法国高速铁路技术(9)tie27a

7通信信号

7.1 法国高速铁路信号系统7.1.1 引言

高速铁路信号系统是一套完整的行车安全制式，主要由调度集中系统、车站联锁系统、列控系统和代用闭塞设备、专用通信设备等组成。法国高速铁路的运行速度为世界之冠，运行时间也有20多年，从未发生重大旅客伤亡事故，法国铁路为确保列车安全所取得的主要成就有：

(1)信号制式方面

以TVM430（TVM300）为核心的列控系统（ATC）的采用，使其完成了高速条件下的闭塞功能，在车载信号作为行车凭证，向司机提供了速度命令，信号直接控制列车制动，为增加列车运行密度、保证行车安全和提高运行速度，提供了可靠的保障。

(2)轨道电路方面

轨道电路本身所具有的集判断区间占用、检查列车完整性和断轨保障于一体的独特优点，仍然是其它单项设施难以替代的。法国铁路在轨道电路传递机车信号信息上获得了重大突破，解决了地面与机车之间的数据传输，为列车速度监督与控制，以及列车自动运行奠定了基础。

(3)联锁和列车间隔控制方面

联锁是列车运行和安全保障的基础设施之一，也是关键设备；随着计算机技术的发展和价格的下降，传统的继电联锁必将被计算机联锁代替。法国铁路正逐步向计算机联锁过渡。

随着列车运行速度的不断提高，以地面信号显示作为列车运行凭证的传统自动闭塞方法已不满足高速铁路的安全需要。法国高速铁路采用了以司机制动为主的列控系统。

7.1.2法国高速铁路的列控系统（ATC）

法国高速铁路TGV区段均采用带速度监督的TVM300型或TVM430型机车信号，地面信息传输采用UM71无绝缘轨道电路。简称U/T系统。机车信号为主体信号。

机车信号带有列车速度监督是法国U/T系统的一个特点，它是保证行车安全、防止列车超速运行的有效手段。U/T系统对速度的控制是采用分段（每个轨道区段）制动的列控模式，司机按照每一个轨道电路地面信息给出的速度值运行时，速度监督设备将不干预司机正常操作，当司机违章操作或列车速度超过规定的允许速度时，速度监督设备就将自动实施制动。

法国TVM300型机车信号开发于1975年，1981年在TGV东南高速新线上首次采用，1989年在TGV大西洋高速新线上采用。列车追踪间隔时分分别为5min和4min。TVM430型机车信号研究开发于1986年，1993年首次在北方高速线上采用，1994年在英吉利海峡隧道内采用。同时也在韩国高速铁路及TGV—K高速列车上采用。其列车追踪间隔时分为3min。

(1)UM71轨道电路

法国高速铁路列控系统的基础设施之一——轨道电路均采用UM71型。UM71型轨道电路是无绝缘轨道电路，该轨道电路是法国1971年为防止交流电气化牵引电流谐波干扰而研制的一种移频轨道电路。它由发送器、接收器、空心线圈、调谐单元、匹配变压器、补偿电容、ZCO3电缆等共同构成。如图2—7—1所示。UM71轨道电路采用小调制指数的移频键控，即MSK，其目的是由于MSK信号的幅度包络近似为恒定，在接收端对信号处理有利；载频选定为1 700Hz、2 000Hz、2 300Hz和2 600Hz四种，其中1 700Hz、2 300Hz用于下行线路，而2 000Hz和2 600Hz用于上行线路，上行和下行的载频相间隔排列。根据法国对高速铁路干扰进行测试结果，载频选择较高对防止牵引电流的干扰有利，并便于实现无机械绝缘的轨道电路。而由此带来的不利影响是，为了保证在最低道床电阻时轨道电路有足够大的长度，需要在轨间添加补偿电容，以满足传输特性一次参数R、L、C、G之间的平衡关系。UM71轨道电路的长度约为2km。UM71型轨道电路各构成设备主要功能为：〖ＴＰＴＩＥＴ２７１，＋６３ｍｍ。６９ｍｍ，ＢＰ＃〗图2—7—1 UM—71型轨道

