轨道信号基础设备有哪些_轨道交通信号基础设备概述

作者|刘彦卿上海控制安全评估中心安全评估部测试经理

版块|童贯建元论坛

引言：上篇从铁路系统的分类及组成、城市轨道交通系统的分类及组成、城市轨道交通系统的功能、城市轨道交通系统的发展等方面介绍了轨道交通信号系统。本文将进一步讨论信号基础设施设备，分为以下几个部分：

1.信号(引导列车停车的信号)；

2.道岔转换设备(改变轨道或方向)；

3.检查区段内占用和闲置的设备(轨道电路、计轴设备)；

4.继电器(故障导向安全侧的装置)；

5.转发器(低浓缩铀、信标)等。

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信号装置

图1

1.1信号位置设置原则

(1)地面信号应尽可能设置在直线段上；

(2)在弯道处，信号必须并排设置；

(3)信号设置在起步坡度小的匝道上；

(4)信号禁止设置在有凹坡的坡道上；

(5)在进路起点应设置信号，保护进路；

(6)当调车进路与列车进路冲突时，需要设置调车信号保护进路；

(7)咽喉区起点也设置调车时，通过防护专用线向咽喉区进行调车，防护专用线一般包括：引出线、调车场、货场等。

(8)能提高咽喉区工作效率的位置应设置闭塞信号；

(9)折返信号可设在能缩短机车运行距离的位置；

(10)如果显示距离不符合要求，可以设置一个中继器。

1.2大铁信号的显示意义

铁路信号的基本颜色是红、黄、绿；辅助色是蓝色和月光色。各种灯光显示的含义如下：

红色：停止，不前进，绝对信号；

黄色：注意或减速；

绿色：以规定速度运行；

双黄：允许列车侧线停站；

月亮白：有两层意思。一种是列车信号(用于进站或进路的信号)中的引导信号(也叫引导白)。红白灯同时显示，表示允许列车以较低速度(不超过15KM/h)进站，随时检查前方情况，准备停车；另一种是调车信号的允许信号(也叫调车白)，允许调车进入调车信号进行调车；

蓝色：用作列车信号允许信号时(区间通过信号)，可以以低于20km/h的速度不停车跑到下一个禁止信号，做好随时停车的准备，以防危险；作为调车信号，调车不能进入信号内部。

根据显示含义，也可以分类如下：

绝对信号是指列车根据停车信号停车后应无条件跟随的信号显示，在信号前停车，也可称为禁止信号。比如红色是列车的绝对信号，蓝色是调车的绝对信号。

允许信号是指收到停车信号后不必立即停车，也可以在收到停车信号2分钟后低速停车，随时可以停车。允许的信号是停止信号和辅助信号一起使用。例如，引导信号(红色和白色)是列车的允许信号。

1.3地铁信号显示含义

红色：停止，不准前进；

黄色：表示在备用模式下，允许列车以规定的限速通过信号机，列车弯入侧线停车，进路开放直至出站信号机；

绿色：表示系统处于待机状态，允许列车以规定速度通过信号机，直行列车进站，即进路内道岔全部处于直行位置，列车不停车通过直行列车，进路打开，直至对面信号机进站；

红色和黄色：引导信号表示允许列车以不大于限速(如25km/h)的速度继续运行，并做好随时停车的准备；

关灯：相当于倒车模式下的禁止信号，CBTC模式下以车载信号为主体。

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道茶

图2

2.1道岔组件

道岔的部件有：尖轨(可在转辙机动作杆下移动)、基本轨(固定在尖轨外侧)、闭合轨(导曲线轨)、翼轨、辙叉心、护轮轨。

图3道岔部件示意图

2.2道岔的定义

将一条轨道分成两条或两条以上线路的设备称为道岔，线路上道岔的开启方向决定了列车的后方方向。

2.3道岔的分类

道岔按结构可分为单开型、对称型、菱形渡线型、复合渡线型和活动辙叉型。

按下控制台上的一个按钮，就可以控制单开和多开道岔，按道岔数量可分为单开道岔、双开道岔和多开道岔。

转辙机拉动道岔旋转。道岔按转辙机数量可分为单机牵引、双机牵引和多机牵引。

道岔按列车运行方向可分为对向道岔和正向道岔。根据列车方向的不同，一组道岔可以是正向道岔，也可以是反向道岔。

道岔的正常位置是定位，需要改变的位置是倒置。除非另有规定，道岔位置只与使用方式有关。

一般通过道岔的直线路线称为直线路线，通过道岔的横向路线为迂回路线。不通过进路，但仍与进路有联锁保护关系的道岔，为保护道岔；不通过线路(但与通过道岔在同一道岔区段)且与线路无联锁关系的道岔，一般称为出于效率原因需要行驶的行车道岔。

