交通運輸信號第3章第5節(jié)(新教材)

第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

一、機車信號系統(tǒng)概述鐵路地面信號是指揮行車和保證列車運行安全的工具，其顯示必須正確可靠，并且容易被司機辨認。但由于地形和氣候條件的影響，司機往往不能在規(guī)定的距離上及時了望到前方信號機的信號顯示，因而有產(chǎn)生冒進信號的危險。1第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

特別是在運量大、列車的速度和載重量大的區(qū)段，列車必須在離信號機較大的距離開始制動才行，否則列車冒進信號的可能性很大。為了防止這種危險的情況發(fā)生，采用了機車信號設備。

2345第三節(jié)機車信號系統(tǒng)這種設備可以預先通知司機所接近的地面信號顯示情況，這樣司機就能夠在任何條件下從容地駕駛列車和及時地采取制動措施，提高列車運行的效率和安全程度。但是，機車信號無法防止由于司機失去警惕而發(fā)生危及列車運行安全，于是就研制了列車運行自動控制。

6第三節(jié)機車信號系統(tǒng)列車運行自動控制在最初階段是列車自動停車ATS（AutomaticTrainStop），其功能是當?shù)孛嫘盘柕摹敖姑睢蔽幢凰緳C接受就強迫列車自動停車。在列車速度和密度不斷提高的情況下，為了運行安全和提高效率，進一步研制了列車運行速度監(jiān)督和控制。78第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

這種設備當列車速度超過規(guī)定速度時，進行監(jiān)督報警，讓司機減速或由列車自動地把速度降到規(guī)定的速度以下，從而既能保證行車安全，又能提高列車運行效率。9第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

根據(jù)世界各國對機車信號的發(fā)展來看，當前的機車信號系統(tǒng)不能單純地包括車內(nèi)信號或帶自動停車設備，而是向列車速度控制方向發(fā)展的一整套列車自動控制系統(tǒng)。10第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

機車信號控制系統(tǒng)在目前可以看作是一種單方向的遠程控制設備，只能從地面向機車傳遞控制命令，而不能相反方向傳遞信息。機車信號控制系統(tǒng)和其它遠程控制系統(tǒng)一樣，可以劃分成如圖3－33所示系統(tǒng)框圖的幾個部分。1112第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－33機車信號系統(tǒng)框圖

13第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

地面發(fā)送設備和通道：主要功能是將線路情況或地面信號顯示變換為可能進行傳遞的電信號，然后由通道向機車上發(fā)送信息。14第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

信息接收：它是機車信號控制系統(tǒng)中的重要部分，直接接收地面的信息，因此要求具有穩(wěn)定、準確、可靠的性能。

15第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

信息鑒別：既能鑒別出是干擾還是信息，又要鑒別出信息的特征。16第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

信息譯解：根據(jù)鑒別出來的信息特征，按照設計的規(guī)定直接譯解成機車信號顯示或者速度指示。17第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

列車制動系統(tǒng)：它是控制列車運行的執(zhí)行部分，通過它可以控制警笛報警，司機要采取措施，不然使機車進行緊急制動。機車電源：它是采用機車發(fā)電機和機車蓄電池浮充供給的直流50V電源。18第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

機車信號系統(tǒng)中最主要的問題是如何實現(xiàn)從地面向機車傳遞信息的問題，可以說它是決定穩(wěn)定性和可靠性的關鍵部分。從地面向機車上傳遞信息的方式有兩種：一種是點式，另一種是連續(xù)式。19第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

點式機車信號系統(tǒng)是指在線路上的某些固定點設置地面設備向機車上傳遞信息的系統(tǒng)，其特點是設備簡單、造價低、施工快、地面設備不消耗電能。

20第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

連續(xù)式機車信號系統(tǒng)是指在某段線路上不間斷地向機車傳遞信息，它又可分為連續(xù)式和接近連續(xù)式兩種。連續(xù)式是在自動閉塞運行的區(qū)段內(nèi)連續(xù)地向機車上傳遞信息，而接近連續(xù)式只是在非自動閉塞區(qū)段接近車站的接近區(qū)段內(nèi)設置連續(xù)式機車信號設備。21第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

二、機車信號的顯示方式及報警方式（一）連續(xù)式機車信號的顯示方式機車信號的顯示，主要是反映地面信號顯示，它可分為以下三種方式：22第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

