1、铁路运营和信号基础知识DOC卡斯柯信号有限公司培训教材文件编号：CASCO_TECH_013铁路信号基础知识培训 拟 制: 朱富生 日期: 2006 年 12 月 8 日 审 核: XXXXXX 日期: 200 年 月 日 批 准: XXXXXX 日期: 200 年 月 日文档版本号： 1.1.0 实施日期： 2006 年 月 日 修订页编号章节名称修订内容简述修订日期修订前版本号修订后版本号修订人批准人1创建全文2005-12V0.0.1朱富生2审核修改2006-2-28V1.0.0朱富生姜坚华3修改增加内容2006-12-8V1.1.0朱富生目 录1.目的 42.适用范围 43.铁路运营基
2、础知识 43.1铁路线路43.2区间83.3车站94.铁路信号基础知识 104.1铁路信号基础设备104.1.1信号机.10 4.1.2轨道电路.134.1.3转辙机.17 4.1.4信号继电器.19 4.2 铁路信号控制设备.244.2.1联锁设备.244.2.2闭塞设备.284.2.3运输调度指挥.324.2.4列车运行控制系统.331.目的 通过铁路信号基础知识的培训，使参加培训的员工对铁路运营基础知识、信号基础设备及控制设备有一个概括的认识，为今后从事信号产品研制工作，初步奠定基础。2.适用范围 适用范围，非信号专业毕业的员工。3.铁路运营基础知识3.1铁路线路1.铁路及线路分类铁路按
3、管理部门分为国家铁路、合资铁路、地方铁路、专用铁路和铁路专用线。国家铁路是指由国务院铁路主管部门管理的铁路。 合资铁路是指由铁道部与其他部委、地方政府、企业或其他投资者合资建设和经营的铁路。地方铁路是指由地方人民政府管理的铁路。 专用铁路是指由企业或者其他单位管理，专为本企业或者本单位内部提供运输服务的铁路。 铁路专用线是指由企业或者其他单位管理的与国家铁路或者其他铁路线路接轨的岔线。截至2004年底，我国铁路营业里程74408km，其中国家铁路61015km，合资铁路8524km，地方铁路4869km。据铁路“十一五”规划，2010年全国铁路营业里程将达到9万km以上，其中客运专线0.7万k
4、m。按铁路线路在整个铁路网中的作用及远期运量分为三级。级铁路在铁路网中起骨干作用，远期年客货运量大于或等于2000万吨的铁路。级铁路在铁路网中起骨干、联络、辅助作用，远期年客货运量大于或等于1000万吨、小于2000万吨的铁路。级铁路为某一区域服务，具有地区运输性质，运期年客货运量小于1000万吨的铁路。按用途分为正线、站线、段管线、岔线及特别用途线。正线是指连结车站并贯穿或直股伸入车站的线路。站线是指到发线、调车线、牵出线、货物线及站内指定用途的其他线路。段管线是指由机务、车辆、工务、电务、供电等段专用并由其管理的线路。岔线是指在区间或站内接轨，通往路内外单位的专用线路。特别用途线是指安全线
5、和避难线。2.铁路线路铁路线路是列车运行的基础，它是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个整体工程结构。路基和桥隧建筑物都是轨道的基础，它们直接承受轨道的重量，承受轨道传来的机车车辆及其荷载压力，应当坚固而稳定。轨道由道床、轨枕、钢轨、道岔、联结零件、防爬设备组成。道床是铺设在路基上面的道碴层，它是轨枕的基础。轨枕是钢轨的支座，并用它保持钢轨的位置、方向及轨距。目前用的有木枕和钢筋混凝土枕两种。我国直线轨距标准规定为1435mm，曲线轨距按规定加宽。钢轨直接承受车轮的压力，并引导车轮按一定方向运行。钢轨类型是按其毎米长度的重量划分的，目前我国常用类型的钢轨有50kg/m、60kg/m。钢轨的生产长
6、度为12.5m、25m，为消除车轮通过轨缝处所产生引起的冲击力，铺设时可将钢轨焊接成几百米或几千米的长钢轨。道岔是两条线路分歧点上铺设的转辙线路，由两根可以移动的尖轨1，其外侧是两根固定的基本轨2，与尖轨和基本轨相连的是四根合拢轨。其中两根合拢轨3是直的，两根合拢轨4是弯的（其曲线叫做道岔导曲线）。与内侧的两根合拢轨相连的是辙叉，它由两根翼轨5、一个叉心6和两根护轮轨7组成。翼轨和护轮轨是固定车轮运行方向的，防止造成脱轨事故。图1-1 道岔示意图图3-1道岔示意图道岔的辙叉号图3-1道岔示意图道岔叉心所形成的角，叫做辙叉角，辙叉号N=ctg。如N=12，就叫做12号道岔。辙叉号N越大，辙叉角越
