铁路信号设备的自动化控制技术

铁路信号设备的自动化控制技术

栾强

（北京铁路局天津电务段天津300140）

摘要：为了保障行车的安全性，铁路信号设备系统在不断的更新，而将其推向前沿科技的则是自动化技术。自动化技术在铁路信号设备中发挥着巨大的作用，只有实现二者的完美融合，才能有效确保信号的准确性，最终实现行车安全、精益、高效、畅通。在整个铁路列车运行过程中，铁路信号设备承担着列车运行信息传输的重要任务，是实现列车运行组织与指挥的现实依据，对于保障列车运行安全、提高列车运行效率与改善行车人员劳务条件等发挥着极为关键的作用。基于此，以铁路信号设备为基点，对信号设备自动化控制技术进行探究。

关键词：铁路信号设备；自动化；控制技术

引言

自动化技术是一门综合性技术学科，涉及计算机技术、信息技术、控制技术、系统工程、电子技术等多方面内容，而其中最重要的则是计算机技术和控制技术。在铁路行车作业过程中，铁路信号设备担负着举足轻重的作用，其信息传输的功用，是列车行车组织与管控的重要依据，决定着列车运行的安全性、高效性。

1计算机技术在铁路信号当中的应用

1.1在调度监督和调度集中方面的应用

铁路信号通过调度行驶保障铁路运输的行车安全，调度过程中要求精准性高，方便性强。铁路运输和公路交通一样，通过某一信号统一指挥调度行驶，使得交通流畅、安全、有序。铁路运输虽然没有公路交通那么巨大的流量，但是也需要通过铁路信号进行统一的调度。铁路信号引入计算机技术最早期的领域就是调度监督与调度集中，追溯中国铁路的调度方面发展历程可知，计算机技术的应用是在20世纪80年代开始的，形成较大规模的是铁科院通号所和卡斯柯信号公司.起初，D4型调度集中是由铁科院通号所利用微型计算机技术研制而出的，在此之后，又基于D4型调度集中研发出了D5型微机调度集中系统和DJ4型调度监督系统，卡斯柯信号公司在技术引进的基础之上研发了DSS3000微机调度监督系统，随后又研发了CTC4000微机调度集中系统，用计算机、信息以及现代网络技术为核心的调度监督和调度集中系统，多采用分布式多微机结构，总机采用双机热备、软硬件实现模块化，便于灵活组成不同的使用系统，模块大多具有自我诊断的功能。

1.2运输调度指挥管理系统以及驼峰、编组站等方面的应用

改革开放以后，为了响应铁路大建设的号召，我国开始投入大量精力建设铁路通信以及铁路调度。因为，那时候由于历史的特殊原因，我国的铁路运输调度指挥处于世界范围内较落后的局面。由此铁路运输调度指挥管理系统正式被应用到铁路运输领域当中。铁路运输调度指挥管理系统是由高可靠性、高性能的计算机网络系统组成。驼峰编组场是铁路运输中的货运列车加工厂，是每个国家开展自动化研究的重要技术领域。我国早期的自主生产的模拟计算机进行的驼峰自动化实验，其设备包含记轴、测长、测阻、侧重、测速等。后来又经过多年的研究和探索，通过国产小型多功能通用数字计算机完成了电子计算机控制的自动化驼峰系统，再到后来编组站综合自动化的研究和建设。我国的铁路驼峰编解工程的各个环节基本上实现了微机自动化控制。

1.3车站联锁

车站实现计算机联锁主要使用的技术是安全型技术，该技术能够在道岔部位、机床部位以及进路部位完全实现联锁，铁路各项信号联锁得以实现。这些联锁实现，主要借助计算机软件实现，尤其在联锁校核、系统逻辑运算以及故障安全处理等方面，全由计算机进行来处理。计算机软件同联锁软件之间息息相关，它主要受到计算机系统配置、选型以及联锁人员素质影响。应该及时对产品质量进行检测，对产品品质进行监督，这能保障现场联锁技术发挥实效。在三种管理制度指引下，能够保车站联锁信息通畅，促进铁路高效发展。

1.4自动闭塞与超速防护系统

在过去铁路信号显示时间比较短，为了提升设备抗干扰能力，应该转变铁路信号控制方式。经过人们深入研究，铁路设计院开始将计算机技术融入其中，进行自动闭塞同超速防护系统研究。技术人员尝试使用DSP芯片以及FFT数字信号进行处理，在实践处理过程中解决了大量问题。它能够快速解决原移频信息缺乏问题，能够提升设备抗干扰能力，增强了应变能力。技术人员基于芯片基础上，成功的研制出UM71无绝缘电路频道，保障列车安全行驶。随着技术不断成熟，人们已经研制出WG-21A。该系统性能相对UM71系统性能优势比较多，实现设备运行整机互动，提升互动效应。随着人们不断努力研究，各类型的系统被研究而出，提升系统性能。微型技术越来越普及，在超速防护起到良好作用。机床信号质量得到保障，这些机床信号能够实现实时监控，而且还能够自动识别。

