1、1铁道概论灵犀地2023年1月4日目目 录录01铁路信号概述02 铁路信号基础设备03铁路信号系统01任务一铁路信号概述3案例引导我国铁路信号系统存在哪些问题？2011年9月27日14时51分，上海地铁线10号线豫园站至老西门站下行区间发生了两列车追尾事件。据报道，因该起地铁追尾事故前往医疗机构就医的人数超过260人，其中有约20人伤情较重，7人进入重症监护室治疗，但均无生命危险。至晚上7时左右，上海地铁官方微博发布多条消息称，现场已经清理完毕，各类数据校对完成，10号线全线恢复正常运行。在此次事故不久前的7月28日，上海地铁10号线就发生过“开错方向”的事故。当时，本应开往航中路方向的10号
2、线列车，却反常地朝着虹桥火车站方向开出。7月29日下午，运营方上海申通地铁公司发布调查结果称，上海地铁10号线实施CBTC（基于无线通讯的信号控制系统）信号升级调试时，发生信息阻塞故障，致使后一列车重复使用前一列开往虹桥火车站列车的进路信号，才导致事故发生。连续发生的两起事故，暴露了当时铁路信号系统存在的安全隐患问题，引起了社会各界人士的重视。引言铁路信号广义上是保证行车安全、提高区间和车站通过能力以及编组站编解能力的自动控制及远程控制技术的总称，它是计算机技术、现代通信技术和控制技术在铁路运输生产过程中的具体应用。现代通信技术是实现列车有效控制、提高铁路通过能力、向运输人员提供实时信息的必备
3、手段，是列车提速与发展高速铁路的关键技术之一。随着信息技术和网络技术的发展，铁路信号和通信已由过去的铁路运输的“眼睛”和“耳朵”变成了铁路的“中枢神经”发挥着越来越重要的作用。1.铁路信号的作用铁路信号包括信号设备与器材、信号系统。铁路信号的基础设备和器材包括信号装置、轨道电路、转辙机、继电器等，它们是构成信号系统的基础。信号系统包括车站联锁、区间闭塞、列车运行控制、行车调度指挥控制、驼峰调车控制、道口信号和信号集中监测等系统。2.铁路信号的作用铁路信号担负着指挥列车运行、保证行车安全的责任，它在铁路运输和国民经济中占有极其重要的地位。铁路信号的作用具体有以下几个方面。（二）保证行车安全铁路信
4、号保证行车安全的内容可以概括为减少事故件数、降低事故等级、缩小事故损失和承担事故转移。（四）铁路信号是铁路现代化的主要标志在铁路现代化建设中，由于无法投用大量资金建设新线，于是把重点放在既有运输设备的扩能改造上，依靠技术进步（主要是信息技术和牵引动力），来促进铁路现代化的步伐。（一）铁路信号是指挥行车的命令调度员、车站值班员根据行车计划、设备能力及列车的位置等因素发布信号，司机根据信号操纵列车，车载列控设备根据信号控制列车。（三）提高运输效率在铁路建设中，用于通信信号的投资不到总投资的5%，但发挥了很大的经济效益。铁路信号在提高运输效率方面表现为加大行车密度、减少列车车辆停留时间及作业时间，指
5、挥列车安全地按列车运行图运行。3.铁路信号的故障安全原则信号故障是指在规定的时间内和规定的条件下，信号设备规定的功能（部分和全部）受到限制或丧失。安全性是指在规定的时间内和规定的条件下，有关设备不发生危险状态的概率。可靠性是指设备在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能的能力。影响铁路运输安全的因素主要有两方面：路外因素包括人为因素和自然因素；路内因素包括设备不良的情况和违章作业。实现故障安全原则的具体措施主要有以下几个方面。（1）防止人的错误操纵而出现的各种联锁及闭塞技术等。（2）故障后使功能软化或降级使用技术。（3）应急顶替技术，如电源故障时利用蓄电池供电的技术。（4）检测、报警和预防性
6、养护的技术。（5）冗余技术，如多重设备。（6）器件的降额使用技术，如信号灯泡的降压使用等4.铁路信号的发展趋势随着信息技术的发展和高速铁路信号技术的应用，当前铁路信号技术发展的总体趋势是：通信信号一体化、车站区间一体化、车上地面一体化；铁路信号日益呈现信息化、网络化、智能化、综合化、现代化；发展基于通信的列控系统；技术标准统一，设计系统化，产品模块化。随着信息技术的不断快速发展，3C技术（计算机、通信、控制）和3G技术（GPS，GIS，GSM）等新技术在铁路信号中得到大量应用。根据不同运输需求，将不同的列车占用检查、列车精确定位、列控信息无线传输、列车运行控制、列车进路控制、调度集中等先进技术
7、集成列控系统。（一）多种先进技术集成的趋势日益明显（二）控制模式发生重要转折铁路信号的控制模式正在逐渐从传统的以地面信号设备作为控制对象、开环控制方式、信息单向传输向新型的以列车为控制对象、闭环控制方式、信息双向传输转变。4.铁路信号的发展趋势随着驼峰综合自动化、GSM-R综合移动通信系统、列控系统、电务管理信息系统、TDCS和CTC的应用，信号系统正在形成行车调度及列车运行控制实时数据网和管理信息网，综合实现行车控制、调度指挥、运输管理、行车安全、客货服务等方面的信息共享。信息化是铁路运输行业现代化的标志。（三）信息化、综合化的趋势日益明显（四）高可靠性技术日趋成熟随着铁路信号控制系统的计算
