正常的動車信號系統(tǒng)應該怎樣工作？
2011/07/25 00:00 來源：YNET.com 北青網 第一財經日報 宋冰
根據《鐵路客運專線技術管理辦法(試行)》（200～250km/h部分），動車的信號系統(tǒng)主要包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)、調度集中系統(tǒng)和信號集中監(jiān)測系統(tǒng)等。
在這其中，調度集中系統(tǒng)（CTC）負責列車運行監(jiān)視、車次號追蹤、列車運行計劃調整和臨時限速設置等功能，相當于鐵路的指揮中樞。列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）則是監(jiān)控列車安全運行的控制系統(tǒng)，包括列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、列車自動防護子系統(tǒng)（ATP）、列車自動運行系統(tǒng)（ATO）三個部分。信號集中監(jiān)測系統(tǒng)像是一只獨立的眼睛，全程監(jiān)控以上信號系統(tǒng)發(fā)生的所有過程。
按照中國動車系統(tǒng)具備的“自動閉塞系統(tǒng)”，每兩個車站之間的區(qū)間線路，會被劃分成若干個小區(qū)段，每個區(qū)段大約1公里長，任何兩列列車之間都必須保持間隔一個以上區(qū)段的距離，當某列車行駛的前方區(qū)段有其他列車時，該列車就必須自動停車等候。這套系統(tǒng)的運作有賴于動車信號系統(tǒng)的正常。
動車的信號系統(tǒng)又是如何運作的呢？根據輝煌科技的招股說明書，我們梳理了動車信號體系的運作原理。
鐵軌本身是導電體，一個低壓電源輸出端分別連接在鐵軌兩根并行軌道上時，軌道之間就會產生電壓。如果該區(qū)段內有車，金屬導體的車輪就會在車輪區(qū)域內的軌道短路，使得該區(qū)段原本產生的電壓為零。根據這個原理，監(jiān)控部門就可以通過對每一個區(qū)段的電路檢測來保障行車安全。即如果特定區(qū)段軌道電壓為零，則發(fā)出區(qū)段占用信息，限制后面的列車行駛速度。
但軌道電路容易受到氣候環(huán)境等外部條件的影響。比如在冬季北方的下雪天及南方下凍雨的時節(jié)，鐵軌上會被冰雪覆蓋，冰雪層會阻隔鐵軌和列車車輪的直接接觸，也就無法形成短路，不會發(fā)出應該發(fā)出的列車占用信號。此外，鐵道軌道表面生銹、風沙覆蓋等也有可能導致發(fā)生上述狀況。因此，還有一套計軸系統(tǒng)能夠解決這個問題。
計軸系統(tǒng)的原理是在鐵路某一區(qū)段的入口和出口處設立監(jiān)測點，來監(jiān)測計算進入本區(qū)段列車的車輪數量和離開本區(qū)段列車的車輪數量，若進出的車輪數量一致，就說明途徑該區(qū)段的列車已經完全離開，區(qū)段將處于空閑狀態(tài)，下一列列車可以進入該區(qū)段；若進出的車輪數量不一致，則說明列車還在本區(qū)段內，區(qū)間處于占用狀態(tài)，下一列列車暫不能進入該區(qū)段。
通過上述的區(qū)段電壓檢測以及計軸系統(tǒng)，將會控制列車行駛過程中每個區(qū)段入口處的信號機，根據實際區(qū)段占用情況來確定紅、黃、綠燈。通常有“紅燈”、“黃燈”、“綠黃燈”和“綠燈” 四種表示狀態(tài)。紅燈表示列車要停車，黃燈表示要慢行，綠黃燈表示要中速行駛，綠燈則表示列車可以按照最高等級的限制速度行駛。
同時，調度中心的監(jiān)控臺上也會顯示區(qū)段占用、道岔位置和信號燈顯示狀態(tài)等信息，車站值班人員結合運行圖和調度計劃，通過控制臺向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出指令，聯(lián)鎖系統(tǒng)判斷是否具備安全條件，發(fā)出控制指令，編排列車將要行駛的路徑，同時將沿途的信號燈設置為綠燈，為列車開放線路，列車按照地面的信號指示沿著指定的線路行駛。
這里要注意，聯(lián)鎖系統(tǒng)是通過對實際信息的采集，由計算機系統(tǒng)來判斷安全防護條件是否滿足，以及確定是否執(zhí)行為列車開放某一條線路的指令。如果計算機系統(tǒng)通過檢測分析判斷發(fā)現(xiàn)線路中有某個區(qū)段被占用或計劃開放的線路與已經開放的線路有發(fā)生沖突的危險，不滿足開放線路的安全條件，那么計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行值班人員的命令，不開放新的線路。
但是在列車運行過程中，實際發(fā)生的狀況往往會產生變化，這時所有的實際運行信息，都會被集中到列車調度指揮系統(tǒng)(TDCS)中，TDCS會將原有的列車運行圖與實際的列車運行狀況進行比較分析，然后自動生成新的臨時列車運行計劃，并將新的運行計劃經確認后自動下達到相關的各個車站和客貨列車，逐步恢復鐵路運輸的正常秩序。
如果向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出指令的車站值班人員因故無法工作，車站的調度系統(tǒng)仍然能夠自動化運行。這就要依靠分散自律調度集中系統(tǒng)（CTC）。分散自律調度集中系統(tǒng)相當于TDCS的一個分機，除了涵蓋列車調度指揮系統(tǒng)的全部行車調度指揮功能外，還設立了一套計算機子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)根據分散自律調度集中系統(tǒng)自動形成下達的運行圖和本車站各個軌道區(qū)段的具體空閑占用情況，能夠自行安排列車進站停車、列車發(fā)車和列車通過的作業(yè)，能夠實現(xiàn)車站的無人干預和無人值守。
如果說軌道電路檢測、道岔口、信號燈等都是系統(tǒng)收集外界信息的觸手，TDCS和CTC相當于接收所有信息后進行處理的指揮整個系統(tǒng)的大腦，鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)則是一只獨立的眼睛，全程監(jiān)控以上信號系統(tǒng)發(fā)生的所有過程。
鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)將采集反映軌道電路工作狀況的軌道電壓、反映道岔轉轍機工作狀況的道岔動作電流、反映道岔是否被推到指定位置的道岔缺口、控制臺上各種顯示單元的狀態(tài)等等一系列參數；若發(fā)現(xiàn)參數超出正常范圍時，就會向監(jiān)測中心發(fā)出報警信息，管理部門可立即派技術人員處理故障，以預防事故的發(fā)生。
另外，鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)還記錄車站值班人員全天對控制臺的操作過程，以便管理部門事后可以核查值班人員是否有違反操作程序規(guī)定的行為，對車站值班人員進行監(jiān)督。鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)所采集的所有數據，都做處理分析，分類存儲。鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)因此被稱為電務系統(tǒng)的“黑匣子”。
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