9线18信息移频自动闭塞系统的分析研究

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对关键技术问题的讨论
关于“过走防护区段” “过走防护区段”与列车超速防护的速度监控
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系统研究的关键问题
京九线是国内首次采用国产带超速防护自动闭 塞系统的长大干线。结合国家重点工程进行如此大 规模的科研攻关，在我国铁路信号史上是前所未有 的。京九线 )* 信息移频自动闭塞系统是由具有多 项科研项目组成的综合系统，为了将各单项设 备 （或子系统）连结成大系统，以保证系统的完 整、
用制动的实际停车点与计算停车点的距离误差，区 间不超过 !## %（一个闭塞分区内） 、站内不超过 (# %。上述安全防护距离的数值，已经应用于京九线 及其后的若干同类工程中。 鉴于目前我国机车、车辆参数的离散性大，超 速防护设备的控制精度能否真正达到上述要求，还 需要通过较长时间的运营考验加以验证。为了稳妥 起见，在京九线工程设计中采用了降低黄灯信号机 入口速度的方式来加长安全防护距离。经牵引 计 算，当黄灯信号机入口速度由 !"# $% ・& 降至 !## ’! ・ $% & 时，安全防护距离可由原来的 !## % 延长到 (## % 左右，同时对通过能力也不会造成明显的影
第!!卷 ， 第"期 中 国 铁 道 科 学 #$%&!! ’$&" ! ( ( ) 年 * 月 +,-’. /.-01.2 3+-4’+4 .56578，!(() ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
以下）上，将带来以
（!）“重复红灯”防护方式中，第一红灯可以 闯入、第二红灯不能闯入，降低了红灯的严肃性， 造成了信号显示意义的混淆，给司机确认带来 困 难，隐含了事故因素。 （(）在 车 站，由 于 不 可 能 实 现“重 复 红 灯” ， 使信号显示关系变得更加复杂和难以确认。例如， 当进站信号机为红灯信号时，如果预告信号机重复 红灯，必然会严重影响通过能力，这显然是不合理 的。又如，当出站信号机为红灯信号时，进站信号 机不可能重复红灯，否则列车永远不能进入站内停 车。为了 解 决 上 述 问 题，郑 武 线 采 用 了“重 复 黄 灯”的方法。即，当进站信号机为红灯信号时，在 预告信号机及其前方信号机处重复显示黄灯信号； 当出站信号机为红灯信号时，在预告信号机处重复 进站信号机的黄灯信号。“重复黄灯”方式，同样 造成了信号显示意义的混淆。 （)）“过走防护区段”使列车的运行追踪间隔 增加了一个闭塞分区长度，影响了区间通过能力。 为了减少“过走防护区段”对通过能力的影响，可 以压缩闭塞分区长度，把一个列车全制动距离划分 为两个及以上闭塞分区。但在客货混跑的普通速度 的线路上，因受车站到发线有效长的制约，由进站 信号机到出站信号机之间的距离所构成的闭塞分区 长度一般长于上述划分后的闭塞分区，但又难以将 其一分为二，这就造成了站内与区间闭塞分区长度 和列车追踪间隔的不一致，同样影响了线路的通过 能力。 可以看出，阶梯分级式的速度监控方式应用于 普通速度的线路上，确实存在信号显示方面和通过 能力方面的诸多不足。 万方数据 )*!*( 模式曲线式的速度监控