1.5信号微机监测方面

信号微机在铁路运输中有重要作用，它是电务部门的“黑匣子”。在整个铁路运输中，它是设备运输质量、保障行车安全、提升信号管理的基础设备。随着时间不断推移，电务工作者经过艰苦奋斗之后，已经研制出一百多个配备系统，这些系统提升了工作效率。然而这些系统比较分散，运行管理力度不充足，使得系统可靠性以及使用性越来越差，不能大面积推广开来。铁道部开始重视该问题，进行总结和调研基础上，确定使用TJWX-2000作为铁路运行统一标准。而且将其纳入统一管理中，随着近几年的发展，各路段增加干线。信号微机监测随着铁路事业发展，也开始革新技术。融入通讯技术、传感技术、计算机技术，这些技术结合在一起，提升系统运行效率。这些系统能够面向社会，开放性逐渐提升。系统功能增强，能够实时的记录路段动态，能够准确反映设备运行效率。实现信息自动查询、报警、信息储存等功能。当电气特性出现超标现象时，它会实现连续报警，帮助人员及时处理该故障。它还能够分析列车违章行驶，为故障处理、监督列车安全行驶具有重要作用。操作人员对这些设备操作做到心中有数，一旦出现问题，能够及时发现并且进行处理。而且，还能保障这些设备运行质量，方便人员现场指挥工作，杜绝出现“过剩修”或者出现漏检查问题出现。TJWX-2000微型机被应用之后发挥重大作用，受到现场施工青睐。在今后发展中，人们开始推行该设备技术。这是信号维修重要举措之一，铁路信号应用该技术之后，能够提升技术管理措施，将信号维修工作提升到一个崭新的平台。

2铁路信号系统中数字信号处理新技术的应用

计算机网络技术的发展随着计算机网络技术的飞速发展，实施企业网络化管理已成为企业实现管理现代化的客观要求和必然趋势。微机化列车自动控制设备。车载计算机同样要采用三取二或二乘二取二的结构来保证系统的安全性和可靠性。数字信号处理技术的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。与模拟信号处理技术相比较，数字信号处理技术具有更高的可靠性和实时性。数字信号处理的频域分析和时域分析的两种传统分析方法有着各自的优缺点。RTOS最关键的部分是实时多任务内核，它的基本功能包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理、旗语管理等，这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的。列车收到运行信息后，由车载计算机算出列车位置和驾驶信息，经过处理后由列车控制设备执行速度控制，进行必要的启动、制动控制。列车速度信息、位置信息等回传给轨旁设备，进而输送至控制中心及车站分机，报告列车位置、列车车次，列车长度及实际行车速度等，信息的传递是通过应答器和无线通道实现的。控制中心计算机通过自动控制系统能收到所管范围内每列车的行车特性。线路地形等与列车有关的信息，在行车自动化过程中，可以使得两列车按最小时分或安全间隔运行。地面处理机向前面和后面两个轨道电路衔接点的两端发送信号，地面处理机首先计算机从衔接点到后面轨道电路上后续列车，机车上的处理机通过安装在机车前部的天线接收由钢轨传来的数据流。

3铁路信号系统发展应用方向

中国铁路进入大发展时期，2007年4月18日铁路实施了第6次大提速，对铁路信号来说是一个重要的里程碑，它标志着中国铁路有了自己的列车运行控制系统，铁路信号重要装备水平开始进入了世界先进行列.近年来，铁路信号领域中无论在信号制式、系统、技术、设备、设计和研究中，都发生了很多重要的理念变化，这些理念的变化相互关联、相互影响。随着列车运行控制系统和列车运行调度系统的推广运用，中国铁路信号制式和系统经历着一些重大变化：铁路信号从以车站联锁为中心向以列车运行控制系统为中心转化；列车运行调度指挥从调度员一车站值班员一司机三级管理向由调度员直接控制移动体（列车）转化；列车运行由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转化；区问闭塞由固定闭塞方式向准移动闭塞方式转化；信号显示制式由速差式向速度式（目标距离）转化。另外我们还应该注意到信号系统的规范化和标准化也随着全球经济一体化的发展而发展，铁路信号系统市场也出现了全球一体化，主要体现在技术规范和安全规范的全球化，“统一规范、统一标准”是铁路信号系统的发展方向。

结束语

总之，现如今，随着铁路行车工作的多变性，对其安全性要求越来越高，而自动化技术恰恰能解决这一难题。自动化技术使铁路信号控制更加准确、更加安全，有效保证了行车工作的安全、高效。铁路信号设备运行状态与质量直接关系着铁路列车运行效率与安全，关系着工作人员工作强度。随着科技发展，铁路信号设备科技含量获得显著提升，为铁路信号设备自动化控制提供了充分的技术条件。

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