第四章列车运行控制第一节机车信号一.机车信号的由来及作用1.恶劣的地形条件及自然环境（曲线、山区、林区、隧道、多雾、雨雪）2.列车高速度、高密度运行机车信号的作用：机车信号是一种能够自动复式列车运行前方地面信号机显示的机车车载系统。

二.机车信号的显示1.三显示自动闭塞区段的连续式机车信号机(1) 一个绿色灯光：准许列车按规定速度运行，表示列车接近的地面信号机显示绿色灯光(2) 一个黄色灯光：要求列车注意运行，表示列车接近的地面信号机显示一个黄色灯光(3) 一个双半黄色灯光：准许列车经道岔侧向位置，限速越过接近的地面信号机，表示列车接近的地面信号机显示两个黄色灯光(4) 一个半黄半红色灯光：要求及时采取停车措施，表示列车接近的地面信号机显示红色灯光(5)一个红色灯光：表示列车已越过地面上显示红色灯光的信号机(6)一个白色灯光：不复示地面上的信号显示，机车乘务人员应按地面信号机的显示运行。

无显示时，表示机车信号机在停止工作状态2．四显示自动闭塞区段连续式机车信号机(1) 一个绿色灯光：准许列车按规定速度运行，表示列车接近的地面信号机显示绿色灯光(2) 一个半绿半黄色灯光——准许列车按规定速度运行，要求注意，表示列车接近的地面信号机显示一个绿色灯光和一个黄色灯光(3) 一个黄色灯光：要求列车减速运行，表示列车应按规定的限速值越过接近的显示一个黄色灯光的地面信号机(4) 一个带“2”字的黄色灯光：要求列车减速运行，表示列车应按规定的限速值越过接近的显示一个黄色灯光的地面信号机，并预告次一架信号机开放经道岔侧向位置的信号显示(5) 一个双半黄色灯光：准许列车经道岔侧向位置，限速越过接近的地面信号机，表示列车接近的地面信号机显示两个黄色灯光(6) 一个半黄半红色灯光：要求及时采取停车措施，表示列车接近的地面信号机显示红色灯光(7) 一个红色灯光：表示列车已越过地面上显示红色灯光的信号机(8) 一个白色灯光：不复示地面上的信号显示，机车乘务人员应按地面信号机的显示运行。

无显示时，表示机车信号机在停止工作状态。

三、机车信号的分类机车信号根据其信号显示的作用不同分为两种：1、机车信号仅用来复示地面固定信号，为辅助信号2、机车信号作为主体信号使用机车信号根据其设备的信息传递方式：点式、接近连续式、连续式1.点式机车信号是在线路上某些固定地点设置相应的地面设备，当机车通过时，向机车传递信息。

如进站信号机外方1200米和400米处设置地面设备向机车传递信息。

用于非自动闭塞区段，仅在个别区段有显示，不能有效保证安全，已淘汰。

2.接近连续式多用于非自动闭塞区段。

在进站信号机或线路所的通过信号机外方制动距离附近的固定地点（前方1200m）设置发送设备，并从固定地点到信号机之间加装一段轨道电路。

从列车第一轮对（最前面的车轮）轧在轨道电路上时起，发送装置就连续不断地向机车上传送地面信号的信息，使机车信号机连续复示信号机的显示。

3.连续式机车信号用于自动闭塞区段。

铁路上的各个闭塞分区都设置相应的轨道电路及信号发送设备，只要列车在轨道上行驶，被机车第一轮对短路的轨道信号电流就会在钢轨周围产生磁场。

装在机车上的感应器接收到信号，经过解码使机车信号机不断地显示与前方地面信号机相同的信号，司机可以随时获得前方信号机的显示信息。

机车信号要满足以下基本技术条件：（1）自动闭塞区段，应采用连续式机车信号，机车信号要与自动闭塞一个制式。

自动站间闭塞和半自动闭塞区段，主要采用接近连续式机车信号。

（2）能适用于各种牵引区段，在各种机车上（蒸气、内燃和电力）使用。

均能与自动停车装置相结合。

（3）在任何运用条件和环境中，应能保证设备稳定可靠的工作。

（4）能满足故障-安全原则要求。

地面或机车设备发生故障时，应能显示最大限制信号。

（5）当机车信号接收到地面信号相应信息时，机车信号应该显示相应的信号显示；信息不变时，机车信号显示保持不变。

（6）在装有自动停车装置时，还应能满足以下要求：a. 列车正常运行时，自动停车装置对行驶的列车不起约束作用。

当列车必须停车或减速时，如果司机因失去警惕而未及时采取停车或减速措施，则自动停车装置应强迫行驶的列车，实行紧急制动。

b. 自动停车装置一旦实行紧急制动后，应保证在缓解前不中止这种制动作用。

c. 只有在列车的自动停车作用完成后，才能利用特殊的复原措施，使列车缓解，并使列车自动停车装置恢复正常。

四、机车信号的系统的构成1.机车信号系统：机车信号作为行车凭证，由车载信号和地面信号设备共同构成的系统，符合故障-安全原则，车载设备具有运行数据记录功能，地面信号设备具有闭环检查功能，提高发送信息正确率。

