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鐵路信號 |
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鐵路信號是用特定的物體（包括燈）的顏色、形狀、位置，或用儀表和音響設備等向鐵路行車人員傳達有關機車車輛運行條件、行車設備狀態以及行車的指示和命令等信息。目前，人們對鐵路信號有不同的理解。有人把鐵路信號廣義理解為：保證鐵路行車安全的技術和設備；有人狹義理解為：用於向行車人員指示行車條件的符號；有人則認為：鐵路信號是鐵路上信號顯示、聯鎖、閉塞設備的總稱。簡介 以標誌物、燈具、儀表和音響等向鐵路行車人員傳送機車車輛運行條件、行車設備狀態和行車有關指示的技術與設備。其作用是保證機車車輛安全有序地行車與調車作業。鐵路信號隨著第一列列車在英國出現而出現。早期的信號是十分簡陋的。現代信號借助電子工業的發展，使行車指揮系統走上自動化，列車運行也向著自動駕駛與自動控制發展。中國於1907年在大連至長春的鐵路上開始安裝了臂板式信號機，1951年自行設計與製造的進路繼電式集中聯鎖設備裝在衡陽鐵路車站。此後在各鐵路線上逐步配置了自動閉塞、集中聯鎖、調度集中控制等設備。 主要功能 保證鐵路行車安全。隨著鐵路信號技術的發展和鐵路信號的廣泛應用，鐵路信號也成為提高鐵路區間和車站通過能力、增加鐵路運輸經濟效益、改善鐵路員工勞動條件的一種現代化科學管理手段和技術。 發展簡況 1825年，世界上第一列列車在英國運行時用一人持信號旗騎馬前行,引導列車前進。 1832年,美國在紐卡斯爾－法蘭西堂鐵路線上開始使用球形固定信號裝置，以傳達列車運行的消息。如列車能準時到達則懸掛白球,如晚點則掛黑球。這種信號機每隔5公里安裝1架。鐵路員工用望遠鏡瞭望,沿線互傳消息。 1839年，英國鐵路開始用電報傳遞列車運行消息。 1841年英國鐵路出現了臂板信號機。 1851年英國鐵路用電報機實行閉塞制度。 1856年，J.薩克斯貝發明機械聯鎖機。 1866年，美國利用軌道接觸器檢查閉塞區間有無機車車輛。 1867年，出現點式自動停車裝置，這種裝置能強迫列車在顯示停車信號的信號機前停車。 1872年美國人W.魯賓遜發明了閉路式軌道電路。 1923年，美國鐵路研製了車內信號，並於1925年正式應用於鐵路。 1925年，美國鐵路協會(AAR)決定:美國各鐵路公路平交道口必須裝設標準化防護設備。此後，鐵路公路平交道口防護設備發展起來。 1927年，美國鐵路採用了調度集中控制裝置。隨著電子計算機的出現和發展，調度集中控制正向著行車指揮自動化的方向發展；列車運行正向著列車自動控制和列車自動駕駛的方向發展。 中國鐵路於1907年在大連－長春線路間開始裝設臂板信號機。 1924年，開始使用色燈信號機。 1949年中華人民共和國成立後，鐵路信號有了較快的發展。 1951年，在京廣線的衡陽車站裝設了中國自己設計、自己製造、自己施工的進路繼電式集中聯鎖。此後在全國的鐵路線上相繼裝設了半自動閉塞、自動閉塞、車站電氣集中聯鎖、調度集中控制和調度監督等設備，並建成機械化和半機械化駝峰調車場。此外，在北京的地下鐵道上還成功地裝設了行車自動指揮和列車自動控制系統。 