高速铁路信号系统基础设备介绍

高速铁路信号基础设备，包括信号机、轨道电路、转辙设备、应答器等。这些设备大部分与既有线的信号基础设备是相同的，主要是根据高速铁路的运营需要进行针对性设计，体现高速铁路对于高安全性和高可靠性的要求。

（一）高速铁路信号机

高速铁路采用与普速铁路相同的信号机，但是根据不同的情况，信号机的设置不尽相同。

1．色灯信号机

色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号，原多采用透镜式色灯信号机，其结构简单，安全方便，现采用的组合式色灯信号机则是为提高在曲线上的显示距离而研制的新型信号机。

组合式信号机每个机构只有一个灯室，使用时根据信号显示要求分别组装成二显示、三显示及单显示机构，故称为组合式。灯室间无窜光的可能。

2．信号机的设置

（1）车站信号机的设置。

车站（含区间无配线站）应设进站、出站信号机，根据需要作业量较大的车站可设进路信号机、调车信号机和复示信号机，作业较为单一的中间站、越行站列车进路上可不设调车信号机。

进站信号机的设置位置应符合现行《铁路技术管理规程》的相关规定，进站信号机及接车进路信号机应采用现行的进站信号机机构，桥、隧地段信号机以及高柱信号机构外缘与接触网带电部分不符合安全距离要求时可采用七灯位矮型信号机。

出站信号机及发车进路信号机采用“红、绿、白”三灯位矮型信号机，与传统的出站信号机不同，增加了引导信号，可以在因发车进路轨道电路故障或出站信号机允许灯光断丝情况下，以引导方式将列车发至区间。出站信号机必须在要求地面信号机点灯的情况下才能开放引导信号，点亮红色和月白色灯光。

调车信号机应采用现行规定的矮型调车信号机，尽头到发线上阻挡列车运行的调车信号机采用出站信号机机构，并封闭绿色灯光。

（2）动车段（所）信号机的设置。

动车段（所）宜设进站、出站及调车信号机，动车段（所）与相关车站较远时，动车组按照列车方式进出动车段（所），动车段（所）需要设置进出站信号机，但遇到动车运用所与相关车站较近且采用调车方式能满足能力需要时，动车运用所不设置进出站信号机，全部设置调车信号机。

（3）线路所信号机的设置。

线路所设通过信号机，其信号机构与进站信号机相同，高速铁路线路所通过信号机较传统铁路增加了引导信号，在因发车进路轨道电路故障或通过信号机允许灯光断丝情况下，以引导方式将列车发至区间。点亮引导灯光必须在要求地面信号机点灯的情况下进行，开放引导信号时，点亮红色灯光和月白色灯光。

（4）停车标志牌的设置。

在无货运列车的高速铁路区间不设地面信号机，在区间闭塞分区分界点的线路左侧设停车标志，为安装方便，标志牌首选安装在接触网支柱上，根据现场情况也可安装在路基或防护墙上，标志牌不应设置在电分相区及附近一定范围内。

（5）预告牌的设置。

车站进站信号机及防护区间道岔的通过信号机不设预告信号机，但设置有预告标志牌，由于启用地面信号机时是按照站间闭塞行车的，所以无论正向运行还是反向运行都要设置预告牌。预告标志牌按照技规规定成组设置在进站信号机及防护区间道岔的通过信号机外方900 m、1 000 m、1 100 m处，对于距离较短无法成组设置预告牌的区间，不设置预告牌，预告标志牌宜就近安装在接触网支柱上。

3．信号显示

在既有线提速区段，其信号机的设置与显示仍采用原来的方式，在兼顾货运的200～250 km/h高速铁路，其信号机的设置与显示同既有线，在不兼顾货运的200～250 km/h高速铁路和300～350 km/h高速铁路，区间不设通过信号机，车站的进、出站信号机平时灭灯。

（1）常态灭灯与常态点灯。

ATP车载设备正常工作时，司机以车载信号行车，地面信号机开放已无意义，所以车站及线路所列车信号机应常态灭灯不显示，仅起停车位置作用。仅运行动车组的高速铁路，遇列车未装设列控设备（可能包括维修车、轨道车等）或列控设备停用时，相应的列车信号机应经人工确认后转为点灯状态。