7、小，导曲线半径越大，容许侧向通过的速度也就越高。技规规定，9 号、12号、18号道岔侧向通过的最高速度分别为30km/h（AT弹性可弯尖轨35km/h）、45km/h（AT弹性可弯尖轨50km/h）、80km/h。固定型辙叉由于轨线中断，存在有害空间，导致列车通过时产生晃动，不仅舒适度差，而且影响行车速度和使用寿命。70年代初我国开始研制可动心轨辙岔，80年代推广使用，现使用的60kg/m 钢轨12号、18号、38号可动心轨辙叉单开道岔直向允许通过速度为200km/h、侧向分别为50km/h、80km/h、140km/h。我国将引进技术生产直向允许通过速度为250km/h、350km/h的高速
8、道岔。3.铁路线的平面和纵断面一条铁路线在空间的位置，是用它的线路中心线来表示的。铁路线的平面，反映出线路的直线线段和曲线线段；铁路线的纵断面，反映出线路的平道线段和坡道线段。铁路曲线用曲线半径表示，曲线半径越小，曲线阻力越大，对列车运行的影响越大。技规规定，路段设计行车速度160km/h的级铁路最小曲线半径，一般地段为2000m，困难地段为1600m。线路坡度用千分率表示，坡道越大，上坡时的阻力就越大，机车牵引的列车重量也就越小。在某一铁路区段，当牵引种类定下后，确定货物列车最大重量的坡道坡度，称为限制坡度（包括坡道上曲线阻力）。技规规定，电力牵引的级铁路，区间线路最大限制坡度，一般地段为6
9、，困难地段为15。4.限界为了确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备，而对机车车辆和接近线路的建筑物、设备所规定的不允许超越的轮廓尺寸线，称为限界。技规规定了直线建筑接近限界和机车车辆限界（技规附图一和附图二）。根据建筑接近限界，高柱信号机的突出边缘（一般是信号机的梯子）距区间及站内正线的线路中心应不小于2440mm、距站内其他线路的线路中心应不小于2150mm。高度不超过1100mm的矮型信号机、继电器箱等，从其突出边缘至所属线路中心应不小于1875mm。3.2区间区间的作用列车沿没有分歧的线路上运行，既不能交会、也不能越行，为保证行车安全、提高通过能力，
10、将铁路正线划分为若干线段，这些线段就是区间或闭塞分区。划分区间及闭塞分区的设备有车站（线路所）和自动闭塞的通过信号机。车站是有站线的分界点，而线路所和自动闭塞的通过信号机则是无站线的分界点。区间通过能力单线非自动闭塞通过能力 N=1440/T周，N为列车对数，T周为运行图周期。双线自动闭塞通过能力 N=1440/t间，t间为追踪运行间隔时间。3.3车站车站的作业车站可办理列车作业（接车、发车和通过）、调车作业（机车出入库、车列转线、车列解体、车列编组、车辆摘挂和取送车作业）和客货运业务。车站的分类车站按技术作业分为编组站、区段站、中间站；按业务性质分为客运站、货运站和客货运站；按等级分为特等站
11、、一等站、二等站、三等站、四等站、五等站。车场按技术作业分为到达场、出发场、到发场、通过场、调车场。中间站除办理列车接发和通过作业外，还办理客货营业，但不能办理列车的解体、编组及更换机车的作业；区段站和编组站除办理与中间站同样的作业外，还办理列车的解体、编组及更换机车的作业。为此，在区段站和编组站要设调车场和机务段或机务折返段。区段站和编组站不同之点在于：区段站承办的解体作业量小，编组站承办的解体作业量大，大部分列车是在编组站编成的。4.铁路信号基础知识铁路信号有广义和狭义两种含义。广义的铁路信号是在铁路运输系统中，保证行车安全、提高区间和车站通过能力的手动控制、自动控制及远程控制技术的总称，
12、它包括车站信号、区间信号、运输调度指挥、列车运行控制系统、道口信号、驼峰信号等。狭义的铁路信号是在行车、调车工作中，对行车有关人员指示运行条件而规定的物理特征符号，它包括固定信号（色灯信号机、机车信号机、信号表示器）、移动信号、手信号等显示的视觉信号和号角、口笛、响墩发出的音响和机车、轨道车的鸣笛声等鸣示的听觉信号。4.1铁路信号基础设备铁路信号基础设备包括信号机、轨道电路、转辙机、信号继电器等，是构成铁路信号系统的基础。4.1.1信号机为防护一定目标，常设于固定地点的信号，叫固定信号。如设于地面的信号机和信号表示器，在机车司机室内设置指示列车运行前方条件的机车信号（相对于机车是固定的）。手持