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从闭塞分区入口的信号机开始，在整个闭塞分 区内对列车的实际速度进行实时随机的检查控制。 列车在运行过程中，按地面传来的信号显示及速度 限制信息和线路数据，结合列车参数，自动产生速 度模式曲线，并随时不间断地比较列车实际速度与 模式曲线给出的实时限制速度，并把比较结果直接 显示出来。当列车实际速度接近实时限制速度，设 备先进行报警，提醒司机及时减速。如果列车速度 继续增加，超过了实时限制速度，则设备再次报警 并对列车进行强迫制动。如果列车实际速度一直保 持在速度模式曲线以下，则 不 产 生 强 迫 制 动。这 样，就使超速防护设备对司机的影响降到最低 限 度，比较适合司机的传统操作习惯。 )*!*) 两种速度监控方式的对比分析 阶梯分级式所需信息量相对较少，设备也较简 单，故投资较省，也比较容易达到较高的可靠性， 但由于阶梯分级式属于滞后监控，故在安全和效率 上带来了一些问题；模式曲线式属于连续监控 方 式，能保证列车按地面信号显示的要求运行而不冒 进红灯信号，因而不需设专门的“过走防护区段” ， 故不影响区间通过能力，也不需改变自动闭塞信号 显示的含义，易于与邻线的信号显示制式相协调， 但由于实行连续监控需要较多的信息量和较复杂的 设备，技术难度较大，设备费用也相对较高。 上述两种速度监控方式的对比，说明了模式曲 线式是一种技术上比阶梯分级式更加先进的速控方 式，不但能够保证在安全和通过能力两个方面达到 最佳的统一，而且能够适应高速、准高速、提速和 普通速度等各种运行条件。 !"# 关于安全防护距离 采用模式曲线式速控方式虽然可以不设专门的 “过走防护区段” ，但是为了确保行车安全，在每个 闭塞分区内还是需要考虑一定的安全防护距离。这 主要是考虑到超速防护设备在实施制动时不可能具 有 !##+ 的精度。由于列车和设备的各种参数都有 一定的离散性，故实际停车点与计算停车点将会出 现误差，这就是设安全防护距离的原因。 制动过程中实际影响制动距离的主要因素有列 车载重、列车车辆数、关门车辆数、列车速度、列 车制动率、新车或旧车、区间坡道、风的阻力、晴 天或雨天、测速测距误差、轨道绝缘节信息的采集 时间等。上述参数的离散性大部分可通过“自 学 习、自修正”软件加以克服，最终造成制动距离误 差的影响因素主要是测速测距误差和轨道绝缘节信
从铁路运输发展的趋势看，无论是在高速、准 高速、提速或者是普通速度的线路上，随着列车速 度和密度的进一步提高，现有的“自动闭塞、机车 信号加自动停车”模式将越来越难以满足确保行车 安全的要求。采用列车超速防护技术，将是铁路信 号技术发展的必然趋势。 京九线的目标是建成大能力、高质量、高水平 的南北大干线，在该线采用带超速防护自动闭塞系 统，既是运营的迫切要求，又具有一定的示范性。
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京九线 !" 信息移频自动闭塞系统的分析研究
黄 鹏 翔
";((:;） （铁道部第四勘测设计院 通信信号研究设计处，湖北 武汉 摘
要：京九线 )* 信息移频自动闭塞系统，由能自百度文库独立单元可配套使用的 )* 信息移频自动闭塞、通用式
机车信号及列车超速防护装置 ; 部分组成。系统采用点连式速控信息，以连续信息为主，并首创了点式信息与 移频信息叠加共用同一电缆通道及轨道电路设备传输的方式。自动闭塞区间、站内采用移频轨道电路或电码化 提供 )* 个低频信息，除满足机车信号显示需要外，还满足列车超速防护装置对地面连续信息的要求。通用式机 、交流计数以及 <=9>) 轨道电路，其机车信号灯光显示除了满足自动闭塞 车信号适用于移频（" 信息及 )* 信息） 区间、站内及枢纽内各种列车信号显示的需要，还与现行各种机车信号显示兼容。此外，系统还应用了数据处 理、频域处理技术，大规模数字信号处理（ ?3@）芯片、多层印刷电路板等新型器件，以及双机热备、 ’ A ) 备 用和双套软件等冗余技术，以保证系统的工作精度和抗干扰能力，确保系统工作的稳定可靠，提高设备的安全 性和可用性。 关键词：京九线；自动闭塞；移频；列车超速防护；机车信号 中图分类号：<!*"&"; 文献标识码：.
