国内铁路信号技术发展及趋势

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【摘 要】从铁路信号的功能出发，以独特的视角对铁路信号组成进行了分类，结合国内铁路信号现状，对其组成部分的技术发展进行了简单介绍。在最后对铁路信号技术发展的趋势做出了一些猜测。
【关键词】信号设备；联锁；信号传输；发展趋势
0.引言
铁路运输与其他各种现代化运输方式相比较，具有受自然条件影响小、运输能力大，能够负担大量客货运输的显著特点。迫于运输市场愈演愈烈的竞争，各国铁路部门都在积极采取铁路新科技来提升铁路的运输能力。而在实现高速、重载运输的同时，要保证列车的行车的安全，就不能不提到铁路信号。铁路信号设备是保证列车行车安全的重要基础设备，其技术水平发展直接影响到了行车安全水平和铁路运输效率。
1.铁路信号的定义
铁路信号是用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向铁路行车人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的指示和命令等信息。铁路信号是铁路运输系统中，保证铁路行车安全、提高区间和车站通过能力以及编解能力的手动控制及远程控制的技术和设备的总称；是在行车、调车工作中，用于向行车人员指示行车条件而规定的符号；是显示、联锁、闭塞设备的总称。
2.铁路信号作用及发展历程
铁路信号的最主要的功能就是保证铁路行车安全。
随着列车运行速度的不断提升，从最初的人持信号旗、骑马前行、引导列车前进；到逐渐发展的球形固定信号装置、电报信号、连锁机、轨道接触器、自动停车装置；到后来出现的车内信号、调度集中控制、行车指挥自动化等设备。
每一次铁路速度的提升就会要求一种新型铁路信号的出现；每次铁路信号的革新，就会给铁路运输带来一次质的飞跃。随着铁路信号技术的发展和铁路信号的广泛应用，铁路信号的发展也成为提高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效益的一种现代化技术手段。
3.铁路信号的组成
3.1信号控制设备
信号控制设备是指信号联锁系统，是保障铁路运输安全的核心，是铁路信号中最重要的组成部分。信号控制设备通过信号传输设备接收和发送不同的信息，经由联锁关系来控制信号设备及各种信号的显示。
3.2信号显示设备
信号显示设备指接收来自于信号控制设备的信息，通过信号机，机车信号，控制台、显示器，音响等设备，采用声、光等信息，来实时反应列车和相关信号设备状态的铁路信号设备。
3.3信号传输设备
指服务于信号控制系统与信号显示系统之间，进行各种信息互通的传输设备及媒介。
3.4信号防干扰措施及设备
指为防止信号被其他因素干扰而产生错误的信号显示而设立的防干扰设备及措施。
4.国内铁路信号技术及发展趋势
4.1信号控制设备的技术发展
信号控制设备中的核心是联锁系统。
国内联锁系统发展主要历经了早期的继电器联锁，90年代时期的计算机联锁加安全型继电器执行形式的控制系统，以及目前在广泛推广的计算机联锁系统。
计算机联锁除了自身的联锁系统管理之外，还可以向旅客服务系统、列车运行监督系统以及列车指挥系统等提供信息，加快铁路运输管理的一体化的实现。随着计算机技术的迅速发展，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术日趋成熟，我国的计算机联锁也逐步开始由计算机联锁加安全型继电器控制型向全电子计算机联锁转变。
全电子计算联锁系统是基于未来铁路及城市轨道交通联锁设备集成度高、安装速度快、维护方便的使用需求而研制；具有模块化程度高、维护量小、安全性高、总体造价低，占用资源少等特点。全电子计算机联锁系统完全克服了继电器联锁和既有计算机联锁的缺点，具有能够充分发挥铁路信号工程、工程设计单位、专业施工单位、电务维修单位的作用，在保证其基本安全条件的基础上，让多级单位广泛参与，可全面推动铁路运输的飞速发展，为铁路信号控制提供无限可能。
