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編者按：本論文主要從機(jī)車信號主體化涉及的問題;機(jī)車信號主體化實(shí)現(xiàn)的途徑和基礎(chǔ)工作等進(jìn)行講述，包括了機(jī)車信號主體化提出的新要求、機(jī)車信號穩(wěn)定性涉及的問題、機(jī)車信號可靠性涉及的問題、機(jī)車信號主體化實(shí)現(xiàn)的途徑、實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化的基礎(chǔ)工作、機(jī)車信號從輔助信號上升為主體信號，機(jī)車信號在列車運(yùn)行中的地位發(fā)生了本質(zhì)的變化等，具體資料請見：

論文關(guān)鍵詞:機(jī)車信號主體化穩(wěn)定性可靠性

論文摘要:從地面信號設(shè)備和車載信號設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)全面考慮，分析了機(jī)車信號主體化涉及的問題及影響機(jī)車信號穩(wěn)定性和可靠性的因素;并從機(jī)車信號設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、使用、維護(hù)全過程，提出提高機(jī)車信號穩(wěn)定性和可靠性的途徑和方法，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化目標(biāo)。

2000年5月l日開始施行的《中華人民共和國鐵路技術(shù)管理規(guī)程》首次明確規(guī)定了“主體機(jī)車信號”的概念，即“作為行車憑證的機(jī)車信號為主體機(jī)車信號”并明確規(guī)定“列車運(yùn)行速度120km/h以上至160km/h區(qū)段，具有條件的應(yīng)采用主體機(jī)車信號”。如何適應(yīng)我國鐵路快速發(fā)展的要求，盡快使我國機(jī)車信號達(dá)到主體化的條件，是我國鐵路信號工作者的重要職責(zé)。機(jī)車信號主體化涉及車載信號設(shè)備和地面信號設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、使用、維護(hù)全過程。本文主要探討既有線120一160km/h速度區(qū)段機(jī)車信號主體化的問題。

1機(jī)車信號主體化涉及的問題

1.1機(jī)車信號主體化提出的新要求

機(jī)車信號主體化，就是說機(jī)車信號不再是輔助信號，而是司機(jī)控制列車運(yùn)行的憑證。即在司機(jī)難以辨認(rèn)地面信號的情況下，可以以機(jī)車信號作為列車運(yùn)行的憑證;在通過信號機(jī)燈光熄滅，而機(jī)車信號顯示進(jìn)行信號時(shí)應(yīng)按機(jī)車信號顯示運(yùn)行。

機(jī)車信號從輔助信號上升到主體信號，機(jī)車信號在列車運(yùn)行中的地位發(fā)生了本質(zhì)的變化。但是，機(jī)車信號的基本功能仍是預(yù)告列車運(yùn)行前方信號機(jī)的顯示，即“機(jī)車信號的顯示應(yīng)與線路上列車接近的地面信號機(jī)的顯示含義相同”。但機(jī)車信號主體化對機(jī)車信號的穩(wěn)定性和可靠性提出了從量變到質(zhì)變的要求。穩(wěn)定性表述的是機(jī)車信號顯示正確的程度，可以用機(jī)車信號顯示正確率度量;可靠性表述的是機(jī)車信號設(shè)備無故障正常工作的程度，可以用設(shè)備完好率度量，列車運(yùn)行一個(gè)交路機(jī)車信號無故障正常工作叫做一次設(shè)備完好。

1.2機(jī)車信號穩(wěn)定性涉及的問題

機(jī)車信號是通過安裝在機(jī)車上的傳感器，把地面通過鋼軌線路傳送的信息傳遞到機(jī)車上，經(jīng)過放大、濾波、信息譯碼后，控制機(jī)車信號顯示。

1.2.1地面信息特征偏離要求

機(jī)車信號是根據(jù)地面信息特征進(jìn)行譯碼，如移頻信號的特征是，載頻、頻偏、低頻調(diào)制頻率、幅度;交流計(jì)數(shù)信號的特征是，載頻、碼的寬度、間隔寬度、幅度。信息特征有一定的允許誤差，機(jī)車信號設(shè)備是在地面信號允許的誤差范圍之內(nèi)進(jìn)行譯碼，一旦地面信號的信息特征超出了允許范圍，將引起機(jī)車信號設(shè)備錯(cuò)誤譯碼，錯(cuò)誤顯示白燈。另外，地面給出錯(cuò)誤信息往往是由于配線錯(cuò)誤造成的。

