高铁信号技术概论(部分)

高铁信号技术概论（部分）教材、参考资料教材、参考资料高速铁路信号技术《高速铁路信号技术》由林瑜筠、谭丽、涂序跃、魏艳主编，共八章。第一章介绍高速铁路的概况，包括高速铁路的相关技术和运营管理。第二章介绍高速铁路信号系统的概况，使读者对高速铁路信号系统有初步的认识。第三章介绍高速铁路信号基础设备的特点和原理，包括信号机、轨道电路、道岔转换设备、道岔融雪设备、应答器、信号电源屏、信号光缆和电缆，着重介绍高速铁路专用的信号基础设备。第四章至第七章分别介绍计算机联锁、列车运行控制、调度集中、信号集中监测系统的特点和原理：第四章全面介绍高速铁路所采用的四种类型的计算机联锁系统，着重讲解其在高速铁路的应用；第五章详细介绍CTCS一2和CTCS一3级列车运行控制系统的功能、原理和系统组成；第六章以FZk—CTC为例详细介绍调度集中系统的结构、功能和原理；第七章介绍信号集中监测系统的结构、功能和原理。第八章介绍高速铁路信号系统集成，包括既有线提速、200～250km/h高速铁路、300～350km/h高速铁路的信号系统集成，进一步加深读者对高速铁路信号系统的认识。第一章高速铁路第一节高速铁路概述一、高速铁路高速铁路通常指速度200km/h以上的铁路，是指通过改造既有线路，使运营速度达到200km/h以上，或者专门修建新的“高速新线”，使运营速度达到250km/h以上的铁路系统。高速铁路常被简称为“高铁”。高速铁路除了在列车在运营速度达到一定标准外，车辆、线路、通信信号都需要提升。广义的高速铁路还包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。高速铁路以快捷、安全、可靠、舒适、运行准确、运输能力大、能源消耗低、占用土地少、票价适中、有利于环境保护、综合造价低、有较好的效率和效益，与高速公路和中途航空相比具有明显的优势。二、高速铁路的优势高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，具有极为明显的优势。在运行速度上，最高时速可达350km，堪称“陆地飞行”；在运输能力上，—个长编组的列车可以运送1000多人，每隔3min就可以开出一列列车，运力强大；在适应自然环境上，高速列车可以全天候运行，基本不受雨雪雾的影响；在列车开行上，采取“公交化”模式，旅客可以随到随走；在节能环保上，高速铁路是绿色交通工具，非常符合节能减排的要求。正因为如此，高速铁路正在为经济社会又好又快发展提供重要的支撑和保障。二、高速铁路的优势1．运行速度快速度快是高速铁路技术水平的最主要标志，各国都在不断提高列车的运行速度。高速列车的最高运行速度达到了250km/h～300km/h。除最高运行速度外，旅客更关心的是旅行时间，而旅行时间是由旅行速度决定的。中途旅行，高速铁路比航空有优势。短途旅行，高速铁路比高速公路有优势。2．输送能力大输送能力大是高速铁路的主要技术优势之一。目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔3～4min的要求。一条高速铁路年均输送旅客可达1亿人次以上。3．安全性好高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路的事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。二、高速铁路的优势4．正点率高高速铁路全部采用自动化控制，可以适应自然环境，进行全天候运营，受气候变化影响小，除非发生地震。5．舒适方便高速铁路采取“公交化”的模式，旅客基本上可以做到随到随走，节省时间。高速列车运行规律化，站台按车次固定化，这是其他任何一种交通工具无法比拟的。高速铁路列车车内布置豪华，设施齐全，座席宽敞舒适，走行性能好，运行平稳，减震、隔音，车内安静。（举例）6．能源消耗低如果以“人/公里”单位能耗来进行比较的话。高速铁路为1，则小轿车为5，大客车为2，飞机为7。