铁路信号论文范文

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本文作者：翟玉春工作单位：兖矿集团铁路运输处

我们在进入电子化的信息时代后随着雷灾严重性的扩大已经让防雷工作变得越来越严峻,雷电的灾害不仅仅是直接的袭击中央的信号系统,它会随之而来的在其附近几百米或几千米的范围内造成危害,强烈的带来电磁干扰效应,产生的电流电压在作用在元器件上之后立马就遭到了损伤,轻者造成系统的暂时性瘫痪,而严重的则造成永久性的损害,可见其危害之大。随要减轻雷电效应对于铁路信号系统的伤害就要从元器件的材料着手,一定要绝缘才能减轻甚至是杜绝信号系统受到雷电干扰。接地方式对抗电磁干扰的安全性研究列车在区间运行时,机车信号都能不间断地反映地面信号机的显示状态。如受到干扰的情况下当列车通过车站时,机车信号将无法正常工作。为了使机车通过站内时机车信号不间断地工作,就必须对站内轨道电路实施电码化,以确保信号的正常运行。电缆是信号传播的重要工具,那么,确保电缆的安全性很重要,一般电缆有单端接地跟双端接地两种方式。单端接地方式:就是又屏蔽或绝缘的一段不接地,这样的话就会有许多的弊端,当遭受雷电袭击的时候不接地的一端就会受到电压冲击而发生短路了,瞬间的高压就会超出另端绝缘所能承受高压的能力而导致形成环流效应。所以,要想杜绝此类问题就要采取限制护层上的过电压,为保护电缆护层绝缘,保护器需要同时安装,防止电缆绝缘被破坏。双端接地方式:通信电缆在铁路周围设置时为了屏蔽并牵引电流跟避免外界的干扰,电缆的双端就会双端接地。双端接地是将金属屏蔽层的两端均直接接地,在这种情况下,当雷击电流通过时,电流就会通过一端进入由另一端溜回大地变成回路,危险就被解除了,当然有意外情况,当电缆长久使用而没有得到很好的养护跟更新产生局部破损的时候,电压就不会产生回流,就会发热烧毁电缆。并联的危险要大大低于串联的危险性,不会由于单个坏掉整体而使整个变得瘫痪,并且同时可以分流电流。

1为了能够提高铁路信号系统的工作质量,保证其抗外界干扰的能力和稳定性,首先必须保证提高信号在电缆传输过程的稳定和安全,因此我们必须在铁路信号电缆的源头抓起。对于电缆的安全性能的提高,本人根据经验总结了如下几个质量控制点:1具有指导性的工艺指导书、技术文件、检测检验手段必须保证有指导性和可操作性。工艺指导和技术文件必须对每一个参数指标、控制步骤和每一个操作程序进行不断细化,并根本规定的对相关文字资料进行归档和管理。制作出合格产品的首要前提就是保证生产设备的完好无损,其正常的运行能保证加工能力,确保制作出优质的产品。2选用优质的原材料。应按国家硬性规定选择最适合的原材料,另外原材料的进场应逐批、规范的进行检验,以保证使用的材料不会出现问题;铝带、铜带、绝缘材料等关键部位的材料在储存和保管过程中必须做到防潮、防污染、防氧化;原材料应严格在质量保证期内进行使用,超期的材料不准使用。为防止采用的混用,各种绝缘材料的标识、标志,务必要做到准确和准确。3注重自检与互检。生产作业人员通过各班组之间的自检与互检的优点是:一是更好的对产品质量进行动态控制,防止残次品流入市场或下一道工序,更容易发现问题并及时给与解决;二是可以确保生产产品的一致性。2其次为了提高铁路信号系统的安全性能离不开安全设备支持系统,它是是对列车整个运行控制系统的补充设施,必须加强对其的维护和检验。首先对地面信号设备的检浏,它主要包括区间设备、车站设备、道岔密贴等检测和报警。使维修人员能及时更换设备,减少对列车运行的影响,防止事故发生。如信号微机监测系统,它能定时自动检测信号设备的电气特性、记录车站人员的操作过程、记录并回放故障状态等。其次为机车上设备的检侧,它包括机车信号、列车速度控制系统、机车及车辆热轴检测和制动系统检测。它主要是对列车操纵和实际运行状况,并进行存储,需要时输出。该设备是促进安全行车、预防事故、进行事故分析、提高作业效率和提高司机操纵水平的重要设施。