8、机化、网络化、电子化，系统广泛采用高可靠性技术。双机热备、22取2、3取2等冗余措施普遍采用，智能诊断、自动判别、故障报警、自动转换实现了高可用度。这是铁路信号广泛采用计算机技术、电子技术后带来的明显优势。高可靠性技术在铁路信号中日益成熟。5.铁路电务部门的职能按照其职能不同，铁路电务部门可分为运营、科研、设计、工程、工业等部门。1铁路电务运营部门 铁路电务运营部门负责保证铁路通信信号设备的正常运用及维护工作。铁路通信信号维护工作实行铁路局、电务段两级管理。铁道部运输局基础部直接领导部内各业务处对各铁路局电务处进行业务领导。部内各业务处对各铁路局电务处及其下设各业务科进行业务指导。各铁路局电务
9、处除直接领导处内各业务科外，还对各电务段进行业务指导。电务处是铁路局实施电务专业管理的主管部门，主要承担更新改造工程、大中维修、安全管理、施工管理、生产调度、技术管理、质量管理、通信工作、设备动态检测、电务信息技术维护等管理职责。铁路运营部门的基层单位是电务段，它负责信号设备的日常维修及中修。电务段是电务专业管理的责任主体。铁道部运输局基础部是铁道部负责铁路信号的职能部门，除了直接领导局内各业务处外，对各铁路局电务处也进行业务指导。5.铁路电务部门的职能2铁路电务科研部门 铁路电务科研部门包括中国铁道科学研究院通信信号研究所、北京全路通信信号研究设计院、各铁路局的科研所以及铁路高等院校，它们从
10、事开发和研究通信信号的新产品、新系列、新制式。3铁路电务设计部门 铁路电务设计部门主要包括北京全路通信信号研究设计院，第一、二、三、四、五勘察设计院的通号处，电化工程局设计院和各铁路局电务处的大修设计室，它们负责铁路新线建设、既有线改造和大修信号工程的设计。4铁路电务工程部门 铁路电务工程部门包括通信信号集团公司所属各工程公司、各铁路工程局电务工程处等。它们是负责铁路新线建设或既有线改造的信号设备的施工。5铁路电务工业部门铁路电务工业部门包括中国铁路通信信号总公司所属的各通信工厂、信号工厂、电缆厂以及各铁路局的电务工厂等。它们负责生产通信信号器材。案例引导目前，我国铁路信号系统依旧存在着很多问
11、题有待解决，具体表现在以下几个方面。（1）自动化程度有待提升。随着微电子技术发展速度的不断加快，继电控制技术已无法满足现代化工业的要求，可编程逻辑控制器（PLC）和微机控制等智能控制技术逐渐开始得到应用。但在我国铁路信息系统中，继电控制设备依旧占据主力，导致大规模的自动化综合控制体系难以形成，从而无法让整体效率得到显著提升，资源配置也无法得到优化和完善。（2）安全性有待提升。由于受到自动化程度的局限，铁路行车调度指挥工作仍旧需要人力操作。随着列车速度和密度的不断提升与增长，行车调度指挥工作也会愈加繁忙，相关调度员如果工作时间过长，则有可能发生疏忽大意的情况，这样不但会让工作效率降低，同时也会留
12、下安全隐患。（3）管理缺乏统一性，管理水平较为落后。铁路系统属于一个整体系统，时间和地区的不同造成了管理方面存在较大差异，很难从整体上对资源进行合理分配，虽然已经对微机监测系统进行了运用，但是却并没有让其充分发挥作用。02任务二铁路信号基础设备14我国幅员辽阔，又是雷电高发的国家，雷电频度和强度比欧洲大陆及日本都要高。铁路信号设备担负着铁路各种与行车有关信息的采集、处理和控制，是保证行车安全、提高运输效率和改善管理水平的重要基础设施。以电子和微电子技术装备起来的铁路信号设备逐年增加。由于微电子设备是弱电工作环境，容易受电磁脉冲干扰，甚至可能被击穿损毁。雷击发生时，雷击放电诱发过电压和过电流，经
13、站场电源系统、通信信号传输通道，通过传导、感应的方式损坏站内通信信号设备，会造成极大的经济损失，直接威胁着铁路正常的安全运输生产。因此，采用先进的防雷技术对铁道信号设备进行防护就显得尤其重要。案例引导铁路信号设备常用的雷电防护装置有哪些？铁路信号基础设备包括继电器、信号装置、轨道电路、转辙机等，它们是构成信号系统的基础。1.继电器继电器是一种电磁开关，在铁路信号系统中广泛使用各种类型的继电器。继电器能够以极小的电信号控制电路中相当大的对象，能够控制数个对象和数个回路，也能控制远距离的对象，以完成复杂的逻辑关系。因此，继电器已经成为自动控制与远程控制必不可少的器件。2.信号装置铁路信号狭义上是指