常态灭灯的车站（含无配线车站）出站信号机和防护区间道岔的通过信号机开放允许信号时应检查站间空闲条件。

（2）地面信号机显示。

地面信号机显示允许信号时，仅表示允许列车或车列越过该信号机，出站信号不区分进路方向。

进站、进路信号机显示含义：一个黄色闪光和一个黄色灯光表示准许列车按限速要求越过该信号机，经道岔侧向位置进入站内准备停车；一个红色灯光和一个月白色灯光表示准许列车在该信号机前方不停车，以不超过40 km/h的速度进站或通过接车进路，并须准备随时停车；其他信号显示符合《技规》的规定。

出站信号机显示含义：一个绿色灯光表示准许列车由车站以站间闭塞方式出发，前方站间空闲；一个红色灯光和一个月白色灯光表示准许列车由车站以站间闭塞方式出发，发车进路列车速度不超过40 km/h，并须准备随时停车；其他信号显示符合《技规》的规定。

调车信号机及动车段（所）列车信号机应常态点灯。

区间不设置通过信号机的高速铁路与区间设置通过信号机的高速铁路的衔接车站，应按照股道的主要接发车方向分别设置信号机构。

（二）高速铁路轨道电路

轨道电路在高速铁路中的作用，一是监督列车的占用；二是传递行车信息。在既有线提速区段，区间采用ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，站内采用25 Hz相敏轨道电路。

在新修高速铁路，区间采用ZPW-2000A/K型无绝缘轨道电路，用于列车占用检查和向列车提供前方闭塞分区空闲信息。站内正线原则上采用与区间同制式的有绝缘轨道电路（又称一体化轨道电路），中间站、越行站站内咽喉区比较简单，为减少站内轨道电路制式、简化工程设计，站内其他轨道区段也采用了与正线同制式的有绝缘轨道电路。大站的正线及到发线采用与区间同制式的有绝缘轨道电路，只有大站的站内其他轨道电路区段才采用25 Hz相敏轨道电路。

1．客专ZPW-2000A轨道电路技术特点

站内采用与区间同制式的客专ZPW-2000A轨道电路；站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构，轨道电路在大秦线站内ZPW-2000A轨道电路的基础上，使道岔分支长度由小于等于30 m延长到的160 m，提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性、灵活性，方便了设计。

2．站内ZPW-2000A轨道电路结构

ZPW-2000A轨道电路结构如图5-2-1所示。站内轨道电路的特点如下。

图5-2-1　ZPW-2000A轨道电路结构示意图

站内道岔区段轨道电路采用“分支并联”一送一受轨道电路结构，以实现道岔弯股的分路检查防护和车载信号信息的连续性传输。具体如下。

（1）加跳线和绝缘节。

（2）带适配器的扼流变压器的作用有两个：降低不平衡牵引电流在扼流变压器两端产生的50 Hz电压，使其不大于2.4 V；导通钢轨内的牵引电流，使其畅通无阻。

（3）为了消除列车车载信号的接收“盲区”，在道岔绝缘节处采用“跳线换位”和在轨道电路收发端处采用轨道电路钢轨引接线迂回的方法。

（三）道岔转辙设备

转辙设备包括转辙机、外锁闭装置、密贴检查器、下拉装置和融雪设备，用来对道岔进行转换和锁闭，并给出道岔表示。

1．转辙机的设置

一组道岔由一台转辙机牵引的称为单机牵引，由两台转辙机牵引的称为双机牵引，由两台以上转辙机牵引的称为多机牵引，一组道岔设置多少台转辙机，要区别不同情况。

在既有线提速区段，正线采用12# 提速道岔，在高速铁路，正线采用18# 提速道岔，联络线路采用30#、38# 或42#、62# 道岔。提速道岔均采用外锁闭方式，由交流转辙机牵引，有S700K型、ZYJ7型、ZDJ9型，必须多点牵引多点检查。其他道岔采用ZD6系列电动转辙机。

转辙机的数量要视道岔号码、固定辙岔还是可动心轨、S700K型转辙机还是ZYJ7型转辙机而定。

2．S700K型电动转辙机(www.xing528.com)

S700K型电动转辙机是由于提速需要，从德国西门子公司引进设备和技术，经消化吸收和改进后，迅速在全路主要干线推广运用的转辙机。

S700K型电动转辙机的产品代号来自德文“Simens-700-Kugelgewinde”，其含义为西门子具有6 860 N（700 kgf）保持力带有滚珠丝杠km/h的电动转辙机。

