【铁路实务】陈士甲 冲刺串讲班教案 15-第1篇-第7章-7.3-通信工程施工-7.4-信号工程施工

7.3通信工程施工线路施工通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。铁路通信系统大多使用基于gsm通信的etcs（欧洲列车控制系统）技术，也就是gsm-r（gsm-railway，数字移动通信系统）。一、光（电）缆概述1.光纤的结构及分类（1）光纤的结构光纤即光导纤维的简称，是光纤通信的传输媒介。光纤由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。（2）光纤的分类光纤的分类方法很多，其中按传输模数分类可分为多模光纤、单模光纤。①多模光纤多模光纤是指在所考虑的波长上能传播两个以上東缚模的光纤。多模光纤只适用于低速率、短距离的光纤通信，目前数据通信局域网大量采用多模光纤。束缚模是光纤中的一种特定模式②单模光纤单模光纤是指在所考虑的波长上只能传导一个束缚模的光纤。单模光纤避免了模式色散，适用于大容量、长距离传输。束缚模是光纤中的一种特定模式2.光缆的分类及特点（1）光缆的种类光缆是指用单根光纤、多根光纤或光纤束制成的满足光学特性、机械特性和环境性能指标要求的缆结构，由缆芯、护层和加强芯组成。光缆的种类较多，分类方法也多种多样。按结构分类可分为层绞式光缆、中心束管式光缆、骨架式光缆和蝶形光缆；二、通信线路施工技术通信线路施工内容主要包括径路复测、光电缆单盘检验及配盘、光电缆敷设、光缆接续及引入、电缆接续及引入、光缆检测、电缆检测、光纤监测系统安装与调试等。光（电）缆及配套器材应进行进场验收。设备安装及调试一.机房设备配线1.交流电源线、直流电源线、光纤、各种通信线等，按不同的路由分开布放。通信电缆与电源线的平行距离不小于50mm。（防止电源线产生的电磁场对通信信号造成干扰）2.线缆弯曲均匀、圆滑。大对数对绞电缆的弯曲半径不小于电缆外径的10倍非屏蔽对绞电缆的弯曲半径不小于电缆外径的5倍，同轴电缆的弯曲半径不小于电缆外径的15倍，室内光缆的弯曲半径不小于光缆外径的15倍，光纤跳线的弯曲半径不小于50mm。3.室内各种配线中间无接头。（接头处可能会增加电阻，导致电流传输效率降，及因接触不良或松动而导致温度升高，长期下来可能会引发火灾等安全隐患。）4.敷设好的缆线两端贴有标签，标明型号、长度及起止设备名称等必要的信息；标签采用不易损坏脱落的材料。5.电源线颜色应按以下原则配置：①交流电源线：A相，黄色；B相，绿色；C相，红色；零线，天蓝色或黑色；保护地线，黄绿双色。②直流电源线：正极，红色；负极，蓝色。③当电源线外皮无法区分时，应按上述原则进行标识。系统安装及调试一、通信网及其构成要素（一）概念通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。通信网上任意两个用户间、设备间或一个用户和一个设备间均可进行用户信息（如语音、数据、图像等）、控制信息（如信令信息、路由信息等）和网络管理信息的交换。（二）通信网的构成要素实际的通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统。从硬件构成来看，通信网由终端节点（电话机、传真机、计算机）、交换节点、业务节点（语音信箱系统）和传输系统（传输媒介）构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。（三）通信网的功能和分类任何通信网络都具有信息传送、信息处理、信令机制、网络管理功能。网络管理功能主要负责网络的运营管理、维护管理和资源管理，保证网络在正常和故障情况下的服务质量，是整个通信网中最具智能的部分。分类：1.按业务类型可分为：电话通信网、数据通信网、广播电视网2.按空间距离和覆盖范围可分为：广域网、城域网和局域网。3.按信号传输方式可分为：模拟通信网和数字通信网。4.按运营方式可分为：公用通信网和专用通信网（如防空通信网、军事指挥网、遥感遥测网等）。5.按通信的终端可分为：可分为固定通信网和移动通信网。