高速铁路第四讲高铁信号控制通信系统
高铁列车信号控制系统的设计与实现
高铁列车信号控制系统的设计与实现随着人们对高速、高效、便捷的出行需求不断提升，高铁列车成为现代城市化进程中重要的交通方式之一。
与传统火车相比，高铁列车具有时速快、旅途顺畅、安全性高等优势，但是由于高铁列车具有高速运行的特点，对信号控制系统的要求也相应提高。
本文将重点介绍高铁列车信号控制系统的设计与实现。
一、高铁列车信号控制系统的概述高铁列车信号控制系统是高速列车行驶过程中的核心技术之一。
其主要功能是控制列车的行驶速度和位置，确保列车的安全运行。
高铁列车信号控制系统一般由列控中心、区段控制设备和列车控制装置三部分组成。
列控中心：是高速铁路的安全调度中心，负责整个线路的列车调度和指挥。
列控中心内部包含了车站管理、信号控制、列车跟踪与监控等模块。
通过列控中心的联动控制，可以对整个线路的各个车站和区段实现有效的管理和控制。
区段控制设备：包括电子区间信号机、电子轨道信号机、自动闭塞设备等，主要是负责在铁路线上完成列车运行安全控制，保证铁路线上个区段的运行安全。
列车控制装置：包括车载设备和地面设备，主要是负责对列车的运行过程进行控制和监控。
车载设备能实现自动化的列车控制，地面设备则将信息传送至车载设备。
二、高铁列车信号控制系统的技术特点1、高速列车信号控制系统具有高速、高可靠性的特点，对控制环境的要求设计非常严格。
控制信号的传输速度要求极高，一般采用计算机数字化技术和光纤通讯技术。
2、高铁列车信号控制系统的网络拓扑结构复杂，需要采用高性能的网络设备及可靠的通信手段进行智能级联、纵向自动化和横向集成。
3、高速列车信号控制系统的安全控制技术非常重要，不仅涉及到列车乘客的人身安全，还涉及到客运的物资安全。
采用了密钥协商算法、数字加密技术、防黑客攻击技术等多种安全手段。
三、高铁列车信号控制系统的设计与实现高速列车信号控制系统设计与实施是一个复杂的系统工程。
以下是高铁列车信号控制系统的设计和实施的一般步骤：1、系统需求分析：首先需要对实施系统的需求进行充分分析，明确高铁列车信号控制系统的功能要求和性能指标，进行技术可行性研究。
高速铁路信号控制系统的设计与运行优化
高速铁路信号控制系统的设计与运行优化随着科技的不断发展，高速铁路信号控制系统在现代交通中发挥着重要作用。
本文将介绍高速铁路信号控制系统的设计原理，并探讨如何优化其运行，从而提高列车运行的安全性和效率。
一、高速铁路信号控制系统的设计原理1. 区段信号控制高速铁路信号控制系统基于区段信号控制原理工作。
区段信号控制是指将铁路线路划分为不同的区段，并在每个区段设置信号机。
信号机通过红、黄、绿等信号灯的变化来指示列车行驶状态。
列车在行驶过程中，根据区段信号的状态进行操作，以确保列车之间的安全间隔。
2. 列车间隔控制高速铁路信号控制系统通过计算列车之间的间隔来避免碰撞。
在传统的信号控制系统中，列车的运行间隔主要依赖于人工的判断。
而在高速铁路信号控制系统中，通过将列车的信息传输给中央控制系统，并利用计算机算法来准确测算列车之间的间隔，以实现列车间距的控制和调度。
3. 控制系统的建立高速铁路信号控制系统建立在传感器、通信网络和运算平台等技术基础之上。
传感器用于感知列车和环境的变化情况，通信网络用于传输感知到的信息，而运算平台则负责处理和分析这些信息。
通过建立一个完善的控制系统，可以实现准确的信号控制和列车调度。
二、高速铁路信号控制系统的运行优化1. 数据采集和分析为了实现高速铁路信号控制系统的运行优化，必须从大量的数据中获取有价值的信息。
通过采集列车的运行时间、速度、间距等数据，并对这些数据进行分析，可以更好地理解列车之间的关系，及时调整信号控制策略，以提高列车的运行效率。
2. 优化信号灯控制信号灯控制是高速铁路信号控制系统中最核心的部分之一。
在传统的信号控制系统中，信号灯的工作模式通常是固定的，但这种方法无法灵活地应对不同列车的运行需求。
通过使用先进的控制算法和传感器技术，可以实现信号灯的实时优化，根据列车的实际运行情况来调整信号的变化，从而提高列车行驶的安全性和效率。
3. 多线路调度在高速铁路线路上，常常存在多条平行线路，而且每条线路上都有多个信号机。
高速铁路信号控制与安全系统
高速铁路信号控制与安全系统第一章引言随着科技的飞速发展和社会的进步，高速铁路成为现代交通领域的重要组成部分。
高速铁路信号控制与安全系统在保障列车行车安全、确保交通效率方面起到了至关重要的作用。
本章将介绍高速铁路信号控制与安全系统的研究背景和意义，并简要介绍后续章节内容。
第二章高速铁路信号控制系统的原理高速铁路信号控制系统是保障列车行车安全的关键系统之一。
本章将从信号机原理、区域控制原理和联锁原理三个方面对高速铁路信号控制系统进行详细介绍。
首先，信号机原理包括信号显示、信号控制和信号传输等内容。
其次，区域控制原理涉及到列车的跟踪、调度和安全保障等方面。
最后，联锁原理是高速铁路信号控制系统中确保列车运行安全的重要保证。
第三章高速铁路安全系统的组成高速铁路安全系统包括多个子系统，如列车监控系统、信号设备监测系统、防护系统等。
本章将对高速铁路安全系统的组成进行详细介绍。