高速列车利用电力牵引，不消耗宝贵的石油等液体燃料，可利用多种形式的能源。二、高速铁路的优势7．环境影响轻当今，发达国家对新一代交通工具选择的着眼点是对环境影响小。高速铁路是绿色交通工具，符合减排低碳的要求，明显优于汽车和飞机。8．用地省一条高速铁路与一条16车道的公路运能相当，而占地仅为公路的1/4。9．经济效益好高速铁路投入运行以来，倍受旅客青睐，其经济效益也十分可观。高速铁路推动铁路科学技术和装备登上一个崭新的台阶，增强了铁路的竞争力。成为世界各国振兴铁路的强大动力。三、世界高速铁路的发展在20世纪前半期，列车“最高速度”达到200km/h者寥寥无几。世界上首条出现的高速铁路是日本的东海道新干线，于1964年正式营运，运营速度高于时速200km/h。规模修建本国或跨国高速铁路，逐步形成了欧洲高速铁路网络。这次高速铁路的建设高潮，不仅仅是铁路提高内部企业效益的需要，更多的是国家能源、环境、交通政策的需要。目前，全世界运营高速铁路达2．5万km，有18个国家和地区相继建成高速铁路。其中，中国8358km，西班牙2665km，日本2459km、法国1893km、英国1400km，德国1290km、意大利815km、韩国671km，俄罗斯650km、中国台湾336km、比利时326km，葡萄牙314km，土耳其245km，瑞典190km，荷兰100km，瑞士79km，芬兰60km，挪威60km。而且，全世界正在以空前的热情建设高速铁路，目前世界上很多国家都有意向建设高速铁路。四、中国高速铁路1．中国建设高速铁路是历史的必然（1）中国加快高速铁路建设是经济发展的必然要求交通运输已经成为经济进入现代增长所依赖的最主要的基础产业、基础结构和环境条件。随着中国经济的快速增长，亟需要扩大运输能力。（2）中国加快发展高速铁路是从国情实际出发的必然选择中国正处于经济社会持续快速发展的重要时期，铁路“瓶颈”制约矛盾非常突出。中国正处于工业化加快形成的重要时期，铁路运输远远不能适应工业化发展的迫切要求。中国正处在统筹城乡和区域发展的关键时期，铁路网布局难以适应城乡和区域发展的迫切要求。中国正处在可持续发展的关键阶段，铁路发展远不适应综合交通运输体系建设的迫切要求。四、中国高速铁路2．中国建设高速铁路的意义高速铁路在加快经济发展方式转变、推动产业结构升级、加快城镇化发展中发挥重要作用。中国高速铁路已经在经济社会生活中发挥了巨大的效益。建设高速铁路有利于国家工业化和城镇化的发展，有利于推动区域和城乡协调发展，有利于资源节约型和环境友好型社会建设，有利于促进产业结构的升级，有利于释放中国铁路的货运能力。作为世界铁路的重要组成部分，中国高速铁路的快速发展，还对世界铁路特别是世界高速铁路的发展产生了巨大的推动作用。四、中国高速铁路3．中国高速铁路的发展中国在高速铁路领域的发展较晚，起步较世界上部分发达国家晚了20至30年。1998年5月，广深铁路电气化提速改造完成，设计最高时速为200km，称之为准高速。2005年6月，石太高速铁路全线开工建设，拉开中国高速铁路新线建设的序幕。此后，大批高速铁路相继上马开工建设。在2007年实行的铁路第六次大提速，中国首次在各主要繁忙干线（京哈线、京广线、京沪线、京九线、陇海线、胶济线等）大规模开行时速高达200～250km的中国铁路高速（CRH）动车组列车，达到了目前世界上既有线提速改造的先进水平。从此，中国铁路开始跨入了高速时代。四、中国高速铁路2008年4月18日，全长166km的合宁高速铁路开通，是我国第一条时度200～250km/h的高速铁路。2008年8月1日，中国首条设计时速达350km、运行追踪最小行车间隔3min的高速铁路——全长115km的京津城际铁路通车运营。2009年12月26日，武广高速铁路开通运营，是我国第一条速度300～350km/h的客运专线。世界上一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路——京沪高速铁路于2011年6月建成通车。四、中国高速铁路截至2011年底，中国高速铁路营业里程达到9676km。