二、光通信系统光通信系统通常指通过光纤传输的通信系统，是目前通信系统中最常用的传输系统。（一）光纤通信系统（1）光纤通信是以光波作为载频、以光导纤维（简称光纤）作为传输媒介、遵循相应的技术体制的一种通信方式。最基本的光纤通信系统由光发射机、光纤线路（包括光缆和光中继器）和光接收机组成。（2）光纤通信系统通常采用数字编码、强度调制、直接检波（马强检波）等技术。数字编码用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。强度调制就是在光端机发送端，通过调制器用电信号控制光源的发光强度，使光强度随信号电流线性变化（这里的光强度是指单位面积上的光功率）。直接检波是指在光端机接收端，用光电检测器直接检测光的有无，再转化为电信号。（二）光传输媒质（1）光纤是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质，它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。（2）光在光纤中传播，会产生信号的衰减和畸变，其主要原因是光纤中存在损耗和色散。损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能：散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的7.4信号工程施工光电缆线路施工1.一般规定（1）信号光电缆线路施工包括径路复测、单盘测试、配盘及运输、光电缆敷设、光电缆防护、光电缆接续、电缆成端、箱盒安装、箱盒配线等。（2）信号光电缆敷设前应进行单盘测试，接续前、后应进行电气测试，室内外设备连接前应进行全程测试，并应做好测试记录。2.光电缆敷设主要控制要点（1）信号电缆敷设时应符合下列要求：①信号电缆与通信电缆同槽敷设时，信号电缆应敷设在靠线路一侧。②电缆敷设前，应再次确认电缆端别。敷设时引入室内侧为B端，室外设备侧为A端，电缆按A、B端相接进行敷设。③非耐寒电缆在环境温度低于-5℃、耐寒护套电缆在环境温度低于-10℃敷设时应采取加温措施。（低温环境可能导致电缆的绝缘性能下降，增加电缆损坏的风险）（2）信号电缆敷设的弯曲半径应符合下列要求：①综合护套信号电缆弯曲半径不得小于电缆外径的15倍。②内屏蔽数字电缆弯曲半径不得小于电缆外径的20倍。③应答器数据传输电缆弯曲半径不得小于电缆外径的20倍。④应答器尾缆弯曲半径不得小于电缆外径的10倍。弯曲半径过小，可能会导致电缆内部的导体或绝缘层受损4.信号电缆接续信号电缆接续应符合下列要求：（1）电缆穿越铁路、公路及道口时，在距铁路钢轨、公路和道口的边缘2000mm内的地方不得进行地下接续。（2）电缆接续盒应水平放置，接头两端各300mm内不得弯曲。埋设于地下的接续盒应用电缆槽防护，防护长度不应小于1000mm。（3）同径路上的相邻电缆接续盒的距离不宜小于1000mm。5.道岔融雪装置1）道岔融雪装置的组成主要设备包括室内控制终端、气象站设备、融雪控制柜、隔离变压器、道岔加热条等2）道岔融雪装置的作用当铁路线路发生降雪时，道岔融雪系统可自动或人工启动电加热融雪电路，融化道岔开口处的积雪，以保证道岔动作正常。轨道电路施工1.轨道电路在铁路信号系统中的作用以铁路的两条钢轨作为导体，在一定区段的钢轨两端，以钢轨绝缘为界限，这样构成的电气回路称为轨道电路。线路空闲：继电器吸起线路占用：继电器落下轨道电路的作用是检查列车是否占用线路，检查和监督轨道区段是否完好或被占用，锁闭占用道岔区段的道岔，绝对保证道岔区段被占用时该道岔不能转动。通过钢轨传递的列车运行前方轨道电路占用信息，使信号机根据所防护区段及前方邻近区段被占用情况的变化而自动变换信号显示，给后续运行列车发出明确信号指示，确保行车安全。2.轨道电路虽然种类、制式很多，现在常用的有97型25Hz相敏轨道电路、高压脉冲轨道电路、ZPW-2000系列无绝缘轨道电路等。（1）高压脉冲轨道电路高压脉冲轨道电路分室内、室外两部分，室内部分主要由高压脉冲轨道柜、高压脉冲发码器、高压脉冲隔离盒、高压脉冲译码器、二元差动继电器等组成。