作者 |劉艷青上海控安安全測評中心安全測評部測試經理

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引語：上一篇對軌交信號系統從鐵路系統分類和組成、城市軌交系統分類和組成、城市軌交系統功能、城市軌交系統發展方面做了介紹。本文將從信號基礎設備方面進一步展開講述，具體分為以下幾個部分：

1.信號機（指引列車前進停止的信號）；

2.道岔轉轍轉換設備（變化股道或方向）；

3.檢查區段占用、空閑的設備（軌道電路、計軸設備）；

4. 繼電器（故障導向安全側的器件）；

5. 應答器（LEU、信標）等。

01

信號機

圖 1

1.1信號機位置設置原則

（1）地面信號盡可能設置在直線線段上；

（2）在曲線處信號機必須并排設置；

（3）信號機設在啟動坡度小的坡道上；

（4）信號機禁止設置在有凹形坡度的坡道上；

（5）進路始端應設信號機對進路進行防護；

（6）調車進路和列車進路沖突時，需要設置調車信號機防護進路；

（7）咽喉區的始端也設置調車時，以防護專用線往咽喉區調車，專用線一般有：牽出線、調車場、貨場等；

（8）可提高咽喉區作業效率的位置，應設阻擋信號機；

（9）能縮短機車走行距離的位置，可設置折返信號機；

（10）顯示距離不符合要求的位置，可設置復示信號機。

1.2大鐵信號機的顯示含義

鐵路信號的基本顏色有紅色、黃色和綠色；輔助顏色有藍色和月白色等。各種燈光顯示含義如下：

·紅色：停車，禁止前行，絕對信號；

·黃色：注意或減速行駛；

·綠色：按規定速度運行；

·雙黃：準許列車側線進站停車；

·月白色：有兩種含義，一種為列車信號（進站或進路信號機）中的引導信號（也叫引導白），紅白燈同時顯示表示允許列車以較低速度（不超過15KM/h）進站，并隨時檢查前方情況，做好停車準備；另一種為調車信號的準許信號（也叫調車白），允許調車進入調車信號機內方調車；

·藍色：作為列車信號的容許信號時（區間通過信號機）），可不停車，以低于20km/h速度運行到下一禁止信號，并做好隨時遇到危險停車的準備；作為調車信號時，調車不能進入信號機內方。

根據顯示含義，也可以有如下分類：

絕對信號是指列車根據停車信號停車后，即應無條件遵守的信號顯示，在該信號機前方停車，也可以叫做禁止信號。例如，紅色是列車的絕對信號，藍色是調車的絕對信號。

容許信號是指接收到停車信號后可不立即停車，或接受停車信號停車2分鐘后低速繼續運行，并可隨時停車。容許信號是停止信號和輔助信號一起使用。例如，引導信號（紅色+白色）是列車的容許信號。

1.3地鐵信號機的顯示含義

· 紅色：停車，禁止前行；

· 黃色：表示在后備模式下，準許列車按規定的限制速度越過該架信號機，彎股進站側線停車，進路開通到出站信號機為止；

· 綠色：表示系統在后備模式下，準許列車按規定的速度越過該架信號機，直股進站，即進路中的道岔均開通直向位置，列車經過直股通過不停車，進路開通到對向進站信號機為止；

· 紅色+黃色：引導信號顯示，準許列車以不大于限制速度（如25km/h速度）越過該架信號機繼續運行，并隨時準備停車；

· 滅燈：后備模式下等同于禁止信號，CBTC模式下以車載信號為主體。

02

道 岔

圖 2

2.1道岔組成部件

道岔的部件有：尖軌（在轉轍機的動作桿帶動下可以移動）、基本軌（尖軌外側固定不動）、合攏軌（導曲線軌）、翼軌、轍叉心、護輪軌。

圖3道岔組成部件示意圖

2.2 道岔的定義

把一條軌道分為兩條及以上線路的設備稱為道岔，線路上道岔的開向決定了列車的后方走向。

2.3 道岔的分類

道岔根據結構可以分為：單開、對稱、菱形交叉、復式交分和可動轍叉道岔等類型。

操作臺上按壓一個按鈕可以控制單個和多個道岔，根據道岔數量可分為：單動道岔、雙動道岔和多動道岔。

轉轍機牽引道岔轉動，道岔按轉轍機個數可分為：單機牽引、雙機牽引和多機牽引道岔。

道岔根據列車運行的方向可分為：對向道岔和順向道岔。一組道岔根據列車方向不同，可以為順向道岔，也可以為對向道岔。

道岔常態位置是定位，根據需要改變的位置是反位。除有規定外，道岔的位置僅與使用方式有關。

一般把經道岔直向的進路稱為直路，經道岔側向的進路為彎路。進路中不經過的道岔，但是仍與進路有聯鎖防護關系的道岔是防護道岔；進路中不經過（但和經過道岔在同一道岔區段），且與進路無聯鎖關系的道岔，一般為效率考慮需帶動的進路外道岔叫帶動道岔。

2.4轉轍機的分類

轉換裝置控制道岔的走向，應具備如下功能：

·轉換裝置應根據實際列車運行需要，轉換道岔到定位或反位；

·轉換裝置應及時正確反映道岔狀態，道岔有表示的前提是尖軌密貼基本軌；

·轉換裝置在把道岔轉到規定位置后，對道岔進行機械鎖閉，防止外力誤操作道岔；

·道岔在擠岔和四開時，應及時并正確報警表示。

道岔轉換設備中，最常用的是轉轍機、轉轍機動作桿以及表示桿，用來操作道岔、鎖閉道岔和采集道岔狀態。

轉轍機按動能可分為：電動轉轍機、電液轉轍機和電空轉轍機；

轉轍機按動作電源可分為：直流電動轉轍機和交流電動轉轍機；

轉轍機的被擠狀態可分為：可擠型轉轍機和不可擠型轉轍機；

轉轍機按鎖閉的位置可分為：內鎖閉轉轍機和外鎖閉轉轍機；

常用的ZD型電動轉轍機的構造部件有電動機、減速器、摩擦聯接器、自動開閉器、轉動方向變換器和尖軌鎖閉器、密貼檢查和擠岔保護部件等。道岔轉換時應有足夠的牽引力拉動尖軌，當尖軌被阻時，應通過操作能恢復原位；道岔不密貼時，不得進行鎖閉；道岔鎖閉后，不得因振動及其它原因而造成道岔的解鎖。

