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鐵路信號問題及對策論文
鐵路信號問題及對策論文【1】
引言：隨著鐵路信號設備向數字化、網絡化、智能化和綜合化方向發展，大規模集成電路和低耐壓器件在信號設備中大量使用，雷電所帶來的危害越來越大，對雷電的防護已成為保證鐵路安全運輸的重要問題。
綜合雷電防護方法是在全面考慮雷電損壞信號設備的各種可能途徑的基礎上，綜合采用外部防護、屏蔽、等電位連接、接地、合理布線、使用浪涌保護器等多種方法解決這個問題的有效措施。
一、電磁兼容與雷電電磁脈沖防護的概念
根據調查，近年來信號設備雷害概率有所增大，主要是因為雷電電磁脈沖經常通過連接導線，將傳導雷電浪涌和感應雷電浪涌傳輸給信號設備，或將輻射雷電電磁場效應直接作用于設備上。
由于現代化鐵路信號設備大量采用大規模集成電路和小型貼片電容、電阻、繼電器等微型器件，因此與傳統設備相比，其耐過電壓、過電流的能力極弱，即使幅值較低的雷電電磁脈沖干擾都可導致信號設備器件失效，造成信號設備的雷害。
近10年來，各國防雷工作者根據現代電氣、電子設備的雷害機理及雷電防護特點，將現代電氣、電子設備雷電防護納入電磁兼容的范疇，提出了機房屏蔽、合理布線、規范接地和裝置合適防雷保安器等系統防護(或稱綜合防護)的概念。
所謂電磁兼容是設備或系統在電磁環境中，能正常工作且對該環境中任何事物構成能承受電磁騷擾的能力。
對于信號系統而言，信號設備的電磁兼容是指在各種電磁環境下(包括雷電電磁脈沖環境)，信號系統必須正常工作。
顯然，除了采用傳統的防護方法外，還要改善信號設備所處的電磁環境。
二、改善計算機設備所處場地的電磁環境
(一)建筑物防護
雷擊時，建筑物外部和內部都可誘導出雷電浪涌。
內部雷電浪涌既可由建筑物接地終端系統的常規接地阻抗或電纜屏蔽層電阻產生(通常稱為反擊)，也可由電氣或電子系統線路構成的回路或搭接導體的電感產生，還可由雷電通道內流過的雷電流以及導體(如直擊雷防護系統的引下線)中流過的雷電流感應耦合產生。
建筑物的外部防護仍然采用傳統的避雷針。
含無線電發射天線的建筑物，應當設置避雷針以防止雷電直擊天線設備。
建筑物的內部防護包含空間屏蔽、接地和搭接。
1.空間屏蔽。
衰減了雷電直接擊中建筑物或建筑物附近而在建筑物內部產生的磁場，并減少了內部雷電浪涌。
空間屏蔽有兩方面，一方面是建筑物或機房本身的屏蔽，最好的辦法是用建筑物的自然構件組成，例如天花板、墻和地板中的金屬加強鋼筋、金屬框架、金屬屋頂和金屬墻面等，構成了格柵型的空間屏蔽。
屏蔽后，電子系統只需安置在距屏蔽有一定安全距離的安全空間;另一方面是合理布線和線路屏蔽。
合理的線路布放可以使感應回路面積為最小，采用屏蔽電纜或電纜管道可以將電磁場部分屏蔽，減小內部感應影響，從而減小了電子系統內的感應雷電浪涌。
2.接地。
新建電子設備機房建筑物的接地系統，應采用共用接地。
最常見的做法是利用建筑物基礎鋼筋地網或樁基網作為共用接地系統的基礎接地裝置，并在建筑物四周距基礎接地裝置1m處設環行接地體。
