60年鐵路信號(hào)的發(fā)展歷程

1、60年鐵路信號(hào)的發(fā)展歷程在鐵路運(yùn)輸?shù)膶?shí)踐中，即使鐵路線路、橋梁、機(jī)車和車輛等設(shè)備條件良好的情況下，也會(huì)發(fā)生列車沖突和顛覆等重大事故。發(fā)生列車沖突的原因可能是兩列或多列列車同時(shí)占用一個(gè)空間造成的；也可能是由于道岔位置不正確而導(dǎo)致列車駛?cè)脲e(cuò)誤線而造成沖撞；另外，列車速度超過了線路限制速度也會(huì)引起顛覆事故。為保證安全，鐵路部門在劃定的空間入口處設(shè)置信號(hào)機(jī)以指揮列車能否可以駛?cè)朐摽臻g。信號(hào)機(jī)的開放，必須檢查線路的空閑、道岔位置的正確和敵對(duì)信號(hào)的關(guān)閉，以防止列車沖突和顛覆等重大事故的發(fā)生。因此，在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，除了鐵路固定設(shè)備（線路、橋、隧）和移動(dòng)設(shè)備（機(jī)車、車輛），還需要鐵路信號(hào)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱鐵路信

2、號(hào)，他們構(gòu)成了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)三個(gè)不可分割的技術(shù)基礎(chǔ)。鐵路信號(hào)系統(tǒng)是為了保證運(yùn)輸安全而誕生和發(fā)展的，系統(tǒng)的第一使命是保證行車安全，也可以這樣說，沒有鐵路信號(hào)，也就沒有鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?949年以前，我國(guó)鐵路信號(hào)非常落后，沒有成形信號(hào)制式，東北等鐵路沿用日本遺留的初級(jí)信號(hào)設(shè)備，膠東半島采用德國(guó)設(shè)備，云南的米軌鐵路采用法國(guó)制式。沒有鐵路信號(hào)設(shè)備生產(chǎn)能力。以手板道岔、人工動(dòng)作臂板信號(hào)為主要手段，信號(hào)技術(shù)十分落后。1949年后，60年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路事業(yè)翻天覆地的變化，中國(guó)鐵路信號(hào)也已經(jīng)從零發(fā)展成為世界鐵路信號(hào)的強(qiáng)國(guó)。針對(duì)我國(guó)鐵路的不同發(fā)展情況，形成了完備的信號(hào)制度與制式標(biāo)準(zhǔn)，建立了雄厚的鐵路信號(hào)生產(chǎn)、研

3、發(fā)、設(shè)計(jì)施工、管理隊(duì)伍，信號(hào)技術(shù)從手動(dòng)機(jī)械繼電發(fā)展到以信息技術(shù)為核心電子時(shí)代。改革開放以來(lái)，特別是鐵路六次大提速及近年來(lái)的高速鐵路、客運(yùn)專線建設(shè)，更是使我國(guó)鐵路信號(hào)產(chǎn)生了根本的變化。今天的現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信和控制技術(shù)在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)過程中的具體應(yīng)用，鐵路信號(hào)的功能也從傳統(tǒng)的保障鐵路運(yùn)輸安全的“眼睛”，擴(kuò)展為保證行車安全、實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一指揮、提高運(yùn)輸效率、改善勞動(dòng)條件和提升運(yùn)營(yíng)管理水平?，F(xiàn)代信號(hào)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)列車有效控制、提高鐵路區(qū)間通過能力和編組能力、向運(yùn)輸組織人員提供實(shí)時(shí)信息的必備手段，是鐵路的“中樞神經(jīng)”，是鐵路列車提速與發(fā)展高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一。在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中

4、占有非常重要的地位，成為鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。一、軌旁基礎(chǔ)設(shè)備的發(fā)展1949年前，我國(guó)只有手板道岔、人工動(dòng)作臂板信號(hào)等簡(jiǎn)單的鐵路信號(hào)設(shè)備，解放后，在我國(guó)鐵路信號(hào)研究人員及生產(chǎn)企業(yè)的努力下，信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備得到根本改變，色燈信號(hào)早已代替了臂板信號(hào)，信號(hào)顯示全部實(shí)現(xiàn)了列車控制自動(dòng)；國(guó)鐵正線道岔全部采用我國(guó)自行研制的電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，特別是近年來(lái)，我國(guó)提速線路、客運(yùn)專線及高速鐵路相關(guān)道岔，全面使用了牽引力更大、鎖閉更加可靠、轉(zhuǎn)換時(shí)間更短的交流轉(zhuǎn)轍機(jī)（ZD（J）9系列電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)）及外鎖閉裝置；我國(guó)自行研制的軌道電路廣泛應(yīng)用于鐵路車站及區(qū)間，實(shí)現(xiàn)了列車占用的自動(dòng)檢測(cè)，已經(jīng)上道運(yùn)用20000多公里的ZPW200