1.2.2站內(nèi)電碼化的影響

我國機(jī)車信號工作不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在站內(nèi)，其原因主要是由于站內(nèi)電碼化引起的。我國新建的自動(dòng)閉塞區(qū)段站內(nèi)電碼化采用預(yù)疊加發(fā)碼方式，解決了接近發(fā)碼方式對機(jī)車信號的影響。站內(nèi)電碼化對機(jī)車信號的影響還表現(xiàn)在：正線實(shí)現(xiàn)站內(nèi)電碼化，側(cè)線只實(shí)現(xiàn)了股道電碼化，而道岔區(qū)段沒有電碼化。當(dāng)側(cè)線接、發(fā)車，列車通過道岔區(qū)段時(shí)，機(jī)車信號點(diǎn)白燈，機(jī)車信號主體化將對這一點(diǎn)提出新的要求。

1.2.3機(jī)車信號鄰線干擾

隨著機(jī)車信號主體化的提出，機(jī)車信號鄰線干擾的問題必須引起注意。由于站內(nèi)側(cè)線道岔區(qū)段沒有電碼化，站內(nèi)鄰線干擾對機(jī)車信號的影響比較大。例如，列車由側(cè)線發(fā)車，機(jī)車信號點(diǎn)綠燈，此時(shí)正線同方向有列車且正線出站信號機(jī)關(guān)閉。當(dāng)列車越過側(cè)線出站信號機(jī)進(jìn)入道岔無碼區(qū)段后，機(jī)車信號應(yīng)該點(diǎn)白燈，但是受鄰線干擾，機(jī)車信號有可能點(diǎn)紅/黃燈。

1.2.4機(jī)車信號設(shè)備工作穩(wěn)定性問題

機(jī)車信號設(shè)備工作穩(wěn)定性問題主要涉及機(jī)車信號的接收靈敏度、應(yīng)變時(shí)間、譯碼的判別標(biāo)準(zhǔn)等。目前推廣應(yīng)用的機(jī)車信號設(shè)備，均已采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)車信號設(shè)備工作穩(wěn)定性主要取決于設(shè)備的抗電磁干擾的能力、設(shè)備工作的溫度范圍及譯碼軟件是否存在缺陷。

1.3機(jī)車信號可靠性涉及的問題

機(jī)車信號可靠性是指由于車載機(jī)車信號設(shè)備故障，機(jī)車信號不能工作而喪失功能。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)車信號主機(jī)，其故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)有:元、器件失效，設(shè)備故障，機(jī)車信號完全不能工作;機(jī)車信號設(shè)備故障不能下作，重新啟機(jī)(重新上電)后，設(shè)備又正常工作，通常稱這種現(xiàn)象為“死機(jī)”。元、器件失效，設(shè)備故障，有各種情況，但主要表現(xiàn)在機(jī)車信號主機(jī)電源故障上，機(jī)車信號設(shè)備的電源取自機(jī)車直流控制電源系統(tǒng)，電源輸出電壓為50V或110V，而機(jī)車信號主機(jī)使用的主要芯片上作電壓為5V，因此需要電源轉(zhuǎn)化，目前普遍采用的是開關(guān)電源。

分析開關(guān)電源故障和出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象的原因，除了設(shè)備本身電路、器件的缺陷外，主要是電磁干擾造成的。電磁干擾的方式有傳導(dǎo)干擾、禍合干擾、輻射干擾。開關(guān)電源故障主要是通過電源線直接侵入的傳導(dǎo)干擾引起的;而引起“死機(jī)”的情況則比較復(fù)雜。機(jī)車信號設(shè)備的電源是機(jī)車信號設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)?！惰F路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定直流輸出電壓為50V時(shí)，電壓波動(dòng)范圍為士100/0;直流輸出電壓110V時(shí)，電壓波動(dòng)范圍為士20%一士5%。而列車在實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)車信號的電源有時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)定的范圍，這也是造成“死機(jī)”的一個(gè)因素。

2機(jī)車信號主體化實(shí)現(xiàn)的途徑和基礎(chǔ)工作

2.1機(jī)車信號主體化實(shí)現(xiàn)的途徑

機(jī)車信號要作為主體信號，在自動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)中就必須把軌道電路和機(jī)車信號擺到同樣重要地位去考慮，而不能只考慮軌道電路不考慮機(jī)車信號，或者先考慮軌道電路后考慮機(jī)車信號。例如，機(jī)車信號的鄰線干擾問題與軌道電路人口端最小短路電流、出口端的最大短路電流密切相關(guān)。軌道電路人口端最小短路電流決定了機(jī)車信號的接收靈敏度，機(jī)車信號鄰線干擾的最大電流與軌道電路出口端的最大短路電流有關(guān)，一過鄰線干擾的電流超過了機(jī)車信號的接收靈敏度，機(jī)車信號將產(chǎn)生鄰線干擾。而軌道電路一旦這樣設(shè)計(jì)了，靠機(jī)車信號設(shè)備自身難以解決。