电路设备构成发送器：产生18种“TBF”低频信号；产生4种“fo”载频的移频信号；使移频信号有足够的功率；调整轨道电路。

接收器：检查轨道电路空闲；区分不同载频的移频信号；检查低频信号；调整轨道电路。

空心线圈：设在26m长的电气分隔接头调谐区的中部，主要作用：每轨道电路段平衡一次两钢轨中牵引电流回流：改善电气分隔接头（调谐区）的品质因数，保证工作稳定性；它的中心线可与邻线相应空心线圈中心线作等电位连接，平衡两线路牵引电流回流，保证人身安全。

调谐单元：设在26m长的电气分隔接头两端。它对本区段信号频率呈电容性，该电容与调谐区钢轨和空心线圈的电感并联谐振，呈现较高阻抗，可减少对本区段信号的功率损耗；另外，该调谐单元对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低阻抗，可阻止相邻区段的信号进入本区段；以此实现两相邻轨道电路的电气隔离。

匹配变压器：实现电缆与轨道电路的匹配连接；利用模拟电缆线（或称补偿网络）将不同长度外线电缆补充至同一数值。该作法不仅简化了轨道电路工作状态的调整，当列车反方向运行时，又使改变列车运行方向的电路得以简化。

补偿电容（C）：用分段加装补偿电容的方法，可在一定程序上减少钢轨电感对移频信号传输的影响，延长（或保证）轨道电路长度。另外，可使钢轨中有足够强的移频信号电流，提高信干比，保证机车信号设备的可靠工作。

ZCO3电缆（8根芯线）：用作发送、接收设备与轨道电路间传输移频信息的通道。

(2)TVM300系统

东南线及大西洋线采用的TVM300型设备包括连续式机车信号，点式信息接收设备以及列车速度监督设备。TVM300型设备能连续不断地将地面信息即列车间隔、线路所容许的速度等情况及时地向车上反应，使司机随时掌握列车速度，有利于保证行车安全和提高行车效率；与此同时，法国高速铁路还以点式信息作为连续传递信息的辅助设备，点式传递信息方式多用感应器或应答器方式，它只能在闭塞区段内设若干点，通过感应点把地面信息传送到车上，当地面信号发生变化时，列车只能在经过感应点时才能得到信息，因此即时性较差。 TVM300型列控装置的地面—车上的信息发送与接收的具体过程如下：

①连续式信息发送及传输

连续式信息发送的原理见图2—7—2，它是利用UM71型轨道电路作为传输信息的通道，闭塞分区空闲时，发送器送电给轨道继电器使之吸起，列车占用时发送器迎向机车传递信息，同时轨道继电器落下，为改变后面轨道电路的信息提供条件。

如上所述系统的信号采用移频键控制式，载频有 1 700、2 000、2 300、2 600Hz 四种，频偏为10Hz，调制频率即信息从10.3Hz到29Hz，每间隔1.1Hz取一个信息，共有18个，均作为速度信息，东南新干线只有11个信息，大西洋线用14个信息。采用1 700Hz 以上的音频便于实现无机绝缘节的轨道电路，用电气分隔接头取代钢轨绝缘节可不锯长钢轨，也有利于减少机车车辆轮缘的磨损和牵引电流的回归。此外1 700Hz以上的信号受牵引电流谐波干扰〖ＴＰＴＩＥＴ２７２，＋４１ｍｍ。８５ｍｍ，Ｚ，ＤＹ＃〗图2—7—2 连续式信息发送量也小。但频率较高给信号在钢轨中传输带了困难，因此需在轨间并联补偿电容延长轨道电路长度。

轨道电路频率布置考虑了防止同一线相邻轨道电路和上、下行线间轨道电路等的横向和纵向干扰，轨道中载频的布置见图2—7—3。

〖ＴＰＴＩＥＴ２７３，＋２０ｍｍ。７０ｍｍ，ＢＰ＃〗图2—7—3 轨道中载频的布置上行线路为 2 000Hz、2 600Hz相间隔排列，下行线路为 1 700Hz、2 300Hz 相间隔排列。

轨道电路电子设备集中设置，便于各闭塞分区电路间的逻辑联系以及日常管理维修，特