授权，与相应的跟踪部分的临时限速信息一致。ATP系统总是被密切监控以达到速度限制，一旦被超越，首先发出警告，然后紧急刹车，并作记录。

ATP系统是ATC系统的安全部分，具有速度保护、零速度检测和门限等功能。ATP提供限速信息，以保持列车在安全线路之间的平衡，使列车能够在限速的情况下运行。在联锁的区域，ATP保证开关锁，确保只有一辆火车同时占据这一段。在高速铁路和城市轨道中使用的大部分ATP，一般是在大铁中运行，使用块调节时间控制，在之前的车辆跟踪确保其安全性和高效率。

3.1.5 测速与测距

ATP系统使用安装在轮轴上的速度传感器来测量列车的速度，并在驾驶室中生成速度曲线。ATP系统列车定位是基于轨道电路，在测量轨道电路的运行距离时，根据车轮的记录，并预测车轮直径的转换，从而求出速度和距离。

对铁路而言，运用以下3种传感器进行测速：

1）使用高铁测速雷达

运用开普勒原理，控制距离测出速度，保证列车安全。

2）轮轴脉冲转速传感器

在高速铁路中，轴脉冲速度传感器广泛应用于磁电、光电、离心式、霍尔式等多种速度传感器。

3）惯性加速度传感器

对城轨而言，列车测速系统作为车载系统的一部分，由采集设备，接口单元，和主处理单元构成。当然采集设备也是利用以上的传感器提供给列车的感知能力，接口单元负责传输和原始数据处理，主处理单元负责计算。

而测距都是轨道电路感知俩车位置根据位置进行对比测量，测速测距几乎是同时进行，然后交给系统进行评估确定画出距离曲线[1]。

3.2 铁路信号系统与城市轨道信号系统的区别

3.2.1 发展渊源不同

技术来源于铁路信号系统的自主研发，基础设备定位具有自己的知识产权，也通过高铁技术的引进、消化、完善——自主创新实现了更大程度的国产化，基本达到了标准统一、体系完整，配套齐全的产品拥有自己的独立科研、教育、设计、制造、施工、维修队伍，这是一套具有中国特色的铁路信号系统。

城轨则是完全沿用外国的城轨经验，没有自我的知识产权，也没有完善的工作规范和标准。

3.2.2 信号设备的布局及应用的差异，导致联锁关系的难易程度不同

1）信号机的布局及显示

一般来说，城市轨道中的信号机设置在线路的右侧。而在大铁中信号机一般设置在左侧，一般除去高铁外大多数轨道都需要信号机的配合因此信号机的种类也分为10种之多，进站信号机，出站信号机，进路信号机，通过信号机，遮断信号机，预告信号机，调车信号机，驼峰信号机，复示信号机，防护信号机。分别作用到车站，区间，编组站，驼峰等地。

2）道岔控制

道岔有是由尖轨和基本轨组成。尖轨和基本轨所示是相连通的，与内侧的两根合拢轨相连的是辙叉组成弯轨和四个直轨组成，或由两条翼轨，一个叉心和两根护轮轨组成。道岔分为非集中道岔和集中道岔。

轨道结构，最常见的有三种类型，即：一个开放的铁路和铁路和分裂双横梁，开关有两个位置，通常称为的位置，定位必须积极开放，我们用来调用连续铁路股道；根据需要，临时改变位置，和反向通常是开放到一边，我们指一侧分叉曲线。例如：单开道岔，对开道岔，或者复式交分道岔。

分岔被称为分岔转换，通过定位到反位或反位，由分岔转换器来执行。首先解锁，然后转换，然后锁，这是所有开关必须遵循的设计原则。当开关的转换超过正常的转换时间(通常不超过13s)时，应报告故障，并应及时发出警报，以便及时修复。

3.2.3 闭塞制式不同导致地面/车上信息传输方式不同

城市轨道交通主要用于准移动闭塞或移动闭塞的区间控制。列车轨道的最小运行间隔仅为安全保护距离，在目前的速度制动中常用的最小正常轨道列车的运行速度，列车前后动态关系决定了列车的制动距离和安全保护距离。

而铁路信号系统大多采用固定闭塞方式，大铁依据发展史来说人工闭塞，半自动闭塞，自动闭塞准移动闭塞到移动闭塞，还有特殊的站间闭塞等，自动闭塞常用于双线区段，半自动闭塞常用于单线区段，站间闭塞是指两站间无通过信号机使用的闭塞方式，使用较少，现多用自动闭塞和站间闭塞。

3.2.4 行车间隔不同

城轨和铁路相比，城轨有一个明显的特点是密度高，效率快，如今修筑的城轨和地铁，往往都提出列车间隔在2min(甚至90s)左右的要求。为了有更高的安全保证，城轨的监控系统也比大铁灵敏，耐用，精度高的多。

对于大铁而言，因为是远程所以运用的行车闭塞，不可能有2min的要求，由于我国运用的是区间闭塞而非时间闭塞，闭塞分区也是有长度的，大体为1200m～1500m[2]。

4 结语

综上所述，铁路信号系统与城市轨道交通信号系统有很多不同，但列车运行控制系统的基本思想是一致的。目前，我国应该把一些城市轨道控制技术移植到高速铁路上，但高速铁路具有长街区分割、行车速度、复杂的联锁和切换控制，因此，高速铁路应根据自身特点进行城市轨道交通列车运行控制体制的改革与创新。