关于铁路信号技术的发展探讨

摘 要：我国铁路信号技术发展历史悠久，随着其技术的进步，铁路行业领域也迅速发展，极大程度上提高了列车运行的安全性和高效率性。本文简要解读铁路信号技术在我国的发展历史与前景，并对当前我国在城轨交通信号方面的技术应用与发展进行了探讨分析。

关键词：铁路信号技术；发展历史；城轨交通信号；数字信号；前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.025

铁路信号被称为“列车之眼”，这是因為它通过特定方式为铁路机组人员实时传递了有关列车运行方面的列车状态和路况状态，为整个车组设备建立了一套完善且全面的信息系统，这大大提高了列车运行过程的安全性和有效性。而随着人类高科技技术的不断更迭，铁路信号技术也拥有了它今非昔比的巨大进步，值得深入研究探索。

1 铁路信号技术在我国的发展历史及前景探索

铁路信号技术在我国发展迅速，它在相当程度上也决定了我国铁路现代化发展转化的重要前进步伐，越来越成为铁路机组设备不可或缺的重要组成部分。在早期，我国铁路信号技术主要围绕联锁系统展开技术研究及运用，秉承闭塞、列控系统技术理念，并经历了包括机械联锁、电机联锁、电气联锁和计算机联锁4个重要时期。这其中电气联锁时期还衍生了继电联锁和电锁器联锁两种设备，虽然技术类型丰富但依然还存在技术缺陷，例如在设备中严重缺乏人机对话交流环节，难以实现有效操作，且其联锁功能也不够完善，这导致许多操作无法有效实现。再一点就是它的造价极高，且占用了大量的人力物力，而所产生的经济效益回报却相对较低，无法满足行业发展需求。而后，为了迎合时代发展，实现技术革新，计算机联锁技术出现，它能够通过计算机网络来满足铁路车站之间的有效沟通联系，当前计算机联锁系统都通过控制微机作为技术内核，它是一种可靠性较高且功能性相当丰富的电子设备，能够为铁路网络提供全电子化、全信息化技术支持，对我国铁路信号闭塞系统的进化完善也有推力作用。

就围绕我国铁路信号的闭塞系统建立过程来看，它就经历了电话闭塞、路签闭塞、半自动闭塞和自动闭塞4个重要阶段。目前还出现了固定、准移动和移动闭塞3个新阶段。从最早的电话闭塞说起，它就通过各个车站之间工作人员的电话沟通来实现铁路信号传递。随后路签闭塞系统出现，它将路签作为主要依据来明确列车在单个车站区间内的行驶过程，依然还属于人工操作为主的阶段。再后来所出现的半自动闭塞和自动闭塞则趋向于智能自动化，它不再过分依赖人力，而是通过计算机来规划发车车站和所有经传车站的铁路信号联通，并为列车生成行驶路线，当列车在区间内运行过程中每到一个车站，车站生成闭塞就会自动解除。这两阶段的闭塞技术目前正随着列车的提速和列车类型的不断丰富而发生改变。

在未来，我国铁路提速、重载是必然发展趋势，而铁路信号也必须随之发展，满足铁路行业技术要求，从传统的模拟信号向数字信号转变，所以铁路信号技术体系中需要进一步大量引入计算机技术。通过数字信号处理来划分铁路信号时域分析和频域分析。这两种技术都不易受到外界因素干扰，特别是频域分析技术在运算精度上表现更好，能够为当前高铁路轨信号提供高质量的信号内容与传输速度。另一方面，铁路信号机的功能也在不断完善，它的可用性与故障自检能力越来越强，已经实现了与微处理机的相互结合，广泛运用到了各种联锁设备配合工业控制计算机，进一步优化了闭塞技术，保证固定闭塞逐渐朝准移动和移动闭塞方向发展进步。特别是当前许多车站都采用了移动闭塞技术，它有效摆脱了闭塞区间的信号传输限制，配合卫星导航技术就实现了信号传输控制，提高了高铁路轨运输的速度和实效性。

20001年初，我国借鉴欧盟立法的ETCS（European Train Control System）强制性技术规范，建设了符合我国铁路行业发展技术形势的CTCS（Chinese Train Control System）系统，它的主要功能目标就是保证铁路信号在各个车站之间互通互用，确保高速列车能够在铁路网络内跨线通信，拥有安全高效、低成本等特色。且该系统全程采用了车载自动闭塞和全程移动闭塞技术，配合线路优势来提高通信安全可靠性。在系统中，双向连续无线通信技术被采用，它以列车车载信号作为主要信号，配合微信定位与导航系统来实现对列车位置的实时有效监控，为列车运行提供了极为有效的速度控制与超速保护功能，对列车整体的安全性与时效性提高作用显著[1]。

