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铁路信号问题及对策论文
铁路信号问题及对策论文【1】
引言：随着铁路信号设备向数字化、网络化、智能化和综合化方向发展，大规模集成电路和低耐压器件在信号设备中大量使用，雷电所带来的危害越来越大，对雷电的防护已成为保证铁路安全运输的重要问题。
综合雷电防护方法是在全面考虑雷电损坏信号设备的各种可能途径的基础上，综合采用外部防护、屏蔽、等电位连接、接地、合理布线、使用浪涌保护器等多种方法解决这个问题的有效措施。
一、电磁兼容与雷电电磁脉冲防护的概念
根据调查，近年来信号设备雷害概率有所增大，主要是因为雷电电磁脉冲经常通过连接导线，将传导雷电浪涌和感应雷电浪涌传输给信号设备，或将辐射雷电电磁场效应直接作用于设备上。
由于现代化铁路信号设备大量采用大规模集成电路和小型贴片电容、电阻、继电器等微型器件，因此与传统设备相比，其耐过电压、过电流的能力极弱，即使幅值较低的雷电电磁脉冲干扰都可导致信号设备器件失效，造成信号设备的雷害。
近10年来，各国防雷工作者根据现代电气、电子设备的雷害机理及雷电防护特点，将现代电气、电子设备雷电防护纳入电磁兼容的范畴，提出了机房屏蔽、合理布线、规范接地和装置合适防雷保安器等系统防护(或称综合防护)的概念。
所谓电磁兼容是设备或系统在电磁环境中，能正常工作且对该环境中任何事物构成能承受电磁骚扰的能力。
对于信号系统而言，信号设备的电磁兼容是指在各种电磁环境下(包括雷电电磁脉冲环境)，信号系统必须正常工作。
显然，除了采用传统的防护方法外，还要改善信号设备所处的电磁环境。
二、改善计算机设备所处场地的电磁环境
(一)建筑物防护
雷击时，建筑物外部和内部都可诱导出雷电浪涌。
内部雷电浪涌既可由建筑物接地终端系统的常规接地阻抗或电缆屏蔽层电阻产生(通常称为反击)，也可由电气或电子系统线路构成的回路或搭接导体的电感产生，还可由雷电通道内流过的雷电流以及导体(如直击雷防护系统的引下线)中流过的雷电流感应耦合产生。
建筑物的外部防护仍然采用传统的避雷针。
含无线电发射天线的建筑物，应当设置避雷针以防止雷电直击天线设备。
建筑物的内部防护包含空间屏蔽、接地和搭接。
1.空间屏蔽。
衰减了雷电直接击中建筑物或建筑物附近而在建筑物内部产生的磁场，并减少了内部雷电浪涌。
空间屏蔽有两方面，一方面是建筑物或机房本身的屏蔽，最好的办法是用建筑物的自然构件组成，例如天花板、墙和地板中的金属加强钢筋、金属框架、金属屋顶和金属墙面等，构成了格栅型的空间屏蔽。
屏蔽后，电子系统只需安置在距屏蔽有一定安全距离的安全空间;另一方面是合理布线和线路屏蔽。
合理的线路布放可以使感应回路面积为最小，采用屏蔽电缆或电缆管道可以将电磁场部分屏蔽，减小内部感应影响，从而减小了电子系统内的感应雷电浪涌。
2.接地。
新建电子设备机房建筑物的接地系统，应采用共用接地。
最常见的做法是利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置，并在建筑物四周距基础接地装置1m处设环行接地体。
基础接地体和环行接地体在地下至少有4处相连。
值得注意的是，钢筋混凝土建筑物的墙面钢筋网既作为格栅形空间屏蔽，也兼作直击雷防护系统的引下线系统。
建筑物如共用一个接地系统，则必须有地网构成的接地终端系统，而不是将几个功能性接地装置连接在一起的共地系统。
改建电子设备机房建筑物，若没有共用接地系统条件的，应另设一组接地体用作保护接地。
保护接地PE可与设备工作接地连接，但不得与建筑物的避雷针、避雷带、避雷网的引下线连接。
在室内应设置与保护接地相连的接地汇集线或称等电位连接母线，接地汇集线根据室内信号设备的布局可以做成条形或环形(不闭合)。
3.搭接。
将建筑物内部各系统所有导体部件(通电的导体除外)与接地终端系统相互连接并构成网络，其理论根据是等电位防护。
相互搭接的金属，处于宏观上的等电位状态。
对于电子信号系统设备，其与接地系统的搭接应当按照国际电信联盟的建议ITU-T K127和国际电工委员会标准IEC62305-4要求，按星形结构(S形结构)做等电位搭接。