分類 鐵路信號按其作用可分為指揮列車運行的行車信號和指揮調車作業的調車信號；按信號設置的處所可分為車站信號、區間信號，以及行車指揮和列車運行自動化等；按信號顯示制式可分為選路制信號和速差制信號；按結構可分為臂板信號、色燈信號、燈列信號(中國大陸不採用)以及機車信號機。鐵路信號設備可分為三大類：一是信號機，其原始形式是手燈、手旗、明火、聲笛等，現代信號機主要有進、出站信號機，通過信號機，進路信號機，駝峰信號機，駝峰輔助信號機，預告信號機，遮斷信號機，調車信號機等，以及其他復示信號機等輔助性信號機；二是標誌，主要有預告標、站界標、警衝標、鳴笛標、作業標、減速地點標及機車停止位置標等；三是表示器，其作用是補充說明信號的意義，主要有發車錶示器、發車線路表示器、進路表示器、調車錶示器、道岔表示器等。 技術設備 包括車站信號、區間信號、行車指揮自動化、列車運行自動化、駝峰調車控制等項。 ①鐵路車站信號。在車站範圍內，指示列車或機車運行條件以保證行車和調車安全的信號，其內容主要包括車站聯鎖、平面調車控制、車站信號遙控遙信等。通常在站內股道很多，進路交叉也複雜，因此信號必須與道岔、進路保持一定的操作順序，形成聯鎖。現代已廣泛使用繼電集中聯鎖，以及允許車列溜放、保持退路安全的平面調車控制和節省電纜、人力的車站信號遙控遙信系統。 ②鐵路區間信號。用以保護區間內列車行車安全，主要包括區間閉塞、車內信號、鐵路道口防護、防護報警和軸溫探測等。區間閉塞是為了防止在區間運行的列車發生對撞和追尾事故。當區間採用半自動或自動閉塞後，區間信號得到了很大完善，同時可將地面信號引入機車駕駛室中，形成易見的車內信號；而和公路相交的道口，可設置面向公路的道口防護和防護報警。 ③鐵路行車指揮自動化是應用計算機等設備自動收集信號設備狀況和列車運行的信息並進行處理，及時發出指揮列車運行的命令，以實現調度集中控制。行車指揮自動化的設備是在現有設備的基礎上增加車次跟踪和計算機系統、通信設備以及故障檢測設備等。系統應用的主要軟件有列車追踪、進路控制和運行調整。 ④鐵路列車運行自動化是利用計算機對列車起動、行駛、調度和停車實行自動監督、控制和調整，由此提高行車的安全性，提高運行效率，改善司機的工作條件。 ⑤駝峰調車控制是在駝峰調車場上，為控制貨車溜放進路和溜放速度，實現列車的分類、解體和編組控制。控制方法可分為非機械化、機械化、半自動化和自動化的駝峰調車控制。鐵路信號發展的方向主要是實現高度自動化、智能化，以便保證行車和各種作業的安全、準確，提高效率。 聯鎖概念 聯鎖是鐵路車站信號聯鎖的簡稱，是鐵路信號設備的重要組成部分。聯鎖（interlocking）在鐵路車站上，保證機車車輛和列車在進路上的安全，有效利用站內線路，高效率地指揮行車和調車，改善行車人員的勞動條件。聯鎖是鐵路信號保證行車安全的重要技術措施，指的是信號設備與相關因素的製約關係。廣義的聯鎖泛指各種信號設備所存在的互相制約關係。狹義的聯鎖專指車站信號設備之間的製約關係，而這種關係必須十分嚴密，從而保證行車的絕對安全。總而言之，車站內信號、道岔以及進路之間的相互制約的關係就稱之為聯鎖關係，簡稱聯鎖。 聯鎖的基本內容包括：進路的防護則由設於進路入口處的信號機來擔當。進站信號機防護的範圍是車站和列車接車進路；出站信號機防護的範圍是列車的發車進路;調車信號機防護的範圍是調車進路和機車車輛所進入的線路。防止建立會導致機車車輛相互衝突的進路；必須使列車或調車車列經過的所有道岔均所比在與進路開通方向相符合的位置；必須使信號機的顯示與所建立的進路相符合。