法国高速铁路技术(8).doc

7通信信号 7.1 法国高速铁路信号系统 7.1.1 引 言高速铁路信号系统是一套完整的行车安全制式，主要由调度集中系统、车站联锁系统、 列控系统和专用闭塞设备、专用通信设备等组成法国高速铁路的运行速度为世界之冠， 运行时间也有 20 多年，从未发生重大旅客伤亡事故法铁为确保列车安全所取得的主要成 就有：(1)信号制式方面以 TVM430（TVM300）为核心的列控系统（ATC）的采用，使其完成了高速条件下的闭 塞功能，向司机提供了速度命令，信号直接控制列车制动，为增加列车运行密度、保证行 车安全和提高运行速度，提供了可靠的保障2)轨道电路方面轨道电路本身所具有的集判断区间占用、检查列车完整性和断轨保障于一体的独特优 点，仍然是其他单项设施难以替代的法国铁路在轨道电路传递机车信号信息上获得了重 大突破，解决了地面与机车之间的数据传输，为列车速度监督与控制，以及列车自动运行 奠定了基础3)联锁和列车间隔控制方面联锁是列车运行和安全保障的基础设施之一，也是关键设备；随着计算机技术的发展 和价格的下降，传统的继电联锁必将被计算机联锁代替法国铁路正逐步向计算机联锁过 渡随着列车运行速度的不断提高，以地面信号显示作为列车运行凭证的传统方法已不满 足高速铁路的安全需要。

法国地中海高速铁路采用了车载信号为行车凭证，以司机制动为 主的联锁—列控一体化(SEI)系统7.1.2 法国高速铁路的列控系统（ATC）法国高速铁路 TGV 区段均采用带速度监督的 TVM300 型或 TVM430 型列车自动控制系统， 地面信息传输采用 UM71 无绝缘轨道电路，简称 U/T 系统机车信号为主体信号机车信号带有列车速度监督是法国 U/T 系统的一个特点，它是保证行车安全、防止列 车超速运行的有效手段U/T 系统对速度的控制是采用分段（每个闭塞分区）制动的列控 模式，司机按照每一个闭塞分区地面信息给出的速度值运行时，速度监督设备将不干预司 机正常操作当司机违章操作或列车速度超过规定的允许速度时，速度监督设备就将自动 实施制动法国 TVM300 型机车信号开发于 1975 年，1981 年在 TGV 东南高速新线上首次采用， 1989 年在 TGV 大西洋高速新线上采用列车追踪间隔时分分别为 5min 和 3minTVM430 型 机车信号研究开发于 1986 年，1993 年首次在北方高速线上采用，1994 年在英吉利海峡隧 道内采用同时也在韩国高速铁路及 TGV—K 型高速列车上采用。

其列车追踪间隔时分为 3min2001 年也用在 TGV 地中海高速新线上1)UM71 轨道电路法国高速铁路列控系统的基础设施之一——轨道电路采用 UM71 型UM71 型轨道电路 是无绝缘轨道电路，该轨道电路是法国 1971 年为防止交流电气化牵引电流谐波干扰而研制 的一种移频轨道电路它由发送器、接收器、空心绕组、调谐单元、匹配变压器、补偿电 容、ZCO3 电缆等共同构成，如图 2—7—1 所示UM71 型轨道电路采用小调制指数的移频键 控(FSK)，其目的是由于 FSK 信号的幅值包络近似为恒定，在接收端对信号处理有利载频 选定为 1 700Hz、2 000Hz、2 300Hz 和 2 600Hz 四种，其中 1 700Hz、2 300Hz 用于 下行线路，而 2 000Hz 和 2 600Hz 用于上行线路，上行和下行的载频相间隔排列根据 法国对高速铁路干扰进行测试结果，载频选择较高对防止牵引电流的干扰有利，并便于实现无机械绝缘的轨道电路而由此带来的不利影响是，为了保证在最低道床电阻时轨道电 路有足够大的长度，需要在轨间添加补偿电容，以满足传输特性一次参数 R、L、C、G 之间 的平衡关系。