1．重復式機車色燈信號機重復著所通過的地面信號機的顯示，如圖3－34（a）所示；

2．預告式機車色燈信號機的顯示是預告前方地面色燈信號機的顯示，如圖3－34（b）所示；23第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

3．預告重復式是上述兩種方式的結(jié)合，如圖3－34（d）所示。24第三節(jié)機車信號系統(tǒng)圖3－34機車信號顯示方式25第三節(jié)機車信號系統(tǒng)（二）點式機車信號的顯示方式點式機車信號由于不需要裝設軌道電路和地面的電源設備，所以能夠在半自動閉塞區(qū)段上采用。因為點式機車信號只在線路上的固定地點才能接收信息，所以只能在短時間內(nèi)反映前方地面信號的顯示。26第三節(jié)機車信號系統(tǒng)為了在機車色燈信號機上顯示信號后司機能夠來得及制動和使列車停在關閉的信號機前方，機車色燈信號應在距地面信號機制動距離以上的地點顯示信號。我國定為在距地面信號機1200m和400m處的兩個地點顯示信號，如圖3－36所示。

27第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－36點式機車信號的顯示

28第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

三、雙頻點式機車信號（一）點式機車信號信息傳遞原理機車信號和列車控制系統(tǒng)中，如何將地面信息正確、可靠地傳遞到運行中的列車上去，是決定系統(tǒng)工作的重要技術(shù)關鍵。29第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

對傳遞信息的地面設備一般要求采用無源的傳感器。為了解決信息傳遞，可以采用接觸式、光電式、電磁式等多種方法。但實踐證明，利用電磁感應原理來傳遞信息是一種較好的方法，我國目前都采用電磁式來傳遞信息。30第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

點式機車信號的電磁式傳遞是采用交流感應諧振傳遞信息的方法。這種方法是利用地面設置的無源諧振回路與機車上的有源諧振回路之間的互感作用來實現(xiàn)信息的傳遞。31第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－37感應諧振式傳遞信息原理32第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（二）雙頻點式機車信號制式的確定點式機車信號大多采用在進站信號機前方，列車通過地面感應點時，應把進站信號機的顯示情況及時傳遞到機車上去。

33第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

前面介紹的傳遞原理中只能傳遞一種信息，可在此基礎上，擴展為傳遞兩種頻率信號。利用兩種頻率的組合就能夠組成三種有用信息。因為采用兩種頻率的傳遞所以稱為雙頻點式機車信號。34第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－38信息傳遞△單頻感應器，傳遞f1或f2二種單頻；

▲雙頻感應器，傳遞f1或f2或f1f2三種單頻；35第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－38是雙頻點式機車信號的信息傳遞示意圖。機車只有在0.3～3s的時間內(nèi)，通過兩個感應點，當連續(xù)兩次接收符合規(guī)定的頻率的順序組合時，才給出機車信號正常顯示燈光。如果只接收一次感應作用，則在機車信號上顯示較限制信號顯示。36第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（三）雙頻點式機車信號主要設備及工作原理

1．主要設備全套設備分成機車設備和地面設備二大部分。37第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（1）機車設備

①機車感應器：它是具有一個鐵心的電感線圈，是接收和傳遞信息的傳感元件。它安裝在機車或煤水廂（蒸汽機車）的一側(cè)安裝架上，懸掛高度距線路感應150mm。38第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

②電子繼電器：它由振蕩器和脈沖繼電器等元件構(gòu)成。其作用是把接收的頻率信息變成脈沖繼電器的開關量，送入譯碼器進行譯碼。39第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

③譯碼器：它由九個繼電器組成。其作用是譯出在0.3～3s時間內(nèi)脈沖繼電器開關量的變化，并控制機車色燈信號機的信號顯示和自動停車電空閥的動作。40第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

④其它設備：有機車色燈信號和機車電源等。41第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（2）線路設備

①地面感應器：它是一個無源的鐵心線圈，也是向機車上傳遞信息的傳感元件，裝在軌條外側(cè)的枕木上，其高度與軌面保持水平。4243第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

②線路繼電器XLJ：它的動作受地面進站信號機控制。利用XLJ的接點，可以編制出各種地面信號顯示的信息，向機車上發(fā)送。44第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