室外部分主要由送受电轨道箱及送受电轨道变压器、电阻器、扼流变压器、道岔跳线、箱盒及钢轨连接线等组成。（2）ZPW-2000系列无绝缘轨道电路1）ZPW-2000系列轨道电路按照系统结构分为区间和站内轨道电路2)区间轨道电路：主要设备分为室内、室外两部分，室内主要设备由无绝缘移频轨道电路机柜、无绝缘移频轨道电路接口柜、发送器、接收器、衰耗器、防雷模拟网络盘、发送冗余控制器等组成，室外设备主要由空芯线圈、调谐匹配单元、轨道电路防雷单元、单双体盒、扼流变压器、补偿电容、钢轨连接线等组成。3）站内轨道电路通过机械绝缘节实现两相邻轨道电路间的电气隔离。主要设备分为室内、室外两部分，室内主要设备由无绝缘移频轨道电路机柜、无绝缘移频轨道电路接口柜、发送器、接收器、衰耗器、防雷模拟网络盘、发送冗余控制器等组成，室外设备主要由匹配变压器、轨道电路防雷单元、单双体盒、扼流适配变压器、补偿电容、钢轨连接线等组成。3.机械绝缘节的设置规定1）绝缘节配置绝缘节的两个钢轨绝缘应对齐设置；不能对齐时，两个钢轨绝缘错开的距离不宜大于2.5m。2）异型钢轨接头异型钢轨接头处不得设置钢轨绝缘。（可能会导致绝缘失效）3）胶接接头站内正线的绝缘节宜采用胶接绝缘接头，并应符合胶接或配轨的要求4）交叉渡线电气化区段交叉渡线处须增加一对绝缘节，防止牵引回流对轨道电路造成的影响。5）信号机与绝缘节设置规定接近信号机、进站信号机、进路信号机、出站信号机、通过信号机以及调车信号机处的机械绝缘节应与信号机并列设置，无法并列时应符合下列规定：（1）接近信号机、进站信号机、接车进路信号机、接发车进路信号机、线路所通过信号机以及自动闭塞区间并置的通过信号机处，绝缘节可设置于信号机前方1m至后方1m的范围内。（2）发车进路信号机、出站兼发车进路信号机、出站信号机以及自动闭塞区间单置的通过信号机处绝缘节可设置于信号机前方1m至后方6.5m的范围内。（3）调车信号机处的绝缘节可设置于信号机前方至后方1m的范围内。信号机施工信号机：铁路信号现实的机具1.信号机的分类（1）信号机按类型分为色灯信号机、臂板信号机和机车信号机。（2）信号机按用途分为进站、出站、通过、进路、预告、接近、遮断、驼峰、驼峰辅助、复示、调车信号机等色灯信号机色灯信号机机车信号机1.信号机的分类（1）信号机按类型分为色灯信号机、臂板信号机和机车信号机。（2）信号机按用途分为进站、出站、通过、进路、预告、接近、遮断、驼峰、驼峰辅助、复示、调车信号机等2.信号机及表示器显示距离要求（1）进站、通过、接近、遮断信号机，不得小于1000m。（2）高柱出站、高柱进路信号机，不得小于800m。（3）预告、驼峰、驼峰辅助信号机，不得小于400m。（4）调车、矮型出站、矮型进路、复示信号机，容许、引导信号及各种表示器，不得小于200m。（5）在地形、地物影响视线的地方，进站、通过、接近、预告、遮断信号机的显示距离，在最坏的条件下，不得小于200m。设备安装及调试1.铁路信号定义及概述信号是指示列车运行及调车作业的命令，有关行车人员必须严格执行。铁路信号是铁路上用的信号、联锁、闭塞等设备的总称，是保证行车安全，提高区间、车站的通过能力以及编组站的解编能力的自动控制和远程控制技术的总称，是铁路运输基本设备之一，是列车运行的眼睛和大脑。为确保行车安全，信号系统设备必须做到“故障-安全”车站联锁（interlocking）在铁路车站上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制和远程控制、计算机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。区间闭塞：由于铁路车辆的制动距离较汽车长得多（以高铁最明显），当列车运行途中发现前方线路有危险状况时，大多数情况下都是来不及停车的，所以将铁道分为一个个区块（闭塞区间），同一个区间内不得驶入两列以上的列车以防止事故的发生，这就是闭塞，这种安全保障措施就叫闭塞方式，是铁路上列车安全运行的基本要求。2.