交通运输信号第3章第5节(新教材)

第三节机车信号系统

一、机车信号系统概述铁路地面信号是指挥行车和保证列车运行安全的工具，其显示必须正确可靠，并且容易被司机辨认。但由于地形和气候条件的影响，司机往往不能在规定的距离上及时了望到前方信号机的信号显示，因而有产生冒进信号的危险。1第三节机车信号系统

特别是在运量大、列车的速度和载重量大的区段，列车必须在离信号机较大的距离开始制动才行，否则列车冒进信号的可能性很大。为了防止这种危险的情况发生，采用了机车信号设备。

2345第三节机车信号系统这种设备可以预先通知司机所接近的地面信号显示情况，这样司机就能够在任何条件下从容地驾驶列车和及时地采取制动措施，提高列车运行的效率和安全程度。但是，机车信号无法防止由于司机失去警惕而发生危及列车运行安全，于是就研制了列车运行自动控制。

6第三节机车信号系统列车运行自动控制在最初阶段是列车自动停车ATS（AutomaticTrainStop），其功能是当地面信号的“禁止命令”未被司机接受就强迫列车自动停车。在列车速度和密度不断提高的情况下，为了运行安全和提高效率，进一步研制了列车运行速度监督和控制。78第三节机车信号系统

这种设备当列车速度超过规定速度时，进行监督报警，让司机减速或由列车自动地把速度降到规定的速度以下，从而既能保证行车安全，又能提高列车运行效率。9第三节机车信号系统

根据世界各国对机车信号的发展来看，当前的机车信号系统不能单纯地包括车内信号或带自动停车设备，而是向列车速度控制方向发展的一整套列车自动控制系统。10第三节机车信号系统

机车信号控制系统在目前可以看作是一种单方向的远程控制设备，只能从地面向机车传递控制命令，而不能相反方向传递信息。机车信号控制系统和其它远程控制系统一样，可以划分成如图3－33所示系统框图的几个部分。1112第三节机车信号系统

图3－33机车信号系统框图

13第三节机车信号系统

地面发送设备和通道：主要功能是将线路情况或地面信号显示变换为可能进行传递的电信号，然后由通道向机车上发送信息。14第三节机车信号系统

信息接收：它是机车信号控制系统中的重要部分，直接接收地面的信息，因此要求具有稳定、准确、可靠的性能。

15第三节机车信号系统

信息鉴别：既能鉴别出是干扰还是信息，又要鉴别出信息的特征。16第三节机车信号系统

信息译解：根据鉴别出来的信息特征，按照设计的规定直接译解成机车信号显示或者速度指示。17第三节机车信号系统

列车制动系统：它是控制列车运行的执行部分，通过它可以控制警笛报警，司机要采取措施，不然使机车进行紧急制动。机车电源：它是采用机车发电机和机车蓄电池浮充供给的直流50V电源。18第三节机车信号系统

机车信号系统中最主要的问题是如何实现从地面向机车传递信息的问题，可以说它是决定稳定性和可靠性的关键部分。从地面向机车上传递信息的方式有两种：一种是点式，另一种是连续式。19第三节机车信号系统

点式机车信号系统是指在线路上的某些固定点设置地面设备向机车上传递信息的系统，其特点是设备简单、造价低、施工快、地面设备不消耗电能。

20第三节机车信号系统

连续式机车信号系统是指在某段线路上不间断地向机车传递信息，它又可分为连续式和接近连续式两种。连续式是在自动闭塞运行的区段内连续地向机车上传递信息，而接近连续式只是在非自动闭塞区段接近车站的接近区段内设置连续式机车信号设备。21第三节机车信号系统

二、机车信号的显示方式及报警方式（一）连续式机车信号的显示方式机车信号的显示，主要是反映地面信号显示，它可分为以下三种方式：22第三节机车信号系统

1．重复式机车色灯信号机重复着所通过的地面信号机的显示，如图3－34（a）所示；

2．预告式机车色灯信号机的显示是预告前方地面色灯信号机的显示，如图3－34（b）所示；23第三节机车信号系统

3．预告重复式是上述两种方式的结合，如图3－34（d）所示。24第三节机车信号系统图3－34机车信号显示方式25第三节机车信号系统（二）点式机车信号的显示方式点式机车信号由于不需要装设轨道电路和地面的电源设备，所以能够在半自动闭塞区段上采用。因为点式机车信号只在线路上的固定地点才能接收信息，所以只能在短时间内反映前方地面信号的显示。26第三节机车信号系统为了在机车色灯信号机上显示信号后司机能够来得及制动和使列车停在关闭的信号机前方，机车色灯信号应在距地面信号机制动距离以上的地点显示信号。我国定为在距地面信号机1200m和400m处的两个地点显示信号，如图3－36所示。