5、0無(wú)絕緣軌道電路，還能夠向列車傳送前方空閑間隔信息，為機(jī)車信號(hào)及列車控制提供依據(jù)；除此以外，正在逐步國(guó)產(chǎn)化的、高科技的、點(diǎn)式應(yīng)答器、GSMR基站等軌旁設(shè)備為實(shí)現(xiàn)我國(guó)列車自動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。二、列車控制技術(shù)的發(fā)展以前的鐵路信號(hào)是鐵路運(yùn)輸?shù)摹把劬Α?，地面信?hào)向司機(jī)提供視覺信號(hào)，但由于地形和氣候條件的影響，司機(jī)往往不能在規(guī)定的距離上及時(shí)瞭望到前方信號(hào)機(jī)的顯示，因而有產(chǎn)生冒進(jìn)信號(hào)的危險(xiǎn)。因此，我國(guó)開發(fā)推廣了機(jī)車信號(hào)設(shè)備及列車自動(dòng)停車ATS(AutomaticTrainStop)設(shè)備，將地面的視覺信號(hào)引入司機(jī)室，改善了司機(jī)瞭望條件，當(dāng)?shù)孛嫘盘?hào)的“禁止命令”未被司機(jī)接受就強(qiáng)迫列車自動(dòng)停車。近年來(lái)，JT1-

6、CZ2000型主體化機(jī)車信號(hào)與站內(nèi)電碼技術(shù)的的發(fā)展，使列車的駕駛更為容易。為了提高列車運(yùn)行的安全性，我國(guó)自行研制了LKJ運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置并在所有機(jī)車推廣使用。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)越來(lái)越重，列車運(yùn)行速度越來(lái)越高，特別是高速鐵路、客運(yùn)專線的發(fā)展，保證運(yùn)輸安全的問題也越來(lái)越突出。完全靠人工瞭望、人工駕駛列車已經(jīng)不能保證行車安全了，即使裝備了機(jī)車信號(hào)和自動(dòng)停車裝置，也只能在列車一般速度運(yùn)行條件下保證安全，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速列車的安全保證，因?yàn)樗鼈儾荒芊乐钩傩熊嚭兔斑M(jìn)信號(hào)的現(xiàn)象。因此，需要研究列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車間隔和速度的自動(dòng)控制，提高運(yùn)輸效率，保證行車安全。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，不是簡(jiǎn)單的設(shè)備改進(jìn)可以完

7、成的，需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題，例如：車地之間大容量、實(shí)時(shí)、可靠信息傳輸，列車定位，列車精確、安全控制等。需要車載設(shè)備、軌旁設(shè)備、車站控制、調(diào)度指揮、通信傳輸?shù)认到y(tǒng)良好的配合才能實(shí)現(xiàn)，以現(xiàn)代列車運(yùn)行控制技術(shù)為核心的信號(hào)系統(tǒng)可以稱為現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)。為了適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，2003年10月，鐵道部主持制定了中國(guó)列車控制系統(tǒng)(CTCS)技術(shù)規(guī)范總則(暫行)和相應(yīng)CTCS技術(shù)條件，以分級(jí)的形式滿足不同線路運(yùn)輸需求，在不干擾機(jī)車乘務(wù)員正常駕駛的前提下有效地保證列車運(yùn)行的安全oCTCS劃分為5個(gè)等級(jí)，依次為CTCS0CTCS4級(jí)，以滿足不同線路速度需求。 CTCS0級(jí)為既有線的現(xiàn)狀，即由目前使用的通

8、用式機(jī)車信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。 CTCS1級(jí)為面向160km/h以下的區(qū)段，由主體機(jī)車信號(hào)和加強(qiáng)型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成。它需在既有沒備的基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)到機(jī)車信號(hào)主體化的要求，增加點(diǎn)式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行安全監(jiān)控。 CTCS2級(jí)為面向干線提速區(qū)段和200-250KM/H客運(yùn)專線，采用車地一體化設(shè)計(jì)，基于軌道電路傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。適用于各種限速區(qū)段，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車，地面一般設(shè)置通過信號(hào)機(jī)。 CTCS3級(jí)為面向300-350KM/H及以上客運(yùn)專線和高速鐵路，基于無(wú)線通信網(wǎng)GSM-R傳輸列控信息，并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。點(diǎn)式設(shè)備主要傳送定位信息。