列车监控系统通过车载设备对列车运行信息进行实时监测，确保列车行驶安全。
信号设备监测系统用于对信号设备的运行状态进行监测和维护。
防护系统是为了防止外部因素对列车行车安全造成影响而设计的。
第四章高速铁路信号控制与安全系统的技术挑战高速铁路信号控制与安全系统的建设面临着一系列的技术挑战。
本章将详细介绍这些技术挑战，包括系统可靠性、数据安全性、通信延时等方面。
在高速列车运行过程中，信号控制系统的可靠性是保证列车行车安全的关键因素。
数据安全性是指在列车运行信息传输和存储过程中，对数据进行合理的加密和防护。
通信延时是高速铁路信号控制系统中面临的另一个重要问题，对于保障正常通信和实时响应具有关键性作用。
第五章高速铁路信号控制与安全系统的发展趋势高速铁路信号控制与安全系统的发展呈现出一些明显的趋势。
本章将对这些发展趋势进行详细介绍。
首先，从传统的有线通信发展到无线通信，提高了系统的可靠性和通信速度。
其次，采用新一代控制技术，如云计算和物联网，实现对列车行车安全和设备维护的智能化管理。
高速铁路信号控制系统
Internal Combustion Engine&Parts0引言通过信号系统联调联试及动态检测，对列控系统及其相关的接口关系进行综合检测，检查并确认轨旁信号设备状态；根据测试结果对系统进行调试，进一步完善运营管理、系统运行以及系统管理等各项规则，以便于后期进行动态验收。
1调试流程信号系统调试主要分为仿真试验、单体调试、设备复联试验、接口调试、功能调试、动态调试（联调联试）等几个主要阶段（如图1）。
2主要测试内容2.1信号设备状态检测信号设备状态测试内容主要有：对应答器、报文、链接质量的测试；对补偿电容、步长及运行质量的测试；对轨道电路的传输电压特征、载频、电路干扰、低频信息分配及码序的测试。
2.2列控系统功能试验CTCS-3级列控系统联调联试是基于模拟分析法模拟高度铁路运行工况，针对CTCS-3级列控系统进行技术条件、系统性能、控制功能以及无线闭塞中心RBC主体功能、RBC和联锁系统接口质量、后备模式CTCS-2级列控系统功能等进行整体测试。
每个试验区段功能试验分为C3系统功能试验和跨线列车C2功能试验两个阶段进行。
2.3CTCS-3级列控系统测试C3联调联试工况主要涉及以下几种：注册、启动、注销；移动授权；重联与摘解；特殊进路、进出动车段；自动过分相；大号码道岔联调；RBC切换、级间转换；临时限速；降级运行；调车；灾害防护等，试验过程中根据不同的线路条件选择相应的场景，并分别设置案例进行试验。
2.4CTCS-3级列控系统后备模式功能试验基于CTCS-3级列控系统后备模式功能试验，测试该系统的地面联调系统能否为CTCS-2级列控系统提供准确的调度信息。
基于CTCS-3级列控系统试验可完成CTCS-2、CTCS-3两套列控系统的级间转换，并且能够系统地测试其控车信息是否一致。
2.5联锁系统结合试验检测联调联试中联锁系统，主要是参照列控系统测试所得到的数据信息，全面检测系统中的特殊节点、中控系统、CTC之间的接口质量以及联锁系统与RBC的控制性能。
高速铁路通信信号系统
二、列车运行控制系统 6、CTCS-3列控系统
（3）系统组成——地面子系统 其中GSM-R不属于CTCS设备，但是CTCS的重要组成部分。
概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统
内 容 概 要
调度集中系统CTC
临时限速服务器、联锁
无线闭塞中心（RBC）
概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统
内 容 概 要
二、列车运行控制系统 6、CTCS-3列控系统
（3）系统组成——车载子系统 轨道电路接收模块（TCR）——用于接收地面轨道电路传输的信息，并通过解调后传送给车载ATP和LKJ。 测速测距模块（SDU）——一般采用多普勒雷达和车轮传感器来实现列车的测速和测距，所得到的距离和速度信息送给ATP和LKJ，用于防护列车运行。车载列控设备利用多普勒雷达和车轮传感器的数据配合，可识别列车发生的“空转”和“滑行”现象。
01
内 容 概 要
02
二、列车运行控制系统 6、CTCS-3列控系统
（1）概述 CTCS-3级列控系统是CTCS技术体系中的一个应用等级，是基于现代移动通信系统（GSM-R）完成车地通信的列控系统，符合了CBTC （Communication Based Train Control System）列控系统的发展潮流，是世界高端水平的列控系统。
概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统
内 容 概 要
二、列车运行控制系统 6、CTCS-3列控系统
概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统
工作原理
内 容 概 要
ห้องสมุดไป่ตู้
在CTCS-3级列控系统中，无线通信系统（GSM-R）完成车地双向通信得知其管辖区域内的列车运行情况从而得到轨道占用情况，并结合运行时刻表、线路数据等信息生成列车的移动授权，再由无线通信网络告知列车。列车通过移动授权得到目标速度、目标距离、线路数据，结合自身制动性能产生一次制动曲线，监控列车运行。