27第三节机车信号系统

图3－36点式机车信号的显示

28第三节机车信号系统

三、双频点式机车信号（一）点式机车信号信息传递原理机车信号和列车控制系统中，如何将地面信息正确、可靠地传递到运行中的列车上去，是决定系统工作的重要技术关键。29第三节机车信号系统

对传递信息的地面设备一般要求采用无源的传感器。为了解决信息传递，可以采用接触式、光电式、电磁式等多种方法。但实践证明，利用电磁感应原理来传递信息是一种较好的方法，我国目前都采用电磁式来传递信息。30第三节机车信号系统

点式机车信号的电磁式传递是采用交流感应谐振传递信息的方法。这种方法是利用地面设置的无源谐振回路与机车上的有源谐振回路之间的互感作用来实现信息的传递。31第三节机车信号系统

图3－37感应谐振式传递信息原理32第三节机车信号系统

（二）双频点式机车信号制式的确定点式机车信号大多采用在进站信号机前方，列车通过地面感应点时，应把进站信号机的显示情况及时传递到机车上去。

33第三节机车信号系统

前面介绍的传递原理中只能传递一种信息，可在此基础上，扩展为传递两种频率信号。利用两种频率的组合就能够组成三种有用信息。因为采用两种频率的传递所以称为双频点式机车信号。34第三节机车信号系统

图3－38信息传递△单频感应器，传递f1或f2二种单频；

▲双频感应器，传递f1或f2或f1f2三种单频；35第三节机车信号系统

图3－38是双频点式机车信号的信息传递示意图。机车只有在0.3～3s的时间内，通过两个感应点，当连续两次接收符合规定的频率的顺序组合时，才给出机车信号正常显示灯光。如果只接收一次感应作用，则在机车信号上显示较限制信号显示。36第三节机车信号系统

（三）双频点式机车信号主要设备及工作原理

1．主要设备全套设备分成机车设备和地面设备二大部分。37第三节机车信号系统

（1）机车设备

①机车感应器：它是具有一个铁心的电感线圈，是接收和传递信息的传感元件。它安装在机车或煤水厢（蒸汽机车）的一侧安装架上，悬挂高度距线路感应150mm。38第三节机车信号系统

②电子继电器：它由振荡器和脉冲继电器等元件构成。其作用是把接收的频率信息变成脉冲继电器的开关量，送入译码器进行译码。39第三节机车信号系统

③译码器：它由九个继电器组成。其作用是译出在0.3～3s时间内脉冲继电器开关量的变化，并控制机车色灯信号机的信号显示和自动停车电空阀的动作。40第三节机车信号系统

④其它设备：有机车色灯信号和机车电源等。41第三节机车信号系统

（2）线路设备

①地面感应器：它是一个无源的铁心线圈，也是向机车上传递信息的传感元件，装在轨条外侧的枕木上，其高度与轨面保持水平。4243第三节机车信号系统

②线路继电器XLJ：它的动作受地面进站信号机控制。利用XLJ的接点，可以编制出各种地面信号显示的信息，向机车上发送。44第三节机车信号系统

③调谐盒：把地面上的阻流圈及电容器装在一个盒内。因为它配合线圈谐振于不同的频率，所以称它为调谐盒。调谐盒分单频和双频，分别与地面单、双频感应器相配合，构成单频感应点和双频感应点。45第三节机车信号系统

2．信息编制地面信息的编制是利用线路继电器的接点使地面两感应点分别谐振在规定的不同频率组合。46第三节机车信号系统

线路继电器是与进站信号机发生联系，这样就可以根据进站信号机的不同显示，给出不同频率回路的组合，向机车上传递四个信息，如表3-8。47第三节机车信号系统四、变频感应式机车报警系统变频感应机车报警系统是按照日本国铁广泛运用ATS－S型车内报警装置的原理，结合本国实际情况，采用国产的元器件，进行了长时间的试制、试用，经多次修改，反复实践后研制成功的。48第三节机车信号系统五、交流计数电码机车信号连续式机车信号主要是在自动闭塞区段或接近连续式区段应用。在该区段内运行的机车利用机车接收线圈（感应器）把前方地面通过钢轨发送的信息传递到机车上，经信息译解后控制机车信号机显示的设备称为连续式机车信号。49第三节机车信号系统

（一）概述交流计数电码机车信号简称61型机车信号，是和地面的交流计数电码自动闭塞配套使用的。50第三节机车信号系统交流计数电码自动闭塞有非电化区段的50Hz和电化区段的75Hz、25Hz之分，机车信号也相应有电化和非电化之分，但原理基本上都相同。51第三节机车信号系统

