“闭塞”列车运行安全的保护神

2020-03-04 02:33:06 来源：范文大全收藏下载本文

“闭塞”—列车运行安全的保护神

梁政

“闭塞”一般是指与外界隔绝的意思。这里说的闭塞是铁路信号的专用名词，是指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。闭塞设备即为实现“一个区间（闭塞分区）内，同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间信号设备。铁路应用的区间闭塞类型有人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞三类。

19世纪40年代以前，列车运行是采用时间间隔法。即先行列车发出后，隔一定时间再发出同方向的后续列车。这种方法的主要缺点是不能确保安全。当先行列车运行不正常时（晚点或中途停车等），有可能发生后续列车撞上前行列车的追尾事故。1842年英国人库克提出了空间间隔法，即先行列车与后续列车间隔开一定空间的运行方法。这种方法于1858年开始在英国推行使用。因为它能较好地保证行车安全而被世界各国广泛采用，逐步形成铁路行车区间的闭塞制度。1866年，美国就已经开始采用自动闭塞，其控制用的电磁铁电路最初是由通过列车车轮动作的轨道设备或踏板来接通。后来发明了轨道电路，自动闭塞的电路改用轨道电路控制。1876年电话发明后，不久就有了电话闭塞。电话（电报）闭塞靠人工保证行车安全，两站间没有设备上的锁闭关系。1878年英国人泰尔研制成功电气路牌机。1889年发明了电气路签机。中国铁路早期实行单路签行车方式。例如京奉（今京沈）铁路1903年以前，沪宁铁路1913年以前均

1 采用单路签行车制。从1903年起，中国主要铁路干线相继装设电气路签和电气路牌机，在相当长的岁月里，它们一直是铁路行车闭塞的主要方式。1925年，秦皇岛—南大寺间开通了半自动闭塞，随后扩展到唐山—山海关间。1924年，大连—金州、苏家屯—沈阳间开始采用自动闭塞，1933年大连—沈阳间全线开通。中华人民共和国成立后，铁路区间闭塞设备发展迅速，即由人工闭塞逐步更新为半自动闭塞和自动闭塞。我国自行研制的继电半自动闭塞设备性能稳定、操作方便，在中国铁路上得到了广泛应用。截止到2002年底，中国国家铁路有近4万公里的半自动闭塞线路。从1955年中国开始新建自动闭塞，到2002年底累计建成20682公里。国家铁路使用电气集中控制的车站已有5278个，占营业车站的91.8%。

人工闭塞就是将站与站之间线路划分为一个区间，在区间的入口和出口处装设闭塞设备，行车人员利用这些闭塞设备相互联系,在确认区间线路空闲的条件下,签发路票、路签或路牌,作为列车进入这一区间的凭证,或用装设于闭塞区间入口的信号机的开放显示作为列车进入这一区间的凭证。人工闭塞又分为电报闭塞和电话闭塞、电气路签闭塞和电气路牌闭塞。

电报闭塞和电话闭塞是在两站间用电报或电话联络办理行车手续，是铁路初期使用过的闭塞方式，以后只在电气路签闭塞、半自动闭塞、自动闭塞等闭塞设备发生故障时，才使用电报闭塞和电话闭塞作为应急手段。

2 电气路签闭塞和电气路牌闭塞是以路签或路牌作为列车占用区间凭证的闭塞方式。这种方式只用在单线上，闭塞区间的两端车站各装设一台电气路签或路牌闭塞机。

这两台电气路签或路牌闭塞机间具有电气锁闭关系，由两端车站人员相互协同操作。当从任一方车站的路签或路牌闭塞机内取出一枚属于这一区间的路签或路牌并交给列车做为占用这一区间的凭证后，列车到达前方站时将该路签或路牌交给到达站行车值班员放入该站的闭塞机内。若这一列车不把路签或路牌放回双方任一个路签或路牌闭塞机内，则就不能再从路签或路牌闭塞机内取出路签或路牌。这就限制了其他列车驶往这一区间。这种闭塞方式的缺点是授

3 受路签或路牌和办理闭塞时间较长，限制了通过能力。此外，在上、下行列车次数不等时，路签或路牌会向一方车站的闭塞机内聚集，常常需要倒签或倒牌，以调整各路签机或路牌机内路签或路牌存放的数目。

半自动闭塞就是以装设于闭塞区间入口的信号机的开放显示为凭证的闭塞方式。在闭塞区间的两端车站设置半自动闭塞机，使它们相互间具有电气锁闭关系，并用轨道电路（或轨道接触器和计轴装置等）对列车占用闭塞区间和列车到达车站的情况进行检测。闭塞区间两端车站的半自动闭塞机由两端车站协同操作，只有在办好区间闭塞的条件下，出站信号机才能显示进行信号，作为列车占用闭塞区间的凭证。列车一旦进入设在闭塞区间入口处的短轨道电路时，由于车轮短路了两侧钢轨的轨道电路，通过轨道电路设备的作用，出站信号机便自动地关闭，对后面的列车显示出停车信号。