13、信号旗或信号灯发出的信号，叫手信号。在地面上临时设置的可以移动的信号牌，叫做移动信号，如为防护施工地点临时设置的方形红牌、圆形黄牌。1分类按设置部位分为地面信号机和机车信号机。地面信号机是设于车站或区间固定地点的信号机或信号表示器，用来防护站内进路或区间闭塞分区。机车信号机设于机车驾驶室内，用来复示地面信号显示（将逐步由辅助信号转为反映运行条件的主体信号）。按用途可分为信号机和信号表示器。信号机是表达固定信号显示所用的机具，用来防护站内进路、区间、危险地点，信号机按防护用途的不同又可分为进站、出站、通过、进路、预告、复示、遮断、驼峰、驼峰辅助和调车等信号机。信号表示器是对行车人员传达行车或调车
14、意图的，或对信号进行某些补充说明所用的器具，没有防护意义。信号表示器按用途又可分为道岔、脱轨、进路、发车、发车线路、调车等表示器。 图4-1 信号设备平面布置图按安装方式分为高柱、矮型信号机。高柱信号机的信号机构安装在信号机柱上，一般用于显示距离要求较远的信号机。矮型信号机的信号机构设于信号机基础上，一般用于显示距离要求不远的信号机。2设置信号机应设在列车运行方向的左侧或所属线路的中心线上空。进站信号机应设在距进站最外方道岔尖轨尖端（顺向为警冲标）不少于50m地点，可满足一台机车挂两节车辆作业时不至越出进站信号机。出站信号机应设在每一发车线的警冲标内方（对向道岔为尖轨尖端外方）适当地点(不影响
15、股道有效长)。通过信号机应设在闭塞分区或所间区间的分界处。进路表示器设在出站信号机或发车进路兼出站信号机上，用以指示发车进路开通方向。3代号出站信号机：上行用S、下行用X字母表示，字母的右下角加上股道号。发车进路信号机：上行用S、下行用X字母表示，字母的右下角先加车场号，再加股道号。进站信号机：上行用S、下行用X字母表示；有几个方向线路时，在字母的右下角加上线路名汉语拼音字头。接车进路信号机：上行用SL、下行用XL字母表示；有数架时，加上顺序号，上行取双数，下行取单数。调车信号机：作D字母表示，字母的右下角加上顺序号，上行用双数，下行用单数，有数个车场时，用百位数表示车场号。预告信号机：用Y字
16、母表示，加在主体信号机名称前。复示信号机：用F字母表示，加在主体信号机名称前。通过信号机：用数字表示，以通过信号机所在地点的公里数和百米数组成，下行编奇数，上行编偶数。4显示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。信号显示方式及使用方法，应按技规规定执行；技规以外的信号显示方式，必须经铁道部批准，方可采用；各种信号机和表示器的灯光排列、顏色和外形尺寸，必须符合铁道部规定的标准。信号的基本顏色是红色、黄色和绿色，辅助顏色是蓝色、月白色和紫色。其中红色信号的基本意义是停车，黄色信号是注意或减速运行，绿色信号是按规定速度运行，蓝色、月白色是调车信号的允许和禁止信号灯光，紫色表示
17、道岔开通直向的灯光。5信号显示距离信号显示距离是指机车上能连续确认信号机显示的距离。进站、通过、遮断信号机的显示距离不少于1000m。高柱出站、高柱进路信号机的显示距离不得小于800m，矮型进路信号机的显示距离不得少于200m。预告、驼峰、驼峰辅助信号机的显示距离不得小于400m。调车、复示信号机、容许、引导信号及各种表示器的显示距离不得少于200m。在地形、地物影响视线的地方，进站、通过、预告、遮断信号机的显示距离，在最坏的条件下，不得少于200m。4.1.2 轨道电路轨道电路是利用钢轨和绝缘构成的电路，是实现铁路自动控制和远程控制的重要基础设备之一。轨道电路的基本原理轨道电路是以铁路线路的
18、两根钢轨作为导体，两端加上机械绝缘或电气绝缘，接上送电设备和受电设备构成的电路。图4-2最简单的轨道电路轨道电路的送电设备设在送电端，由轨道电源E和限流电阻 RX组成。接收设备在受电端，一般采用继电器，称为轨道继电器，由它来接收轨道电路的信号电流。钢轨是轨道电路的导体，为减少钢轨接头的接触电阻，增设了轨端接续线，钢轨绝缘是为分隔相邻轨道电路而设的，两绝缘节之间的钢轨线路，称为轨道电路的长度。当轨道电路内钢轨完整，且没有列车占用时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲。轨道电路被列车占用时，它被列车分路，由于轮对电阻远小于继电器线圈电阻，轨道继电器落下，表示轨道电路被占用。2.轨道电路的作用轨道电路