基礎接地體和環行接地體在地下至少有4處相連。
值得注意的是，鋼筋混凝土建筑物的墻面鋼筋網既作為格柵形空間屏蔽，也兼作直擊雷防護系統的引下線系統。
建筑物如共用一個接地系統，則必須有地網構成的接地終端系統，而不是將幾個功能性接地裝置連接在一起的共地系統。
改建電子設備機房建筑物，若沒有共用接地系統條件的，應另設一組接地體用作保護接地。
保護接地PE可與設備工作接地連接，但不得與建筑物的避雷針、避雷帶、避雷網的引下線連接。
在室內應設置與保護接地相連的接地匯集線或稱等電位連接母線，接地匯集線根據室內信號設備的布局可以做成條形或環形(不閉合)。
3.搭接。
將建筑物內部各系統所有導體部件(通電的導體除外)與接地終端系統相互連接并構成網絡，其理論根據是等電位防護。
相互搭接的金屬，處于宏觀上的等電位狀態。
對于電子信號系統設備，其與接地系統的搭接應當按照國際電信聯盟的建議ITU-T K127和國際電工委員會標準IEC62305-4要求，按星形結構(S形結構)做等電位搭接。
內外網狀多點連接法多用在電氣和電子系統分布區域較大，或者分布在整個建筑內時，各單個設備之間有許多線路，并且線路在多個點進入建筑物，其他情況應當用S形結構。
(二)室外設備雷電電磁環境的改善
1.將室外信號系統設備置于與大地連接的金屬箱、盒(最好是鐵質)內，金屬箱、盒必須良好接地，使得信號系統處于雷電電磁脈沖屏蔽中。
2.與信號系統設備的連接采用屏蔽電纜，電纜屏蔽必須良好接地，或者非屏蔽電纜穿金屬管敷設，金屬管與土壤直接接觸。
3.在室外信號系統設備集中的區域安裝避雷針，防止雷電直擊設備本身、電纜和軌道。
避雷針的安裝位置必須考慮能夠避免站場內的信號系統設備遭受雷擊，還要防止避雷針引雷后的雷電感應。
尤其避雷針的地線一定要與站場內的鋼軌、電纜徑路有一定的安全距離(一般大于20m)，以避免雷電反擊。
三、安裝防雷保安器
原則上，信號電纜與信號設備的界面應當都設置防雷保安器。
由于車站信號設備的進線很多，建議在電纜進入信號樓時，設置防雷柜集中防護，以便維護、更換和有問題時查找故障。
防雷柜中的防雷保安器可以采用單級或多級，最后的殘壓應當限制在被保護信號設備端口的耐過電壓水平以下。
ITU-T K20和K21建議，有條件的信號設備本身應當在內部設置防雷單元，以增加信號設備本身的抗擾度。
防雷保安器接入信號系統后，不得改變原信號系統的性能，不得影響被防護設備的工作，受雷電電磁脈沖干擾時，應保證信號設備不得造成進路錯誤解鎖、道岔錯誤轉換、信號錯誤開放等。
四、結論
綜合考慮外部防護、屏蔽、等電位搭接、接地、合理布線、使用浪涌保護器等多種方法，可以有效地改善信號設備的電磁環境，減少雷電電磁脈沖對鐵路信號設備的影響，這是一個行之有效的方法，在鐵路及其他各個領域中的使用已經見到明顯效果，并得到國際上認同。
參考文獻
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[2] 萬家駒.高頻信號防雷保護器的發展及應用[J].通信世界.2010(06).