③調(diào)諧盒：把地面上的阻流圈及電容器裝在一個盒內(nèi)。因為它配合線圈諧振于不同的頻率，所以稱它為調(diào)諧盒。調(diào)諧盒分單頻和雙頻，分別與地面單、雙頻感應器相配合，構(gòu)成單頻感應點和雙頻感應點。45第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

2．信息編制地面信息的編制是利用線路繼電器的接點使地面兩感應點分別諧振在規(guī)定的不同頻率組合。46第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

線路繼電器是與進站信號機發(fā)生聯(lián)系，這樣就可以根據(jù)進站信號機的不同顯示，給出不同頻率回路的組合，向機車上傳遞四個信息，如表3-8。47第三節(jié)機車信號系統(tǒng)四、變頻感應式機車報警系統(tǒng)變頻感應機車報警系統(tǒng)是按照日本國鐵廣泛運用ATS－S型車內(nèi)報警裝置的原理，結(jié)合本國實際情況，采用國產(chǎn)的元器件，進行了長時間的試制、試用，經(jīng)多次修改，反復實踐后研制成功的。48第三節(jié)機車信號系統(tǒng)五、交流計數(shù)電碼機車信號連續(xù)式機車信號主要是在自動閉塞區(qū)段或接近連續(xù)式區(qū)段應用。在該區(qū)段內(nèi)運行的機車利用機車接收線圈（感應器）把前方地面通過鋼軌發(fā)送的信息傳遞到機車上，經(jīng)信息譯解后控制機車信號機顯示的設備稱為連續(xù)式機車信號。49第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（一）概述交流計數(shù)電碼機車信號簡稱61型機車信號，是和地面的交流計數(shù)電碼自動閉塞配套使用的。50第三節(jié)機車信號系統(tǒng)交流計數(shù)電碼自動閉塞有非電化區(qū)段的50Hz和電化區(qū)段的75Hz、25Hz之分，機車信號也相應有電化和非電化之分，但原理基本上都相同。51第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

61型連續(xù)式機車信號的整套裝置包括：兩個接收線圈（電力機車和雙向運行的機車有四個）、共用箱、放大器、譯碼器、機車信號機構(gòu)等。連續(xù)式機車信號原理如圖3－39所示。52第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3-39連續(xù)式機車信號原理圖53第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

由圖可見，接收線圈（感應器）將所感應到的微弱信號經(jīng)檢波后變?yōu)橹绷髅}沖，使脈沖繼電器隨信息脈沖而動作。脈沖繼電器控制譯碼器動作，譯碼器則根據(jù)其內(nèi)部繼電器的動作譯出信息，使機車信號復示地面信號機的顯示，并啟動自動停車設備。54第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

交流計數(shù)電碼機車信號的信號顯示采用預告五顯示，即L、U、H／U、H或B。信息與機車信號顯示的關系如圖3－40所示。55第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－40信息與機車信號顯示的關系56第三節(jié)機車信號系統(tǒng)六、移頻機車信號移頻機車信號是與地面移頻自動閉塞制式配套使用的，因此它也屬于連續(xù)式機車信號的一種。由于移頻自動閉塞制式能適用于單線和復線鐵路區(qū)段，移頻機車信號同樣也應適用于單線和復線區(qū)段。57第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

移頻機車信號接收的信息與信號顯示的關系如下：移頻機車信號在機車出庫開機且沒有接收信息時，機車信號顯示白燈，這與交流計數(shù)電碼機車信號在開機時顯示紅燈不同。

58第三節(jié)機車信號系統(tǒng)機車接收11Hz信息時，機車信號顯示綠燈；接收15Hz時，顯示黃燈；接收20Hz時，顯示雙黃，接收26Hz時，顯示紅黃燈光，表示前方地面信號顯示紅燈；機車進入無信息區(qū)時，機車信號顯示紅燈或白燈的原則與交流計數(shù)電碼機車信號相同。59第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

移頻自動閉塞區(qū)間地面和機車信號顯示的關系如圖3－42所示。從顯示關系可見，移頻機車信號顯示不僅反映了區(qū)間地面信號機的顯示，而且還反映了車站進站信號顯示，所以需要增加頻率為20Hz的信息作為機車信號雙黃顯示。

60第三節(jié)機車信號系統(tǒng)圖3－42地面信號和機車信號顯示關系61第三節(jié)機車信號系統(tǒng)（二）移頻機車信號設備移頻機車信號包括感應器、感應器盒、機車色燈信號機、電源盒、電子總箱等五個部分，另外，還需增加一臺發(fā)電機，如圖3－43所示。62第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－43移頻機車信號設備方框圖63第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