高速铁路通信系统ppt课件
2. 铁路调度通信设备的发展
第一阶段 20世纪50年代至60年代末，以电子管为主要器件，采用脉冲选叫技术
第二阶段 20世纪70年代至90年代末，以晶体管为主要器件，采用双音频选叫技术
第三阶段 20世纪90年代末至现在，以集成电路芯片为主要器件，采用数字交换和计算机通信技术
7
3. 铁路调度通信网络结构
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2. 网络编号
局调网络内的用户与干调网络一样， 采用五位码编号，铁路局为一个单独编 号区，前两位为调度局向号，后三位为 用户号。
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3. 同步 局调网内同步采用主从同步方式，铁路 局的局调交换机配置的时钟作为第一从 时钟，从干调网内铁路局的Hicom372 上提取的时钟作为主时钟，各铁路调度 区段的局调交换机通过数字传输通道 （PCM30/32的TS0）保持与第一从时钟 同步。
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(3)数字共线原理
数字传输通道
（
）
E1 E1 E1
E1
E1
E1
…...
E1 E1
BU1
BU2
BUn
MU
MU：枢纽主系统 BU：车站分系统MU
数字共线方式示意图
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如图所示，主系统和各分系统是以共线 方式组网的，即主系统和分系统1用一条 E1线连接，分系统1再以E1线连接分系统 2，依次类推，分系统n最后以E1线连接 到主系统，从而整个系统构成一个环路。 环路中各时隙可分为共线时隙、站间时 隙、远程调度时隙，从业务上分别用于 调度业务，每种调度业务只占用一个时 隙。
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第三节 铁路调度通信系统与组网 主要内容： 干线调度通信 局线调度通信 区段调度通信
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一、干线调度通信
1. 干线调度通信系统
高速铁路信号与通信课件
一、高速铁路信号系统
高速铁路信号系统是一套完整的行车安全制式，主要由列车运行控制系统、联锁系 统和行车指挥系统（CTC）构成，其中CTC系统纳入综合调度系统。
列控系统
地面设备
信号室 道旁设备（轨道电路、应答器等）
综合调度系统 计算机联锁系统
车载设备 调度中心
接收线圈 司机台显示器 测速传感器 车载主机控车 逻 车-辑地通信设备查询器
运行管理计算机 表示盘
控制终端设备 通信终端设备
信号室
通信终端设备
车次号核查装置
安全监控设备终端
车辆段、维修基地等—表示终端
信号室
计算机联锁主机 控制盘/控制终端 道旁设备（轨道电路、转辙机等）
信号 其它
地面固定信号 线路标志
安全防护设备 隧道报警设备
一、高速铁路信号系统
高速铁路信号系统具有如下特点 1、取消了传统铁路区间通过信号机，车载速度显示为行车凭证； 2、取，系 统设备分地面设备和车载设备两大部分，均采用先进的数字信号处理技术。 3、车站联锁系统与列车运行控制系统合二为一，实现了列控联锁一体化，节 省了大量软件及接口设备。 4、由于站间距大，采用了区间信号无人看守中继站设备。 5、采用了车次号确认系统。通过点式应答器方式实现了车次号的车对地传输， 解决了以往调度集中系统不能推广使用的主要难题。 6、实现了区间与站内采用同一种制式的一体化轨道电路，实现了信息传输无 “盲区”。 7、采用了计算机系统取代继电方向电路直接控制列车运行方向。
一、高速铁路信号系统
（一）高速铁路列控系统
列控系统是用来实现列车间隔控制和速度控制、保证行车安全和提高运输能力的安 全控制系统，具有线路空闲检测、危及行车安全因素的检测和间隔控制和速度控制功 能。
小学科普之高铁无线通信和信号控制技术
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
什么是铁路信号控制
列车运行信号机显示意图
科普高速铁路无线通信和信号控制技术
高铁为什么需要智能化 什么是铁路通信（GSM-R） 什么是铁路信号控制 通信与信号如何配合 铁路通信与信号控制的重要性
- 节省时间：让多列火车同时运行而不混乱。 - 节约资源：减少人为失误，提高调度效率。
铁路通信与信号控制的重要性
未来发展
铁路无线通信由GSM-R相LTE-R发展，无线传输更快。 铁路控制更安全更可靠，并向无人驾驶发展。
铁路通信与信号控制的重要性
新目标 新挑战
• 新目标：到2035年，高铁7万公里，覆盖所有50万人以上城市。 • 新技术：研究600公里磁悬浮列车， 进一步提升速度和舒适度。 • 国际化：推动“一带一路”项目， 助力全球铁路交通现代化。