鐵路信號工程問題的思考【2】
[摘 要]鐵路經過幾次大提速之后，對既有線鐵路信號設備的維修和施工要求越來越嚴格，因此優化鐵路信號工程施工問題是我們工作的當務丈急，本文就鐵珞信號工程問題談幾點粗淺認識。
[關鍵詞]鐵路信號 工程 問題 對策
前言
隨著我國鐵路建設的飛速發展，作為鐵路運輸生產基礎之一的鐵路信號設備也發生了日新月益的變化，它主要體現在設備組成部件、器材產品科技含量逐年增加，突出表現為技術條件復雜，標準要求高，試驗項目多，測試技術指標必須精確的特點。
信號設備更新、改造和大修引起的設備停用施工，是對運輸生產影響和干擾最大的施工項目，由于信號設備失去了聯鎖關系檢查功能，所以，這期間的行車組織非常容易出現問題，因此，如何縮短信號設備停用時間，并在最短的時間內確保信號工程按時開通是每一個施工和維修單位必須引起高度重視的關鍵問題。
1 我國鐵路信號工程攢在的問題
1.1 信號電纜接續
長期以來，信號電纜接續一直采用地面電纜箱盒方式接續。
這種接續方式對非移頻軌道電路、信號點燈、報警、方向電路等傳輸通道的影響不十分明顯。
由于采用移頻制式的zPw系列軌道電路對傳輸電纜的線間和線地間電容、回路電阻值和電阻的平衡性等指標的要求較高，而采用地面電纜箱盒方式接續對電纜的整體結構有很大改變，影響了電纜的電氣參數，因而對軌道電路的正常工作構成嚴重的威脅。
1.2 電纜成端
為了提高傳輸移頻信號的質量，目前，大量應用了鐵路信號數字電纜特別是內屏蔽數字信號電纜。
因而，在電纜通道的始、終端對電纜的成端處理成為電纜施工的重要一環。
成端工藝是否合理，成端質量的好壞直接影響電纜的電氣指標，進而影響移頻信號的傳輸質量。
電纜成端包括電纜端頭的切剝、固定、密封以及電纜金屬護套的屏蔽連接、屏蔽接地、電纜芯線與端子的連接等。
1.3 軌旁信號設施與鋼軌連接
軌旁信號設施與鋼軌連接一直是信號施工的薄弱環節，而軌旁信號設施與鋼軌連接質量卻是決定軌道電路能否正常工作的重要因素。
嚴重影響運輸行車安全與效率的“紅光帶”，大多是由于軌旁信號設施與鋼軌連接不良，致使信號系統故障而造成的。
目前，采用的連接方式主要有傳統塞釘和法式冷擠壓塞釘，通過在鋼軌上打孔與鋼軌連接。
影響連接質量的原因，一是使用的打孔工具簡陋，打出的孔不符合要求;二是冷擠壓塞釘質量達不到要求。
鋼軌長時間劇烈振動使塞釘松動，造成接觸不良而出現軌道電路“紅光帶”。
1.4 防雷設施
長期以來，鐵路信號系統由于沒有良好的防雷及接地設施，致使信號系統故障發生，給運輸生產造成了不良影響。
究其主要原因，一是防雷元器件性能指標低、質量不高;二是防雷措施設置分散，沒有按信號系統綜合考慮;三是接地安裝不合理，采用角鋼接地極或石墨地線，在地質條件困難區域接地電阻達不到要求;四是施工工藝粗糙，降低了防雷及接地的效果。
2 鐵路信號工程問題的對策
2.1 制訂嚴密的施工方案
信停期間的施工方案關系全局，必須做好充分的準備。
項目經理組織有關工程技術人員，進行現場調查，征求車務、電務、工務及上級主管部門意見，了解既有設備使用情況，確認好信停影響范圍，分清哪些工作是信停前應該施工，哪些是信停中應該施工，確認具體的工作項目、工程數量、相互關系和工作順序，以便使每項工作都圍繞關鍵項目來進行。
同時要對每個作業項目提出具體的作業時間和安全措施、質量標準及所用材料和工具等，并以作業單形式進行細化分解，提前兩天發到作業小組，使每個人都明確自己所負責的工作。
同時主管該工程的技術人員要通過新、舊圖紙核對，了解施工中的每一細節及新設電路與既有電路的不同點等。
