机车信号车载系统在铁路行车中的应用研究

机车信号车载系统在铁路行车中的应用研究

王洪伟

中国铁路哈尔滨局集团有限公司哈尔滨电务段 黑龙江哈尔滨 150000

摘要：铁路行车具有一定特殊性，为保证其运行安全性与可靠性，应对机车加装机车信号车载系统，用来辅助机车监控设备控车，便于机车驾驶人员操纵机车运行，并对行车状态进行记录，降低各项因素对行车的影响，改善驾驶人员的作业环境，提高行车工作的安全性。

关键词：机车信号；车载系统；铁路行车

一、机车信号车载系统的概述

1.机车信号车载系统的工作原理

机车信号系统车载设备，使用安装在机车第一轮对前面的接收线圈，通过电磁感应接收钢轨中以电流形式传递的信息，转换成电压信号提供给机车信号主机接收，并通过机车信号机向驾驶人员提供列车运行地面控制信息。

2.系统组成部分

（1）主机。JT-C型机车信号车载系统具有JT1型装置接线盒以及主机，同时其内部构造还应用了主板式设计方法。其主机应用构造为6槽机箱，包括连接板、电源板1/2，主机板A/B以及记录板。应用二取二容错安全构造方式可以减少单机故障发生概率，提高系统运行可靠性与安全性。

（2）连接板。连接板上设置了8个LED指示灯，用于指示2块主机板各自的工作状态；设置主机板工作切换按钮2个，用于手动切换2块主机板的主备机关系，二者不可同时按压。

（3）主机板。主机板主要用于信号的接收与传输，JT-C型机车信号车载系统设置的两块主机板功能相同。设置方式与JT1通用式装置类似，短路线组L1、L3以及信号选择制式均在主机板上，在对各接收模式进行设置时，需要针对L1、L3组短路线进行短接或焊接处理，确保了系统在出现运行故障后可以自动更换备用机，且用时非常短，同时在维持系统正常运行的同时，便于检修工作的顺利进行。

（4）记录板。对比JT1通用式装置，JT-C型机车信号车载系统增设了记录板装置，可以用于对机车信号的采集和存储，并且可以利用较大容量的U盘对所有工作信息进行记录和存储，便于机车信号系统的后续维护工作的顺利进行。通过记录板数据车载工作人员可以清楚的了解机车信号运行状态，并为信号分析、复原以及事故查找提供可靠的数据。

（5）电源板。电源板基于JT1通用式装置进行了更新，以接线盒运行原理为基础，将两路新型电源模块应用到电源板1、2中，且每路输入均为110V，输出为双路50V，其中机车信号主机为一路50V输出，另外一路则为动态驱动50V点灯电源输出，能有效避免粘连继电器节点造成的信号输出升级问题。

（6）机车信号机。采用双面八灯位显示设计，每灯位采用LED显示灯，内部有恒流源，功耗小、可靠性高。安装在司机室内，用来向驾驶人员复示地面信号显示信息。

（7）双路接收线圈。内部采用双路冗余线圈，保证在一路接收线圈断线，或中间连线故障而使主机无法接收到地面信号时，另一路仍能使机车信号主机正常译码输出。通过安装在机车转向架前端的双路接收线圈与轨道电路的电磁耦合接收钢轨上的信号，然后传送给机车信号主机。

二、机车信号车载系统在铁路行车中的设计与实现

1.机车信号车载系统在铁路行车中的模拟设计

对机车信号车载系统在铁路行车中的模拟设计需要从数据处理核心预计处理器控制核心的角度进行相关设备的选择，并针对整个信息的传送、接受、解读、执行的过程进行有效的控制。对模拟系统进行功能性划分可分为信息传送与信息接收两个部分，而其中所涉及到的有信号发送、放大、钢轨传输、接收、解码五种设备，其中还需要对信号的采样电路、控制电路、上灯控制电路、通信控制电路进行模拟设计，以此作为模拟系统设计的硬件设计基础。对机车信号车载系统的软件设计则需要参考硬件设计的基础和需要达到的功能要求展开设计研究。在车载系统中的信号接收部分，需要对时域和频域进行分析，从机车信号制式的层面进行载频信息的检测与确认，再通过不同的制式实现解调，一般采用抗干扰能力较强、稳定性较高、信息载频量较大的频谱识别方案。