14、用特定物体（包括信号灯、仪表、音响设备等）的颜色、形状、位置和声音等向铁路司机传达有关前方路况、机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车命令等信息的装置或设备。铁路信号的分类1信号机的设置及状态2信号机的种类3色灯信号机4主要信号机简介5信号表示器62.信号装置（一）铁路信号的分类列车在铁路线路上行驶，需要及时了解前方信息，根据铁路信号控制行驶速度。向司机传达驾驶信息的方法有许多种，铁路信号可从多个角度进行分类。下面仅介绍最主要的三种分类。按接收信号的感官不同，铁路信号可分为听觉信号、视觉信号两大类。听觉信号是以不同声响设备发出音响的强度、频率、音响长短和数目等特征表示的信号，如用号角、口笛、响
15、墩发出的音响及机车、轨道车鸣笛等发出的信号，都是听觉信号。视觉信号是以物体或灯光的颜色、形状、位置、数目或数码显示等特征表示的信号，如用信号机、机车信号、信号旗、信号牌、信号灯、火炬等表示的信号，都是视觉信号。视觉信号的基本颜色及其基本意义是：红色表示停车；黄色表示注意或减速运行；绿色表示按规定速度运行。蓝色表示为“容许信号”或“禁止调车信号”；月白色则表示为“引导信号”或“准许调车信号”。1按接收信号的感官分类2.信号装置（一）铁路信号的分类按发出信号的机具能否移动，铁路信号可分为固定信号、移动信号和手信号。在固定地点安装的信号设备称为固定信号，固定信号是铁路信号的主要信号；临时设置的信号牌
16、、信号灯等称为移动信号；用手拿信号灯、信号旗或用手势显示的信号称为手信号。2按发出信号的机具能否移动分类信号机用来防护站内进路、防护区间、防护危险地点，具有严格的防护意义。按用途不同，信号机可分为进站、出站、通过、进路、预告、接近、遮断、驼峰、驼峰辅助、复示、调车信号机。3按信号机的用途分类2.信号装置（二）信号机的设置及状态地面固定信号一般设于线路左侧。如果两线路之间距离不足以装设信号机，或在特殊情况下，如线路左侧没有装设信号机的条件或因曲线、隧道、桥梁等影响，装在右侧比装在左侧显示距离更远，在保证不致使司机误认的条件下，经铁路局批准，也可设于右侧。信号机有关闭和开放两种状态，信号机经常保持
17、显示状态作为信号机的定位。信号机定位的确定，一般是考虑保证行车安全、提高运输效率或信号显示自动化等因素。提示：任何信号机不得侵入铁路建筑限界。2.信号装置（三）信号机的种类按信号机构造不同，地面信号机可分为色灯信号机和臂板信号机。色灯信号机是用灯光的颜色、数目及亮灯状态表示信号含义的信号机，具有昼夜显示一致、占用空间小等特点，但需可靠的交流电源。1色灯信号机和臂板信号机按安装方式不同，信号机可分为高柱信号机和矮型信号机。高柱信号机一般用于显示距离要求较远的信号机。高柱信号机具有显示距离远、观察位置明确等优点。因此，为保证安全，提高效率，进站、预告、驼峰等信号机等必须采用高柱信号机。矮型信号机设
18、在位于建筑接近限界下部外侧的基础上，一般用于显示距离要求不远的信号机上。2高柱信号机和矮型信号机2.信号装置（四）色灯信号机按构造不同，色灯信号机可分为透镜式、组合式和LED式信号机。透镜式色灯信号机采用透镜组来将光源发出的光线聚成平行光束，故称为透镜式。其结构简单、安装方便、控制电路所需电缆芯线少，所以得到广泛采用。高柱透镜式色灯信号机由机柱、机构、托架、梯子等部分组成。机柱用于安装机构和梯子；机构的每个灯位配备有相应的透镜组和单独点亮的灯泡，给出信号显示；托架用来将机构固定在机柱上；梯子用于维修人员攀登作业。机构的每个灯位由灯泡、灯座、透镜组、遮檐等组成。灯泡是色灯信号机的光源。为保证信号
19、显示不间断，均采用直丝双丝灯泡，即当点亮的主灯丝断丝时，可改为副灯丝点亮；透镜组装在镜架框上，由两块带棱的凸透镜组成，里面是有色带棱外凸透镜，外面是无色带棱内凸透镜，能满足显示距离远且具有很好的方向性的要求。1透镜式色灯信号机2.信号装置（四）色灯信号机按构造不同，色灯信号机可分为透镜式、组合式和LED式信号机。组合式信号机是为提高在曲线上显示的距离而研制的新型信号机。信号灯泡发出的光通过滤色片变成色光，经非球面透镜聚成平行光束，再由偏光镜折射偏散，能保证信号显示在曲线线段上的连续性。一个灯位为一个独立单元，配一种颜色，使用时根据需要进行组合，故称为组合式信号机。2组合式信号机LED式信号机的
20、机构由铝合金材料构成，重量大大减小，便于进行施工安装，密封条件好。信号灯单元由LED发光二极管构成，使用寿命长，可以做到免维护。3LED式信号机2.信号装置（五）主要信号机简介进站信号机(1)出站信号机(2)通过信号机(3)调车信号机(4)遮断信号机(5)预告信号机(6)2.信号装置（五）主要信号机简介1进站信号机进站信号机用来防护车站，指示进站列车的运行条件，保证接车进路的正确和安全可靠。进站信号机设于车站入口距进站道岔尖轨尖端（顺向为警冲标）不少于50 m至400 m的地点。进站信号机采用黄、绿、红、黄、月白五个灯位的色灯信号机。一个绿色灯光表示准许列车按规定速度经正线通过车站；一个黄色灯