落實好需要電務、車務、工務、房產、鐵通和水電等部門配合的項目，綜合各方面因素，編制出詳細準確、具有可操作性并與實際工作相符的施工方案。
項目指揮、項目經理、主管項目安全的負責人、項目總工程師必須是專業人士，有實際工作經驗，他們中的每一個人必須明確信停期間的作業項目和主要工程數量，掌握關鍵路線，運用好網絡計劃技術，組織好流水作業和平行作業。
信停期間參加施工的所有管理干部必須實行分工負責和逐級負責制，分片包干，明確自己的責任、所承擔的任務、完成項目的時間和應達到的標準。
這樣才能確保信停施工安全穩定、質量達標、施工進度有序可控，使工程能夠按期或提前完成，因此，編制切實可行的施工方案是實現工程精心組織、精心施工的前提。
2.2 信停期間的配合工作
信號設備停用期間的施工配合工作是縮短信停時間的重要條件。
在此期間的施工是以工程單位為主體，電務、車務、工務、房產和水電等部門密切配合，互相支持，團結協作的整體。
首先，鐵路局所屬的施工所在地或車站在信停前根據施工等級不同，由專人負責主持召開施工協調會，對工程與運輸、房建、工務、電務、水電之間的相互配合提出明確要求，對關鍵問題抓好檢查落實工作，防止不必要的推諉，為施工順利進行提供可靠的保證。
其次，信停期間的運輸組織必須為施工部門創造條件，落實施工單位的合理要求。
運輸部門必須正確認識施工與運輸的關系，即只有為施工中的測試、試驗項目創造條件，施工部門才能按期或提前開通，縮短無聯鎖狀態時間，從而確保行車安全。
電務段在施工過程中的全面參與和密切配合同樣發揮著重要作用。
電務段從施工開始到工程竣工要給予全方位的配合，每個施工項目，如電纜敷設、箱盒配線、設備安裝、電氣特性測試、更換電機及角鋼安裝等應派專人參加，這樣可以做到有問題及時協調、協商解決，主動參與工程質量監督和驗收。
將問題克服在信停之前，使出現問題的概率縮到最小。
信停前請電務段進行初驗，使信停期間可能出現的問題壓縮到最小范圍，為信號工程的開通創造良好的條件。
信停期間的工務、房建、水電部門的配合也是重要的組成部分。
信停前施工單位必須及時把涉及到上述單位的配合工作以書面形式寫明作業時間、地點、作業內容，進行溝通，配合單位也要指定專人落實好配合工作，確保行車設備正常投入運營。
2.3 防雷及接地設施
根據鐵路信號系統的特點綜合考慮，設計合理的系統綜合防雷方案，采用相應的并能滿足功能要求的高質量防雷元器件。
此外，重點是設置綜合接地系統。
一是在自動閉塞區段沿線敷設貫通地線(等電位線)，在其上面每一點測量，接地電阻均不大于]歐姆;二是在沿信號樓周圍敷設一條完整的環形地線，將其與貫通地線(等電位線)平行部位每間隔2―3米進行多點連接，環形地線接地電阻不大于1歐姆;三是在信號樓機械室防靜電地板下的地面上敷設網格地線，該網格地線每間隔5―7米與環形地線就近連接一次;四是信號樓機械室內所有金屬設施須與網格地線連接;五是在信號樓設置與環形地線可靠連接的接地匯集端子排，將電源防雷箱接地端子、網格地線、分線柜的接地端子排、防雷系統的接地端子等所有需接地的端子均與接地匯集端子排用銅制螺栓進行連接。
各種連接須采用規定的材料和工藝，保證連接質量。
結束語
總而言之，鐵路信號工程施工是對鐵路運輸生產影響最大的施工項目，而信號工程的核心就是信、聯、閉停用期間的施工組織。
施工組織者只有全面了解和掌握各項具體施工工藝，才能確保鐵路信號工程施工的順利進行。
鐵路信號問題及對策研究【3】
【摘要】鐵路信號是保證鐵路運輸基本設備。