9、 CTCS4級(jí)為面向高速鐵路或特殊線路，是完全基于無(wú)線傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。地面可取消軌道電路，不設(shè)通過信號(hào)機(jī)，由RBC和車載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車定位和完整性檢查.，實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞。上述技術(shù)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，為我國(guó)列控系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2007年我國(guó)研制的CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)也開始成功應(yīng)用于膠濟(jì)線160KM/H提速線路和合寧線、合武線等200-250KM/H客運(yùn)專線，CTCS-3D（ETCS-1系統(tǒng)疊加CTCS2功能）成功應(yīng)用于北京至天津城市客運(yùn)專線，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)即將應(yīng)用于武廣、鄭西等300KM/H以上的客運(yùn)專線。鐵路信號(hào)已經(jīng)從最初階段提供“視力”的傳統(tǒng)信

10、號(hào)逐步演變成為一個(gè)列車閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。圖1列車控制技術(shù)發(fā)展歷程三、區(qū)間閉塞技術(shù)的發(fā)展在鐵路運(yùn)輸中，為了解決安全行車間隔問題，產(chǎn)生了閉塞技術(shù)及相關(guān)區(qū)間信號(hào)技術(shù)。1949年以來(lái)，我國(guó)區(qū)間信號(hào)技術(shù)經(jīng)歷了電氣路簽、電氣路牌閉塞，二十世紀(jì)六十年代，我國(guó)信號(hào)專家采用繼電電路設(shè)計(jì)了64D型繼電半自動(dòng)閉塞，提高站間閉塞的效率，保障了列車運(yùn)行安全。為了提高運(yùn)輸能力，行車密度逐步增加，我國(guó)相繼研制了4信息移頻自動(dòng)閉塞、交流計(jì)數(shù)自動(dòng)閉塞、極頻自動(dòng)閉塞，使得組織追蹤運(yùn)行成為可能，增加了列車密度。雙線自動(dòng)閉塞提高通過能力尤為明顯,按8min、7min、6min間隔計(jì)算，每晝夜平行運(yùn)行能力，由半自動(dòng)閉塞的70對(duì)分別提高

11、至到180對(duì)、205對(duì)、240對(duì)，目前在裝備有CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)的四顯示多信息自動(dòng)閉塞可以使追蹤間隔縮短至3min。目前中國(guó)鐵路自動(dòng)閉塞區(qū)段已超過3萬(wàn)公里，占全國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程的40%以上。我國(guó)青藏鐵路采用無(wú)線定位方式（衛(wèi)星定位GPS）來(lái)進(jìn)行列車定位并通過GSM-R實(shí)時(shí)連續(xù)無(wú)線通信方式進(jìn)行車地間信息交換，實(shí)現(xiàn)了不設(shè)軌道占用檢查的虛擬閉塞。目前我國(guó)鐵路正在武廣、鄭西等300KM/H以上的客運(yùn)專線安裝基于無(wú)線通信自動(dòng)閉塞的CTCS-3系統(tǒng)，用無(wú)線通信技術(shù)取代軌道電路實(shí)現(xiàn)信息傳輸，列車通過相應(yīng)的地面設(shè)備，如信標(biāo)燈、應(yīng)答器，可以獲知自身的位置及速度等信息，通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將位置、車次、列車長(zhǎng)度、實(shí)際速

12、度、制動(dòng)潛能、運(yùn)行狀況等信息以無(wú)線的方式發(fā)送給地面控制中心或無(wú)線閉塞中心RBC；地面控制中心追蹤列車并發(fā)送移動(dòng)權(quán)限、允許速度、限速、緊急停車等命令，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)線通信的自動(dòng)閉塞。可以取消地面信號(hào)機(jī)。四、車站聯(lián)鎖技術(shù)的發(fā)展車站是列車交會(huì)和避讓的場(chǎng)所，在車站內(nèi)有許多線路，這些線路的兩端，都以道岔連接著。根據(jù)道岔的不同位置而組成不同的進(jìn)路，列車或車列是否能進(jìn)入進(jìn)路，是用信號(hào)機(jī)來(lái)指揮的。如果信號(hào)機(jī)顯示的信號(hào)與道岔的開通位置不同，就有可能發(fā)生行車事故。為了保證安全，就必須使信號(hào)機(jī)、進(jìn)路和道岔三者之間有著一定相互制約關(guān)系，這種關(guān)系稱為聯(lián)鎖。1949年以前，我國(guó)鐵路主要是非集中聯(lián)鎖或采用機(jī)械槽口技術(shù)，咽喉通過