21、光表示准许列车经道岔直向位置，进入站内正线准备停车；两个黄色灯光表示准许列车进入站内到发线停车；一个红色灯光表示不准列车越过该信号机；一个绿色灯光和一个黄色灯光表示准许列车进入站内停车，进路信号机在开放状态，出站信号机在关闭状态；一个红色灯光和一个白色灯光表示准许引导接车。2.信号装置（五）主要信号机简介2出站信号机出站信号机用来防护区间，指示列车可否由车站进入区间。出站信号机设于发车线警冲标内方。出站信号机一般兼作调车信号机。出站信号机的灯光配列有不同的情况：在半自动闭塞区段为红、绿、月白三种基本灯位；在自动闭塞区段，增设一个黄灯灯位。一个红灯表示停车，不准越过信号机。一个月白灯表示准许调车
22、。绿灯和黄灯显示与区间闭塞方式有关：在非自动闭塞区段，一个绿灯表示准许列车由车站出发；双绿灯表示准许列车由车站开往次要线路。三显示自动闭塞区段，单向运行时，绿灯点亮，表示运行前方至少有两个闭塞分区空闲；黄灯点亮，表示运行前方只有一个闭塞分区空闲。四显示自动闭塞区段，绿灯点亮，表示运行前方至少有三个闭塞分区空闲；绿灯和黄灯同时点亮时，表示运行前方有两个闭塞分区空闲；黄灯点亮，表示运行前方只有一个闭塞分区空闲。2.信号装置（五）主要信号机简介3通过信号机通过信号机的作用是指示列车能否进入该信号机所防护的闭塞分区或所间区间。通过信号机设在自动闭塞区段的闭塞分区分界处以及非自动闭塞区段的所间区间分界处
23、。三显示自动闭塞区段，通过信号机灯光配列为黄、绿、红三个灯位，三种显示，两列列车间以间隔三架通过信号机运行；四显示自动闭塞区段，通过信号机灯光配列为绿、红、黄三个灯位，增加绿黄显示共四种显示，两列列车间以间隔四架通过信号机运行。2.信号装置（五）主要信号机简介4调车信号机调车信号机用于指示调车机车能否越过该信号机进行调车作业。在车站内，根据调车作业的实际需要设置调车信号机。调车信号机为两显示：点亮月白灯，表示准许调车车列超过该信号机；点亮蓝灯，表示禁止调车，调车车列不得越过该信号机。2.信号装置（五）主要信号机简介5遮断信号机 为防护平交道口（铁路与公路的平面交叉点）、桥梁、隧道以及塌方落石等
24、危险地点而设置的信号机，称为遮断信号机。遮断信号机的设置位置，距其防护地点不得少于50 m。遮断信号机为单显示信号机，点亮红灯表示不准列车越过该信号，遮断信号机不着灯时，不起信号作用。6预告信号机预告信号机的作用是预告主体信号机的显示。对进站、通过、遮断等绝对信号机，应根据实际需要，装设预告信号机，预先告诉司机主体信号机的状态，以防止冒进绝对信号。（六）信号表示器信号表示器是对行车人员传达行车或调车意图，或对信号进行某些补充说明所用的器具，没有防护意义。信号表示器分为道岔、脱轨、进路、发车、发车线路、调车及车挡表示器。3.轨道电路 轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，用引接线连接电源和接收
25、设备所构成的电气回路。它用来监督铁路线路是否空闲，自动将列车的运行和信号设备联系起来，以保证行车的安全。轨道电路是铁路信号的重要基础设备，它的性能直接影响行车安全和运输效率。（一）组成及基本原理轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。最简单的轨道电路如图7-1所示。3.轨道电路轨道电路的送电设备设在送电端，由轨道电源和限流电阻组成。根据轨道电路的类型不同，轨道电源可以用直流电源、轨道变压器或信号发生器供电。轨道电路的受电设备设在受电端，一般采用继电器，称为轨道继电器。送、受电设备一般放在轨道旁的变压器箱或电缆盒内，轨道继电器设在信号
26、楼内。送、受电设备由引接线（钢丝绳）直接接向钢轨或通过电缆过轨后由引接线接向钢轨。3.轨道电路（一）组成及基本原理轨道电路各组成部分的作用如下。（1）轨道电源为轨道电路的工作电源，为轨道电路的主要送电设备。（2）限流电阻的作用是保护电源不致因过负荷而损坏，同时保证列车占用轨道电路时，轨道继电器能可靠落下。（3）轨道继电器接收轨道电路的信号电流，反映轨道电路的状态。（4）钢轨是轨道电路的导体，为减小钢轨接头的接触电阻，增设了轨端接续线。钢轨绝缘是为分隔相邻轨道电路而装设的绝缘装置。两绝缘节之间的钢轨线路长度，称为轨道电路的长度。当轨道电路内钢轨完整，且没有列车占用时，轨道继电器吸起，表示轨道电路