通信与信号如何配合
这种闭塞分区的方式解决了目视驾驶的问题，司机 可以根据信号灯判断前方车辆情况。 但是现在的列车原来越快，高铁达到350公里/小 时，同时人们希望发车的间隔更小，一条轨道上能 够容纳更多的车辆，这样我们的出行才能更方便。
如何才能实现发车 时间间隔短同时支 持更快的列车呢？
闭塞分区已经实现 人们期望更多更快
什么是铁路通信（GSM-R）
铁路无线信号频率
民用无线信号频率
铁路无线基站
民用无线基站
为了保障铁路通信安全，避免信号拥塞、干扰等情况发生，铁路通信采用专用的无线频率，和人们生活中 使用的手机无线频率相隔离，你用你的无线频率，我用我的无线频率，互不干扰。
什么是铁路通信（GSM-R）
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1.1 概述
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1.1 概述
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1.1 概述
（四）闭塞
区间的界限： 在单线区段以进站信号机为车站与区间的界限；在复
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1.1 概述
• 一.信号 • 信号：是传递信息的符号 • 铁路信号设备是一个总名称，概而言之为信号、
联锁、闭塞铁路信号：是向有关行车和调车作业 人员发出的指示和命令； • 联锁设备：用于保证站内行车和调车工作的安全 和提高车站的通过能力； • 闭塞设备：用于保证列车区间内运行的安全和提 高区间的通过能力。
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1.1 概述
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1.1 概述
• 高速铁路信号与控制系统，通常被称为基于通信 的列车控制系统（ Communication Based Train Control System，CBTC），或先进列车控制系统 （Advanced Train Control System，ATCS ）。
• 高速铁路信号与控制系统是集计算机技术、通信 技术和控制技术于一体的综合控制与管理自动化 系统。
又因为铁路钢轨和机车车辆都是钢铁制造的，可以导电， 这样就可以借助利用钢轨作为导体构成的的轨道电路来 实现这一需求。
轨道电路----是利用铁路的两条钢轨作为导线、以钢轨绝 缘作为分界、并利用导线连接信号源和接受设备构成的 电气电路。用来反映钢轨线路和道岔区（无车占用）、 分路状态（有车占用）、 断轨故障状态、 短路故障状态。
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1.1 概述
联锁部分
一.联锁概念 什么叫联锁呢？
在车站，为保证行车安全，在有关的道岔和信号机之间，以 及信号机和信号机之间，必须建立一种互相制约的关系，这 种互相制约的关系叫做联锁。 通过技术方法使有关的信号、道岔和进路必须按照一定程序、 一定条件才能动作或建立起来的相互制约的联系关系，叫做 联锁。
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1.1 概述
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1.1 概述
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1.1 概述 请注意： 一般应用电气电路，都要极力避免导线短路 和负载短路；然而，轨道电路的结构功能特殊， 它正是利用电路导线（钢轨）的短路特性用来 反映有车占用的。将列车轮轴短路两条钢轨的 状态，作为轨道电路的一种正常工作状态。
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1.1 概述
轨道电路有4种状态：
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1.1 概述
名词解释： ATC--列车运行控制系统
ATP--列车自动防护系统 ATO--列车自动驾驶系统 ATS--列车自动监控系统 CTC--调度集中系统 CBTC--基于通信的列车控制系统
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1.1 概述
铁路信号和通信系统的发展方向
• 发展方向 1）软硬件不断升级换。安全性、可靠性、可用
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1.1 概述 自动闭塞：
如果将区间划分若干个闭塞分区，每个闭塞分区都装以 轨道电路，在分界点处设通过信号机，并使之与轨道电 路相联系，依据列车占用和出清闭塞分区而自动地变换 信号显示，这样就可以在一个区间内，同时允许几列列 车运行，从而使线路的通过能力得到进一步提高；并且， 闭塞分区内是否留有车辆也由设备直接检查出来。这种 方法，不再需要人的操纵，我们称之为自动闭塞