機(jī)車信號要作為主體信號，必須具有高可靠性，機(jī)車信號必須采用冗余結(jié)構(gòu)，或雙機(jī)熱備，或三取二。一旦一機(jī)出現(xiàn)故障，設(shè)備必須給出告警信息，以便一個(gè)機(jī)車交路后及時(shí)更換，使機(jī)車信號經(jīng)常處于冗余方式的工作狀態(tài)。設(shè)備的可靠性是與設(shè)備的工作環(huán)境密切相關(guān)的，機(jī)車信號設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮它的工作環(huán)境，特別是要進(jìn)行抗電磁干擾設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。機(jī)車信號要作為主體信號，工廠生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)不可忽視，設(shè)備的可靠性與生產(chǎn)密切相關(guān)。在機(jī)車信號生產(chǎn)中，采用防靜電損傷措施仍然是十分必要的。

機(jī)車信號要作為主體信號，在車站聯(lián)鎖設(shè)備施工完畢后，應(yīng)該同進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)一樣，必須對站內(nèi)電碼化進(jìn)行試驗(yàn);在區(qū)間自動(dòng)閉塞設(shè)備施工完畢后，在自動(dòng)閉塞的開通檢查試驗(yàn)的同時(shí)，要進(jìn)行嚴(yán)格的聯(lián)鎖試驗(yàn)，即檢查信號點(diǎn)在各種點(diǎn)燈情況下，軌道電路發(fā)送的信息和下一信號點(diǎn)點(diǎn)燈情況，防止出現(xiàn)機(jī)車信號信息與地面信號不一致的錯(cuò)誤。

機(jī)車信號要作為主體信號，在使用中必須作好維護(hù)工作。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)車信號設(shè)備普遍采用故障修的方式。因此，必須嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)車信號出入庫檢查的制度，保證機(jī)車信號經(jīng)常工作在冗余方式的狀態(tài)。除了嚴(yán)格執(zhí)行通過試驗(yàn)車對軌道電路信息特征進(jìn)行檢查外，還應(yīng)該進(jìn)一步完善包括站內(nèi)電碼化在內(nèi)的所有機(jī)車信號信息特征的定期檢查制度。

2.2實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化的基礎(chǔ)工作

要解決前面提到的問題，實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化，還應(yīng)作如下一些基礎(chǔ)工作。

(l)對一些問題應(yīng)該進(jìn)行深入的理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。例如，機(jī)車信號鄰線干擾的理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，至今很少有機(jī)車信號鄰線干擾的定量分析，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)很難對機(jī)車信號鄰線干擾進(jìn)行定量分析，于是給機(jī)車信號留下了鄰線干擾的隱患。機(jī)車上強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)烈的電磁噪聲對機(jī)車信號設(shè)備的干擾，更有待于我們進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。

(2)扎扎實(shí)實(shí)作好可靠性分析工作，對機(jī)車信號出現(xiàn)的每一次閃燈現(xiàn)象和設(shè)備出現(xiàn)的每一次設(shè)備故障進(jìn)行認(rèn)真的分析，找出故障的原因，根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，找出系統(tǒng)和設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)，加以解決，以提高機(jī)車信號的穩(wěn)定性和可靠性。

上述工作可以先在某一種自動(dòng)閉塞制式的某一區(qū)段及運(yùn)行在該區(qū)段上的某機(jī)務(wù)段的機(jī)車進(jìn)行試點(diǎn)。要有設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、運(yùn)用及維護(hù)的人員參加試點(diǎn)工作。

機(jī)車信號從輔助信號上升為主體信號，機(jī)車信號在列車運(yùn)行中的地位發(fā)生了本質(zhì)的變化。實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化的過程，就是不斷提高機(jī)車信號的穩(wěn)定性和可靠性，從量變逐漸到質(zhì)變的過程。機(jī)車信號穩(wěn)定性和可靠性的提高，必須從地面信號和車載信號設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)考慮;必須從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、使用、維護(hù)全過程考慮。分析影響機(jī)車信號穩(wěn)定性和可靠性的因素，尋找解決問題的途徑，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化的目標(biāo)。