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第 "" 卷
息的采集时间。根据研制单位分析、计算和试验得 出的结论，在最高速度为 !"# $% ・& 条件下，考虑 了各种情况（含设备各种参数的离散性） ，自动常
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移频轨道电路的移频信息用来作为机车信号的地面 信息和超速防护的连续信息，其信息量应满足上述 两方面的要求。 长期以来，由于传统的移频自动闭塞只有 * 个 低频信息，受其限制，在枢纽内和一些大站上机车 信号与地面信号显示不能做到一致，给司机带来了 诸多不便。京九线采用新的多信息移频自动闭塞系 统，有可能解决上述问题。 此外，在超速防护的连续信息中，除了有信号 显示信息外，还应该有速度信息。尤其在车站上， 站内接发列车时，由于进路上道岔型号的不同，限 速值也不同，一种颜色的灯光显示中往往包含了几 种限速值。为了加以区分，必须使用不同的低频信 息。 根据以上两个方面的需要，确定采用 !) 个低 频信息。!) 个低频信息与传统的 * 信息移频系统的 低频信息兼容，其名称、代号及含义见表 !。
收稿日期：!(()9("9!;
方式有关。目前国际上常用的列车超速防护速度监 控方式有两种，即阶梯分级式（如京广线郑武段） 和模式曲线式（国际上的发展方向） 。 ;&)&) 阶梯分级式的速度监控 该速控方式属于滞后监控，规定每一种地面信 号显示信息都有其对应的速度监督等级，也就是列
作者简介：黄鹏翔（)B")—） ，男，广东澄海人，教授级高级工程师、处总工程师。 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目（B"C(*.、B"C(*4）
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响。 !"! 关于 #$ 个低频信息 在京九线带超速防护自动闭塞系统中，!) 信息
表 ! !" 个低频信息与传统的 # 信息移频系统简介
名称 绿! 绿" 黄! 红黄 红蓝 绿黄 ! 双黄 ! 双黄 " 双黄 5 红白 绿5 绿* 绿黄 " 绿黄 5 黄" 黄5 双绿 关机 代号 .!! ." 1!" ,1" ,4 .1! 11!" 11" 115 ,6 .5 .*" .1" .15 1" 15 .. 7 低频频率 + ,) )0 ( !( "3 "5 0 ( / "# "! 0 ( "" 0 ( "* 0 ( /0 ( !! !" 0 ( !5 0 ( !3 0 ( !2 0 ( !) 0 ( 2 含 义 信号机显示绿灯，列车直向通过，入口速度不超过 !*# + /# 信号机显示绿灯，列车直向通过，入口速度不超过 !"# + )# 信号机显示黄灯，列车直向通过，入口速度不超过 !## + 2#，注意行车 信号机显示红灯，入口速度为零，应在信号机前停车 通过信号机显示红灯及容许信号，入口速度不超过 "# 进站、接车或发车进路信号机显示绿灯，列车直向通过，入口速度不超过 !"# + )# 进站、接车进路或通过信号机显示双黄灯，列车经 ! + !) 道岔弯股进站，入 口速度不超过 )# 进站、接车进路或通过信号机显示双黄灯，列车经 ! + !" 道岔弯股进站，入 口速度不超过 *( 进站、接车进路或通过信号机显示双黄灯，列车经 ! + / 道岔弯股进站，入 口速度不超过 5# 进站、接车进路信号机显示红灯及引导信号，入口速度不超过 5# 出站、发车进路信号机显示绿灯，列车经 ! + !" 道岔弯股出站，入口速度不 超过 *( 出站、发车进路信号机显示绿灯，列车经 ! + / 道岔弯股出站，入口速度不 超过 5# 出站、发车进路或通过信号机显示绿黄灯，列车经 ! + !" 道岔弯股发车，入 口速度不超过 *( 出站、发车进路或通过信号机显示绿黄灯，列车经 ! + / 道岔弯股发车，入 口速度不超过 5# 出站、发车进路或通过信号机显示绿黄灯，列车经 ! + !" 道岔弯股发车，入 口速度不超过 *( 出站、发车进路或通过信号机显示绿黄灯，列车经 ! + / 道岔弯股发车，入 口速度不超过 5# 出站信号机显示双绿灯，列车驶入支线 超防及自停装置停用，机车信号显示白灯，主要用于支线及站内调车
万方数据
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京九线 !- 信息移频自动闭塞系统的分析研究
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车在该闭塞分区内的允许速度，但是在整个闭塞分 区内不能对列车的实际速度进行实时随机的检查控 制，只在闭塞分区出口才进行监控。因此，列车在 该闭塞分区内运行时的实际速度有可能始终高于该 允许速度，直到闭塞分区出口处列车实际速度高于 允许速度才会受到强迫制动。这种滞后监控强迫制 动的方式不能保证列车不冒进红灯信号。为了保证 安全，不得不将红灯信号前方的一个闭塞分区长度 作为“过走防护区段”（也称“重叠防护区” ） ，并 在该区段（即闭塞分区）的入口重复显示红灯，这 就是“重复红灯”防护方式。这种速控方式，用在 普通速度的线路（!"# $% ・& 下问题。
配套、协调、可靠及安全，并达到实用的要求，必
)
引
言
须进行深入的系统方案研究。该系统方案研究主要 要解决下列关键技术问题。 （)）系统的构成及基本功能。 （!）速度监控方式。 （;）超速防护的基本功能。 （"）超速防护的地面信息的构成及信息量。 （D）通用式主体化机车信号的技术要求。 （:）移频自动闭塞的显示制式及信息量。 （>）站内电码化方式及技术要求。