2.4转辙机的分类

控制道岔方向的开关装置应具有以下功能：

切换装置应根据列车实际运行需要，将道岔切换至定位或翻转状态；

转换装置应及时正确反映道岔的状态，道岔表示的前提是尖轨紧贴基本轨；

开关转到指定位置后，开关装置机械锁定开关，防止外力误操作开关；

道岔拥挤开四次时，应及时正确报警。

在道岔转换设备中，最常用的是转辙机、道岔动作杆和指示杆，用于操作道岔、锁定道岔和采集道岔状态。

转辙机按动能可分为电动转辙机、电液转辙机和电动空转转辙机；

转辙机按动作电源可分为DC电动转辙机和交流电动转辙机；

转辙机的挤压状态可分为：可挤压转辙机和不可挤压转辙机；

转辙机按锁定位置可分为：内锁转辙机和外锁转辙机；

ZD电动转辙机常用部件有电机、减速器、摩擦耦合器、自动开关、转向转换器及尖轨锁定装置、贴合检查及道岔保护部件等。道岔转辙时，应有足够的牵引力拉动尖轨。道岔轨卡死时，应通过操作将其恢复到原来的位置。道岔附着不牢时，不得锁定；道岔锁定后，不得因振动或其他原因解锁。

图4ZD电动转辙机结构图

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轨道电路

图5

3.1轨道电路的定义

轨道电路是以钢轨为导体，检查列车轮对在当前区段是否处于空闲状态，并能在地面和列车之间传递信息的电路。轨道被分成具有绝缘接头的部分，以形成信号采集或传输的最小单元。

3.2轨道电路状态的定义

有四种轨道电路状态：

(1)调整状态是指轨道电路不被车辆占用时的工作状态；

(2)分路状态是指轨道电路被车辆占用时的工作状态；

(3)断轨状态是指轨道电路中断时的开路状态；

(4)移轨状态，表示线路故障时的开路状态。

轨道电路需要监督和反映设备上是否

根据轨道区段之间是否有绝缘，可分为：绝缘轨道电路或不绝缘轨道电路。无绝缘轨道电路分为高频衰减轨道电路和电气隔离轨道电路；

按使用位置可分为：车站轨道电路和区间轨道电路；

根据区间是否有道岔，可分为：无道岔区间和有道岔区间，道岔区间又分为一送一收和一送多收；

按适用范围可分为：电化区段轨道电路和非电化区段轨道电路；

根据轨道电路的传输轨数，可分为单轨电路和双轨电路。

3.4绝缘部分

将轨道区段划分为一个轨道区段的设备为绝缘区段，绝缘区段的设置应符合以下原则：

主信号(除闭塞信号外)的前后应划分为不同的区段；

互不影响的线路应采用绝缘隔离；

在一个区段内，一般不应超过三组开关；

为提高咽喉区作业效率，应适当缩短轨道区段长度(但应保证站内编码的可靠使用)；

当地理条件满足时，轨端绝缘不能设置为侵入式绝缘。

图6轨道电路工作原理

3.5计轴

计轴是一种利用轨道传感器和计数器记录进出轨道区段的轴数，经比较后确定轨道区段状态(占用或空闲)的信号设备。

计轴的工作原理是在轨道区段两端的监测点安装车轮传感器，检测点根据通过传感器的顺序判断列车的方向。当通过起点时，计数器检测到轮对数量增加；通过终点站时，计数器检测到轮对数量减少。当计数器的数量为零时，认为该轨道区段处于无车或清场状态。

图7计轴设备的数据传输

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继电器

图8

4.1继电器的定义

继电器是铁路信号电路中用小电流控制大电流形成逻辑电路或控制列车运行的开关。

4.2继电器的作用

继电器用于接通或断开控制电路中的电路，具有发出控制命令、反映设备状态、实现电路自动控制和远程控制的功能。同时，逻辑电路由继电器触点组成，可以通过程序控制设备；利用继电器触点作为逻辑运算器件，可以对电气集中进行逻辑运算。此外，继电器还可以同时控制多个对象实现复杂的逻辑关系，用较小的电信号控制电路中的大功率对象，实现对电路的远程控制。

4.3对继电器的要求

继电器退磁时不受剩磁影响，前触点必须断开；

继电器失磁时不受机械影响，前触点必须断开；

即使在触点断开的瞬间产生火花或电弧，也不会导致中间触点粘住其他触点。

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信标转发器

图9

应答器是一种能够发送数据报文的高速数据传输设备，其作用是向车载设备发送点信息。

无源应答器发送固定信息(线路中对应的里程，起到里程碑的作用)。

有源应答器发送实时变化和固定的信息(有源信标也可作为无源信标使用，除了无源信标功能外，还可发送信号状态和道岔状态)。

图10传输信息的两种方式：无线和信标。

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总结

铁路信号系统由上述道岔、信号和轨道电路的联锁关系组成，进路是锁定的。只有进路锁定，信号开放，列车才能进入进路。道岔、信号机和轨道电路是最基本的信号设备。此外，信标、应答器、计轴设备也是根据线路等级需要采用的基础设备。轨道交通系统还设有紧急停止按钮、防洪门、人防门和其他紧急设备