UM71 型轨道电路的最大长度约为 2kmUM71 型轨道电路各构成设备的主要功 能为：〖ＴＰＴＩＥＴ２７１，＋６３ｍｍ６９ｍｍ，ＢＰ＃〗图 2—7—1 UM71 型轨道 电路设备构成发送器：产生 18 种“TBF”低频信号；产生 4 种“fｃ”载频的移频信号；使 移频信号有足够的功率；调整轨道电路接收器：检查轨道电路空闲；区分不同载频的移频信号；检查低频信号；调整轨道电 路空心绕组：设在 26m 长的电气分隔接头调谐区的中部，主要作用是在每段轨道电路内 平衡两钢轨中牵引电流回流；改善电气分隔接头（调谐区）的品质因数，保证工作稳定性； 它的中心线可与邻线相应空心绕组中心线作等电位联结，平衡两线路牵引电流回流，保证 人身安全调谐单元：设在 26m 长的电气分隔接头两端它对本区段信号频率呈电容性，该电容 与调谐区钢轨和空心绕组的电感并联谐振，呈现较高阻抗，可减少对本区段信号的功率损 耗；另外，该调谐单元对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低阻抗，可阻止相邻区段的 信号进入本区段；以此实现两相邻轨道电路的电气隔离匹配变压器：实现电缆与轨道电路的匹配联结；利用模拟电缆线（或称补偿网络）将 不同长度外线电缆补充至同一数值。

该作法不仅简化了轨道电路工作状态的调整，当列车 反方向运行时，又使改变列车运行方向的电路得以简化补偿电容（C）：用分段加装补偿电容的方法，可在一定程序上减少钢轨电感对移频信 号传输的影响，延长（或保证）轨道电路长度另外，可使钢轨中有足够强的移频信号电 流，提高信干比，保证机车信号设备的可靠工作ZCO3 电缆（8 根芯线）：用作发送、接收设备与轨道电路间传输移频信息的通道2)TVM300 系统东南线及大西洋线采用的 TVM300 型设备包括连续式机车信号，点式信息接收设备以及 列车速度监督设备TVM300 型设备能连续不断地将地面信息，即列车间隔、线路所容许的 速度等情况及时地向车上反应，使司机随时掌握列车速度，有利于保证行车安全和提高行 车效率与此同时，法国高速铁路还以点式信息作为连续传递信息的辅助设备点式传递 信息方式用车载感应器及地面环线方式，它只能在区段内设若干环线，通过感应点把地面 信息传送到车上，当地面信号发生变化时，列车只能在经过感应点时才能得到信息，因此 即时性较差TVM300 型列控装置的地面—车上的信息发送与接收的具体过程如下：①连续式信息发送及传输连续式信息发送的原理见图 2—7—2，它是利用 UM71 型轨道电路作为传输信息的通道。

闭塞分区空闲时，发送器送电给轨道继电器使之吸起列车占用时发送器迎向机车传递信 息，同时轨道继电器落下，为改变后面轨道电路的信息提供条件如上所述系统的信号采用移频键控制式，载频有 1 700、2 000、2 300、2 600Hz 四种，频偏为 10Hz，调制频率(即信息)从 10.3Hz 到 29Hz，每间隔 1.1Hz 取一个信息，共 有 18 个，均作为速度信息东南新干线只用 11 个信息，大西洋线用 14 个信息采用 1 700Hz 以上的音频便于实现无机械绝缘节的轨道电路，用电气分隔接头取代钢 轨绝缘节，可不锯长钢轨，也有利于减少机车车辆轮缘的磨损和牵引电流的回归此外 1 700Hz 以上的信号受牵引电流谐波干扰量也小但频率较高给信号在钢轨中传输带了困难， 因此需在轨间并联补偿电容延长轨道电路长度〖ＴＰＴＩＥＴ２７２，＋４１ｍｍ８５ｍｍ（７，１） ，ＤＹ＃〗图 2—7—2 连 续式信息发送 轨道电路频率布置考虑了防止同一线相邻轨道电路和上、下行线间轨 道电路等的横向和纵向干扰，轨道中载频的布置见图 2—7—3〖ＴＰＴＩＥＴ２７３，＋２０ｍｍ７０ｍｍ，ＢＰ＃〗图 2—7—3 轨道中载频 的布置上行线路为 2 000Hz、2 600Hz 相间隔排列，下行线路为 1 700Hz、2 300Hz 相 间隔排列。