内外网状多点连接法多用在电气和电子系统分布区域较大，或者分布在整个建筑内时，各单个设备之间有许多线路，并且线路在多个点进入建筑物，其他情况应当用S形结构。
(二)室外设备雷电电磁环境的改善
1.将室外信号系统设备置于与大地连接的金属箱、盒(最好是铁质)内，金属箱、盒必须良好接地，使得信号系统处于雷电电磁脉冲屏蔽中。
2.与信号系统设备的连接采用屏蔽电缆，电缆屏蔽必须良好接地，或者非屏蔽电缆穿金属管敷设，金属管与土壤直接接触。
3.在室外信号系统设备集中的区域安装避雷针，防止雷电直击设备本身、电缆和轨道。
避雷针的安装位置必须考虑能够避免站场内的信号系统设备遭受雷击，还要防止避雷针引雷后的雷电感应。
尤其避雷针的地线一定要与站场内的钢轨、电缆径路有一定的安全距离(一般大于20m)，以避免雷电反击。
三、安装防雷保安器
原则上，信号电缆与信号设备的界面应当都设置防雷保安器。
由于车站信号设备的进线很多，建议在电缆进入信号楼时，设置防雷柜集中防护，以便维护、更换和有问题时查找故障。
防雷柜中的防雷保安器可以采用单级或多级，最后的残压应当限制在被保护信号设备端口的耐过电压水平以下。
ITU-T K20和K21建议，有条件的信号设备本身应当在内部设置防雷单元，以增加信号设备本身的抗扰度。
防雷保安器接入信号系统后，不得改变原信号系统的性能，不得影响被防护设备的工作，受雷电电磁脉冲干扰时，应保证信号设备不得造成进路错误解锁、道岔错误转换、信号错误开放等。
四、结论
综合考虑外部防护、屏蔽、等电位搭接、接地、合理布线、使用浪涌保护器等多种方法，可以有效地改善信号设备的电磁环境，减少雷电电磁脉冲对铁路信号设备的影响，这是一个行之有效的方法，在铁路及其他各个领域中的使用已经见到明显效果，并得到国际上认同。
参考文献
[1] 王志维.车站信号设备综合防雷系统工程设计的探讨[J].铁道通信信号.2006.
[2] 万家驹.高频信号防雷保护器的发展及应用[J].通信世界.2010(06).
铁路信号工程问题的思考【2】
[摘 要]铁路经过几次大提速之后，对既有线铁路信号设备的维修和施工要求越来越严格，因此优化铁路信号工程施工问题是我们工作的当务丈急，本文就铁珞信号工程问题谈几点粗浅认识。
[关键词]铁路信号 工程 问题 对策
前言
随着我国铁路建设的飞速发展，作为铁路运输生产基础之一的铁路信号设备也发生了日新月益的变化，它主要体现在设备组成部件、器材产品科技含量逐年增加，突出表现为技术条件复杂，标准要求高，试验项目多，测试技术指标必须精确的特点。
信号设备更新、改造和大修引起的设备停用施工，是对运输生产影响和干扰最大的施工项目，由于信号设备失去了联锁关系检查功能，所以，这期间的行车组织非常容易出现问题，因此，如何缩短信号设备停用时间，并在最短的时间内确保信号工程按时开通是每一个施工和维修单位必须引起高度重视的关键问题。
1 我国铁路信号工程攒在的问题
1.1 信号电缆接续
长期以来，信号电缆接续一直采用地面电缆箱盒方式接续。
这种接续方式对非移频轨道电路、信号点灯、报警、方向电路等传输通道的影响不十分明显。
由于采用移频制式的zPw系列轨道电路对传输电缆的线间和线地间电容、回路电阻值和电阻的平衡性等指标的要求较高，而采用地面电缆箱盒方式接续对电缆的整体结构有很大改变，影响了电缆的电气参数，因而对轨道电路的正常工作构成严重的威胁。
1.2 电缆成端
为了提高传输移频信号的质量，目前，大量应用了铁路信号数字电缆特别是内屏蔽数字信号电缆。
因而，在电缆通道的始、终端对电缆的成端处理成为电缆施工的重要一环。
成端工艺是否合理，成端质量的好坏直接影响电缆的电气指标，进而影响移频信号的传输质量。
电缆成端包括电缆端头的切剥、固定、密封以及电缆金属护套的屏蔽连接、屏蔽接地、电缆芯线与端子的连接等。
1.3 轨旁信号设施与钢轨连接
轨旁信号设施与钢轨连接一直是信号施工的薄弱环节，而轨旁信号设施与钢轨连接质量却是决定轨道电路能否正常工作的重要因素。
严重影响运输行车安全与效率的“红光带”，大多是由于轨旁信号设施与钢轨连接不良，致使信号系统故障而造成的。