1．感應器：采用由矽鋼片組成帶開口磁路的鐵心，裝于機車導輪前方排障器端梁上，左右各一個。感應器線圈底部距軌面高度為150mm，感應器中心偏在軌道內(nèi)側(cè)，其中心距鋼軌中心為655mm。64第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

2．感應器盒：裝于感應器安裝架上，內(nèi)設接線端子，作為兩個感應器串聯(lián)連接用。65第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

3．電源盒：內(nèi)設穩(wěn)壓電源、電壓表、電源開關熔斷器和行車方向開關等，裝在正司機座位后面的上部壁板上。66第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

4．機車色燈信號機：每臺機車設有兩個，分別裝于正、副司機座位前方側(cè)窗旁或了望方便的地方。它有六種顯示，即綠、黃、雙黃、紅黃、紅和白。

67第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

5．電子總箱：一般裝于副司機座箱內(nèi)，內(nèi)設接收電子電路、電器控制電路及測試孔，整個設備裝有減震裝置。68第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

6．50V發(fā)電機：為了裝設機車信號和自動停車設備，增加一臺發(fā)電機，與原有的一臺交替使用?？傁鋬?nèi)的電子電路以晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓24V電源供電，電空閥、信號燈及繼電器控制電路用50V直接供電。69第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（三）機車信號接收電路機車信號系統(tǒng)電子電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖3－44所示。70第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－44電子電路結(jié)構(gòu)框圖71第三節(jié)機車信號系統(tǒng)七、專用的接近連續(xù)式機車信號系統(tǒng)的工作原理

接近連續(xù)式機車信號系統(tǒng)是在列車接近車站時獲得機車信號顯示的設備。目前，我國運用的各種自動閉塞系統(tǒng)本身都具有機車信號的功能，它們都可以作接近連續(xù)式機車信號應用。72第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

專用的接近連續(xù)式機車信號系統(tǒng)為專供半自動閉塞區(qū)段上接近車站時應用的機車信號系統(tǒng)。這類機車信號系統(tǒng)的主要特點是省電，能適應無交流電源地區(qū)使用。

73第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

JPZ型接近連續(xù)式機車信號系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，它由地面感應器、專用的軌道電路（發(fā)送信息）、機車接收設備、點式檢查系統(tǒng)以及自動停車裝置的機車信號機等組成。系統(tǒng)的設備示意圖如圖3－45所示。7475第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－45

JPZ型接近連續(xù)式機車信號系統(tǒng)設備示意76第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

JPZ型機車信號系統(tǒng)地面發(fā)送的信息采用脈沖調(diào)制電碼，每個電碼由相連的兩個單元音頻信號組成。兩單元音頻信號持續(xù)時間分別為505ms和405ms，發(fā)送次數(shù)為555次／min。77第三節(jié)機車信號系統(tǒng)信息系統(tǒng)采用五種頻率，分別為：f1＝230Hz，f2＝269Hz，f3＝315Hz，f4＝368Hz，f5＝431Hz。地面信號顯示與電碼的組合以及相應機車信號的顯示如表3－10所示。78第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

表3-10地面信號顯示與電碼的組合及相應的機車信號的顯示地面信號顯示雙頻組合電碼機車信號顯示綠上行黃，下行黃／黃上行黃／黃，下行黃上行紅下行紅備用f1f3f1f4f1f5f2f4f2f5f2f3綠上行黃，下行黃／黃上行黃／黃，下行黃上行紅／黃下行紅／黃79第三節(jié)機車信號系統(tǒng)八、TVM300型帶速度監(jiān)督的機車信號系統(tǒng)概述

TVM300型機車信號是我國從法國引進的連續(xù)式信號，由法國公用電氣兼運輸設備公司（CSEE）研制和生產(chǎn)，具有列車速度監(jiān)督功能，當列車實際走行速度超過地面信息規(guī)定的速度時，能夠自動制動。808182第三節(jié)機車信號系統(tǒng)為此，它同時裝有點式接收器用以作為連續(xù)式機車信號和列車速度監(jiān)督的輔助設備，因而對地面的信息要求，除UM71型無絕緣軌道電路的信息連續(xù)地向機車信號傳送外，還需設點式信息的地面發(fā)送設備。83第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

