淺析鐵路信號測試系統

【摘 要】隨著鐵路技術的飛速發展，鐵路信號系統越來越復雜，設備間和信號間的相關性越來越大，這使得實際中出現的故障呈現復雜化和多樣化。為了更好的發現和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開發一種新型鐵路信號測試系統是十分必要的。

【關鍵詞】鐵路信號；測試系統；安全

0.引言

鐵路信號系統，通常是由多種機電設備組成的復雜控制系統，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著重要作用。為了更好的發現和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行， 因此研究開發一種新型鐵路信號測試系統是十分必要的。信號設備是鐵路運輸的耳目，對行車安全關系很大。它分為信號、聯鎖設備和閉塞設備三類。為了保證設備質量，鐵路信號設備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標準。當變更設備結構時，須經鐵道部批準。

1.對各類信號設備安全的共同要求

各種信號均須符合下列各項要求：①除與機車車輛發生直接相互作用的設備如車輛減速器、限界檢查器等以外，信號設備的任何部門不得侵入現行國標 GB146-59規定的建筑接近限界（包括曲線部分的加寬）。②所有信號設備的安裝，均須符合批準的安裝標準圖和設計圖的要求。③信號設備的聯鎖關系，必 須與批準的聯鎖圖表一致，并滿足《鐵路技術管理規程》的要求。④各種基礎或支持物不應有影響強度的裂紋，安裝穩固，其傾斜限度不得超過10mm。信號機柱 應垂直安裝，其傾斜限度不應超過36mm。⑤各種信號設備的機械部分和電氣特性，都應符合規定的技術標準。⑥對設有加鎖、加封的信號設備，均應加鎖、加封 或裝設計數器。⑦鐵路信號設備及其電路，應保護在發生故障時導向安全，以免出現危及行車安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線（包括架空線電纜接入）及 軌道電路等外線連接的信號設備，必須設置外部防護設施（雷電防護、安全地線等）。⑨在交流電力牽引區段的防護要求：a為了保證人身安全，信號設備外緣距接 觸網帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網帶電部分5m范圍內的金屬結構如信號機構、梯子、安全柵網以及繼電器箱箱體、轉轍握柄等均須接地。c同一設備接地時，嚴禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點，又接向專用地線。

2.對各類信號設備的具體安全要求

2.1對信號（裝置或顯示）的安全要求

①對信號的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當發生故障時能給出最大限制的顯示，保證行車安全。②信號機（含表示 器，下同）的顯示方向，應使接近的列車或車列容易辯認信號顯示，并不致被誤認為鄰線的信號機。 信號機的顯示，均應使其達到最遠。曲線上的信號機，應使接 近的列車能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號機及表示器的顯示距離，在正常情況下應符合下列規定：a.進站、通過、遮斷、防護信號機，不得少于 100m；b.出站、進路、預告、駝峰、駝峰輔助信號機，不得少于400m；c.調車、矮型出站、復示信號機，容許、引導信號機及各種表示器，不得少于 200m；在地形、地物影響視線的地方，進站、通過、預告、遮斷、防護信號機的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號機開放后，均應按《鐵路技術管 理規程》規定的條件，在列車或車列運行的適當時期及時關閉，若恢復定位狀態。⑤進站、出站、進路、通過和防護信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時， 均應視為停車信號。⑥色燈信號機的機構及燈光配列形式，應符合規定的標準。以兩個基本燈光組成一種信號顯示時，應在一條垂直線上，并應有一定的間隔。由兩 個同色燈光組成的一種信號顯示時，其顏色一致。

2.2對聯鎖設備的安全要求

為保證站內的列車運行、調車作業安全，站內正線、到發線上的道岔，及聯鎖區范圍內的道岔，均須與有關信號 機聯鎖。區間內正線上的道岔，也必須與有關信號機或閉塞設備聯鎖。①各種聯鎖設備均須滿足下列安全、要求：a.當進路上的道岔開通位置不正確、或敵對信號 機未關閉時，防護該進路的信號機不能開放；信號機開放后，該進路上的有關道岔不能扳動，其敵對信號機不能開放。b.正線上的出站信號機未開放時，進站信號 機不能開放為通過信號；主體信號機未開放時，其預告信號機不能開放；色燈復示信號機應保證不間斷地檢查主體信號機的開放條件。c.裝有轉換鎖閉器、電動或 電空轉轍機的道岔，當第一連接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時，不能鎖閉或開放信號機。②電氣集中聯鎖設備還應保證下列要求：a.當機車車輛 通過道岔時，該道岔不能轉換。b.向有車占用的線路排列列車進路時，有關信號機不能開放。c.能監督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時，使防護該進路的信號 機自動關閉。

3.對閉塞設備的安全要求

①區間內正線上的道岔必須與閉塞設備聯鎖，當區間道岔未開通正線時，兩端站不得開放有關信號機。②當列車或后部補機需由區間返回原發車站時，自動閉塞或半自動閉塞應設鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設 備以前，摻有鑰匙路簽的列車或后部補機占用的區間，不得解除閉塞，出站信號機不得開放。③自動閉塞設備應保證：當閉塞分區被占用或軌道電路失效時，防護該 分區的信號機自動關閉；當進站及通過信號機紅燈滅燈時，其前一個信號機應自動顯示紅燈；當閉塞設備中任何元件或部件發生故障時，不得出現信號的升級顯示； 在站內控制臺上應有相應的區間情況的表示。④繼電半自動閉塞設備應滿足下列要求：①出站（或通過）信號機開放的條件是，單線區間在得到對方站的同意接車信 號后，雙線區間在得到對方站的列車到達信號后。②電鎖器聯鎖的車站，操縱發車手柄（或按鈕）后，電氣集中聯鎖的車站，出站信號機開放后，均不能按正常辦法 取消閉塞。③列車從發車站進入區間后，出站信號機應自動關閉，并使雙方站閉塞機處于閉塞狀態，在列車到達接車站以前不能解除，有關出站信號機，不能開放。

4.基于ARM9的通用鐵路信號測試系統的研究

一種基于ARM9的通用鐵路信號測試系統，用以幫助 工作人員發現和分析診斷故障。整個系統分為兩大部分，即基于單片機的前端采集部分和基于ARM9的主板部分，兩部分之間通過雙口RAM進行雙機通信。前端 采集部分選用SST公司的89E58RD單片機做主控制器，主要完成信號采集、數據存儲等功能。主板部分采用三星公司ARM9系列的S3C2440A處理 器作為核心處理器，并采用Linux操作系統，實現對雙口RAM數據讀取、處理、顯示、存儲、傳輸和前端采集路數控制及存儲數據二次處理分析等功能。系統 設計實現了對通用鐵路信號量的多路采集、處理顯示、帶時間信息的大容量數據存儲、組成柔性多點測試網絡和 對存儲數據簡單二次分析處理等功能。本文在對系統采集量、功能要求、關鍵技術進行了分析基礎上，給出了系統總體設計方案。對于基于單片機的前端采集部分， 設計了采集板硬件電路，并給出了相應信號采集和存儲等軟件程序。

本文實現了對兩路牽引電流的測試、存儲和對存儲數據的片上二次處理分析，滿足基本功能要求，證實了系統可行性。為了完善系統對測試信號的分析能力，本文又采用了基于最小二乘法的曲線擬合對系統存儲的帶時間信息的測試數據進行了后期處理分析，得出了測試信號的基本規律，完善了系統功能。最后對本文所研究內容進行了總結并指出系統的不足和改進方法。