19、的第一个作用，是监督列车的占用。由轨道电路反映该段线路是否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据，还利用轨道电路的被占用关闭信号，把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来。轨道电路的第二个作用是传递信息。例如移频自动闭塞利用轨道电路传递不同的频率来反映前行列车的位置，决定各信号机的显示，为列车运行提供行车命令。轨道电路中传输的行车信息还为列车运行自动控制系统提供前行列车位置、运行前方信号机状态和线路条件有关信息以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。即轨道电路广泛作为传递行车信息的通道。3.轨道电路的分类按动作电源分为直流轨道电路和交流轨道电路。按工作方式分为开路
20、式轨道电路和闭路式轨道电路。按所传送的电流特性分为连续式、脉冲式、计数电码式、频率电码式和数字编码式。按分割方式分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。按适用区段分为非电化区段轨道电路和电化区段轨道电路。目前常用的轨道电路有JZXC-480型交流轨道电路、25Hz相敏轨道电路、移频轨道电路。交流轨道电路用于非电化区段；25Hz相敏轨道电路具有可靠的相位和频率选择性，适用于电化、非电化区段，是我国站内轨道电路的主要制式；移频轨道电路包括4信息、8信息、18信息移频轨道电路和ZPW-2000型无绝缘轨道电路。均为调频方式，4信息、8信息、18信息移频轨道电路载频为550、650、750、850Hz，频
21、偏55Hz，低频分别为4个、8个、18个。ZPW-2000型无绝缘轨道电路载频为1700、2000、2300、2600Hz，频偏11Hz，低频为18个。电气绝缘是通过谐振来实现的，本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振，只有百分之几欧姆的阻抗（称为“0”阻抗），移频信号被短路；而对本区段的频率呈容抗，与29m钢轨及空心线圈的电感呈并联谐振，有22.5欧姆的阻抗（称为“极阻抗”），移频信号被接收。这样移频信号只能在本区段传送，而不能向相邻区段传送，构成了电气绝缘。图4-3 电气绝缘节示意图4.轨道电路区段的命名道岔区段命名有不同的情况。只有一组道岔的用该道岔编号，两组道岔的用两组道岔编号连缀
22、，三组及以上道岔的用两端的道岔编号连缀。站内无岔区段命名有不同的情况。股道以股道号加G；进站信号机内方及双线单方向运行发车口的无岔区段，根据所衔接股道的编号加A（下行咽喉）或B（上行咽喉）；半自动闭塞区间进站信号外方的接近区段，用进站信号机名称加JG；差置调车信号机之间的无岔区段，用区段两端道岔的编号写成分数形式加WG；牵出线、机车入库线、专用线等尽头线调车信号机外方的接近区段，用调车信号机编号加G 。区间闭塞分区轨道电路用所防护的通过信号机编号加G来命名。 4.1.3 转辙机道岔的的操纵分为手动和电动两种方式，手动方式是作业人员在现场操纵道岔的转换与锁闭，这种方式不能适应铁路现代化的要求；电
23、动方式，是由各类动力转辙机转换和锁闭道岔，效率高且易于实现自动化。转辙机的作用转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。正确反映道岔位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示；道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。对转辙机的基本要求对转辙机的的基本要求如下：作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回原位。作为锁闭装置，当尖轨和基本轨不密贴时（有4mm及其以上间隙），不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因列车通过道岔时的震动而错误解锁。作