我国第一套具有完全自主知识产权的全电子计算机联锁系统——LDJL-Ⅳ全电子计算机联锁系统通过了英国劳氏铁路有限公司的安全认证，取得了安全等级最高的SIL4认证证书，进一步加强了推广全电子计算机联锁系统的进程。全电子化计算机联锁必将成为国内联锁系统的未来发展方向。
4.2信号显示设备的技术发展
铁路信号显示技术的发展，随着计算机联锁及新科技、新技术的出现，我国信号显示设备的发展也经历了一个飞跃式的发展。
随着计算机技术的不断发展及计算机联锁的不断推广，液晶显示器控制台的出现代替了老旧的单元控制台，在保留了原有控制台技术的优点的同时，更具有显示清晰、故障率小、易于操作、便于维护等特点。
寿命高达数万小时的半导体LED发光二级管照明技术的出现，结束了传统信号机以白炽灯、金属卤素灯作为信号机灯光光源的历史。
集供电、灯丝转换、断丝报警于一体的点灯单元，取代了信号点灯变压器及灯丝转换继电器。
这些不断出现的新型信号显示技术虽然不能大幅的提高铁路运输能力，但是在不断强调节能环保的今天，其具有的节能、环保、低维护成本等特点，顺应了铁路信号设备的整体发展趋势。
4.3信号的传输设备的技术发展
信号的传输技术的革新，更多意义上取决于新传输媒介的出现。当使用数字信号作为新的传输媒介时，出现了基于无线通信的列车运行控制系统（CBTC Communication Based Train Control）。CBTC的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。我国北京地铁亦庄线的顺利开通标志着中国成为世界上第四个成功掌握CBTC核心技术并顺利开通应用实际工程的国家。
虽然目前国内CBTC大多只运用于城市轨道交通，但是在技术不断发展成熟的将来，CBTC系统的发展将会越来越重要。而基于数字信号传输技术的的发展也将带给铁路信号发展的一个新的方向，随着科技的不断进步将不断会有新的传输媒介被发现，而这也必将给铁路运输业带来巨大的飞跃。
4.4信号防干扰措施及设备的技术发展
相对于其他信号技术的发展，信号防干扰措施及设备的技术革新可以说是一个薄弱环节。只有伴随着新的传输媒介的出现时才会有新的防干扰措施和设备出现；而在这之前，对既有信号设备的防干扰措施技术的研究发展却令人堪忧。
5.铁路信号未来技术发展及猜想
现代信号系统不再是调度、联锁、闭塞、信号机等设备的一个简单组合。铁路信号在元部件制造方面正向着小型化、高安全性、高可靠性发展，在设计方面向着故障自动检测、自动诊断、集成化、与计算机或微处理机相结合的方面发展；在安装施工方面正向着模块化和工厂施工化的方向发展；在使用方面正向着无维修或者少维修、智能化的方向发展；整体上向节能化、环保化、低成本化、网络化信息化发展。铁路信号控制、显示、传输设备的界限将逐渐模糊，一体化、网络式管理的发展方向将会取代现有的铁路信号组成模式。
也许在不久的将来，会出现新的技术。铁路系统的研发将能实现平台化，在研究新的联锁系统和其他铁路设备研发时能够让更多的部门参与进来，实现技术创新与突破。通信—信号一体化的技术不仅能控制列车运行，也能够实现在信号机，道岔，轨道电路及其他信号设备的控制。新的联锁系统将与更多的铁路系统相联，形成网络化、信息化的新型铁路信息中心。采用新科技的供电设备能够替代现在的电缆传输，更加节能、更加节约成本。新的信号防干扰技术的出现，能够使得铁路信号具有更高的安全性和可靠性。 甚至可能出现新的信号传输技术使得铁路运输整体都会发生质的变化。
6.结束语
随着生活和时代的不断进步，人们对铁路运输不断提高着要求：更安全、更高速、更大的载重。铁路信号技术发展面临着严峻的挑战，在铁路运输业进入持续高速发展时期的同时，铁路信号的技术发展也必然将受到越来越多的关注，铁路信号的发展奖进入一个全新、高速的发展时期。 [科]
【参考文献】
[1]林瑜筠主编.铁路信号基础.中国铁道出版社.
[2]铁路信号系统组成及影响因素，科技创新导报，2010，（17）.
[3]全电子计算机联锁发展的思考，铁路通信信号工程技术，2011，（04）.
[4]《北京交通大学自主创新CBTC系统“十年磨一剑”》，新浪教育，2011-01-26.
[5]http：//edu.sina.com.cn/l/2011-01-26/1447199310.shtml.