TVM300型機車信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3－46所示。

84第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3-46

TVM300型機車信號系統(tǒng)框圖85第三節(jié)機車信號系統(tǒng)1．接收線圈接收線圈，有連續(xù)式和點式兩種,連續(xù)式接收線圈接收軌道電路內(nèi)傳輸?shù)囊祁l鍵控信號，下行方向采用載頻為1700Hz和2300Hz交叉排列，上行方向采用載頻為2000Hz和2600Hz交叉排列，頻偏為11Hz。86第三節(jié)機車信號系統(tǒng)信息頻率在10.3Hz至29Hz范圍內(nèi)，每隔1.1Hz為一個信息，共可有18個信息，同時可向司機提供列車指令性的速度值。

點式接收線圈接收地面6m長環(huán)線內(nèi)所傳送的來自點式地面發(fā)送器的信號。87應答器是點式大容量信息傳輸系統(tǒng)，它可以將車所在位置有關數(shù)據(jù)(位置坐標、曲線半徑、坡度、限速條件等)或是與運行有關的信號數(shù)據(jù)傳送到列車上。主要優(yōu)點：無源、信息容量高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝靈活、可靠性高。應答器可與現(xiàn)有各種軌道電路配合，提升其功能，也可與基于通信的列控系統(tǒng)配合，提供股道、定位線路參數(shù)等信息，對提速、高速鐵路、地鐵具有特別重要的意義，因此在中國鐵路列控系統(tǒng)CTCS1、2、3、4級中均需要使用應答器子系統(tǒng)。88第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

接收線圈安裝在機車導輪前方，距軌面約160mm，離導輪不少于1m。另外連續(xù)式接收線圈和點式接收線圈的安裝位置呈90角，彼此接收自己的磁力線時能獲得最大量而互相影響為最少，有利于提高信噪比。89第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

2．連續(xù)式機車信號接收器接收器原理框圖如圖3－47所示。90第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

圖3－47機車信號接收器原理框圖91第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

該接收器裝設于電子總箱內(nèi)，包括有如下幾個電路單元。（1）寬帶放大器：它的作用是把接收線圈收到的微弱信號進行放大，同時兼有濾波特性，經(jīng)過三級放大，可放大約200倍，可把接收到的最小信號2.6～20mV放大到530mV至4V。92第三節(jié)機車信號系統(tǒng)濾波器的通帶寬度，低邊頻率要小于1700Hz，高邊頻率要大于2600Hz，保證四種載頻的信號頻譜量基本能均勻通過，使調(diào)制信號不致失真。93第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（2）載頻濾波器有四路載頻濾波器，分別用作1700Hz和2300Hz以及2000Hz和2600Hz信號的帶通濾波器，其輸入端并聯(lián)在一起，輸出端分別輸出。94第三節(jié)機車信號系統(tǒng)這些濾波器主要用于防護牽引電流干擾。由于頻率較高，頻帶較窄，故采用較簡單的∏型半節(jié)LC帶通濾波器。95第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

（3）門限電路門限電路是機車信號接收器的重要環(huán)節(jié)。采用由兩級差動放大器組成的觸發(fā)器電路，其主要功能有三：

96第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

①確定接收系統(tǒng)的靈敏度。根據(jù)法國情況，軌道內(nèi)牽引不平衡干擾電流不超過2500mA，而接收系統(tǒng)的靈敏度最好高于干擾電平，以提高對干擾的防衛(wèi)能力。因此確定接收靈敏度的最小軌道信號電流不少于250mA，可靠工作的軌道電流不少于500mA；97第三節(jié)機車信號系統(tǒng)

②保證后級電路的信號電平不隨軌道電流大小而變化；從而可以穩(wěn)定地工作；

③去除通帶內(nèi)幅度干擾與噪聲。98第三節(jié)機車信號系統(tǒng)（4）載頻邏輯控制電路列車在軌道電路調(diào)諧區(qū)運行時，由于存在同時接收兩個載頻信號的可能，設置了載頻邏輯控制電路。它是利用R－S觸發(fā)器實現(xiàn)載頻動態(tài)互鎖的安全電路?？墒沟媒邮针娐芳捶乐沽嘶ハ喔蓴_，又保證了后級鑒頻的質(zhì)