27、空闲；轨道电路被列车占用时，它被列车轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，此时表示轨道电路被占用。3.轨道电路（二）轨道电路的作用反映线路的空闲状况。利用轨道电路监督列车在区间或列车和调车车列在站内的占用，是最常用的方法。由轨道电路反映该段线路是否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据。（1）监督列车的占用例如，移频自动闭塞利用轨道电路传递不同的频率来反映前行列车的位置，决定各信号机的显示，为列车运行提供行车命令。轨道电路中传送的行车信息，还为列车运行自动控制系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、运行前方信号机状态和线路条件等有
28、关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。（2）传递行车信息3.轨道电路（三）轨道电路的基本工作状态轨道电路的基本工作状态分为调整状态、分路状态和断轨状态。1轨道电路的调整状态轨道电路的调整状态是指轨道电路完整和空闲、接收设备正常工作时的状态。在调整状态，对轨道继电器来说，它从钢轨上接收到的电流越大，它的工作就越可靠。2轨道电路的分路状态轨道电路的分路状态是指轨道电路被列车占用的状态。在分路状态，应使轨道电路的接收设备处于不工作状态。3轨道电路的断轨状态轨道电路的断轨状态是指轨道电路的钢轨在某处折断时的情况。此时，虽然钢轨已经断开，但轨道电路仍旧可以通过大地构成
29、回路，轨道电路的接收设备中还会有一定数量的电流流过。为了确保安全，当钢轨折断时，其接收设备应停止工作。3.轨道电路（四）几种常用轨道电路简介交流连续式轨道电路如图7-2所示。它是闭路式轨道电路，采用交流连续供电方式，钢轨中传送的是50 Hz交流电，接收端接整流式轨道继电器。这种轨道电路仅适用于非电力牵引区段。送电端设轨道变压器，将交流220 V电压降压后，经限流电阻送至钢轨，受电端从钢轨接收到电压经中继变压器升压，使轨道继电器吸起。1交流连续式轨道电路3.轨道电路 （四）几种常用轨道电路简介我国铁路电气化区段均采用工频50 Hz交流供电，两根钢轨既是牵引电流的回流通道，又是轨道电路信号电流的传
30、输通道。25 Hz相敏轨道电路采用25 Hz交流供电，与50 Hz的牵引电流区分，轨道电路接收设备具有可靠的频率选择性和相位选择性，抗干扰能力强。轨道电路能防护牵引电流的基波、谐波干扰，以保证轨道电路设备安全可靠地工作。225 Hz相敏轨道电路4.转辙机 转辙机是道岔转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。转辙机是重要的信号基础设备，它对于保证行车安全，提高运输效率，改善行车人员的劳动强度，起到非常重要的作用。（一）转辙机的作用转辙机的作用具体有以下几个方面。（1）转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。（2）道岔转至所需位置
31、而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。（3）正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的提示。（4）道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。4.转辙机 （二）转辙机的分类转辙机的分类方式有多种，下面介绍主要的三种分类。按动作能源和传动方式不同，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机和电空转辙机。电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动的方式。多数转辙机都是电动转辙机，包括我国铁路大量使用的ZD6系列转辙机、S700K型电动转辙机和ZD(J)9电动转辙机。电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传动的方式。ZY(J)系列转辙机
32、即为电液转辙机。电空转辙机由压缩空气作为动力，由电磁换向阀控制。ZK系列转辙机即为电空转辙机。（1）按动作能源和传动方式不同4.转辙机 （二）转辙机的分类转辙机的分类方式有多种，下面介绍主要的三种分类。按供电电源种类不同，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。直流转辙机采用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6系列电动转辙机、ZY系列电液转辙机、电空转辙机都是直流转辙机。交流转辙机采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动机或单相异步电动机（现大多采用三相异步电动机）作为动力。目前推广的提速道岔用的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均为交流转辙机。（2）按供电电源种类不同4.转辙机