13、能力低且安全性很低，1949年以后，我國(guó)鐵路經(jīng)歷了機(jī)械槽口技術(shù)及電氣銜鐵聯(lián)鎖技術(shù)，二十世紀(jì)六十年代，我國(guó)信號(hào)專家采用繼電安全型繼電器技術(shù)設(shè)計(jì)了6501、6502型電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，并逐步淘汰了機(jī)械聯(lián)鎖方式，成為我國(guó)車站聯(lián)鎖的中流系統(tǒng)，電氣集中與非集中聯(lián)鎖比較，使我國(guó)鐵路咽喉通過能力提高50%-80%，到發(fā)線通過能力提高15%-20%。20世紀(jì)80年代，鐵道部科學(xué)研究院、通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院等單位相繼展開了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的研制工作。1984年，通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制生產(chǎn)出了國(guó)內(nèi)第一個(gè)車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，并成功地應(yīng)用于地方鐵路，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的空白。1989年，鐵道

14、部科學(xué)研究院研制生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在鄭州北編組站開通使用，使計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)首次應(yīng)用于國(guó)有鐵路。1994年，鐵道部科學(xué)研究院、通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)分別在哈爾濱鐵路局平房站和上海局交通站開通使用，這是我國(guó)鐵路首次將國(guó)有的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)用于鐵路客貨列車通過的車站。目前，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已經(jīng)處于實(shí)用階段，隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，系統(tǒng)的性能也在不斷提高，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)已經(jīng)裝備了近2000個(gè)車站。五、編組站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展鐵路編組站是鐵路樞紐的核心，是車流集散和列車解編的基地，常有“列車工廠”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，貨車一次全周轉(zhuǎn)時(shí)間中，在車站作業(yè)和停留的時(shí)間約占70%。貨

15、車從裝車到卸車，平均要進(jìn)行56次調(diào)車作業(yè)，其中在編組站作業(yè)停留的時(shí)間占30%以上。因此，鐵路編組站調(diào)車控制設(shè)備的發(fā)展，對(duì)于提高作業(yè)效率和縮短車輛周轉(zhuǎn)時(shí)間有重大意義。1913年美國(guó)研制的調(diào)整車組溜放速度的第一臺(tái)減速器問世,使駝峰調(diào)車技術(shù)設(shè)施有了突破性發(fā)展。我國(guó)1958年利用“平地起包”開創(chuàng)了重力調(diào)車技術(shù)，隨著我國(guó)車輛減速器研制成功，1960年，蘇家屯建成我國(guó)第一個(gè)機(jī)械化駝峰；由于電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)車駝峰上的技術(shù)裝備也不斷更新發(fā)展，1970年，豐臺(tái)西建成我國(guó)第一個(gè)半自動(dòng)化駝峰，1984年，南翔建成我國(guó)第一個(gè)利用國(guó)產(chǎn)小型計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化駝峰；1989年，鄭州北建成我國(guó)第一個(gè)自動(dòng)化編組站

16、，其中的自動(dòng)化駝峰利用微機(jī)控制；19921994年，TWK-1型駝峰溜放速度控制系統(tǒng)、駝峰微機(jī)分線控制系統(tǒng)、微機(jī)可控頂調(diào)速系統(tǒng)相繼通過鑒定；隨后TBZK系統(tǒng)、TW組態(tài)系統(tǒng)和FTK等駝峰過程控制系統(tǒng)逐步成熟并推廣；2003年，全新概念的成都北綜合自動(dòng)化編組站開始建設(shè)；2006年，武漢北綜合自動(dòng)化編組站動(dòng)工。根據(jù)鐵路“跨越式發(fā)展”的總體目標(biāo)：2010年全國(guó)路網(wǎng)性編組站建成綜合自動(dòng)化，2020年全國(guó)中、小能力的駝峰建成自動(dòng)化。六、調(diào)度指揮技術(shù)的發(fā)展鐵路運(yùn)輸效率的提高不僅需要良好的車站、列車控制設(shè)備，還需要良好的調(diào)度指揮系統(tǒng)的組織與管理。以前，調(diào)度員依靠一臺(tái)電話、一張圖、一支筆的傳統(tǒng)手工方式來(lái)編制運(yùn)行計(jì)劃并組織行車的，調(diào)度效率低，限制了運(yùn)輸效率的提高，影響了鐵路能力的發(fā)揮。二十世紀(jì)六十年代以后，為了使調(diào)度中心（調(diào)度員）能夠?qū)崟r(shí)掌握管轄區(qū)段范圍內(nèi)的列車動(dòng)態(tài)并能夠?qū)π盘?hào)設(shè)備進(jìn)行集中控制，我國(guó)相繼開發(fā)應(yīng)用了DD1、DD2、D4D調(diào)度集中系統(tǒng)，后來(lái)由于可靠性有效性等問題，這些系統(tǒng)陸續(xù)下道，改革開放以來(lái)，我