目前，采用的连接方式主要有传统塞钉和法式冷挤压塞钉，通过在钢轨上打孔与钢轨连接。
影响连接质量的原因，一是使用的打孔工具简陋，打出的孔不符合要求;二是冷挤压塞钉质量达不到要求。
钢轨长时间剧烈振动使塞钉松动，造成接触不良而出现轨道电路“红光带”。
1.4 防雷设施
长期以来，铁路信号系统由于没有良好的防雷及接地设施，致使信号系统故障发生，给运输生产造成了不良影响。
究其主要原因，一是防雷元器件性能指标低、质量不高;二是防雷措施设置分散，没有按信号系统综合考虑;三是接地安装不合理，采用角钢接地极或石墨地线，在地质条件困难区域接地电阻达不到要求;四是施工工艺粗糙，降低了防雷及接地的效果。
2 铁路信号工程问题的对策
2.1 制订严密的施工方案
信停期间的施工方案关系全局，必须做好充分的准备。
项目经理组织有关工程技术人员，进行现场调查，征求车务、电务、工务及上级主管部门意见，了解既有设备使用情况，确认好信停影响范围，分清哪些工作是信停前应该施工，哪些是信停中应该施工，确认具体的工作项目、工程数量、相互关系和工作顺序，以便使每项工作都围绕关键项目来进行。
同时要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准及所用材料和工具等，并以作业单形式进行细化分解，提前两天发到作业小组，使每个人都明确自己所负责的工作。
同时主管该工程的技术人员要通过新、旧图纸核对，了解施工中的每一细节及新设电路与既有电路的不同点等。
落实好需要电务、车务、工务、房产、铁通和水电等部门配合的项目，综合各方面因素，编制出详细准确、具有可操作性并与实际工作相符的施工方案。
项目指挥、项目经理、主管项目安全的负责人、项目总工程师必须是专业人士，有实际工作经验，他们中的每一个人必须明确信停期间的作业项目和主要工程数量，掌握关键路线，运用好网络计划技术，组织好流水作业和平行作业。
信停期间参加施工的所有管理干部必须实行分工负责和逐级负责制，分片包干，明确自己的责任、所承担的任务、完成项目的时间和应达到的标准。
这样才能确保信停施工安全稳定、质量达标、施工进度有序可控，使工程能够按期或提前完成，因此，编制切实可行的施工方案是实现工程精心组织、精心施工的前提。
2.2 信停期间的配合工作
信号设备停用期间的施工配合工作是缩短信停时间的重要条件。
在此期间的施工是以工程单位为主体，电务、车务、工务、房产和水电等部门密切配合，互相支持，团结协作的整体。
首先，铁路局所属的施工所在地或车站在信停前根据施工等级不同，由专人负责主持召开施工协调会，对工程与运输、房建、工务、电务、水电之间的相互配合提出明确要求，对关键问题抓好检查落实工作，防止不必要的推诿，为施工顺利进行提供可靠的保证。
其次，信停期间的运输组织必须为施工部门创造条件，落实施工单位的合理要求。
运输部门必须正确认识施工与运输的关系，即只有为施工中的测试、试验项目创造条件，施工部门才能按期或提前开通，缩短无联锁状态时间，从而确保行车安全。
电务段在施工过程中的全面参与和密切配合同样发挥着重要作用。
电务段从施工开始到工程竣工要给予全方位的配合，每个施工项目，如电缆敷设、箱盒配线、设备安装、电气特性测试、更换电机及角钢安装等应派专人参加，这样可以做到有问题及时协调、协商解决，主动参与工程质量监督和验收。
将问题克服在信停之前，使出现问题的概率缩到最小。
信停前请电务段进行初验，使信停期间可能出现的问题压缩到最小范围，为信号工程的开通创造良好的条件。
信停期间的工务、房建、水电部门的配合也是重要的组成部分。
信停前施工单位必须及时把涉及到上述单位的配合工作以书面形式写明作业时间、地点、作业内容，进行沟通，配合单位也要指定专人落实好配合工作，确保行车设备正常投入运营。
2.3 防雷及接地设施
根据铁路信号系统的特点综合考虑，设计合理的系统综合防雷方案，采用相应的并能满足功能要求的高质量防雷元器件。
此外，重点是设置综合接地系统。