33、（二）转辙机的分类转辙机的分类方式有多种，下面介绍主要的三种分类。按锁闭道岔的方式不同，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机。内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭方式。ZD6系列等大多数转辙机均采用内锁闭方式。内锁闭方式的缺点是锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式。用于提速道岔的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均采用外锁闭方式。外锁闭方式锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。（3）按锁闭道岔的方式不同常用的雷电防护装置有
34、避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等。（1）避雷针。避雷针是我们最熟悉的防雷装置之一，能够有效地预防直击雷。当雷云接近地面时，雷云放电向地面电场强度最大的方向发展。因此，位居高处的避雷针就具有引雷作用。雷云通过避雷针放电，可使保护区以内的铁路信号设备不致遭受雷电直击的侵害。避雷针一般用镀锌圆钢或钢管制成，其顶端做成圆锥形。避雷针装置的各部分应牢固焊接，防止断开，其接地体的接地电阻和接地引下线截面积的选择要符合相关规定。（2）避雷线。避雷线也称为架空地线，是悬挂在被保护物体上方的接地导线，其作用和避雷针一样，将雷电引向自己并通过接地系统导入大地，达到保护电气设备的目的。电力线路采用的避雷线截
35、面积一般不应小于35。案例分析常用的雷电防护装置有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等。（3）避雷网、避雷带。与避雷线防雷装置相似，其材料可采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢直径不得小于8 mm，扁钢厚度不得小于4 mm。（4）避雷器。避雷器主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器3种，目前使用最广泛的是氧化锌避雷器。氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性，残压随冲击电流波动时间的变化特性平稳，陡波响应特性好，没有间隙击穿特性和灭弧问题，其电阻片单位体积吸收能量大，还可以并联使用。所以，对保护超高压长距离输电线路和大容量电容器组特别有利。对于低压配电网的保护也很适合，是低压配电网的主要保护措施。案例
36、分析03任务三铁路信号系统43案例引导自动闭塞系统因其基本原理以及其他多方因素局限，一直存在严重的安全隐患。自上世纪50年代起，世界各国均已不断开展各种研究，我国也曾把此类问题列入亟待解决的多项重大问题之中。由华熠高科（北京）技术有限公司2016年发布的其自主研发的科技成果“集中式自动闭塞安全监控系统”，将国内铁路日常行车复杂的各种特性与先进的应用数学理论和现代自动化控制技术相结合，以集中式自动闭塞安全监控系统（软件）为核心，采用工业控制计算机构成冗余系统，可对既有线自动闭塞系统存在的丧失分路、分路不良等安全隐患进行防控，创建了一种全新的铁路信号自动化控制模式。同时，该系统控制接口电路简单，且
37、无需铁路沿线施工和大规模基础建设投资，具有安全典范性、应用价值性、经济价值性等多种特性。我国铁路信号系统的发展方向如何？1.车站联锁系统车站联锁系统由各种车站信号设备组成，主要功能是通过技术手段来对车站内信号机、道岔轨道电路等基本信号设备按照规定的要求进行实时控制，以保证列车或调车车列在站内的作业安全。车站联锁系统分为非集中联锁和集中联锁两大类，集中联锁又分继电集中联锁和计算机联锁。非集中联锁设备已逐渐被淘汰，随着信号技术的不断发展，计算机联锁将逐步取代继电联锁。1.车站联锁系统（一）联锁的基本概念1联锁 1）联锁的定义车站内有许多线路，它们用道岔连接着。列车和调车车列在站内运行所经过的径路，