2.地面发送设备及通道：把线路情况或地面信号机显示变换为可以进行传递的电信号，通过地面发送器或钢轨线路进行发送。

信息传递通道一般包括轨道电路、有线及无线等方式。

3.机车接收设备：用于接收、处理地面信息，是系统能稳定、准确、有效地进行接收信息的关键环节。

一般采用电磁感应方法。

4.机车色灯信号机及列车监控装置：从地面向机车传递的控制命令信息经机车接收设备的译解后，一方面把地面信号的显示相应地在机车信号上显示出来，供司机执行，另一方面输出信号提供给列车监控装置，作为列控系统的基础信息，对列车运行速度进行安全监控第二节列车运行控制系统一、列控系统的基本概念在城市轨道交通中，列控系统（ATC）包括四个子系统：1、列车自动防护（Automatic Train Protection，ATP）2、列车自动监控（Automatic Train Supervision，ATS）3、列车自动驾驶（Automatic Train Operation，ATO）4、计算机联锁系统（CBI）二、列控系统的工作原理列控系统是靠控制列车运行速度的方式来实现列车运行自动控制的。

利用地面提供的线路信息、前车（目标）距离和进路状态，列控车载设备自动生成列车允许的速度控制模式曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。

三、列控系统的速度控制模式（重要）1、分级速度控制以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度等级，对列车运行进行速度控制。

列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分、列车性能和速度有关。

分级速度控制又分为阶梯式和曲线式1）阶梯式阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式。

一个闭塞分区的进入速度称为入口速度，驶离速度称为出口速度。

超前速度控制方式又称为出口速度控制方式，也称为入口速度检查方式。

给出列车的出口速度值，控制列车不超过出口速度。

日本新干线ATC采取超前式速度控制方式，采用设备控制优先的方法。

阶梯式实线为超前式速度控制线，粗虚线为列车实际减速运行线。

因为列车驶出每一个闭塞分区前必须把速度降至超前式速度控制线以下，不然设备自动引发紧急制动，所以超前式对出口速度进行了控制，不会冒出闭塞分区。

滞后速度控制方式又称为入口速度控制方式，也称为出口速度检查方式。

给出列车的入口速度值，监控列车在本闭塞分区不超过给定的入口速度值，采取人控优先的方法，控制列车不超过下一闭塞分区入口速度值。

法国TVM-300列控系统采用人控优先的方法，进行滞后速度控制。

若列车失控，在本闭塞分区的出口即下一闭塞分区的入口处的速度超过了给定的入口速度，碰到了滞后式速度控制线，即所谓撞墙，此时设备会自动引发紧急制动，列车便会进入下一个闭塞分区，因此必须要增加一个闭塞分区作为安全防护区段，俗称双红灯防护。

粗虚线为列车实际减速运行线，细虚线为撞墙后的紧急制动曲线。

2）曲线式曲线式分级速度控制，根据列车运行的速度分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。

分为分段曲线式和连续曲线式分级速度控制。

法国TVM430系统采取曲线式分级速度控制方式。

粗实线为曲线式分级速度控制线，列车实际减速运行线只要在控制线以下就可以了，万一超速碰撞了速度控制线，设备自动引发紧急制动，不需增加一个闭塞分区作为安全防护区段。

分段曲线式分级速度控制：分段式制动速度控制曲线是根据每一个闭塞分区的线路参数和列车自身的性能计算而定。

因为制动速度控制曲线是分段给出的，所以一般是不连贯和不光滑的。

连续曲线式分级速度控制：不连贯、不光滑的曲线，可以利用计算机技术做成连贯和光滑的曲线。

但粗实线所示的制动速度控制曲线，实际上是各闭塞分区入口速度控制值的连接线，不随列车性能和线路参数的变化而变化，具有唯一性，与目标距离控制模式曲线不同，本质上扔属于分级速度控制模式。

2、目标距离-速度控制采取的制动模式为连续式一次制动速度控制的方式，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。

不需增加一个闭塞分区作为安全防护区段。

连续式一次速度控制模式若以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目标点，则为准移动闭塞；若以前方列车的尾部为追踪目标点，则为移动塞闭。

移动闭塞在城市轨道交通中有应用，铁路中无实例。

准移动闭塞：欧洲ETCS1～2级、日本I—ATC和中国CTCS1～3级列控系统。

列车制动的起点是随着线路参数和列车本身性能不同而变化的，空间间隔长度不固定，适用于不同速度、性能的列车混合运行，追踪间隔比分级速度控制小，旅客舒适性也更高。

3、控制模式的比较四：中国列车运行控制系统（CTCS）Chinese Train Control System一、系统构成CTCS系统由两个子系统组成：车载子系统、地面子系统。

1、地面子系统应答器、轨道电路、无线通信网络（GSM-R）、列车控制中心（TCC）、无线闭塞中心（RBC）地面子系统：应答器：是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁电子单元（LEU）传送可变信息。

轨道电路：具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能。

无线通信网络（GSM-R）：用于车载子系统和列车控制中心（TCC）进行双向信息传输的车地通信系统。

列车控制中心（TCC）：基于安全计算机的控制系统，根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，传输给车载子系统，保证其管辖范围内列车的安全运行。

2、车载子系统CTCS车载设备、无线系统车载设备车载子系统：CTCS车载设备：基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。

无线系统车载设备：用于车载子系统和列控中心进行双向信息传输。

二、CTCS应用等级CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为CTCS-0、 CTCS-1、 CTCS-2、CTCS-3、 CTCS-4级共5个等级。

1、CTCS-0（简称L0）通用机车信号+列车运行监控装置，为既有系统，120km/h及以下；在既有地面信号设备的基础上，采取大存储的方式把线路数据全部存储在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。