進路上各區段空閒時才能開放信號；進路上有關道岔在規定位置時才能開放信號；敵對信號未關閉時，防護該進路的信號機不能開放；防護該進路的信號機開放後，該進路上的道岔均不能扳動，其敵對信號機均不能開放；主體信號機未開放時，預告信號機不能開放，正線上的出站信號機未開放時，進站信號機不能顯示正線通過信號；列車或機車車輛駛入進路後，防護該進路的信號機立即關閉，禁止其他列車或機車車輛再駛入。這些是聯鎖最基本的技術條件，只有在滿足了這些條件，聯鎖才能成立，列車進路與調車進路才能安全進行。 聯鎖設備的發展 利用機械、電器自動控制和遠程控制、計算機等技術和設備，使車站範圍內的信號機、進路和進路上的道岔相互具有製約關係的技術設備稱為聯鎖設備。聯鎖設備是軌道交通的重要信號設備，用來在車站和車輛段實現聯鎖閉塞關係，建立進路，控制道岔的轉換和信號機的開發，以及進路解鎖，以保證行車安全。聯鎖發展至今已有100多年的歷史，經歷了機械聯鎖、電機聯鎖、電氣聯鎖、電氣集中聯鎖、計算機聯鎖的發展過程。可分為機械、電氣、微機聯鎖三個階段。 1856年英格蘭的布列克勒葉?阿姆斯（BrickloyerArms）車站裝設由薩克斯倍（Saxby）首創薩式聯鎖機是機械聯鎖的開始，機械聯鎖是最古老的聯鎖方式。在機械聯鎖中信號機與道岔的控制桿相互鎖閉，聯鎖關係遵循因果關聯原則或者相關進路原則。直接控制動作設備，屬於硬閉鎖，後來在長時間年內一直佔領主導地位的集中式機械聯鎖控制系統就是在傳統機械聯鎖的基礎之上發展起來的。 1927年基於佈線邏輯的繼電聯鎖控制系統問世。電氣與機械聯鎖不同的是，繼電器聯鎖的聯鎖邏輯由繼電電路實現，道岔和信號機不再由操縱桿控制，而完全由繼電聯鎖控制系統自動完成道岔和信號機的安全控制。電器設備控制動作設備，屬於軟閉鎖； 隨著計算機(Computer)、通信(Communication)、控制(Control)三大技術的發展，人們開始嘗試採用電子器件取代繼電器來構成鐵路信號電子聯鎖控制系統，從此掀開了微機聯鎖控制系統研究與應用的新篇章。 1978計算機聯鎖首先於年在瑞典哥德堡投入運用，進入20世紀80年代後，美、日、英、法、德國、丹麥、荷蘭等國進入試驗階段或開始使用，各國在系統上各有不同的方案。 1984年中國鐵路開發出第一台計算機聯鎖，此後取得迅速進展。計算機聯鎖主要是將電氣聯鎖的聯鎖運算核心繼電器用微型機算計的軟硬件和其他一些電子、繼電器件替代，具有故障-安全性能的實時控制系統。其安全可靠、處理速度快，與繼電集中聯鎖相比具有十分明顯的技術經濟優勢。無論在安全性、可靠性、經濟性等方面都是繼電集中聯鎖無法比擬的，而且設計、施工、維修、使用以及信息化功能擴展大變得容易為方便，是一套全新的系統設備。使車站聯鎖的設計、施工、維護。隨著3C技術的快速發展，計算機聯鎖已經成為聯鎖設備的主要發展方向。目前中國使用的聯鎖設備按操縱的方式可以分為集中聯鎖和非集中聯鎖，按主要設備工作方式的不同可分為電鎖器聯鎖、繼電聯鎖和計算機聯鎖。 電氣聯鎖 用電磁繼電器組成的電路，通過信號樓內的控制台操縱車站內的色燈信號機和電動轉轍機，使信號機、進路和道岔實現聯鎖並能監督列車運行和線路佔用情況，這就是繼電聯鎖。在繼電聯鎖中實現聯鎖的主要元件是繼電器。 20世紀50年代以後，繼電聯鎖都採用電磁繼電器，以邏輯電路實現聯鎖，全站的信號機和道岔可由一個信號樓集中控制。 