38、称为进路。按各道岔的不同开通方向可以构成不同的进路。只有进路处于安全状态时，列车或调车车列才能进入进路。因此，每条进路的始端必须设置信号机来防护，列车和调车车列必须依据信号的开放而通过进路。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：不建立会导致机车车辆相冲突的进路；必须使列车或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。1.车站联锁系统（一）联锁的基本概念1联锁 2）联锁的内容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开放信号，则会引起列车、调车车列与原停留车冲突。这是绝对不
39、容许的。进路上有关道岔在规定位置才能开放信号。信号开放后，其防护的进路上的有关道岔必须被锁闭在规定位置，而不能转换。敌对信号未关闭时，防护该进路的信号机不能开放。信号开放后，与其敌对的信号也必须被锁闭在关闭状态，不能开放。1.车站联锁系统（一）联锁的基本概念2联锁设备要实现上述联锁关系的核对和检查，必须有一套安全可靠的自动控制系统，即车站联锁控制系统，也称车站联锁设备，简称联锁设备。联锁设备的任务就是安全可靠地控制车站联锁区域内的信号、道岔和进路，并实现它们之间的相互制约。目前，铁路现场广泛应用的联锁设备主要有两种，一是应用多年的以继电器为核心的继电集中联锁设备，二是以计算机为核心的计算机联锁
40、设备，这两种设备实际上都属于电气集中联锁设备，但习惯上人们把继电集中联锁称为电气集中，我国铁路车站的继电集中联锁设备大多为6502电气集中联锁设备。1.车站联锁系统（二）计算机联锁车站信号设备是一个很复杂的自动控制系统，它经历了从机械联锁到继电联锁的发展过程。采用继电联锁固然有很高的安全性和可靠性，但是继电联锁设备造价高、信息少、体积大，而且不便于与其他自动控制系统进行信息交换。随着计算机技术的不断发展，在世界各国正采用计算机设备来实现对车站联锁的控制，即计算机联锁。它已成为铁路信号技术设备自动化、信息化的标志，是保证铁路运输安全高效的关键设备。众所周知，继电联锁是靠继电器的线圈、接点组成一套
41、复杂的开关量控制电路，实现对信号设备的联锁控制。而计算机是一个能够对二进制代码进行各种复杂运算的智能机器，要用计算机取代继电器实现联锁控制就必须将各种开关量转换为1，0相间的代码，构成一套复杂的控制系统。1.车站联锁系统（二）计算机联锁图7-3是计算机联锁控制的原理框图，实现联锁控制主要经过信息输入、联锁运算和信息输出三个环节。计算机一方面通过操作输入通道和接口接收由操作设备（控制台）产生的操作信息；另一方面通过状态输入通道和接口采集室外信号设备的状态信息，将上述两种开关量的动作变为二进制代码送入计算机。信息代码进入计算机以后，计算机按照联锁程序的要求对输入的信息进行分析处理和复杂的逻辑运算，
42、其结果形成了对信号设备的控制信息和各种表示信息。控制信息通过输出通道和接口控制道岔转换和信号变换显示；表示信息则通过表示输出通道和接口控制显示器显示。2.闭塞设备 闭塞设备是保证区间行车安全、提高运输效率的设备。我国铁路目前主要使用半自动闭塞和自动闭塞。为满足铁路运输发展的需要，闭塞设备正进行大规模的技术改造，半自动闭塞除繁忙区段改建成自动闭塞外，主要应解决区间空闲检查的问题，即配套计轴设备或区间长轨道电路；自动闭塞则逐步改造为高可靠、多信息、四显示的统一制式移频自动闭塞。（一）闭塞设备概述 区间是指两个车站之间的铁路线。根据区间线路的数目，区间分为单线区间、双线区间和多线区间。车站向区间发车
43、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的运行，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。空间间隔法控制两运行列车之间保持一定的距离，一个区间同时只允许一列列车运行。按闭塞方式的不同，闭塞分为半自动闭塞、站间自动闭塞、自动闭塞。目前我国铁路双线多采用自动闭塞，单线多为半自动闭塞。2.闭塞设备（二）半自动闭塞半自动闭塞是以出站信号机或线路所的通过信号机显示的进行信号作为列车占用区的凭证，发车站的出站信号机或线路所的通过信号机必须经两站同意，办理闭塞手续后才能开放，列车进入区间后自动关闭，在没有检测区间中是否留有
44、车辆的设备时，还须由接车站值班员确认列车的完全到达，办理解除闭塞手续。在列车未到达接车站以前，向该区间发车用的所有信号都不得开放，这就保证了两站间的区间内同时只有一列列车运行。这种方法既要人的操纵，又需列车自动动作，所以称为半自动闭塞。1半自动闭塞概述2.闭塞设备（二）半自动闭塞目前我国铁路使用最多的是用于单线的64D型继电半自动闭塞。64D型继电半自动闭塞设备由半自动闭塞机、轨道电路、操纵与表示设备、闭塞电源、闭塞外线等部分组成。此外，由车站的出站信号机和进站信号机配合半自动闭塞设备，它们之间用电路相连，共同完成接发车任务。为了实现闭塞设备之间的相互联系和控制，在相邻两站属于同一区间的两台闭