一是在自动闭塞区段沿线敷设贯通地线(等电位线)，在其上面每一点测量，接地电阻均不大于]欧姆;二是在沿信号楼周围敷设一条完整的环形地线，将其与贯通地线(等电位线)平行部位每间隔2―3米进行多点连接，环形地线接地电阻不大于1欧姆;三是在信号楼机械室防静电地板下的地面上敷设网格地线，该网格地线每间隔5―7米与环形地线就近连接一次;四是信号楼机械室内所有金属设施须与网格地线连接;五是在信号楼设置与环形地线可靠连接的接地汇集端子排，将电源防雷箱接地端子、网格地线、分线柜的接地端子排、防雷系统的接地端子等所有需接地的端子均与接地汇集端子排用铜制螺栓进行连接。
各种连接须采用规定的材料和工艺，保证连接质量。
结束语
总而言之，铁路信号工程施工是对铁路运输生产影响最大的施工项目，而信号工程的核心就是信、联、闭停用期间的施工组织。
施工组织者只有全面了解和掌握各项具体施工工艺，才能确保铁路信号工程施工的顺利进行。
铁路信号问题及对策研究【3】
【摘要】铁路信号是保证铁路运输基本设备。
对铁路网上各种行车的设备状况、信息传输、调度指令控制起着重要的作用。
目前，人们对铁路信号有不同的理解。
有人把铁路信号广义理解为：保证铁路行车安全的技术和设备;有人狭义理解为：用于向行车人员指示行车条件的符号;有人则认为：铁路信号是铁路上信号显示、联锁、闭塞设备的总称。
铁路为实现高速、高密度和重载运输的需要，积极引进采用新技术，大幅度提高了现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断涌现。
本文通过对铁路信号存在问题的分析，提出了解决问题的对策，指出了我国铁路信息的发展方向。
【关键词】铁路信息;信息化;网络化
1.铁路信号的含义
所谓铁路信号是用特定的、有标志性的物体、仪表或音响设备等向铁路行车人员传达相关的信号，包括车辆运行状况，行驶条件，铁路的状况等等。
近年来，随着铁路信号的广泛应用和铁路信号技术的不断发展，使铁路信号也变成了增加铁路运输线路，改善铁路员工劳动条件提高车站和铁路区间的通过能力等等有效手段。
2.铁路信号的现状
2.1铁路信号的安全性能不够高
由于自动化程度的限制，我国的调度指挥仍旧依赖于人工作业，采用落后的一张图、一支笔、一部电话的调度指挥模式。
对地面信号的观察与判断，也仍旧于依赖司机。
随着列车的提速和密度的不断增加，行车调度的指挥工作将会越来越繁忙，调度员在长时间的工作中也难免出现疏略，这样不仅会降低工作效率，更会影响到列车的安全运行。
并且当车速达到一定的程度的时候，单单依靠司机的视力根本无法保证列车的行车安全。
2.2管理方面出现纰漏
重点表现于管理分散和管理水平的落后。
铁路系统基本上是一个整体，在不同的时间和地区的情况差异性较大。
现在的铁路虽然安装了微机监测系统，但是由于通信手段的落后，处理信息的速度较慢，致使安装的系统无法真正的发挥作用，无法在整体上将资料进行整合。
从管理水平来看，铁路系统一直掌控在政府部门的手里，并且现行的管理机制使系统人员臃肿，营销手段落后，资源不能得到合理的利用。
2.3铁路信号系统的自动化水平较为低下
在新中国成立以来，继电技术得到了不断的发展，但是继电技术采用的设备体积大，对于实现联网集中监测和智能的控制还是有一定难度的。
特别是微电子技术的发展后，在一些工业控制行业，这类技术已经趋于淘汰的趋势了，取而代之的是一些智能控制技术。
在铁路系统方面，虽然也开始采用了智能控制技术，但是大范围内仍旧采用的是继电控制技术，发展的速度较为缓慢，优化资源和提高效率方面还是相对于落后的。
2.4现代铁路信号设备中存在的若干问题
随着经济、信息技术的不断发展，铁路信号系统作为保证铁路安全运行的部分，虽然铁路设备信号的要求也在不断的增高，但是从某些信号设备来看仍旧存在着一些安全隐患。
2.4.1枢纽调度监督设备
这个设备是一个发展较快的设备，是使枢纽内的调度更加准确直观，保证枢纽的畅通。
但是枢纽内的作业模式是采取分散作业，这样一来必定影响了总体的发挥，并且降低了运输的效率。
因此，在货运量加大，或者大面积提速时，信号技术装备如何保证枢纽内的畅通就是一个很大的问题。
2.4.2车站联锁设备
这种设备也是目前铁路系统中常见的设备之一。
这种设备在列车提速后出现了许多问题。
例如，战线和列车基本等长，并且在进出站口处没有过走保护区段，不利于列车的速度控制。