2.机车信号车载系统在铁路行车中功能指标

对铁路行车中的机车信号车载系统设计的功能指标研究需要对一定功能进行实现，例如，在系统传输中需要利用一定的放大设备对电压信号进行放大，同时将IV电压转换成IA电流信号；对系统进行中心频率和调制频率的相关检测，针对交流技术信号的各种码型、特殊信号的码字信息、信号电频幅值、上灯执行系统等进行检测；在系统许可下接收信号的偏移中调制频率的判定偏移一般为±0.19Hz；机车信号轨道信号电压需进行灵敏度的阈值设定，一般移频信号或交流计数信号电压灵敏度指标在10.0±1.39mV；针对机车信号车载系统接收信号做出反应的时间需要进行一定程度的调整，不能太快也不能太慢，太快可能导致其可靠性下降，太慢则无法达到铁路运行的要求，一般情况下在移频区段应在2—4s，在交流计数区段信息转换应在≤6.9s，信息转换过渡≤8.9s。

3.机车信号车载系统在铁路行车中系统测试

机车信号车载系统在铁路行车中的模拟设计完成后需要对其进行模拟系统的测试，主要是针对铁路模拟轨道信号与实际信号的相关性展开的系统测试，检测模拟系统中的制式的识别和信号传输的正确性，针对解调的结果的满意性进行完整度检测。模拟需要对标准铁路的轨道信息进行精确的解调，以此保证铁路信息的正确性和准确性。从主要参数的解调来看，例如，对0、1码型解码允许误差在3—5ms之间，属于较小区间误差，同时还需要对现场信号进行测试，通过识别不同制式的信号进行现场信号的检测，其主要参数结果的准确性能确保上灯操作的准确。

三、机车信号车载系统在铁路运用中的建议和措施

1.机车信号系统将彻底改变以往信号的辅助作用，不只是简单的复示作用，正逐渐发展成为监控指挥列车运行的主体信号，运用机车信号系统对机车的运行状态进行监测。将机车运行时的相关数据进行记录，通过地面辅助系统进行分析，可对列车运行状态进行复现，便于对设备故障的分析，可有效提高设备维护和问题管理。

2.加强设备维护管理，机车中安装高质量的机车信号车载系统设备，从而，使机车信号车载系统可以可靠运行，对信号进行准确复示及记录，实时给列车司机提供必要的行车信息，给维护相关人员提供必要的信息，使他们可以更加轻松、可靠的作出决定。所以，在列车中安装切实可靠的机车信号车载系统的相关设备很有必要。为确保设备运用正常，设备维护部门要加强对设备的日常维护，对设备安装环境进行综合研判，确保安装环境符合规范要求，尤其要避开高电磁环境，防止电磁对机车信号车载系统的干扰，日常加强对一些偶发的故障进行深入分析和检查测试。

3.加强使用及维护人员对机车信号车载系统的了解，让维护人员知晓机车信号系统的工作原理。要进一步强化运行文件分析定期制度的落实 ，提高分析质量，严格按照作业标准对运行数据进行分析，做好故障统计，找出系统和设备的薄弱环节加以解决，特别带有倾向性的问题，要作为检修的重点，集中力量进行克服，以提高机车信号的稳定性和可靠性。

最后，在机车信号的基础上配套列车运行超速防护系统，可促进司机提高警惕，并在司机丧失警惕而有可能冒进信号或超速时强迫列车停车或减速，以防止列车冒进信号或超速运行。安装机车信号和列车运行超速防护系统能够大大提高行车安全。

结语

在对机车信号系统的相关研究中，还需要建立较为完善的故障应急机制模块，从可靠性的角度实现铁路运输的高效与稳定，对铁路行车中故障对象设定一个安全预测输出值，实现故障安全系统的构建，将人为因素、环境因素等多重因素进行纳入开展因素间影响的组合，增加故障安全系统的有效性，为系统的稳定运行提供重要的保障机制。

参考文献：

［1］时慧茹.机车信号车载系统在铁路行车中的应用分析［J］.河南科技，2015（21）：165.

［2］张星月.机车信号车载系统在铁路行车中的应用［J］.通讯世界，2016（23）：279.