我国的铁路事业蒸蒸日上,随着经济的发展、科技水平的提高我们的铁路建设越来越完善,伴随着经验的积累跟技术的不断深入探讨研究会保障我们国家的财产跟人民的生命安全负起责任。铁路信号是铁路运输生存的命脉,我们研究信号对于铁路建设的正常运行具有深刻的意义。

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2铁路信号工程建设标准工作存在的主要问题

铁路信号是铁路运输的基础设施，是保障行车安全、提高运输效率和运营管理水平的重要装备。铁路信号技术的发展和铁路行业的发展密切相关，和科技进步紧密相连，铁路信号的发展水平是铁路现代化的重要标志。近年来，大规模、高标准铁路建设是中国铁路信号发展的重要时期，CTCS-2级列车运行控制系统日趋成熟，CTCS-3级列车运行控制系统研发成功并推广应用，为高速铁路的发展提供了可靠的技术支撑，技术水平达到世界先进水平，铁路信号工程建设标准水平也有了长足的进步。与此同时，建设安全、质量与效率、效益并重的优质铁路网络，为国家深化改革各项举措的大局服务，给铁路信号建设标准制定工作提出了更高、更迫切的要求。面对这种形势，当前的铁路信号建设标准还无法完全涵盖和满足全部工程建设的需要，尚存在一些不足之处。

2.1技术标准体系不健全

随着“四纵四横”铁路客运专线干线及一批城际铁路的建成，我国物流业的迅猛发展，中国铁路总公司的货运组织改革，以及货车装备的更新，繁忙干线逐步实施客货分线运输是大势所趋。一批以货运为主的铁路通道和工业企业专用铁路已投入建设，如晋中南运煤通道、蒙西至华中铁路、工业园区及物流园区专用铁路等。而我国铁路目前建立起来的铁路信号工程建设标准体系还不够完善，例如，具备自动驾驶功能的城际铁路、开行万吨大列的重载铁路、快速货运专线铁路、工业企业专用铁路等标准研究，有的刚刚起步，有的虽几年前已开展研究，但尚未出台有针对性的信号标准规范；一部分高速铁路信号工程建设标准还是暂行或试行规范，有待修订完善；铁路信号子系统标准规范还不完善，如250km/h铁路、无砟轨道客运专线铁路设置区间信号机的标准，道口信号标准规范等，尚缺失相关内容。

2.2通用图编制不完善

通用图是贯彻铁路主要技术政策和中心任务的有力工具，是实施标准、规范的可靠手段。通用图在铁路勘察设计中发挥着重要作用，有利于加快设计速度、保障设计质量。同时，通用图也是系统维护维修的重要基础资料。目前，铁路信号通用图的设计及数量少，覆盖范围小，更新改进速度慢，不利于工程设计及运营维护管理。例如，2006年原铁道部文件要求“ZPW-2000A区间小轨道电路不再纳入闭塞控制，仅完成报警、表示功能并纳入微机监测”，但至今尚未修订后的通用图，这就造成工程设计做法不统一，不利于信号工程施工和信号设备的运营维护。

2.3科研成果转化为标准规范不及时

制定铁路信号标准规范先进成熟的模式，是先规划标准体系，再分别立项研究实施，同时对建设、运营维护过程中所暴露出的具有普遍性的问题进行攻关研究，制定解决方案，进而形成标准规范。但现实情况是，立项研究的多，形成标准规范的少，且时效性较差。例如，电弧灼伤钢轨及胶结绝缘节的问题曾在多条高铁线路出现，铁路行业主管部门立项进行了专题研究，取得一些研究成果和解决措施，但解决方案至今未纳入铁路信号相关标准规范。