另外，信号机间的安全距离是不够的，没有能够提供安全距离的信息，对列车的运行控制都带来了安全的隐患。
2.4.3列车运行控制与机车装置
今年来，新安装的运行监控器代替了自动停车装置(即安全性能差，随安全防护器辅助作用的装置)。
并且采用了模式曲线的方式来监控车速，对超速进行保护。
但是由于形成的是速度模式曲线，依靠的是事先储存的线路数据以及人工输入的数据，没有考虑故障-安全原则，无法保证安全。
3.增强铁路信号的对策研究
3.1通信、信号一体化
当代铁路的高速发展，铁路通信、信号系统等都必须不断的加强。
铁路通信、信号技术的相互融合，以及调度指挥自动化等等技术，打破了控制分散、功能单一、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路通信、信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。
组建一个以铁路局为主要单位的电务设备动态检测中心，装备一台动态的检测车，按一定时间对自动闭塞的机车信号或地面信号，无线列调等设备进行动态的检测，实现了移动体对地面静态设备的检测。
3.2制定发展规划
在建设新的线路时，起点必须要高。
铁路建设的投资额较大应该考虑到今后的发展。
虽然现有铁路信号设备、调度手段等都较为安全，但是当提速的时候都没法达到要求。
因此在建设时要考虑到未来的发展，提高建设标准，采用新技术。
借鉴国外的闭环计算机控制系统。
这样为以后的竞争做好准备，也为以后铁路信号的建设提供经验。
根据我国铁路的运输特点，实现以铁路调度管理信息系统作为基础，以指挥自动化为目标，来构建现代铁路化的运输调度指挥管理系统。
实现全路运输的集中管理，提高效率。
3.3铁路无线数字通信技术的应用
在铁路提速，重载不断发展的今天，以分立元器件与模拟信号处理技术为基础的传统铁路信号设备已经满足不了安全的要求。
然而数字信号处理技术很好的解决了铁路信息信号产生的问题。
数字信号处理的频域分析的优点是运算精度高和抗干扰性能好，具有相对实用性和可靠性。
因此，全面应用数据处理的新技术，利用计算机的高速分析和计算等功能，来提高信号设备的技术水平。
3.4采用计算机网络技术
由于网络技术的快速发展，网络化管理已成为实现管理的客观要求和必然趋势。
铁路信号系统的网络化是实现铁路运输系统内部各功能单元之间的信息交换。
在网络化的基础上实现全面、准确获得线路上的信息，保证列车的安全运行，从而实现系统的智能化与控制设备的智能化管理。
因此有效的采用计算机技术是解决铁路信号系统若干问题的途径。
在此基础上研究开发车站联锁，需要以联锁为基础，实现站内轨道电路的完善，区间列控合二为一的一体化技术，道岔控制和表示电路的电子化，来完善计算机的联锁系统和行车指挥、运行控制的接口技术，从而建立信号综合控制系统。
4.结论
随着铁路运输提速、重载的发展，基于分立元器件和模拟信号处理技术的传统铁路信号设备越来越满足不了铁路运输安全性和实时性的要求。
因此，全面引进计算机技术，利用计算机的高速分析计算功能，来提高信号设备的技术水平已非常紧迫。
数字信号处理技术的出现为铁路信号信息处理提供了很好的解决方法。
铁路信号按其作用可分为指挥列车运行的行车信号和指挥调车作业的调车信号;按信号设置的处所可分为车站信号、区间信号，以及行车指挥和列车运行自动化等;按信号显示制式可分为选路制信号和速差制信号;按结构可分为臂板信号、色灯信号、灯列信号(中国大陆不采用)以及机车信号机。
铁路信号在元部件制造方面正向着小型化、固态化和高可靠性发展;在设计方面向着故障自动检测、自动诊断、高可用度、与计算机或微处理机相结合的方面发展;在安装施工方面正向着模块化和工厂施工化的方向发展;在使用方面正向着无维修或少维修、高度自动化或智能化的方向发展。
【参考文献】
[1]林瑜筠.铁路信号新技术概论[M].北京:中国铁道出版社.2005.
[2]徐啸明.CTCS-2级列车运行控制系统应用丛书一列控地面设备[M].北京:中国铁道出版社.2007.
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