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1.1 概述
列车或车列在站内行驶时所经过的经路叫做进路。列车或 车列在进路上运行时，影响它的安全因素是很多的， 但基本上可分为进路内的因素和进路外的因素两大 类。
a/进路内的因素包括进路上的道岔位置和状态是否符合 安全要求，车辆在进路上运行时，道岔是不是能扳动， 以及进路上是否已有车辆占用等；
高速铁路概论
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高速铁路概论
课程内容安排
• 第一讲：高速铁路概述 • 第二讲：高速铁路基础设施与车站 • 第三讲：高速铁路牵引供电、车辆动力与车辆 • 第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统 • 第五讲：高速铁路运输组织与高速铁路客运服务 • 第六讲：高速铁路运用安全保障与环保 • 复习 • 考试
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第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统
主要内容 • 第一章 高速列车信号与控制系统 • 第二章 高速铁路通信系统
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第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统
第一章 高速列车信号与控制系统
• 1.1 概述 • 1.2 中国列控系统发展规划和CTCS3 • 1.3 调度集中及行车指挥自动化
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1.1 概述 （一）：信号 （二）：轨道电路 （三）：联锁 （四）：闭塞
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1.1 概述 • 铁路信号又按信号机具是否可以移动分为固定信 号、移动信号和手信号。固定信号是铁路信号设 备的主要组成部分。
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1.1 概述
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1.1 概述
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1.1 概述
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1.1 概述
（二）轨道电路
轨道电路的用途和构成
轨道电路的用途和构成 在铁路行车组织时，迫切需要确 认和监督客、货列车的位置，以便于列车运行调度。
6_
1.1 概述 （一）铁路信号的分类 铁路信号按感官的感受方 式可分为视觉信号和听觉信号两大类。 视觉信号：是以颜色、形状、位置、灯光和状态等 表达的信号。如用信号机、信号旗、信号灯、信号牌、
信号表示器、信号标志及火炬等显示的信号都是视觉信号
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1.1 概述
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1.1 概述
9_
1.1 概述 • 听觉信号：是以不同器具发出音响的强度、频率 、和音响的长短时间等表达的信号。如用号角、 口笛、响墩发出的音响以及机车、轨道车鸣笛等 发出的信号，都是听觉信号。
线或多线区段，分别以各线的进站信号机或站界标为
车站与区间的界限。
由车站向区间发车时，必须确认区间无车。在单线线 路上还必须防止两个车站同时向一个区间发车。为此， 要求按照一定的方法组织列车在区间内运行，一般叫做 行车闭塞法，或叫做闭塞
闭塞是指在一个区间内，在同一时间里，只能允许一个 列车占用的行车方法
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1.1 概述
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1.1 概述 视觉信号的基本颜色及其基本意义是：
1.红色-----停车； 2.黄色-----注意或减低速度； 3.绿色-----按规定速度运行 4.月白色-----表示准许调车信号或引导信号 5.兰色--------表示禁止调车信号或容许信号
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1.1 概述
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1.1 概述