2.4信号标准规范管理机制有待进一步改进

从现状来看，铁路信号标准规范的部门主要为国家铁路局和中国铁路总公司。中国铁路总公司内的建设管理归口单位、运营管理归口单位、科技管理归口单位、工程管理归口单位等，信号标准规范及技术文件数量多、更新快，但内容零散、协调统一性差。各个单位有时仅针对本部门的管理职责制定标准规范及技术要求，疏忽了涵盖工程设计、工程施工、运营及维护、产品设计及生产等领域的执行单位的可操作性，文件执行困难，效果不佳。因此，有必要改进信号标准规范制定和的管理机制。

3铁路信号工程建设标准工作的改进

3.1改进原则

为实现构建具有中国特色的先进、成熟、适用的铁路信号建设标准体系的总体目标，必须以国家有关法律法规为基本准绳，以铁路行业规定为基本依据，总结国内铁路建设积累的成功经验，积极借鉴国外先进建设标准体系及管理策略，紧密围绕我国铁路信号工程建设和技术创新工作的发展规划与现实需求，全力推进铁路信号工程建设标准体系创新研究。改进铁路信号建设标准编制工作，应该把握以下主要原则。（1）立足我国路情，以科学发展观为指导，使建设标准具有良好的可拓展性和可持续性。（2）始终坚持“先进、成熟、经济、适用、可靠”的既定技术方针，使建设标准全面适应不同等级、不同类别的铁路线路，全面促进运营管理方式现代化，全面改善维护管理手段人性化。（3）充分体现建设标准的先导作用、指导作用和促进作用，及时修订和完善铁路信号工程建设标准。

3.2改进内容

3.2.1构建健全的铁路信号工程建设标准体系

应针对客货共线铁路、客运专线、重载铁路、城际铁路、工业企业专用铁路等不同等级、不同类别的铁路工程，全面建立涵盖系统研发、工程设计、试验测试、装备生产、施工工艺、运营维护等各个环节的铁路信号工程建设标准体系。

3.2.2完善铁路信号通用图

将一些普遍性、通用性较强的铁路信号标准图定型化，提高工程设计的统一性，为运营维护创造有利条件。

3.2.3推动科研成果及时向标准规范转化

坚持系统引进与自主创新相结合，吸纳最新科技成果，加强基础科研工作，不断修订和完善标准体系，建立开放、科学、动态的管理机制，突出标准规范制定的针对性和时效性。

3.2.4改进铁路信号标准规范的管理机制

加强铁路信号标准规范的顶层设计，标准规范的制定及单位应形成协调联动机制，提高铁路信号标准规范制定的科学性、系统性、协调性，注重标准规范的可操作性和执行效果。

3.3当前应重点关注的问题

近些年来，铁路建设迎来了黄金期、高峰期，每年都有大批铁路项目立项、开工、竣工，铁路信号建设标准存在的问题逐渐显现，甚至存在与当前建设形势不匹配、不利于运营维护的问题，亟待解决。

3.3.1重载铁路、工业企业专用铁路建设设计规范

需尽快出台大秦、朔黄等重载铁路已运营多年，并积累了较丰富的运营维护经验及科学试验数据，一批新的重载铁路即将开工建设，如蒙西至华中铁路。因此，需要尽快编制出台重载铁路信号建设标准规范，以满足铁路建设领域的迫切需求。随着我国经济运行持续向好，工业企业园区、物流园区等专用铁路建设需求如雨后春笋般大量涌现，该类型铁路具有用途单一、线路短、标准低、需与国家铁路接轨等特点。企业修建铁路往往以经济效益为主要衡量标准，强调低投入、高产出。因此，现行国家铁路有关标准规范不太适应工业企业铁路需求，有必要研究出台针对工业企业铁路的行业标准。

3.3.2尽快形成具备自动驾驶功能的城际铁路信号标准体系

目前，国内各大城市群已规划了较为密集的城际铁路，如珠三角、长三角、中原城市群等，该类型铁路具有行驶速度高（一般为200km/h~250km/h）、车站密、运输组织灵活多样、具备自动驾驶功能等特点。但目前针对城际铁路的自动驾驶功能仅出台了较少的方案指导性文件，尚未形成一整套信号建设标准规范。大批城际铁路的开工建设，亟需建立城际铁路信号标准体系。