45、塞机之间，用两条外线连接。264D型继电半自动闭塞2.闭塞设备（三）站间自动闭塞 在半自动闭塞区段增加区间空闲检查设备，和继电半自动闭塞设备配套，自动检查区间占用或空闲，实现列车到达后的自动复原，构成站间自动闭塞。这是半自动闭塞的现代化方向。站间自动闭塞不同于半自动闭塞，其不必人工办理闭塞和到达复原；也不同于自动闭塞，其区间不划分闭塞分区，不通过信号机。（四）自动闭塞 国内广泛应用的固定自动闭塞系统FAS（Fixed Autoblock System）基于轨道电路和固定闭塞分区，通常简称为自动闭塞。将站间铁路线路划分为若干个闭塞分区，在每个闭塞分区入口处，设立通过信号机，各闭塞分区都设有轨道电
46、路。通过轨道电路将列车运行和通过信号机的显示联系起来，根据列车运行自动变换通过信号机的显示，将闭塞分区占用情况自动通知给追踪列车。在列车运行过程中自动完成闭塞作用，无需人工参与，故称为自动闭塞。2.闭塞设备（四）自动闭塞 1自动闭塞的优点 自动闭塞和半自动闭塞相比，具有以下优点。由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，大幅度提高了行车密度，显著提高了区间通过能力。由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，因此既提高了通过能力，又大大减轻了车站值班员的劳动强度。由于信号机的显示能直接反映运行列车所在位置以及线路状态，因而确保了列车在区间运行的安全。2.闭塞设备（四）自动闭塞 2自动闭塞分类
47、 1）双向自动闭塞和单向自动闭塞按行车组织方法不同，自动闭塞可分为单线双向自动闭塞、双线单向自动闭塞和双线双向自动闭塞。在单线区段，既要运行上行列车又要运行下行列车。为了调整双方向列车的运行，在线路两侧都要装设通过信号机，这种自动闭塞称为单线双向自动闭塞。在双线区段，以前多采用单方向运行的方式，即一条铁路线只允许上行列车运行，而另一条铁路线只允许下行列车运行。为此，对于每条铁路线仅在一侧设通过信号机，这样的自动闭塞称为双线单向自动闭塞。为了充分发挥铁路线路的运输能力，在双线区段的每条线路上都能双方向运行列车，这样的自动闭塞称为双线双向自动闭塞。反方向一般按站间闭塞行车。2.闭塞设备（四）自动闭
48、塞 2自动闭塞分类 1）双向自动闭塞和单向自动闭塞双线单向自动闭塞只防护列车的尾部，而单线和双线的双向自动闭塞必须对列车的尾部和头部两个方向进行防护。为了防止两方向的列车正面冲突，平时规定正方向通过信号机亮灯，反方向通过信号机灭灯。只有在需要改变运行方向，而且在区间空闲的条件下，由车站值班员办理一定的手续后才能允许反方向的列车运行。所以单线自动闭塞和双线双向自动闭塞必须设改变运行方向电路。2.闭塞设备（四）自动闭塞 2自动闭塞分类 2）三显示自动闭塞和四显示自动闭塞按通过信号机的显示制式不同，自动闭塞可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。三显示自动闭塞区段的通过信号机采用三显示机构，自上而下是
49、黄、绿、红灯。能预告列车运行前方两个闭塞分区的状态。在列车速度和行车密度不断提高的情况下，在一些繁忙的客货混运区段，各种列车的运行速度和制动距离相差很大，三显示自动闭塞难以满足运营要求，于是出现了四显示自动闭塞。四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上增加绿黄显示，能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态。2.闭塞设备（四）自动闭塞 2自动闭塞分类 2）三显示自动闭塞和四显示自动闭塞如图7-4所示，列车1往右行驶，由于前方第三个闭塞分区被列车2占用，故信号机1显示为绿黄灯，表示信号机1前方有两个闭塞分区空闲；信号机2显示为黄灯，表示信号机2前方有1个闭塞分区空闲；信号机3显示为红灯，表示前方闭塞区
50、被占用，列车必须在到达信号机3前停车。2.闭塞设备（四）自动闭塞3移频自动闭塞移频自动闭塞是目前我国应用最为广泛的自动闭塞，也是今后自动闭塞的发展方向。我国铁路曾经采用过的4信息、8信息、18信息移频自动闭塞以及引进的UM71，都是移频制式。移频自动闭塞以钢轨作为通道，采用移频信号的形式传输低频控制信号，自动控制区间通过信号机的显示，以指示列车运行。它以移频轨道电路为基础，选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的办法，把低频信号搬移到较高频率的载频上去，形成振幅不变、频率随低频信号作周期性变化的移频信号。移频信号受低频调制信号的调制，是以载频信号 为中心，作 和 的频率偏移，而两者在单位时间内