對鐵路網上各種行車的設備狀況、信息傳輸、調度指令控制起著重要的作用。
目前，人們對鐵路信號有不同的理解。
有人把鐵路信號廣義理解為：保證鐵路行車安全的技術和設備;有人狹義理解為：用于向行車人員指示行車條件的符號;有人則認為：鐵路信號是鐵路上信號顯示、聯鎖、閉塞設備的總稱。
鐵路為實現高速、高密度和重載運輸的需要，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。
本文通過對鐵路信號存在問題的分析，提出了解決問題的對策，指出了我國鐵路信息的發展方向。
【關鍵詞】鐵路信息;信息化;網絡化
1.鐵路信號的含義
所謂鐵路信號是用特定的、有標志性的物體、儀表或音響設備等向鐵路行車人員傳達相關的信號，包括車輛運行狀況，行駛條件，鐵路的狀況等等。
近年來，隨著鐵路信號的廣泛應用和鐵路信號技術的不斷發展，使鐵路信號也變成了增加鐵路運輸線路，改善鐵路員工勞動條件提高車站和鐵路區間的通過能力等等有效手段。
2.鐵路信號的現狀
2.1鐵路信號的安全性能不夠高
由于自動化程度的限制，我國的調度指揮仍舊依賴于人工作業，采用落后的一張圖、一支筆、一部電話的調度指揮模式。
對地面信號的觀察與判斷，也仍舊于依賴司機。
隨著列車的提速和密度的不斷增加，行車調度的指揮工作將會越來越繁忙，調度員在長時間的工作中也難免出現疏略，這樣不僅會降低工作效率，更會影響到列車的安全運行。
并且當車速達到一定的程度的時候，單單依靠司機的視力根本無法保證列車的行車安全。
2.2管理方面出現紕漏
重點表現于管理分散和管理水平的落后。
鐵路系統基本上是一個整體，在不同的時間和地區的情況差異性較大。
現在的鐵路雖然安裝了微機監測系統，但是由于通信手段的落后，處理信息的速度較慢，致使安裝的系統無法真正的發揮作用，無法在整體上將資料進行整合。
從管理水平來看，鐵路系統一直掌控在政府部門的手里，并且現行的管理機制使系統人員臃腫，營銷手段落后，資源不能得到合理的利用。
2.3鐵路信號系統的自動化水平較為低下
在新中國成立以來，繼電技術得到了不斷的發展，但是繼電技術采用的設備體積大，對于實現聯網集中監測和智能的控制還是有一定難度的。
特別是微電子技術的發展后，在一些工業控制行業，這類技術已經趨于淘汰的趨勢了，取而代之的是一些智能控制技術。
在鐵路系統方面，雖然也開始采用了智能控制技術，但是大范圍內仍舊采用的是繼電控制技術，發展的速度較為緩慢，優化資源和提高效率方面還是相對于落后的。
2.4現代鐵路信號設備中存在的若干問題
隨著經濟、信息技術的不斷發展，鐵路信號系統作為保證鐵路安全運行的部分，雖然鐵路設備信號的要求也在不斷的增高，但是從某些信號設備來看仍舊存在著一些安全隱患。
2.4.1樞紐調度監督設備
這個設備是一個發展較快的設備，是使樞紐內的調度更加準確直觀，保證樞紐的暢通。
但是樞紐內的作業模式是采取分散作業，這樣一來必定影響了總體的發揮，并且降低了運輸的效率。
因此，在貨運量加大，或者大面積提速時，信號技術裝備如何保證樞紐內的暢通就是一個很大的問題。
2.4.2車站聯鎖設備
這種設備也是目前鐵路系統中常見的設備之一。
這種設備在列車提速后出現了許多問題。
例如，戰線和列車基本等長，并且在進出站口處沒有過走保護區段，不利于列車的速度控制。
另外，信號機間的安全距離是不夠的，沒有能夠提供安全距離的信息，對列車的運行控制都帶來了安全的隱患。
2.4.3列車運行控制與機車裝置
今年來，新安裝的運行監控器代替了自動停車裝置(即安全性能差，隨安全防護器輔助作用的裝置)。
