铁路信号动态检测技术问题探索

杨瑞

摘要：2011年7月23日发生在我国的甬温线特大铁路交通事故引起了全世界的震惊，铁道部被全世界的媒体推到了风口浪尖，事故的真相、事故的处理、事故的善后，可以说事故的一切都成了媒体关注的焦点。关于事故原因的真相，焦点集中在“信号”与“雷击”两个问题上。“雷击”是天气因素，是客观因素，也是偶然因素，也是铁道部分布给公众的唯一“合理”解释，我们估且不做评论是否应该在出现重特大问题的情况下首先找客观原因的做法是否符合道德标准，是否符合天理良心。想知道真相的读者们只能寄希望于像冯小刚这样的有良心的艺术工作者们若干年后的艺术表现了。笔者根据多年从事铁路信号通信技术研究的经验撰写本文，旨在对铁路信号的动态检测技术及其相关问题做一探索，以期能够对这起事故的关注者以及铁路工作同仁们用做参考。

关键词：铁路信号 动态检测 铁道部 动车相撞 723事故 甬温线技术探索 问题 动车事故 真相

中图分类号：F530.33 文献标识码：A 文章编号：

一、国内外铁路信号动态检测技术现状

众所周知，我国的铁路信号动态检测系统的研发只有短短四十年的历史，期间经历了每一种设备每一次检测动作只能检测一种项目到一种采集设备一次检测动作可以检测到多种要素状态。信号操控系统也由单机操控发展到了整个系统内部各列各线全部组网运行的发展巅峰。由于铁道部的垄断经营，因此，我国的铁路系统全部采用TJDX- 2000A列车信号动态检测系统。该系统的最大优势是可以通过GPS定位，使用计算机做为近信号端处理，可以并行操作、并行处理，硬件的集成度较高。但是，这个系统的缺点在于其集成度过高、抗干扰、抗恶劣条件差，因此，一旦出现电源故障、电压不稳等情况容易造成整个系统的瘫痪。信号系统一旦瘫痪，后果相信大家在前文的事故中都已经知道有多么严重了。坐过中国的高铁的朋友们可能都会非常自豪地说中国铁路是最棒的，那是我们没有看到国外发达国家的铁路发达程度，在国外发达国家之间乃至重要经济带之间十线并行已经是非常普遍的事情，但是在我国国内四线并行都十分罕见，这之间的差距有多大可绝对不是十减四或十减二一个简简单单的减法问题。日本在1964年就建成了全球第一条高铁，想想看，1964年我们的铁路的发展状况是什么样子。日本的铁路覆盖密度已经达到了我国的7倍。目前铁路系统极为发达的主要国家有日本、美国、瑞典、德国、意大利、法国等。在列车行驶速度上，最快速的非法国莫属，法国的列车曾经创造过世界上最快的每小时515.3公里的世界纪录。在行车间隔与列车密度上，发达国家的最小行车间隔可以达到惊人的3分钟，列车密度可以达到每小时20列。这都得益于其先进的铁路信号动态检测技术。如果我国的行车间隔与列车密度可以达到这个水平，那么买票难与乘车难将会得到极大程度的缓解。解决铁路信号检测技术的难点，完善铁路信号动态检测技术的安全性、稳定性、实时性问题就成了摆在我们全体铁路技术工作者面前的一大攻关课题。

二、动态信号检测功能概况

动态信号检测系统对于列车的行车安全至关重要，因此在新线路验收时一定要提高验收标准，对信号检测系统的全部功能进行抗恶劣条件、抗低电压、抗干扰等测试以保证其安全性。在使用过程中必须每天对线路的检测进行日常维护与比对、分析，发现异常必须及时对后车发出多种手段下的警报。

1.对轨道电路的检测功能。

先进的轨道检测功能主要是要精确地检测出该段铁路是否被机车占用以及哪一段分别被几辆机车占用，各机车之间的距离如何，岔区段是否有机车通过，在机车接近岔区时闭锁道岔防止机车经过时扳动道岔。并传输该区段前后的信号情况至主控装置与前后列车的控制总控室。