4 列车通过短轨道电路后直至列车到达下一个车站前，半自动闭塞机始终使出站信号机保持显示停车信号。使其它列车不能进入该闭塞区间。

半自动闭塞的优点：

优点：①不会有路签磨损和丢失的情况，也不需要倒签或倒牌。②列车不需要为交接路签或路牌而减低速度。③改善了行车人员的劳动条件，简化了办理闭塞手续。不足：①当区间线路发生故障，如钢轨折断时，半自动闭塞设备不能及时作出反映。②半自动闭塞还需人工办理闭塞手续，当铁路的运量不断增大，要求进一步提高区间通过能力时，半自动闭塞就更显示出它自己的局限性。

自动闭塞就是通过信号机可以自动变换显示，列车凭信号机的显

5 示行车，这种闭塞方法完全是自动进行的，故叫自动闭塞。自动闭塞是由运行中的列车轮轴，将左右两条钢轨上的轨道电路短路自动完成闭塞任务的一种设备。

自动闭塞就是把站间区间划分为若干个闭塞分区，每个闭塞分区都装设连续的轨道电路，当一个闭塞分区被列车占用，这一闭塞分区的轨道电路就使闭塞分区入口的信号机自动关闭（给后续列车显示停车信号），使其他列车不能进入。采用自动闭塞，可以最大限度地缩短闭塞区间的长度，而且不需办理闭塞手续。这样可以增大列车密度，提高线路通过能力。

自动闭塞按信号显示数目分，有三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。三显示自动闭塞的通过信号机有3个显示,即列车前方第一个闭塞分区内有车占用时显示停车信号（红色灯光）；前方只有一个闭塞分区空闲时显示注意信号（黄色灯光）；前方有两个以上闭

6 塞分区空闲时显示进行信号（绿色灯光）。三显示自动闭塞在列车通过进行信号后，通过注意信号才会遇到停车信号，这就使司机能够从容地驾驶列车。因此三显示自动闭塞应用广泛。四显示自动闭塞则有4个显示，即可显示出停车、注意、减速、进行等4个信号。四显示自动闭塞在比较繁忙的区段，以及在列车运行速度同列车制动距离的差别很大的区段装设。四显示自动闭塞增加一个减速信号，这对于速度高的列车或重载列车（质量大制动距离长），可利用两个闭塞分区的长度来满足其制动的距离要求。对于轻载列车或低速列车，“减速信号”只作为进行信号使用，这样可以保证各种列车以一定速度通过黄灯的注意信号，以便在停车信号前停车。

在自动闭塞区段中，由于相邻两个车站之间的正线划分成许多闭塞分区，两个站之间可以同时有两个以上的同向列车占用，比其他闭塞制度提高了区间通过能力。同时，由于轨道上全部装设了轨道电路，当区间有列车占用或钢轨折断时，都可以自动地使信号机显示停车信号，能够更好地保证列车在区间内运行的安全。

移动闭塞是一种区间不分割，根据连续检测先行列车位置和速度，进行列车间隔控制，确保后续列车不会与先行列车发生冲突，能够安全停车的列车安全系统。移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号，而移动闭塞虽然也有防护列车运行安全的闭塞分区，但其闭塞区间是移动的，是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、7 区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化而改变，随着列车运行而移动。

移动闭塞的想法产生于60年代，由于当时技术条件的限制，难以变成现实。到了80年代，计算机技术和通信技术的飞速发展，为移动闭塞系统的实现创造了条件。近年来，各国相继投入力量研制基于通信的列车控制系统CBTC，具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE,日本铁道综合技术研究所的CARAT系统、欧洲铁道联盟研究所的ETCS系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。这些系统的共同点是列车和地面间有各种类型的双向通信手段，可以在确保列车运行安全的前提下，最大限度地缩短列车运行间隔，提高线路通过能力。从而提高运营效率。

移动闭塞的线路取消了物理层次上的分区划分,而是将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元,每个单元长度为几米到十几米之间,移动闭塞分区即由一定数量的单元组成,单元的数目可随

8 着列车的速度和位置而变化,分区的长度也是动态变化的。移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度,轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔,并将相关信息(如先行列车位置,移动授权等)传递给列车,控制列车运行。

实现移动闭塞的基础是，必须保证列车和地面控制系统的双向连续通信。早期的移动闭塞系统是通过在轨间布置感应环线来定位列车和实现车载计算机(VOBC)与车辆控制中心(VCC)之间的连续通信。

现今,大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信。在采用轨旁基站的无线通信系统中,系统还必须考虑100%的备用率进行基站布置,以消除在某个基站故障时可能出现的信号盲区。

9 需要特别说明的是，当列车速度超过250km/时，列车行驶一公里只要十几秒，司机视觉能力对信号做出判断的最少时间为3～5秒，司机已无法对地面信号机的显示作出判断和反应，传统的信号控制系统以及以人为主的保证行车安全的控制方式，已不能适应列车运行安全的需要。因此在高速动车组上都使用了ATP（自动列车保护）系统，车载计算机根据接收到的地面信息以及列车参数，实时计算出列车运行的允许速度，监督列车运行。一旦列车运行速度超过允许速度，将自动控制列车实施制动，自动降低列车速度，保证列车在前方目标点停车，确保行车安全，它还能实现自动加速、自动减速、对位停车，自动控制车门的开放和关闭，使列车既能高速行驶，又保证了运行安全。

作者联系方式：南宁铁路局多元投资集团天道信息技术公司

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