3.3.3制定信号系统综合布线标准

铁路信号系统内CTC中心系统、信号集中监测中心系统，大量集中设置各类高性能服务器，电源、数据布线量大。传统方式均为设备之间直连布线，主机房内布线杂乱，强、弱电线电缆隔离防护困难，存在电磁干扰安全隐患，系统维护、扩展困难，故障排除时间长，对运营干扰大。综合布线方式可使中心系统强、弱电线电缆隔离防护更安全，光电缆布置及径路更合理、更集约，从而消除电磁干扰安全隐患，提高系统的可扩展性和可维护性。因此，铁路信号建设标准需要引入综合布线理念，并制定配套的标准规范来解决此类问题。

3.3.4加大科研力度，积极探索新一代列控系统建设标准

通过多年的工程建设和对运营维护经验的总结，我国铁路信号列控系统已经形成CTCS-0，2，3序列框架，形成一定的技术储备。研究开发基于无线车-地安全信息传输、卫星导航安全定位、移动闭塞（或虚拟闭塞）等技术的新一代CTCS-4级列控系统，以及适用于速度160km/h及以下庞大路网的CTCS-1级列控系统的条件已经成熟，因此应加大科研力量投入，尽早开展相关标准规范体系的研究制定工作。

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2内屏蔽层接续工艺改进

目前内屏蔽层接续工艺主要有2种，一是采用双铜环对屏蔽铜网和内屏蔽层进行压接，此种方式的缺陷在于容易造成芯线“皮－泡－皮”绝缘层的损伤。二是采用一截铜网与待接续的内屏蔽层重叠搭接，再用塑料扎带进行绑扎紧固，该方式不能保证内屏蔽层与铜网之间的可靠连接，尤其是当灌入冷封胶时，冷封胶逐渐渗入到内屏蔽层与铜网之间的接触面形成绝缘层。在这种情况下，如果有外界干扰电流在内屏蔽层上引起较大的纵向电动势，就会在内屏蔽层与铜网的接续处造成发热，甚至产生烧损电缆的严重后果。因此，必须采取技术手段实现内屏蔽层与接续铜网之间的可靠电气连接。为保证可靠接续，采用一种含有低熔点金属的焊锡膏进行快速焊接。具体方案如下：将内屏蔽层剥开2cm，在内屏蔽层与四线组之间缠绕一圈云母纸。在内屏蔽层与接续铜网接头处的接触面上，均匀涂抹一种含有低熔点金属的焊锡膏。将排流线（内屏蔽层与四线组间或在内屏蔽层外有一根铜导线称为排流线）缠绕绑扎在铜网与内屏蔽层的接头处，起到一定的固定作用。4．用电子气焊枪加热使焊锡膏熔化，实现内屏蔽层、接续铜网、排流线三者的可靠接续。经过反复实践操作，得出“锡膏焊接法”的特点：一是焊锡膏可以直接涂抹在屏蔽层与铜网的接触面上，比使用普通焊锡丝操作起来更方便；二是焊锡膏含有助焊剂和焊料粉，与普通焊锡丝相比更易融化，所需加热时间更短，四芯组外包裹云母纸，起到隔热、防火和绝缘的作用，仅这两点就可以避免损坏芯线绝缘层；三是焊锡膏在加热过程中有较强的去氧化膜功能和较好的粘附性能，焊接质量可靠。

3成端工艺改进

内屏蔽铁路数字信号电缆在结构上与普通铁路信号电缆相比，增加了内屏蔽层及排流线。内屏蔽铁路数字信号电缆引入室外信号箱盒进行成端时，要求将内屏蔽层及排流线引出并接地，这就是内屏蔽铁路数字信号电缆成端工艺的关键点。目前，施工单位常用的工艺，是采用铜压接管来压接内屏蔽层、排流线和引出线。然而，内屏蔽铁路数字信号电缆芯线的“皮－泡－皮”绝缘层在外力作用下容易损伤，作业人员难以掌握恰当的压接力度，一旦力度过大就会损伤芯线绝缘层，如果施工时只是破皮而未完全破损，那么这一隐患点就难以及时发现，只会在日后的运营过程中随着列车震动造成的摩擦最终破损而导致芯线对地绝缘不良。因此，解决这一问题的关键在于施工过程中要尽量避免对芯线“皮－泡－皮”绝缘层的挤压。经过大量工程实践摸索，建议采用一种含有低熔点金属的焊接材料进行焊接，来替代原来普遍采用的铜环压接或普通焊锡丝焊接工艺，具体操作如下：首先将内屏蔽层与四线组剥离开，再采用一种基于低熔点金属构成的焊锡膏将7×0．52塑料铜芯线与内屏蔽层进行焊接，焊接完成后认真整理内屏蔽层，可采用棉布隔离内屏蔽层与四线组，以防铜屏蔽层割伤芯线，由此杜绝损伤电缆芯线。