圖4ZD型電動轉轍機結構圖

03

軌道電路

圖 5

3.1軌道電路的定義

軌道電路是利用鋼軌作導體，檢查列車輪對是否在當前區段占用空閑的狀態，并可以在地面與列車間傳遞信息的電路。用絕緣節把鋼軌分割為一段一段的軌道區段，用以形成信號采集或者傳遞的最小單元。

3.2軌道電路狀態的定義

軌道電路狀態具體有如下4種：

（1）調整狀態，指軌道電路無車占用時的工作狀態；

（2）分路狀態，指軌道電路有車占用時的工作狀態；

（3）斷軌狀態，指軌道電路中斷時的開路狀態；

（4）移軌狀態，指導線缺損時的開路狀態。

軌道電路需要監督和反映軌道區段上的設備是否完好，并且能反映區段占用、出清狀態，以及列車運行的實時狀態，此外軌道電路還需向列車傳遞有關行車的信息。

3.3 軌道電路的分類

軌道電路有如下幾種分類：

按工作電源可分為：交流軌道電路或直流軌道電路；

按電流傳遞特性可分為：交流連續式、移頻式和數字編碼式軌道電路；

按軌道區段間有無絕緣可分為：有絕緣軌道電路或無絕緣軌道電路。無絕緣軌道電路又分為高頻衰耗式和電氣隔離式軌道電路；

按使用位置可分為：站內軌道電路和區間軌道電路；

按區段內有無道岔可分為：無岔區段和道岔區段，道岔區段又分為一送一受和一送多受；

按適用范圍可分為：電化區段軌道電路和非電化區段軌道電路；

按軌道電路傳輸軌條個數可分為：單軌條軌道電路和雙軌條軌道電路。

3.4 絕緣節

把軌道區段分割為一個一個軌道區段的設備是絕緣節，絕緣節的設置應滿足以下幾點原則：

·主體信號機前后（遮斷信號機除外）應劃分成不同的區段；

·互不影響的進路，設置絕緣獨立隔開；

·在一個區段內，一般不宜超過三組道岔；

·大站為提高咽喉區作業效率，應適當縮短軌道區段的長度（但應保證站內電碼化的可靠使用）；

·地理條件滿足時軌端絕緣不能設置為侵限絕緣。

圖6 軌道電路工作原理

3.5 計軸

計軸是利用軌道傳感器、計數器記錄駛入軌道區段和駛出軌道區段的軸數，經對比后來確定軌道區段狀態（占用或空閑）的一種信號設備。

計軸的工作原理為，軌道區段的兩端監測點安裝車輪傳感器，檢測點根據經過傳感器的先后順序判斷列車的走向。經過始端時，計數器檢測輪對數量遞增；經過終端時，計數器檢測輪對數量遞減。計數器的數量為零時，認為軌道區段無車或出清狀態。

圖7計軸設備數據傳輸

04

繼電器

圖 8

4.1 繼電器的定義

繼電器是鐵路信號電路中的用小電流控制大電流的開關，組成邏輯電路或控制列車運行。

4.2繼電器的作用

繼電器在控制電路中用于接通或斷開電路，并具備發布控制命令、反映設備狀態、實現電路的自動控制和遠程控制等功能。同時，用繼電器接點構成邏輯電路，可對設備進行程序控制；用繼電器接點作為邏輯運算器件，可對電氣集中進行邏輯運算。此外，繼電器還可同時控制多個對象實現復雜邏輯關系，并以小的電信號來控制電路中大功率的對象，實現電路的遠程控制。

4.3 繼電器的要求

繼電器失磁時不受殘磁影響，前接點一定斷開；

繼電器失磁時不受機械影響，前接點一定斷開；

接點斷開瞬間即使產生火花或電弧，也不致造成中接點與其它接點粘連。

05

應答器、信標

圖 9

應答器是一種可以發送數據報文的高速數據傳輸設備，其作用是向車載設備發送點式信息。

無源應答器發送固定信息（線路中對應的里程，功能相當于一個里程標）。

有源應答器發送實時變化以及固定的信息（有源信標可以兼作無源信標，除了無源信標功能外，能發送信號機狀態、道岔狀態）。

圖10無線和信標兩種傳輸信息方式

06

總 結

鐵路信號系統根據以上道岔、信號機、軌道電路之間聯動的聯鎖關系組成，實現進路鎖閉，根據進路已處于鎖閉的狀態和信號開放，列車才可以進入進路內。道岔、信號機、軌道電路是最基礎的信號設備，除此之外，信標、應答器、計軸設備等也是根據線路等級需要采用的基礎設備。軌交系統還有緊急停車按鈕、防淹門、人防門等設備，用以進行緊急停車或軍事人防作用。

參考文獻：

[1] 道岔轉換與鎖閉設備_鐵路信號基礎

[2] 單開道岔的構造

[3] 城市軌道交通信號系統

[4] 計算機聯鎖-特殊聯鎖測試指導書

[5] 軌道電路基本知識

[6] 第五章軌道電路_鐵路信號基礎

審核編輯 黃昊宇