（1）S700K型电动转辙机分类。

S700K型电动转辙机规格齐全，不仅能满足道岔尖轨、可动心轨的单机牵引，而且也能满足双机、多机牵引的需要。

根据安装方式不同，每一种类又分为左装、右装两种。不同种类的S700K型电动转辙机不能通用。

（2）S700K型电动转辙机结构。

S700K型电动转辙机主要由外壳、动力传动机构、检测和锁闭机构、安全装置、配线接口五大部分组成，其结构如图5-2-2所示。

图5-2-2　S700K型电动转辙机结构图

（四）应答器

应答器是CTCS-2级列控系统中车地信息传输的主要设备之一。随着列车运行速度的不断提高，仅依靠轨道电路发送闭塞信息，在信息量方面已经不能满足列车安全高速行驶的要求，需增加应答器向列控车载设备提供大量固定信息和可变信息。

地面应答器设备包括：无源应答器、有源应答器、应答器地面电子单元（LEU）以及应答器读写工具等。为实现系统功能，列控地面设备通过车站列控中心与车站联锁系统、CTC/TDCS车站分机连接。

1．应答器的功能

应答器向列控车载设备传送以下信息。

（1）线路基本参数。

如线路坡度、轨道区段长度等参数。

（2）线路速度信息。

如线路最大允许速度、列车最大允许速度等。

（3）临时限速信息。

当由于施工等原因引起的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临时限速信息。

（4）车站进路信息。

根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”“线路速度”“轨道区段”等线路参数。

（5）道岔信息。

给出前方道岔侧向允许列车运行的速度。

（6）特殊定位信息。

如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等。

（7）其他信息。

固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。生“列车通过”信号。

2．应答器的分类

根据应答器所传输报文是否可变，应答器分为固定信息应答器（无源应答器）和可变信息应答器（有源应答器）。

每个无源应答器预先固定写入一条应答器报文，列车经过该应答器时，固定发送预先写入的报文。

无源应答器用于发送固定不变的数据。无源应答器设于闭塞分区入口和车站进、出口处，用于向列控车载设备传输闭塞分区长度、线路速度、线路坡度、列车定位等静态信息。

有源应答器设置于车站进、出口处，通过专用的应答器电缆与LEU连接，根据LEU设备所发送的报文，变化地向列车传送应答器报文信息，主要是进路信息和临时限速信息。

3．应答器的工作原理

应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，用于在特定地点实现地面与列车间的相互通信。车载天线与应答器之间按电感耦合的原理进行工作。

安装于两根钢轨中心枕木上的地面应答器不要求外加电源，平时处于休眠状态。当车载天线接近应答器时，应答器的耦合线圈感应到27 MHz的磁场，能量接收电路将其转化为电能，从而建立起应答器工作所需要的电源，应答器开始工作，把存储的1023位数据报文循环发送出去，直至电能消失。车载天线将接收到的数据报文传送给应答器传输模块（BTM），经过滤波、放大、解调后，对接收到的数据报文进行解码，还原得到用户报文，然后发给车载列控设备。

通过无线读写工具可以向地面无源应答器写入数据报文；列控中心、车站联锁等设备可通过接口给地面电子单元（LEU）提供列车可变信息，LEU将对应的传输报文发送给地面有源应答器。

4．地面应答器的安装位置

在车站进站口和出站口处设置有源应答器。有源应答器按双向传输信息设计。在车站进站口和出站口处、区间运行正方向每隔3～5 km设置一组无源应答器（一般按每隔三个闭塞分区设置一组）。无源应答器均按单向传输信息设计。应答器的正线线路参数应交叉覆盖，以实现信息冗余。

应答器设置在线路中心线上，如图5-2-3所示。

图5-2-3　应答器在线路上的布局

5．应答器编号和名称

每个应答器（组）都有一个编号，并且该编号在全国铁路范围是唯一的。

应答器编号图如图5-2-4所示。

图5-2-4　应答器编号图

（1）应答器编号规则。

① 每个应答器（组）的编号由车站编号+应答器（组）编号共同构成，车站编号与ETCS系统车站编号规则相同，每个车站编码在全国是唯一的。

② 应答器编号以每个应答器（组）为一个基本单元进行编写，编号顺序以列车正运行方向为参照，按从小到大的原则进行编排。

③ 每个应答器组可由1～8个应答器组成，以列车正运行方向为参照，列车首先通过的应答器其位置为①，其他以此类推。