揭秘：動(dòng)車(chē)信號系統是如何工作的？

　　根據《鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)技術(shù)管理辦法（試行）》（200～250km/h部分），動(dòng)車(chē)的信號系統主要包括計算機聯(lián)鎖系統、列車(chē)運行控制系統、調度集中系統和信號集中監測系統等。

　　在這其中，調度集中系統（CTC）負責列車(chē)運行監視、車(chē)次號追蹤、列車(chē)運行計劃調整和臨時(shí)限速設置等功能，相當于鐵路的指揮中樞。列車(chē)運行控制系統（CTCS）則是監控列車(chē)安全運行的控制系統，包括列車(chē)自動(dòng)監控系統（ATS）、列車(chē)自動(dòng)防護子系統（ATP）、列車(chē)自動(dòng)運行系統（ATO）三個(gè)部分。信號集中監測系統像是一只獨立的眼睛，全程監控以上信號系統發(fā)生的所有過(guò)程。

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

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

　　鐵軌本身是導電體，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。如果該區段內有車(chē)，金屬導體的車(chē)輪就會(huì )在車(chē)輪區域內的軌道短路，使得該區段原本產(chǎn)生的電壓為零。根據這個(gè)原理，監控部門(mén)就可以通過(guò)對每一個(gè)區段的電路檢測來(lái)保障行車(chē)安全。即如果特定區段軌道電壓為零，則發(fā)出區段占用信息，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，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)出應該發(fā)出的列車(chē)占用信號。此外，鐵道軌道表面生銹、風(fēng)沙覆蓋等也有可能導致發(fā)生上述狀況。因此，還有一套計軸系統能夠解決這個(gè)問(wèn)題。

　　計軸系統的原理是在鐵路某一區段的入口和出口處設立監測點(diǎn)，來(lái)監測計算進(jìn)入本區段列車(chē)的車(chē)輪數量和離開(kāi)本區段列車(chē)的車(chē)輪數量，若進(jìn)出的車(chē)輪數量一致，就說(shuō)明途徑該區段的列車(chē)已經(jīng)完全離開(kāi)，區段將處于空閑狀態(tài)，下一列列車(chē)可以進(jìn)入該區段；若進(jìn)出的車(chē)輪數量不一致，則說(shuō)明列車(chē)還在本區段內，區間處于占用狀態(tài)，下一列列車(chē)暫不能進(jìn)入該區段。

　　通過(guò)上述的區段電壓檢測以及計軸系統，將會(huì )控制列車(chē)行駛過(guò)程中每個(gè)區段入口處的信號機，根據實(shí)際區段占用情況來(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)可以按照最高等級的限制速度行駛。

　　同時(shí)，調度中心的監控臺上也會(huì )顯示區段占用、道岔位置和信號燈顯示狀態(tài)等信息，車(chē)站值班人員結合運行圖和調度計劃，通過(guò)控制臺向聯(lián)鎖系統發(fā)出指令，聯(lián)鎖系統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)將沿途的信號燈設置為綠燈，為列車(chē)開(kāi)放線(xiàn)路，列車(chē)按照地面的信號指示沿著(zhù)指定的線(xiàn)路行駛。

　　這里要注意，聯(lián)鎖系統是通過(guò)對實(shí)際信息的采集，由計算機系統來(lái)判斷安全防護條件是否滿(mǎn)足，以及確定是否執行為列車(chē)開(kāi)放某一條線(xiàn)路的指令。如果計算機系統通過(guò)檢測分析判斷發(fā)現線(xiàn)路中有某個(gè)區段被占用或計劃開(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，不滿(mǎn)足開(kāi)放線(xiàn)路的安全條件，那么計算機聯(lián)鎖系統將拒絕執行值班人員的命令，不開(kāi)放新的線(xiàn)路。

　　但是在列車(chē)運行過(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)際運行信息，都會(huì )被集中到列車(chē)調度指揮系統（TDCS）中，TDCS會(huì )將原有的列車(chē)運行圖與實(shí)際的列車(chē)運行狀況進(jìn)行比較分析，然后自動(dòng)生成新的臨時(shí)列車(chē)運行計劃，并將新的運行計劃經(jīng)確認后自動(dòng)下達到相關(guān)的各個(gè)車(chē)站和客貨列車(chē)，逐步恢復鐵路運輸的正常秩序。

　　如果向聯(lián)鎖系統發(fā)出指令的車(chē)站值班人員因故無(wú)法工作，車(chē)站的調度系統仍然能夠自動(dòng)化運行。這就要依靠分散自律調度集中系統（CTC）。分散自律調度集中系統相當于TDCS的一個(gè)分機，除了涵蓋列車(chē)調度指揮系統的全部行車(chē)調度指揮功能外，還設立了一套計算機子系統，該子系統根據分散自律調度集中系統自動(dòng)形成下達的運行圖和本車(chē)站各個(gè)軌道區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)，能夠實(shí)現車(chē)站的無(wú)人干預和無(wú)人值守。

　　如果說(shuō)軌道電路檢測、道岔口、信號燈等都是系統收集外界信息的觸手，TDCS和CTC相當于接收所有信息后進(jìn)行處理的指揮整個(gè)系統的大腦，鐵路信號微機監測系統則是一只獨立的眼睛，全程監控以上信號系統發(fā)生的所有過(guò)程。

　　鐵路信號微機監測系統將采集反映軌道電路工作狀況的軌道電壓、反映道岔轉轍機工作狀況的道岔動(dòng)作電流、反映道岔是否被推到指定位置的道岔缺口、控制臺上各種顯示單元的狀態(tài)等等一系列參數；若發(fā)現參數超出正常范圍時(shí)，就會(huì )向監測中心發(fā)出報警信息，管理部門(mén)可立即派技術(shù)人員處理故障，以預防事故的發(fā)生。

　　另外，鐵路信號微機監測系統還記錄車(chē)站值班人員全天對控制臺的操作過(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定的行為，對車(chē)站值班人員進(jìn)行監督。鐵路信號微機監測系統所采集的所有數據，都做處理分析，分類(lèi)存儲。鐵路信號微機監測系統因此被稱(chēng)為電務(wù)系統的“黑匣子”。