61型连续式机车信号的整套装置包括：两个接收线圈（电力机车和双向运行的机车有四个）、共用箱、放大器、译码器、机车信号机构等。连续式机车信号原理如图3－39所示。52第三节机车信号系统

图3-39连续式机车信号原理图53第三节机车信号系统

由图可见，接收线圈（感应器）将所感应到的微弱信号经检波后变为直流脉冲，使脉冲继电器随信息脉冲而动作。脉冲继电器控制译码器动作，译码器则根据其内部继电器的动作译出信息，使机车信号复示地面信号机的显示，并启动自动停车设备。54第三节机车信号系统

交流计数电码机车信号的信号显示采用预告五显示，即L、U、H／U、H或B。信息与机车信号显示的关系如图3－40所示。55第三节机车信号系统

图3－40信息与机车信号显示的关系56第三节机车信号系统六、移频机车信号移频机车信号是与地面移频自动闭塞制式配套使用的，因此它也属于连续式机车信号的一种。由于移频自动闭塞制式能适用于单线和复线铁路区段，移频机车信号同样也应适用于单线和复线区段。57第三节机车信号系统

移频机车信号接收的信息与信号显示的关系如下：移频机车信号在机车出库开机且没有接收信息时，机车信号显示白灯，这与交流计数电码机车信号在开机时显示红灯不同。

58第三节机车信号系统机车接收11Hz信息时，机车信号显示绿灯；接收15Hz时，显示黄灯；接收20Hz时，显示双黄，接收26Hz时，显示红黄灯光，表示前方地面信号显示红灯；机车进入无信息区时，机车信号显示红灯或白灯的原则与交流计数电码机车信号相同。59第三节机车信号系统

移频自动闭塞区间地面和机车信号显示的关系如图3－42所示。从显示关系可见，移频机车信号显示不仅反映了区间地面信号机的显示，而且还反映了车站进站信号显示，所以需要增加频率为20Hz的信息作为机车信号双黄显示。

60第三节机车信号系统图3－42地面信号和机车信号显示关系61第三节机车信号系统（二）移频机车信号设备移频机车信号包括感应器、感应器盒、机车色灯信号机、电源盒、电子总箱等五个部分，另外，还需增加一台发电机，如图3－43所示。62第三节机车信号系统

图3－43移频机车信号设备方框图63第三节机车信号系统

1．感应器：采用由矽钢片组成带开口磁路的铁心，装于机车导轮前方排障器端梁上，左右各一个。感应器线圈底部距轨面高度为150mm，感应器中心偏在轨道内侧，其中心距钢轨中心为655mm。64第三节机车信号系统

2．感应器盒：装于感应器安装架上，内设接线端子，作为两个感应器串联连接用。65第三节机车信号系统

3．电源盒：内设稳压电源、电压表、电源开关熔断器和行车方向开关等，装在正司机座位后面的上部壁板上。66第三节机车信号系统

4．机车色灯信号机：每台机车设有两个，分别装于正、副司机座位前方侧窗旁或了望方便的地方。它有六种显示，即绿、黄、双黄、红黄、红和白。

67第三节机车信号系统

5．电子总箱：一般装于副司机座箱内，内设接收电子电路、电器控制电路及测试孔，整个设备装有减震装置。68第三节机车信号系统

6．50V发电机：为了装设机车信号和自动停车设备，增加一台发电机，与原有的一台交替使用。总箱内的电子电路以晶体管串联稳压24V电源供电，电空阀、信号灯及继电器控制电路用50V直接供电。69第三节机车信号系统

（三）机车信号接收电路机车信号系统电子电路的结构框图如图3－44所示。70第三节机车信号系统

图3－44电子电路结构框图71第三节机车信号系统七、专用的接近连续式机车信号系统的工作原理

接近连续式机车信号系统是在列车接近车站时获得机车信号显示的设备。目前，我国运用的各种自动闭塞系统本身都具有机车信号的功能，它们都可以作接近连续式机车信号应用。72第三节机车信号系统

专用的接近连续式机车信号系统为专供半自动闭塞区段上接近车站时应用的机车信号系统。这类机车信号系统的主要特点是省电，能适应无交流电源地区使用。

73第三节机车信号系统

JPZ型接近连续式机车信号系统是一个独立的系统，它由地面感应器、专用的轨道电路（发送信息）、机车接收设备、点式检查系统以及自动停车装置的机车信号机等组成。系统的设备示意图如图3－45所示。7475第三节机车信号系统

图3－45

JPZ型接近连续式机车信号系统设备示意76第三节机车信号系统

JPZ型机车信号系统地面发送的信息采用脉冲调制电码，每个电码由相连的两个单元音频信号组成。两单元音频信号持续时间分别为505ms和405ms，发送次数为555次／min。77第三节机车信号系统信息系统采用五种频率，分别为：f1＝230Hz，f2＝269Hz，f3＝315Hz，f4＝368Hz，f5＝431Hz。地面信号显示与电码的组合以及相应机车信号的显示如表3－10所示。78第三节机车信号系统

