铁路主体化机车信号系统的合理应用
摘要：近年来，随着铁路事业的跨越式发展，对机车信号设备显示的准确性和工作的可靠性提出了更高的要求，机车信号正朝着主体化的方向发展。但是，由于机车信号的工作环境是十分恶劣的，机车信号的准确性应该更多地考虑容错技术。
关键词：铁路；信号系统；主体化；合理应用
一、铁路机车信号系统的特殊功能与重要价值
主体化机车信号就是能够满足主体机车信号要求的机车信号系统。主体机车信号将彻底改变以往机车信号只能作为辅助信号，简单地复示地面信号机显示的地位。主体机车信号的组成和功能比较特殊，主体化机车信号是一个系统工程，是由车载设备（机车信号）和传输通道（轨道电路）构成的一个完整的系统。传输通道（轨道电路）保证传递信息的准确性、连续性、唯一性；保证传递功率的可靠性，为接收设备创造良好的接收环境。车载保证译码的正确性，在恶劣环境下工作的高可靠性，各种信息的记录分析功能，以及故障导向平安的性能。原先的机车信号一般是作为行车的辅助信号使用的。随着我国铁路的跨越式发展，列车运行速度的提高，机车信号已经不再作为简单的辅助信号，而逐渐发展成为控指挥列车运行的主体信号。但是由于机车信号的工作环境十分恶劣，为了保证机车信号的平安性、可靠性，我国目前使用主体机车信号系统应用了多项容错冗余技术。
二、铁路机车信号系统科学构建的规则
为了保证系统工作的平安性、可靠性，机车信号的主机板采用了双套热备工作方式的冗余结构。每一个仲裁微处理器对两路译码输出结果按照仲裁原则进行码型判决，两路仲裁微处理器通过串口对各自仲裁的结果进行比较，当结果一致时，控制输出。如输出结果确实不一致，则禁止输出，并立即退出工作状态。此时认定这一块主机板发生故障，主机切换到热备板工作输出。机车信号线圈安装在机车的走行部位，受损坏的几率很高，所以对传感器的冗余设计十分必要。每只传感器都有2套主绕组和1套副绕组（检测线圈）。左、右两端I线圈串联使用，作为I路隔离放大的输入；左、右两端II线圈串联使用，作为II路隔离放大的输入。左、右两端III线圈串联作为自检测信号互感线圈。在主机运行过程中，控制CPU不间断的发出自检测信号，通过传感器本身的磁棒感应到2套主绕组，每套主绕组均接收轨道电路信号和自检测信号，各自和主机的DSP子系统构成独立的数据分析系统。2套主CPU板在解码时首先从叠加的信号中分离出自检测信号和轨道电路信号，当检测到正确的自检测信号时，表明I、II路线圈工作正常，分析CPU板使用I路轨道电路信号作为输入。一旦I路自检测信号不存在，说明该路线圈故障，分析CPU板即实施不间断热切换，选择II路的轨道电路信号作为输入，同时给出故障信息，以备查询、修复。假如由于自检测线圈自身的故障或自检测信号因故未发送出，那么3个分析CPU板在未检测到自检测信号的情况下，对各自A/D转换器的两个通道的采样信号进行分析判别，假如两路信号都满足要求，任选其中一路作为输入信号；若其中一路因故障无信号输入或信号特性不满足要求，则分析CPU会选择特性好的进行运算分析，从而确保了系统的可靠性和平安性。
三、铁路机车信号系统的主体化发展
实现机车信号主体化是高速铁路信号系统发展的必然趋势。高速铁路信号系统充分体现了数字化、网络化、智能化的发展方向，主要由三大部分构成，即列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统。为实现机车信号主体化，列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统采取如下解决方案。根据我国的具体情况，列车运行控制系统应能满足不同速度列车混合运输的运行方式，并且区间不设地面通过信号机。采用自律分布式、模块化的系统结构形式。系统分地面和车载设备两大部分，地面设备产生列车控制所需基础数据，传送给列车经车载设备处理，产生列车速度控制曲线，监督或控制列车安全运行。列车制动模式采用连续速控制曲线模式，列车控制方式以人工驾驶为主，也可由设备实行辅助自动控制，列车根据其性能好坏自动调整追踪间隔，线路通过能力有较大提高。地对车信息传输有3种方式可供选择，即无绝缘数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器、无线通信。对不同的信息传输方式车载设备采用不同的接收装置来接收，经信息转换和处理后产生列车速度控制曲线。利用无线通信和应答器进行车对地的信息传输。利用轨道电路进行列车占用闭塞分区的检查，用轨道电路和车载测距设备进行列车精确定位。高速线上运行的均为动车组，皆安装高速列控系统的车载设备，车载设备采用先进的数字信号处理技术，兼容既有线信号系统，在分界点列车自动识别转换模式，使高速列车能下既有线运行，又有线上运行的安装有高速列控系统车载设备的动车组能上高速线运行。每个车站设一个区段控制中心，通过高速铁路数据通信广域网络实现各区段控制中心之间以及与综合调度中心之间的高速、大容量的信息交换。连续速度控制模式能满足要求，且比较成熟；和分段速度列控方式相比，该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响，充分发挥列车制动性能，更适合于不同速度列车混运，所以推荐采用目标距离连续速度控制模式。
根据我国的具体情况，高速铁路要兼容既有铁路的信号制式，特别是要满足多种信息传输方式，实现传输系统故障时的降级需要，就必须采用车载设备智能化的方式。主体化机车信号系统还应用了一些其他的新技术，如多种的总线技术、新型显示器、新型电源等。正是由于这些新技术的应用，实现了具有高可靠性和高平安性的主体化机车信号，才有可能使得机车信号成为主体化信号。
参考文献：
王世一.数字信号处理[M].北京理工大学出版社,1997.
（作者单位：神华准能大准铁路公司车辆段）
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