揭秘：動(dòng)車(chē)信號(hào)系統(tǒng)是如何工作的？

　　根據(jù)《鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)技術(shù)管理辦法（試行）》（200～250km/h部分），動(dòng)車(chē)的信號(hào)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)和信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

　　在這其中，調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）負(fù)責(zé)列車(chē)運(yùn)行監(jiān)視、車(chē)次號(hào)追蹤、列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整和臨時(shí)限速設(shè)置等功能，相當(dāng)于鐵路的指揮中樞。列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）則是監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行的控制系統(tǒng)，包括列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（ATO）三個(gè)部分。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)像是一只獨(dú)立的眼睛，全程監(jiān)控以上信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生的所有過(guò)程。

　　按照中國(guó)動(dòng)車(chē)系統(tǒng)具備的“自動(dòng)閉塞系統(tǒng)”，每?jī)蓚€(gè)車(chē)站之間的區(qū)間線(xiàn)路，會(huì)被劃分成若干個(gè)小區(qū)段，每個(gè)區(qū)段大約1公里長(zhǎng)，任何兩列列車(chē)之間都必須保持間隔一個(gè)以上區(qū)段的距離，當(dāng)某列車(chē)行駛的前方區(qū)段有其他列車(chē)時(shí)，該列車(chē)就必須自動(dòng)停車(chē)等候。這套系統(tǒng)的運(yùn)作有賴(lài)于動(dòng)車(chē)信號(hào)系統(tǒng)的正常。

　　動(dòng)車(chē)的信號(hào)系統(tǒng)又是如何運(yùn)作的呢？根據(jù)輝煌科技的招股說(shuō)明書(shū)，我們梳理了動(dòng)車(chē)信號(hào)體系的運(yùn)作原理。

　　鐵軌本身是導(dǎo)電體，一個(gè)低壓電源輸出端分別連接在鐵軌兩根并行軌道上時(shí)，軌道之間就會(huì)產(chǎn)生電壓。如果該區(qū)段內(nèi)有車(chē)，金屬導(dǎo)體的車(chē)輪就會(huì)在車(chē)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(gè)原理，監(jiān)控部門(mén)就可以通過(guò)對(duì)每一個(gè)區(qū)段的電路檢測(cè)來(lái)保障行車(chē)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(chē)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(shí)節(jié)，鐵軌上會(huì)被冰雪覆蓋，冰雪層會(huì)阻隔鐵軌和列車(chē)車(chē)輪的直接接觸，也就無(wú)法形成短路，不會(huì)發(fā)出應(yīng)該發(fā)出的列車(chē)占用信號(hào)。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(jì)軸系統(tǒng)能夠解決這個(gè)問(wèn)題。

　　計(jì)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(cè)點(diǎn)，來(lái)監(jiān)測(cè)計(jì)算進(jìn)入本區(qū)段列車(chē)的車(chē)輪數(shù)量和離開(kāi)本區(qū)段列車(chē)的車(chē)輪數(shù)量，若進(jìn)出的車(chē)輪數(shù)量一致，就說(shuō)明途徑該區(qū)段的列車(chē)已經(jīng)完全離開(kāi)，區(qū)段將處于空閑狀態(tài)，下一列列車(chē)可以進(jìn)入該區(qū)段；若進(jìn)出的車(chē)輪數(shù)量不一致，則說(shuō)明列車(chē)還在本區(qū)段內(nèi)，區(qū)間處于占用狀態(tài)，下一列列車(chē)暫不能進(jìn)入該區(qū)段。

　　通過(guò)上述的區(qū)段電壓檢測(cè)以及計(jì)軸系統(tǒng)，將會(huì)控制列車(chē)行駛過(guò)程中每個(gè)區(qū)段入口處的信號(hào)機(jī)，根據(jù)實(shí)際區(qū)段占用情況來(lái)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(chē)要停車(chē)，黃燈表示要慢行，綠黃燈表示要中速行駛，綠燈則表示列車(chē)可以按照最高等級(jí)的限制速度行駛。

　　同時(shí)，調(diào)度中心的監(jiān)控臺(tái)上也會(huì)顯示區(qū)段占用、道岔位置和信號(hào)燈顯示狀態(tài)等信息，車(chē)站值班人員結(jié)合運(yùn)行圖和調(diào)度計(jì)劃，通過(guò)控制臺(tái)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(chē)將要行駛的路徑，同時(shí)將沿途的信號(hào)燈設(shè)置為綠燈，為列車(chē)開(kāi)放線(xiàn)路，列車(chē)按照地面的信號(hào)指示沿著指定的線(xiàn)路行駛。

　　這里要注意，聯(lián)鎖系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)實(shí)際信息的采集，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)判斷安全防護(hù)條件是否滿(mǎn)足，以及確定是否執(zhí)行為列車(chē)開(kāi)放某一條線(xiàn)路的指令。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)分析判斷發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路中有某個(gè)區(qū)段被占用或計(jì)劃開(kāi)放的線(xiàn)路與已經(jīng)開(kāi)放的線(xiàn)路有發(fā)生沖突的危險(xiǎn)，不滿(mǎn)足開(kāi)放線(xiàn)路的安全條件，那么計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行值班人員的命令，不開(kāi)放新的線(xiàn)路。

　　但是在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際發(fā)生的狀況往往會(huì)產(chǎn)生變化，這時(shí)所有的實(shí)際運(yùn)行信息，都會(huì)被集中到列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）中，TDCS會(huì)將原有的列車(chē)運(yùn)行圖與實(shí)際的列車(chē)運(yùn)行狀況進(jìn)行比較分析，然后自動(dòng)生成新的臨時(shí)列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃，并將新的運(yùn)行計(jì)劃經(jīng)確認(rèn)后自動(dòng)下達(dá)到相關(guān)的各個(gè)車(chē)站和客貨列車(chē)，逐步恢復(fù)鐵路運(yùn)輸?shù)恼Ｖ刃颉?/P>

　　如果向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出指令的車(chē)站值班人員因故無(wú)法工作，車(chē)站的調(diào)度系統(tǒng)仍然能夠自動(dòng)化運(yùn)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(gè)分機(jī)，除了涵蓋列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)的全部行車(chē)調(diào)度指揮功能外，還設(shè)立了一套計(jì)算機(jī)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(dòng)形成下達(dá)的運(yùn)行圖和本車(chē)站各個(gè)軌道區(qū)段的具體空閑占用情況，能夠自行安排列車(chē)進(jìn)站停車(chē)、列車(chē)發(fā)車(chē)和列車(chē)通過(guò)的作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)站的無(wú)人干預(yù)和無(wú)人值守。

　　如果說(shuō)軌道電路檢測(cè)、道岔口、信號(hào)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(jìn)行處理的指揮整個(gè)系統(tǒng)的大腦，鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則是一只獨(dú)立的眼睛，全程監(jiān)控以上信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生的所有過(guò)程。

　　鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)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(jī)工作狀況的道岔動(dòng)作電流、反映道岔是否被推到指定位置的道岔缺口、控制臺(tái)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(shí)，就會(huì)向監(jiān)測(cè)中心發(fā)出報(bào)警信息，管理部門(mén)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(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還記錄車(chē)站值班人員全天對(duì)控制臺(tái)的操作過(guò)程，以便管理部門(mén)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(duì)車(chē)站值班人員進(jìn)行監(jiān)督。鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的所有數(shù)據(jù)，都做處理分析，分類(lèi)存儲(chǔ)。鐵路信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因此被稱(chēng)為電務(wù)系統(tǒng)的“黑匣子”。