其中，既有线路改造3209km，新建高速铁路6467km。在铁路第六次大提速中，京哈、京广、浙赣、沪杭、京沪、陇海、胶济、武九等干线旅客列车最高运行时速达200km以上,京哈、京沪、京广、胶济等提速干线部分区段可达到时速250km。新建时速350km的高速铁路有：京津、武广、郑西、沪宁、沪杭、京沪高速铁路。新建时速250km的高速铁路有：合宁、石太、合武、胶济、甬台温、温福、福厦、成灌、昌九、长吉、广珠、海南东环线高速铁路。此外，台湾高速铁路（台北——高雄），全长345km，2000年3月1日开工，2006年10月31日通车。列车的最高运营速度300km/h。四、中国高速铁路4．中国高速铁路的建设按照质量、安全、工期、投资效益、环境保护、技术创新“六位一体”和建设绿色铁路的要求，中国正在高标准、高质量、高效率地推进高速铁路建设。中国的高速铁路网包括5种类型的线路：“四纵四横”高速铁路、城际客运系统、经高速化改造后的既有线、完善路网布局和西部开发性新线、海峡西岸铁路。“四纵”指的是京哈、京沪、京港、东南沿海高速铁路，“四横”指的是青太、徐兰、沪汉蓉、沪昆高速铁路。第二节高速铁路主要系统的基本要求一、高速铁路的基础设施高速铁路的基础设施是确保高速行车的基础。高速铁路与常规铁路相比最大的区别在于线路的高平顺特性。高平顺特性最终体现在轨道上，无论轨道是在路基上或在桥梁上，也无论是何种类型的轨道，都要求它不仅在空间要具有平缓的线型、高精度的允差、高光洁度的轨面，还必须具有稳固的高保持性。高速铁路基础设施各主要组成部分——路基、桥梁、隧道等的主要技术参数与技术规定，必须互相协调，使之整体上满足高速行车在运动学、动力学、空气动力学及运输质量方面的各项技术指标。所有基础设施还必须具备高可靠度与可维修、少维修的条件，以降低成本及提高效能。二、高速铁路的站场设备1．车站设置车站应设在直线上。特殊困难条件下，可设在曲线上，但不得设在反向曲线上。车站必须设在曲线上时，其曲线半径不得小于该区段内的最小曲线半径。站坪宜设在平道上，且到发线有效长度范围内宜采用一个坡段。200～250km／h区段困难条件下，可设在不大于1‰的坡道上。2．站台车站站内不得设置平过道。站台两端应设防护措施。旅客站台高度为1250mm，位于到发线一侧，站台边缘至线路中心线距离为1750mm，站台安全标线与站台边缘距离为1000mm。3．列车停车位置标有客运作业的车站，应设置动车组列车停车位置标，设置位置由铁路局规定。该标志为表面采用反光材料的蓝底白字牌，8辆编组写有“8辆动车组停车位置”，16辆编组写有“16辆动车组停车位置”。三、高速铁路的牵引供电系统牵引供电系统应保证独立性和完整性；在确保高速铁路可靠供电的前提下，有条件时可对相邻线和枢纽供电及电力供电。牵引供电系统应满足客运专线最高运行速度及最小追踪间隔时间要求。具有越区供电能力。1．电压：牵引变电所进线电源宜优先采用220kV。应采用两回独立进线，互为热备用。接触网的额定电压为25kV，长期最高工作电压为27．5kV，短时（5min）为29kV，最低电压为20kV。2．牵引变电所：主变压器采用固定备用方式。正常时一台运行，另一台备用。牵引变压器结线型式优先采用单相结线，困难时可采用其他结线型式。四、高速铁路的通信系统通信系统应为高速铁路运输生产和经营管理提供稳定、可靠、畅通的通信手段，提供语音、数据和图像等综合业务，满足高速、宽带通信业务的需要。通信系统应根据高速铁路运输和信息化的需求设置，在物理层、链路层、网络层提供综合业务的接入、交换和传输服务。通信系统应符合铁路通信网统一规划，与既有网络连通，合理利用既有资源。通信系统应包括光传输系统、数据网、电话交换系统、铁路数字移动通信系统(GSM—R)、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、同步及时钟分配系统、综合视频监控系统、通信电源与环境监控系统、通信电源、通信线路、防雷与接地系统、通信综合网管系统等。五、高速铁路的动车组20