2 城轨铁路交通信号技术的研究与展望

在CTCS中国列车运行控制系统中，CBTC（Communication Based Train Control）城轨交通信号系统不得不提，它采用无线通信实现车地双向、持续且大容量的通信过程，并满足列车轨道电路运行控制，它是CTCS大体系中的一个具体实例，但在技术上具有先进性，已经完全满足了当前CTCS铁路信号数字信息化建设的所有要求。

（1）城轨交通信号系统技术的构成。CBTC城轨交通信号系统是基于通信传输技术基础之上所建立的全新数字化列车控制系统，它俗称移动闭塞技术。它的主要结构构成包括了控制中心计算机设备、列车定位测速设备、车载计算机设备、DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）通信传输网络设备等等。整个控制中心负责为运行状态中的列车下达命令、授权处理列车的移动发放、限速、扣车与跳停等等行为。目前我国大部分车站都会采用基于无线定位技术的CBTC系统，它其中还包含了车载无线设备以提高对列车的测速精度。这其中包括了加速度计、多普勒雷达等等先进设备。整个系统中还兼容地面有线网络传输与车地无线网络传输两大设备，它们满足了列车在运行过程中的一切有关铁路信号传输的技术要求。

从技术角度讲，CBTC系统基本舍弃了传统轨道电路技术内容，而是通过数字化技术来重新对列车进行定位，它能够提供车载测速电机技术、电子地图技术以及实时记录列车运行状态技术和无线通信传输技术，可以在每0.5s间隔内就完成一些列车位置定位，并将列车位置具体信息回馈到后台控制中心，控制中心将信息处理后再次反馈给运行列车，帮助列车控制最大运行速度及停车距离，实现对列车状态的连续追踪运行，最大限度提高列车的运行效率与安全性[2]。

（2）对我国城轨交通信号系统技术的未来发展展望。我国目前在铁路信号系统技术标准设计方面所采用的是CTCS-3、-4级别技术标准，它们均参照欧洲铁路联盟的ETCS技术标准来制定，采用车载测速电机来对列车进行定位，并对列车在固定地点的信标内容进行重复确定，以校正列车在行车过程中所积累的误差问题。在未来，铁路客运专线信号技术系统必须基于地面无轨道电路来设计配置无信号内容，指挥列车在道岔区正常运行，同时在降级过程中指示列车司机。该技术在调整优化列车之间的直接追踪技术方面表现不俗，可大幅度提高列车的运营效率。

另一方面，ATO（Automatic Train Operation）列车自动驾驶系统也应该成为未来我国铁路行业发展主流，它运用到了诸如定点停车等关键铁路信号技术，可有效提高列车到站准点率，也最大限度杜绝了错误驾驶所带来的人为安全隐患，所以，ATO自动驾驶应该成为未来铁路客运专线发展的最高目标。就目前来看，ATO系统与CTCS-4系列标准有望实现技术结合和应用，将列车追踪运行间隔调整到2min

以内，保证铁路客运专线能够实现像公交车一样的固定点连续发车模式。如果该技术能够实现，我国铁路运输每年在客运高峰期间运输难

的问题将会被良好解决[3]。

3 总结

当前我国铁路信号技术一方面参考借鉴国际技术标准，一方面也迎合我国铁路行业领域的CTCS技术标准来研发符合我国实际需要的铁路信号技术运作内容，将传统的联锁闭塞控制逐渐转化为固定闭塞、移动闭塞，提高列车运行调度水平的同时，更持续推动了我国铁路运输的现代化发展进程。

参考文献：

[1]冯林.浅谈铁路信号技术的发展[J].建筑工程技术与设计，2015（16）：2258-2258.

[2]王峰.试析通信设备与数字技术结合对铁路信号技术的促进[J].科技创新导报，2014（12）：20-20，22.

[3]肖培龙.从CBTC系统技术看铁路信号技术的发展变化[J].铁路通信信号工程技术，2015，12（01）：80-83.

作者简介：赵妮（1981-），女，陕西临潼人，研究方向：铁道信号。