表3-10地面信号显示与电码的组合及相应的机车信号的显示地面信号显示双频组合电码机车信号显示绿上行黄，下行黄／黄上行黄／黄，下行黄上行红下行红备用f1f3f1f4f1f5f2f4f2f5f2f3绿上行黄，下行黄／黄上行黄／黄，下行黄上行红／黄下行红／黄79第三节机车信号系统八、TVM300型带速度监督的机车信号系统概述

TVM300型机车信号是我国从法国引进的连续式信号，由法国公用电气兼运输设备公司（CSEE）研制和生产，具有列车速度监督功能，当列车实际走行速度超过地面信息规定的速度时，能够自动制动。808182第三节机车信号系统为此，它同时装有点式接收器用以作为连续式机车信号和列车速度监督的辅助设备，因而对地面的信息要求，除UM71型无绝缘轨道电路的信息连续地向机车信号传送外，还需设点式信息的地面发送设备。83第三节机车信号系统

TVM300型机车信号系统的结构框图如图3－46所示。

84第三节机车信号系统

图3-46

TVM300型机车信号系统框图85第三节机车信号系统1．接收线圈接收线圈，有连续式和点式两种,连续式接收线圈接收轨道电路内传输的移频键控信号，下行方向采用载频为1700Hz和2300Hz交叉排列，上行方向采用载频为2000Hz和2600Hz交叉排列，频偏为11Hz。86第三节机车信号系统信息频率在10.3Hz至29Hz范围内，每隔1.1Hz为一个信息，共可有18个信息，同时可向司机提供列车指令性的速度值。

点式接收线圈接收地面6m长环线内所传送的来自点式地面发送器的信号。87应答器是点式大容量信息传输系统，它可以将车所在位置有关数据(位置坐标、曲线半径、坡度、限速条件等)或是与运行有关的信号数据传送到列车上。主要优点：无源、信息容量高、结构简单、安装灵活、可靠性高。应答器可与现有各种轨道电路配合，提升其功能，也可与基于通信的列控系统配合，提供股道、定位线路参数等信息，对提速、高速铁路、地铁具有特别重要的意义，因此在中国铁路列控系统CTCS1、2、3、4级中均需要使用应答器子系统。88第三节机车信号系统

接收线圈安装在机车导轮前方，距轨面约160mm，离导轮不少于1m。另外连续式接收线圈和点式接收线圈的安装位置呈90角，彼此接收自己的磁力线时能获得最大量而互相影响为最少，有利于提高信噪比。89第三节机车信号系统

2．连续式机车信号接收器接收器原理框图如图3－47所示。90第三节机车信号系统

图3－47机车信号接收器原理框图91第三节机车信号系统

该接收器装设于电子总箱内，包括有如下几个电路单元。（1）宽带放大器：它的作用是把接收线圈收到的微弱信号进行放大，同时兼有滤波特性，经过三级放大，可放大约200倍，可把接收到的最小信号2.6～20mV放大到530mV至4V。92第三节机车信号系统滤波器的通带宽度，低边频率要小于1700Hz，高边频率要大于2600Hz，保证四种载频的信号频谱量基本能均匀通过，使调制信号不致失真。93第三节机车信号系统

（2）载频滤波器有四路载频滤波器，分别用作1700Hz和2300Hz以及2000Hz和2600Hz信号的带通滤波器，其输入端并联在一起，输出端分别输出。94第三节机车信号系统这些滤波器主要用于防护牵引电流干扰。由于频率较高，频带较窄，故采用较简单的∏型半节LC带通滤波器。95第三节机车信号系统

（3）门限电路门限电路是机车信号接收器的重要环节。采用由两级差动放大器组成的触发器电路，其主要功能有三：

96第三节机车信号系统

①确定接收系统的灵敏度。根据法国情况，轨道内牵引不平衡干扰电流不超过2500mA，而接收系统的灵敏度最好高于干扰电平，以提高对干扰的防卫能力。因此确定接收灵敏度的最小轨道信号电流不少于250mA，可靠工作的轨道电流不少于500mA；97第三节机车信号系统

②保证后级电路的信号电平不随轨道电流大小而变化；从而可以稳定地工作；

③去除通带内幅度干扰与噪声。98第三节机车信号系统（4）载频逻辑控制电路列车在轨道电路调谐区运行时，由于存在同时接收两个载频信号的可能，设置了载频逻辑控制电路。它是利用R－S触发器实现载频动态互锁的安全电路。可使得接收电路即防止了互相干扰，又保证了后级鉴频的质