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Abstract: The signal power supply panel is to supply electrical equipment centralized, its performance is stable and reliable directly affects the safety of railway transportation. In this paper, some common problems existing in the railway signal power supply panel technology are discussed in detail, and puts forward some suggestions for improving the first turn.

Key words: railway signal power supply panel technology; problems; measures;

中图分类号：U284

随着我国铁路运输系统向高速、重载、信息化、智能化方向发展，铁路信号系统新技术、新装备不断投入应用。作为铁路信号基础设备之一，铁路信号电源也经历由传统电源屏向电子化、模块化、智能化电源屏的过渡，一系列新需求、新技术、新模式、新产品随之而来。其间铁道部颁布一系列技术条件和相关技术文件，对确保电源屏，尤其是客运专线电源屏的设计质量，充分满足铁路运输高安全性、高可靠性和高可用性需求起到重要的保障作用。但由于一些客观的原因，如我国铁路电网质量地区性差异较大，各种新型信号设备尤其是服务器等计算机类设备的广泛应用等，现行技术条件仍然存在一些与信号电源屏实际生产、应用及维护过程不适应或需要明确的地方，以下就针对这些问题展开探讨。

1 目前存在问题

1. 1 元器件陈旧落后

目前信号电源屏中大量使用 CJ10型交流接触器、二极管组合整流桥、非节能型铁心变压器感应调压器、饱和电抗器、分立元件控制板、老式螺旋式熔断器、普通闸刀开关、非盘用仪表、环氧树脂螺栓接线板、非阻燃端子板、非阻燃导线等器件，大多陈旧落后，可靠性低，故障率高，难以保证供电质量。

1. 2 屏体结构设计不合理

1.2.1 采用敞开式结构。目前在使用的信号电源屏，屏体结构都是敞开式的，后面仅以金属网相隔，不仅易触电，而且因粉尘、异物侵入，极易造成系统短路或接地故障。

1.2.1操作维修不方便。电源屏内元件落后、体积大，造成屏内

维修空间小，维修困难，而且操作开关位置偏下，增加了操作难度，有时甚至出现误操作。

1. 3 电路设计不合理

1. 3.1过流保护电路不完善。如电源屏停电恢复时，供电瞬间产生的大电流脉冲，易造成熔丝断丝。

1.3.2报警电路设计不合理。当输入电源相位不平衡或电源屏出现故障时，刺耳的报警声严重干扰了师生的正常教学秩序，同时也妨碍维修人员对故障的处理。

1.3.4 相序检查电路不完善。缺少三相电源相序检查调整措施，使调压屏在引入电源相序改变时，出现反向调整。

1.3.5辅助回路保护不完善。在一些电源屏中，对控制、计量、监测报警和保护等回路，没有单独设置短路保护元件，这是当前烧坏信号电源屏、继电器的最主要原因。

1. 4 稳压器和隔离变压器容量过大

目前信号电源屏的容量普遍余量过大，一般实际运行容量只有额定容量的三分之一左右，这样不仅造成材料和能源浪费，而且增加了工程的投资。

2 提高信号电源屏可靠性的一些改进措施和建议

2. 1 提高信号电源屏可靠性的一些改进措施

2.1.1将信号电源屏的老式螺旋式熔断器改为液压断路器，它的独特之处在于当脱钩时有较强的限流功能，并且寿命长，可靠性高，有效地提高了电源屏的安全保护和过流保护。

2.1.2 当输入三相电源不平衡时，输出波动较大，应在三相变压器的初级和次级设置调整线圈，通过正串、反串的不同组合，对输出电压进行调整，使之接衡。

2.1.3当三相电源相序改变时，易造成调压屏反向调整，应在三相电源输入端增加一套相序及断相防护继电器，当三相电源完整而且相序正确时，电子电路有输出，使安全型继电器吸起。当电子电路出现故障时，只能使其输出断路，使安全型继电器落下，符合“故障倒向安全”原则，电子电路为双套同时运行，确保防护功能不受干扰。

