关于铁路信号技术的发展探讨

关于铁路信号技术的发展探讨

摘要：铁路信号被称为“列车之眼”，这是因为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中的安全性和有效性。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。

关键词：铁路信号技术；发展；探索

1 当前我国铁路发展状况

随着国民经济的快速发展，铁路已经成为我国国民经济不可缺少的组成部分，在增势良好的经济环境中，铁路工程的发展也是日新月异。最近几年，铁路从原

来的电话闭塞升级到了自动闭塞，从6502 联锁制式改为了计算机联锁制式，大

量的提速道岔的涌现，重轨及新技术的不断运用，使我国的铁路出现了跨越式的

发展，特别是高铁的建设不断完善，列车的运行速度越来越快，越来越稳定，拉

近了城市和城市之间的距离，可以说我国的铁路建设速度及技术水平在全世界范

围内都是数一数二的。

当前，我国铁路工程建设的发展，一是体现在列车速度的不断提升，二是体

现在列车数量的不断增加。线上列车的运行速度较之以前有了很大的突破，动车组、高铁、城际列车的运行开通，给人们的出行带来了极大的便捷，促进了经济

文化的交流，为国民经济的建设贡献了力量。也正是因此，在建设中更加需要投

入关注，对施工技术与管理应该要更加严格，包括信号技术施工在内，不能放过

任何一个环节。为了适应铁路的高速、稳定发展的需求，对铁路的施工提出了更

高的工艺标准，我们铁路信号施工技术与管理也面临着巨大的挑战，需要我们不

断的提升施工技术与管理的水平。

2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，它在相当程度上也成为了我国铁路现代化发

展进程中的重要步伐，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。

3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 BasedTrain 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。

（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