根據(jù)《鐵路客運專線技術(shù)管理辦法(試行)》(200~250km/h部分),,動車的信號系統(tǒng)主要包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng),、列車運行控制系統(tǒng),、調(diào)度集中系統(tǒng)和信號集中監(jiān)測系統(tǒng)等,。
在這其中,調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)負(fù)責(zé)列車運行監(jiān)視,、車次號追蹤,、列車運行計劃調(diào)整和臨時限速設(shè)置等功能,相當(dāng)于鐵路的指揮中樞,。列車運行控制系統(tǒng)(CTCS)則是監(jiān)控列車安全運行的控制系統(tǒng),,包括列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(ATS)、列車自動防護子系統(tǒng)(ATP),、列車自動運行系統(tǒng)(ATO)三個部分,。信號集中監(jiān)測系統(tǒng)像是一只獨立的眼睛,全程監(jiān)控以上信號系統(tǒng)發(fā)生的所有過程,。
按照中國動車系統(tǒng)具備的“自動閉塞系統(tǒng)”,,每兩個車站之間的區(qū)間線路,,會被劃分成若干個小區(qū)段,每個區(qū)段大約1公里長,,任何兩列列車之間都必須保持間隔一個以上區(qū)段的距離,,當(dāng)某列車行駛的前方區(qū)段有其他列車時,該列車就必須自動停車等候,。這套系統(tǒng)的運作有賴于動車信號系統(tǒng)的正常,。
動車的信號系統(tǒng)又是如何運作的呢?根據(jù)輝煌科技的招股說明書,,我們梳理了動車信號體系的運作原理,。
鐵軌本身是導(dǎo)電體,一個低壓電源輸出端分別連接在鐵軌兩根并行軌道上時,,軌道之間就會產(chǎn)生電壓,。如果該區(qū)段內(nèi)有車,金屬導(dǎo)體的車輪就會在車輪區(qū)域內(nèi)的軌道短路,,使得該區(qū)段原本產(chǎn)生的電壓為零,。根據(jù)這個原理,監(jiān)控部門就可以通過對每一個區(qū)段的電路檢測來保障行車安全,。即如果特定區(qū)段軌道電壓為零,,則發(fā)出區(qū)段占用信息,限制后面的列車行駛速度,。
但軌道電路容易受到氣候環(huán)境等外部條件的影響,。比如在冬季北方的下雪天及南方下凍雨的時節(jié),鐵軌上會被冰雪覆蓋,,冰雪層會阻隔鐵軌和列車車輪的直接接觸,,也就無法形成短路,不會發(fā)出應(yīng)該發(fā)出的列車占用信號,。此外,,鐵道軌道表面生銹、風(fēng)沙覆蓋等也有可能導(dǎo)致發(fā)生上述狀況,。因此,,還有一套計軸系統(tǒng)能夠解決這個問題。
計軸系統(tǒng)的原理是在鐵路某一區(qū)段的入口和出口處設(shè)立監(jiān)測點,,來監(jiān)測計算進入本區(qū)段列車的車輪數(shù)量和離開本區(qū)段列車的車輪數(shù)量,,若進出的車輪數(shù)量一致,就說明途徑該區(qū)段的列車已經(jīng)完全離開,,區(qū)段將處于空閑狀態(tài),,下一列列車可以進入該區(qū)段;若進出的車輪數(shù)量不一致,則說明列車還在本區(qū)段內(nèi),,區(qū)間處于占用狀態(tài),,下一列列車暫不能進入該區(qū)段。
通過上述的區(qū)段電壓檢測以及計軸系統(tǒng),,將會控制列車行駛過程中每個區(qū)段入口處的信號機,,根據(jù)實際區(qū)段占用情況來確定紅、黃,、綠燈,。通常有“紅燈”、“黃燈”,、“綠黃燈”和“綠燈” 四種表示狀態(tài),。紅燈表示列車要停車,黃燈表示要慢行,,綠黃燈表示要中速行駛,,綠燈則表示列車可以按照最高等級的限制速度行駛。
同時,,調(diào)度中心的監(jiān)控臺上也會顯示區(qū)段占用,、道岔位置和信號燈顯示狀態(tài)等信息,車站值班人員結(jié)合運行圖和調(diào)度計劃,,通過控制臺向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出指令,,聯(lián)鎖系統(tǒng)判斷是否具備安全條件,發(fā)出控制指令,,編排列車將要行駛的路徑,,同時將沿途的信號燈設(shè)置為綠燈,為列車開放線路,,列車按照地面的信號指示沿著指定的線路行駛,。
這里要注意,聯(lián)鎖系統(tǒng)是通過對實際信息的采集,,由計算機系統(tǒng)來判斷安全防護條件是否滿足,以及確定是否執(zhí)行為列車開放某一條線路的指令,。如果計算機系統(tǒng)通過檢測分析判斷發(fā)現(xiàn)線路中有某個區(qū)段被占用或計劃開放的線路與已經(jīng)開放的線路有發(fā)生沖突的危險,,不滿足開放線路的安全條件,那么計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行值班人員的命令,,不開放新的線路,。
但是在列車運行過程中,實際發(fā)生的狀況往往會產(chǎn)生變化,,這時所有的實際運行信息,,都會被集中到列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(TDCS)中,TDCS會將原有的列車運行圖與實際的列車運行狀況進行比較分析,然后自動生成新的臨時列車運行計劃,,并將新的運行計劃經(jīng)確認(rèn)后自動下達(dá)到相關(guān)的各個車站和客貨列車,,逐步恢復(fù)鐵路運輸?shù)恼V刃颉?/p>
如果向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出指令的車站值班人員因故無法工作,車站的調(diào)度系統(tǒng)仍然能夠自動化運行,。這就要依靠分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC),。分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)相當(dāng)于TDCS的一個分機,除了涵蓋列車調(diào)度指揮系統(tǒng)的全部行車調(diào)度指揮功能外,,還設(shè)立了一套計算機子系統(tǒng),,該子系統(tǒng)根據(jù)分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)自動形成下達(dá)的運行圖和本車站各個軌道區(qū)段的具體空閑占用情況,能夠自行安排列車進站停車,、列車發(fā)車和列車通過的作業(yè),,能夠?qū)崿F(xiàn)車站的無人干預(yù)和無人值守。
如果說軌道電路檢測,、道岔口,、信號燈等都是系統(tǒng)收集外界信息的觸手,TDCS和CTC相當(dāng)于接收所有信息后進行處理的指揮整個系統(tǒng)的大腦,,鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)則是一只獨立的眼睛,,全程監(jiān)控以上信號系統(tǒng)發(fā)生的所有過程。
鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)將采集反映軌道電路工作狀況的軌道電壓,、反映道岔轉(zhuǎn)轍機工作狀況的道岔動作電流,、反映道岔是否被推到指定位置的道岔缺口、控制臺上各種顯示單元的狀態(tài)等等一系列參數(shù),;若發(fā)現(xiàn)參數(shù)超出正常范圍時,,就會向監(jiān)測中心發(fā)出報警信息,管理部門可立即派技術(shù)人員處理故障,,以預(yù)防事故的發(fā)生,。
另外,鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)還記錄車站值班人員全天對控制臺的操作過程,,以便管理部門事后可以核查值班人員是否有違反操作程序規(guī)定的行為,,對車站值班人員進行監(jiān)督。鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)所采集的所有數(shù)據(jù),,都做處理分析,,分類存儲。鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)因此被稱為電務(wù)系統(tǒng)的“黑匣子”,。