2.基础数据管理功能。

基础数据包括由信号采集转换装置将检测到的各种轨道交直流脉冲信号转换成的数据信号以及信号机生产的信号、应答器报文等基础数据进行汇入数据库并进行存储、转换、处理、分析、以及根据历史数据与常规值进行核对等功能。

3.对点式应答器及其报文检测功能。

检测内容是指：对点式应答器工作状态（有或无）、链接关系及对应答感器的位置、应答器上传信号强度和频率等数据参数进行检测、报文校对（是根据录入的应答器报文与接收到的报文数据进行比较分析）

4.对车载ArIP或LKJ工作状态的检测功能。

信号动态检测技术实现对ArIP、LKJ内部工作状态的记录，以及对事故的原因进行分析的功能。同时也分析轨道电路信号、应答器报文等信息。铁路列车运行时控制了相关信息，同时也反映了车载A-IP的工作状态，这不仅有助于对车载A-IP、LKJ的运行状态的分析和判别，而且还有利于其他检测数据的分析与判别。

5.检测数据综合分析与处理的功能。

总体而言，信号动态检测系统实现了对检测数据的综合分析处理和综合管理的检测功能。能够实时回放和记录各项检测数据的检测技术，能够对列车设备的工作状态实时评价和分析的检测功能。

三、动态信号检测技术的工作原理

1.动态信号数据的采集。

（1）感应信号的处理。由列车感应线圈导入的信号首先进入信号调理阶段，通过对滤波、参数数据合成和DSP数据的分析，形成了主信号，防止个相邻信号的干扰等。再利用频谱分析检测技术对主信号进行数宁分析和处理，计算出信号频率、载频和幅度以及低频信号，并给出信号的点灯信息，实现对轨道电路传输的特性和频率特性的检测与分析。

（2）显示开关量的处理，从列车导入的列车信号点灯电压，经光电隔离、电平转换后输入单片机，与频谱分析出的低频点灯信号合成，形成信号显示的数据，并经继电器电路输出，实现对机车信号运用质量的检测与分析。

（3）速度里程的处理。速度里程的处理包括：GPS接收、轴头脉冲和里程坐标。GPS由译码、放大、接收天线、RS- 232接口和定位组成，通过串行端口送给单片机，经处理给出纬度、经度、速度以及相关信息参数，定位列车车站、信号机坐标位置等信息。轴头速度传感器将车轮行驶所形成的位移转换为电脉冲，由单片机计算出列车移动的速度。

（4）路况的处理。电子陀螺输出的信号，经过数宁滤波后，送给乘法器进行合成，修正后的数据与计算机内保存的线路曲线库、桥梁库、隧道库等统一描绘在图形中，为系统提供路况信息。

2.补偿电容数据采集。

铁路信号补偿电容的数据采集是由发送传感器以及信号发送设备、接收感应器以及信号检测设备等组成。发送设备以及检测设备安装在列车内，发送传感器安装在垂直轨面上端的列车底部，接收传感器安装在礼车底部位于两轨条中问上方。检测列车运行在轨道上，当经过轨道电路补偿电容上方时，由车辆轮对和钢轨以及补偿电容构成的电磁回路，对发迭传感器发射的信号产生电磁感应，其磁场强度发生的变化被接收感应器取回，再利用计算机进行分析，实现对轨道电路补偿电容的动态检测。

3.点式应答器数据采集。

点式应答器数据的采集由查询主机、车载天线及连接电线组成。接收设备安装在车辆底部，查询主机安装于列车内部，通过LU线连接，查询主机与数据处理主机通过RS一485通信。

总之，如何通过检测、监测技术和设备，保证动态信号控制设备处于优良的工作状态中，最终为列车出行的安全服务。列车安全出行，应该是信号动态检测技术发展的永恒话题。利用铁路信号动态检测技术，可以不定期地为铁路信号设备进行检测，使铁路运行始终属于安全状态，避免铁路交通事故的再次发生。动态信号检测技术的运用，大大提高了办事效率和降低了事故发生的概率。促进了中国高速铁路运输的发展。

参考文献:

[1]谢保锋．日本铁路信号安全动态检测技术应用[J]冲国铁路.2009 (02)．

[2]徐啸明.CTCS-2级列车运行控制系统应用丛书一列控车载设备[J]．中国铁道部出版社.2007 (03)