24、为监督装置，应能正确地反映道岔的三种状态，道岔在定位且尖轨密贴，定位表示继电器吸起，道岔在反位且尖轨密贴，反位表示继电器吸起，道岔不密贴或已被挤处于“四开”状态或道岔被挤时，定位和反位表示继电器同时落下。转辙机的分类按动作电源和传动方式分为电动转辙机、电动液压转辙机和电空转辙机。电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动的方式。ZD6系列和S700K型转辙机即为电动转辙机。电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传动的方式。ZY系列转辙机即为电液转辙机。电空转辙机由压缩空气作为动力，由电磁换向阀控制。ZK系列转辙机即为电空转辙机。按动作电源分为直流转辙机和交流转辙机。直流转辙机采
25、用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6、ZY系列转辙机就是由直流220V供电，电空转辙机由直流24V供电。直流电动机的缺点是，由于存在换向器和电刷，易损坏、故障率较高。交流转辙机采用三相交流电源，由三相异步电动机作为动力。目前推广的提速道岔用的S700K型电动转辙机种ZYJ7型电液转辙机均为交流转辙机。交流转辙机采用用感应式交流电动机，不存在换向器和电刷，因此故障率低，而且单芯电缆控制距离远。按动作速度分为快动转辙机和普通动作转辙机动作驼峰峰下分路道岔的转辙机，采用ZD7型或ZK系列快动转辙机，其转换道岔时间在0.8s以下，其他大多数转辙机转换道岔时间在3.8s以上，属于普通动作转辙机。按锁闭
26、方式可分为内锁闭和外锁闭两种。内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭的方式。ZD6系列转辙机采用内锁闭方式。内锁闭方式，锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式。用于提速道岔S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均采用外锁装方式。外锁闭方式锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。由于外锁闭道岔的两根尖轨间没有连接杆，在道岔转换过程中，两根尖轨是分别动作的，所以称为分动外锁闭道岔。尖轨分动，改变了尖轨框架结构的连接方式，降低了转换时的起动阻
27、力，延长了转换设备的使用寿命，可保证外锁闭装置可靠灵活动作。技规规定列车运行速度超过120km/h的繁忙干线的正线道岔采用分动外锁闭道岔。为保证尖轨全程密贴、多点检查，分动外锁闭道岔采用多点牵引方式，12号提速道岔尖轨、心轨均采用两个牵引点，18号提速道岔尖轨、心轨均采用三个牵引点，30号和38号提速道岔尖轨采用六个牵引点，心轨采用三个牵引点。4.道岔的编号从列车到达方向起顺序编号，上行为双号，下行为单号，双动道岔要连续编号。4.1.4 信号继电器继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。铁路信号技术中广泛采用继电器，
28、称为信号继电器，是铁路信号技术中的重要部件，它无论作为继电式控制系统的核心部件，还是电子式或计算机式信号系统接口部件，都发挥着重要的作用。1.基本原理信号继电器基本结构是无极继电器，它利用电磁作用的原理，当线圈中通过规定的电流时，继电器励磁，衔铁被吸合，带动动接点运动，使前接点接通。当断电或电流小于规定数值时，继电器失磁，衔铁依靠重力及接点弹力复位，带动动接点运动，使后接点接通。用继电器的接点的通断即能控制有关电路。2分类按动作原理分为电磁继电器和感应继电器。按动作电流分为直流继电器和交流继电器。直流继电器按电流极性又可分为无极继电器、偏极继电器和有极继电器。整流式继电器由整流元件将交流电整流为直流电，实质上仍为直流继电器。按输入量的物理性质分为是电流继电器