轨道电路电子设备集中设置，便于各闭塞分区电路间的逻辑联系以及日常管理维修， 特别是容易实现双线双方向运行轨道电路现场设有电气分隔接头的调谐单元，平衡牵引 电流的空心绕组以及匹配单元等现场设备和集中室之间用电缆联结，为防止电缆芯线间 串音影响，轨道电路的同频率发送与接收不能合用同一根电缆使用的电缆芯线直径为 1.2mm，传输距离为 7.5km②点式信息发送点式信息发送原理见图 2—7—4为有源环线方式，向环线内发送信息给机车接收， 环线铺设在轨间，为 8 字形，法国高速线环线长度约为 10m环线使用７．４ｍｍ２铜线， 环线信号电流２．５Ａ发送器放在集中室，通过电缆及匹配变压器联结到环线发送器 经常向环线内送检测信号，以检查环线的完整性点式信息为单频率信号，自 1 318Hz 开 始，每间隔 140.8Hz 有一个单频信息，至 3 712Hz 共 18 个，其中 4 个频率 1 740Hz、2 022Hz、2 304Hz、2 585Hz 与连续式机车信号载频靠近未被采用，有效信息共 14 个〖ＴＰＴＩＥＴ２７４，＋３６ｍｍ６５ｍｍ，ＢＰ＃〗图 2—7—4 点式信息传 输点式信息用于接通或转换连续式机车信号接收上、下行线的载频，在列车离开高速线路 时，以点式信息断开连续式机车信号。

线路需要限速的地方可用点式信息给出限速值的条 件地面绝对信号机处设点式信息，当显示红灯信号时，以点式信息向列车发送绝对停车 命令在法国铁路高速线上，点式信息还可作其他用途，例如在接触网分相点两边适当地点 （1km 左右）设环线给出信息给机车接收，开始进行测距，到分相点的前方自动切断机车 动力，过分相点后再接通供电③车上接收〖ＴＰＴＩＥＴ２７５，＋５５ｍｍ６８ｍｍ，Ｘ，ＢＰ＃〗图 2—7—5 车上设 备框图车上设备的框图见图 2—7—5主要设备包括连续式机车信号信息感应器及接收机、 点式环线感应器及接收机、速度传感器及速度处理单元，其他有关记录器、速度显示器、 音响报警、制动阀、转换开关及辅助表示灯等车上电子设备放在司机室的电子框内，有 6 层抽屉式组合，连续式机车信号设备双套 占 4 层组合，点式信息设备占 1 层组合，测速单元及记录器占 1 层组合组合为欧洲的 48.26cm 标准组合柜尺寸为１３３ｍｍ×４８５ｍｍ×４００ｍｍa.连续式机车信号通过传感器接收地面轨道电路的信息，经过滤波器、放大器、解调 器、选频器最后动作相应的信息继电器，以此给出速度监督的速度控制电路、目标速度显 示器以及记录器工作的条件。

连续式接收机为安全电路连续式机车信号包含速度控制电路，该电路一方面把信息继电器条件处理为动态的监 控速度信息；另一方面把来自测速单元的列车实际走行速度和监控速度进行比较，检查列 车是否超速，如果列车超速，则速度控制继电器落下，切断制动继电器的供电，施行自动 停车连续式机车信号设有主辅两套完全相同的设备，每套从感应器、接收机到显示器都是 分开的，两套连续式机车信号都同时接收地面信息，处于工作状态两套设备均为正常工 作时，主、辅两机的速度控制继电器以并联条件同时控制制动继电器使之得电，主显示器和主机接通工作，辅显示器和辅机电路断开作备用报警电路发生故障，不会导致制动继 电器失电而自动停车主机电路故障，通过自动转换电路，把辅显示器接入辅机电路工作， 报警电路也由主机转接到辅机不影响列车运行如果辅机电路故障，维持主机原工作状态 主机或辅机故障时均有故障表示仅主显示器故障、自动转换电路不工作，由司机用转换 开关手动接通辅显示器工作自动转换电路是通过主、辅机速度控制电路内某个速度控制继电器失电而工作的，转 换电路设在点式组匣内大西洋线增加了 300km/h 速度等级，因此连续式机车信号需补充 3 个信息量，即 11.4Hz、13.6Hz 和 16.9Hz。

接收 11.4Hz 信息时，机车显示“300” ，绿底黑字，表示线空 闲，相当于 VL，列车速度可达 300km/h接收 13.6Hz 信息，机车显示“300” ，绿底黑字闪 光警告，示意下几个闭塞分区已有列车占用，本区段列车速度仍可到 300km/h接收 16.9Hz 信息，机车显示“。