繼電聯鎖的作用原理是：信號操縱人員的控制台將控制信號機和電動轉轍機開放或關閉的指令，通過連結繼電器室內的電纜傳送到繼電器室內的繼電器組合上，繼電器組合上的繼電器接收到指令後，使繼電器的銜鐵被吸動或複原，繼電器動作的信號再由電纜傳送到相應的信號機和控制相應道岔動作的電動轉轍機，使信號機處於開放或關閉狀態，使道岔處於定位或反位狀態，從而使進路上的信號機、道岔與相應的進路實現聯鎖。 繼電聯鎖安全可靠，操作簡便、快捷。當需要建立一條進路時，信號員只需在控制台上按下需建立進路的始端鈕和終端鈕，不論進路上有多少道岔，只要在進路範圍內無車佔用，又沒有安排敵對進路，就可將進路中所有道岔轉換到規定位置，並將進路鎖住；在控制台的軌道表示盤上，所選出的進路從始端到終端呈現一條白色光帶，即表示近路已被選出並已鎖閉，防護該進路的信號機也同時自動開放，在表示盤上這條進路始端處的信號复示器亮一綠燈，表示防護此進路的信號機已經開放。當列車或機車車輛駛入進路後，信號機自動關閉，信號复示器的綠燈改為紅燈，白色光帶隨著列車或機車車輛的前進，一段一段的由白色變為紅色，表示列車正佔用該區段，然後又由紅色變為滅燈狀態，表示列車已出清該區段，並且該區段已經解鎖。繼電聯鎖的進路解鎖方式既可以分段解鎖，也可以全進路一次性解鎖。 繼電聯鎖按站場規模及運用條件的不同，可分為大站、中站和小站繼電聯鎖；按操縱方式不同，可分為單獨操縱、進路操縱以及其他方式操縱的繼電聯鎖；按組裝型式分，有組合式、組匣式及插接組合式繼電聯鎖；按型號分，中國有6026型、6031型、6032型、6512型、6501型及6502型等。 繼電聯鎖設備由室內設備和室外設備兩部分組成。室內設備主要有控制台、繼電器組合及組合架、分線盤和電源屏等；室外設備主要有色燈信號機、電動轉撤機、軌道電路及電纜線等。 目前中國應用最廣的繼電聯鎖為6502型。其特點是安全程度高，採用雙按鈕進路式選路法，進路實行自動分段解鎖，調車中途折返能自動解鎖，道岔不需保持定位等。 6502繼電聯鎖控制系統由重力式安全型繼電器構成控制電路。該系統很好的實現了安全聯鎖功能，並且在故障狀態下能夠保證控制系統的安全性。直到今天，繼電聯鎖在我國的鐵路系統中仍然佔據著重要的地位。 微機聯鎖功能與特點 信號微機聯鎖系統是自電器集中聯鎖系統發展起來，具有電器集中聯鎖系統的所有功能。微機聯鎖系統以信號機、轉轍機、軌道電路、區間閉塞的狀態為聯鎖條件，以信號機、轉轍機為驅動對象，運用用計算機強大的邏輯運算能力完成對車站信號設備的控制，保證車列行進過程的安全，實現車站信號設備控制自動化。傳統的微機聯鎖設備由室外地面設備（信號機、轉轍機、軌道電路），室內聯鎖運算設備（在信號機房由聯鎖運算機、信號採集電路、設備驅動電路構成），人機交互界面（在車站運轉室由計算機操作終端構成）構成。信號微機聯鎖系統與電器集中聯鎖系統比較，實現車站信號設備控制自動化，保證鐵路行車安全的功能基本相同，表面上看只是信號機房設備大量減少，由大量繼電器構成的聯鎖邏輯運算核心被計算機代替，可以方便而迅速的進行聯鎖運算核心重建或修改，將工程技術人員、維修人員從復雜的聯鎖邏輯運算電路中解放出來。其實微機聯鎖系統最大的優勢是通過計算機很容易與通信技術結合，為鐵路信號控制提供無限可能。 |
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