铁路行车基本闭塞法铁路行车基本采用半自动闭塞、自动站间闭塞、自动闭塞三种闭塞方式。半自动站间闭塞半自动站间闭塞3.高速铁路信号主要系统高速铁路信号系统主要设备包括无线闭塞中心（RBC）、列车运行控制系统、分散自律调度集中系统（CTC）、计算机联锁系统（CBI）、信号集中监测系统（CSM）、电源系统等。1）无线闭塞中心（RBC）无线闭塞中心是根据联锁、临时限速服务器、相邻无线闭塞中心、调度集中系统和车载设备提供的信息，生成列车行车许可等控制信息，并通过无线通信方式，发送给车载设备，以控制列车的安全追踪运行。无线闭塞中心在CTCS-3级及以上的线路中使用。2）列车运行控制系统列车运行控制系统简称“列控系统”，是保证列车安全、快速运行的系统。其主要功能包括轨道电路状态判断、轨道电路编码、轨道电路发码方向控制、区间改变运行方向、区间通过信号机点灯、区间占用逻辑检查、有源应器实时编码、发送应答器报文、异物侵线及地震预警防护、站台门控制、维护诊断、异常处理等。3）分散自律调度集中系统（CTC）分散自律调度集中系统是综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。4）计算机联锁系统（CBI）计算机联锁系统是以计算机为主要技术手段实现车站联锁控制的信号系统。满足各种车站、车场和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，改善劳动条件，并具备大信息量和联网能力。5）系统等级划分中国铁路信号列车运行控制系统按功能划分共配置为5级（CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4）（1）CTCS-0级由通用机车信号和运行监控记录装置构成。（2）CTCS-1级面向160km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备（应答器），实现列车运行安全监控功能。①由分散自律调度集中系统（CTC）、车载主体化机车信号、车站联锁、区间自闭/自动站间闭塞、信号机、应答器等构成。②应答器既用于上传列车定位绝对坐标，又用于上传线路数据信息及地面信号变化信息。（3）CTCS-2级是基于轨道传输控制信息的列车运行控制系统。利用GSM-R网络传输列车运行信息，利用信标（通常指应答器）进行列车绝对位置校正：①CTCS-2级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。②CTCS-2级由分散自律调度集中系统（CTC）、计算机联锁系统（CBI）、区间自闭ZPW2000系列轨道电路、信号机、应答器、无线网络GSM-R、临时限速服务器等构成。③应答器既用于上传列车定位绝对坐标、运行方向、等级切换信息，又用于上传线路数据信息及地面信号变化等信息。GSM-R主要用于传递列车运营信息及故障信息。（4）CTCS-3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统，并利用信标进行列车绝对位置校正：①CTCS-3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞。②CTCS-3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。（5）CTCS-4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统。利用测速电机结合电子地图进行列车定位，采用信标进行列车绝对位置校正。CTCS-4级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞。6）信号集中监测系统（CSM）信号集中监测系统是监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析诊断信号设备故障、实现信号子系统接口信息安全监督、辅助和指导现场维修及故障处理、提高电务系统设备运用质量和维护水平的重要设备。7）信号电源系统信号电源系统