并且采用了模式曲線的方式來監控車速，對超速進行保護。
但是由于形成的是速度模式曲線，依靠的是事先儲存的線路數據以及人工輸入的數據，沒有考慮故障-安全原則，無法保證安全。
3.增強鐵路信號的對策研究
3.1通信、信號一體化
當代鐵路的高速發展，鐵路通信、信號系統等都必須不斷的加強。
鐵路通信、信號技術的相互融合，以及調度指揮自動化等等技術，打破了控制分散、功能單一、通信信號相對獨立的傳統技術理念，推動了鐵路通信、信號技術向數字化、智能化、網絡化和一體化的方向發展。
組建一個以鐵路局為主要單位的電務設備動態檢測中心，裝備一臺動態的檢測車，按一定時間對自動閉塞的機車信號或地面信號，無線列調等設備進行動態的檢測，實現了移動體對地面靜態設備的檢測。
3.2制定發展規劃
在建設新的線路時，起點必須要高。
鐵路建設的投資額較大應該考慮到今后的發展。
雖然現有鐵路信號設備、調度手段等都較為安全，但是當提速的時候都沒法達到要求。
因此在建設時要考慮到未來的發展，提高建設標準，采用新技術。
借鑒國外的閉環計算機控制系統。
這樣為以后的競爭做好準備，也為以后鐵路信號的建設提供經驗。
根據我國鐵路的運輸特點，實現以鐵路調度管理信息系統作為基礎，以指揮自動化為目標，來構建現代鐵路化的運輸調度指揮管理系統。
實現全路運輸的集中管理，提高效率。
3.3鐵路無線數字通信技術的應用
在鐵路提速，重載不斷發展的今天，以分立元器件與模擬信號處理技術為基礎的傳統鐵路信號設備已經滿足不了安全的要求。
然而數字信號處理技術很好的解決了鐵路信息信號產生的問題。
數字信號處理的頻域分析的優點是運算精度高和抗干擾性能好，具有相對實用性和可靠性。
因此，全面應用數據處理的新技術，利用計算機的高速分析和計算等功能，來提高信號設備的技術水平。
3.4采用計算機網絡技術
由于網絡技術的快速發展，網絡化管理已成為實現管理的客觀要求和必然趨勢。
鐵路信號系統的網絡化是實現鐵路運輸系統內部各功能單元之間的信息交換。
在網絡化的基礎上實現全面、準確獲得線路上的信息，保證列車的安全運行，從而實現系統的智能化與控制設備的智能化管理。
因此有效的采用計算機技術是解決鐵路信號系統若干問題的途徑。
在此基礎上研究開發車站聯鎖，需要以聯鎖為基礎，實現站內軌道電路的完善，區間列控合二為一的一體化技術，道岔控制和表示電路的電子化，來完善計算機的聯鎖系統和行車指揮、運行控制的接口技術，從而建立信號綜合控制系統。
4.結論
隨著鐵路運輸提速、重載的發展，基于分立元器件和模擬信號處理技術的傳統鐵路信號設備越來越滿足不了鐵路運輸安全性和實時性的要求。
因此，全面引進計算機技術，利用計算機的高速分析計算功能，來提高信號設備的技術水平已非常緊迫。
數字信號處理技術的出現為鐵路信號信息處理提供了很好的解決方法。
鐵路信號按其作用可分為指揮列車運行的行車信號和指揮調車作業的調車信號;按信號設置的處所可分為車站信號、區間信號，以及行車指揮和列車運行自動化等;按信號顯示制式可分為選路制信號和速差制信號;按結構可分為臂板信號、色燈信號、燈列信號(中國大陸不采用)以及機車信號機。
鐵路信號在元部件制造方面正向著小型化、固態化和高可靠性發展;在設計方面向著故障自動檢測、自動診斷、高可用度、與計算機或微處理機相結合的方面發展;在安裝施工方面正向著模塊化和工廠施工化的方向發展;在使用方面正向著無維修或少維修、高度自動化或智能化的方向發展。
【參考文獻】
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