2.1.4交流转辙机屏故障时，报警系统一直处于工作状态，在相序监督报警电路中增加1 个4 位转换开关，保证了当电源出现故障时发出报警，故障恢复后可再次给出报警信号。

2. 2 提高信号电源屏可靠性的一些建议

2.2.1电路设计通用化。随着信号设备的迅猛发展，各厂家生产的信号电源屏都在不断革新，特别是保护电路，如过压保护、差动取样电路、断相保护、电压调整等方面，都有不同改进，电路设计不一，缺乏通用性，不便于维护管理，建议有关实验实训基地改造部门与厂家主动联系，优化电路，设计出与砂盘信号设备相适应的电源屏。

2.2.2交流稳压方式选择。信号电源屏的供电质量很大程度上取决于交流稳压器性能的优劣，原采用的饱和电抗器、感应调压器等交流稳压设备，体积大，反应慢，控制电路环节多，建议选择性能较好的交流稳压器，如参数稳压器和稳压变压器，达到设备简单，故障率低，便于维修的目的。

2.2.3完善防护系统。信号电源屏应对外电网和负载侵入等异常情况予以有效的防护，例如，对输入交流电源电压过高、过低（超出交流稳压器稳压范围）、停电、三相电源缺相、倒相序等情况予以检测，不符合要求即报警，且自动转换至备用电源屏。由于我院的综合演练室地处五楼顶层，在信号电源屏输入、输出侧均应加装性能良好的防雷设施和防短路电路，以保证供电的可靠性和人员安全性。

2.2.4报警系统智能化。信号电源屏故障报警均采用音响报警，不便于故障的判断和处理，报警取样点应适当“丰实”，显示直观，以便出现故障时，迅速判断处理，减少故障延时。

2.2.5方便使用和维修。大中站电源屏主备屏转换时，手动转换开关多，且开关位置偏下，难于辨认和操作，为方便使用和维修，宜采用自动转换方式；屏面仪表应改指针式为数字式；屏内器材应有明显的位置表示，并贴有电路图，便于辨认；应留有故障检测报警接口，便于和信号微机监测相连。

3 未来发展方向

3. 1 采用模块化结构

电源设备应由能实现不同功能的单元模块组成，如交流配电单元、整流器模块单元、直流配电单元等，单元模块应容量适中，以便根据站场需要，配置最佳供电系统，使冗余选择更加灵活。模块化结构非常方便于各电源的隔离，各部电路互相独立，减少了迂回，发生故障时，也便于查找和处理。

3. 2 实现智能化管理

电源系统的用户界面应采用多级菜单式的人—机对话界面的软件，根据屏幕提示，能非常方便地实现电源系统要求的各项功能。

3. 3 便于维护和使用

电源系统应有完善的监控功能，可实现各种告警功能和远距离实时监测各种数据的功能，方便维护和使用。

3. 4 采用封闭式结构

应在屏内设置温度传感器，以测量环境温度，并根据温度变化自动开停风扇，降低屏内温度。

4 改进电源屏的意义

在实际的工程中，综合实训室具有多种功能，能模拟铁路现场作业，效果逼真，而且优于直接在现场实习，因为现场的信号电源屏处于不间断运用状态中，绝对不允许人为制造并予以查找。而实际中实训基地的电源屏能为铁道信号专业学生进行调压、倒屏、故障查找和处理等各相动手练习，直观而安全。所以对旧电源屏进行更新改进势在必行，是为在校学生走向工作岗位奠定基础，也是适应我国铁路信号从传统技术向现代化技术发展的需要。

参考文献：

[1] 赵祚义.铁路信号电源屏存在的主要问题及产生原因[J]. 铁道通信信号. 2000(01)