1.3　鐵路信號系統(tǒng)發(fā)展

隨著我國鐵路事業(yè)翻天覆地的變化，中國鐵路信號也已經(jīng)從零發(fā)展成為世界鐵路信號的強(qiáng)國。針對我國鐵路的不同發(fā)展情況，形成了完備的信號制度與制式標(biāo)準(zhǔn)，建立了雄厚的鐵路信號生產(chǎn)、研發(fā)、設(shè)計(jì)施工、管理隊(duì)伍，信號技術(shù)從手動-機(jī)械-繼電發(fā)展到以信息技術(shù)為核心的電子時(shí)代。改革開放以來，特別是鐵路六次大提速及近年來的高速鐵路的建設(shè)，更使得我國鐵路信號產(chǎn)生了根本的變化。

今天的現(xiàn)代鐵路信號系統(tǒng)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信和控制技術(shù)在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)過程中的具體應(yīng)用，鐵路信號的功能也從傳統(tǒng)的保障鐵路運(yùn)輸安全的“眼睛”，擴(kuò)展為保證行車安全、實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一指揮、提高運(yùn)輸效率、改善勞動條件和提升運(yùn)營管理水平的有力支撐。現(xiàn)代信號技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)列車有效控制、提高鐵路區(qū)間通過能力和編組能力、向運(yùn)輸組織人員提供實(shí)時(shí)信息的必備手段，是鐵路的“中樞神經(jīng)”，在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中占有非常重要的地位，成為鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。

1949年前，我國只有手扳道岔、人工動作臂板信號等簡單的鐵路信號設(shè)備。新中國成立后，在我國鐵路信號研究人員及生產(chǎn)企業(yè)的努力下，信號基礎(chǔ)設(shè)備得到根本改變，色燈信號早已代替了臂板信號，信號顯示全部實(shí)現(xiàn)了列車控制自動化；國鐵正線道岔全部采用我國自行研制的電動轉(zhuǎn)轍機(jī)。特別是近年來，我國提速線路、高速鐵路及高速鐵路相關(guān)道岔，全面使用了牽引力更大、鎖閉更加可靠、轉(zhuǎn)換時(shí)間更短的交流轉(zhuǎn)轍機(jī)（ZD（J）9系列電動轉(zhuǎn)轍機(jī)）及外鎖閉裝置；我國自行研制的軌道電路廣泛應(yīng)用于鐵路車站及區(qū)間，實(shí)現(xiàn)了列車占用的自動檢測，已經(jīng)上道運(yùn)用20000多千米的ZPW-2000無絕緣軌道電路，還能夠向列車傳送前方空閑間隔信息，為機(jī)車信號及列車控制提供依據(jù)。

除此以外，正在逐步國產(chǎn)化的點(diǎn)式應(yīng)答器、GSM-R基站等軌旁設(shè)備為實(shí)現(xiàn)我國列車自動控制奠定了基礎(chǔ)。以前的鐵路信號是鐵路運(yùn)輸?shù)摹把劬Α保孛嫘盘栂蛩緳C(jī)提供視覺信號，但由于地形和氣候條件的影響，司機(jī)往往不能在規(guī)定的距離上及時(shí)瞭望到前方信號機(jī)的顯示，因而有產(chǎn)生冒進(jìn)信號的危險(xiǎn)。因此，我國開發(fā)推廣了機(jī)車信號設(shè)備及列車自動停車ATS（Automatic Train Stop）設(shè)備，將地面的視覺信號引入司機(jī)室，改善了司機(jī)瞭望條件，當(dāng)?shù)孛嫘盘柕摹敖姑睢蔽幢凰緳C(jī)接受就強(qiáng)迫列車自動停車。JT1-CZ2000型主體化機(jī)車信號與站內(nèi)電碼技術(shù)的發(fā)展，使列車的駕駛更為容易。為了提高列車運(yùn)行的安全性，我國自行研制了LKJ運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置并在所有機(jī)車推廣使用[16]。

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)越來越重，列車運(yùn)行速度越來越高，特別是高速鐵路、高速鐵路的發(fā)展，保證運(yùn)輸安全的問題也越來越突出，即使裝備了機(jī)車信號和自動停車裝置，也只能在列車一般速度運(yùn)行條件下保證安全，無法實(shí)現(xiàn)高速列車的安全保證，因?yàn)樗鼈儾荒芊乐钩傩熊嚭兔斑M(jìn)信號的現(xiàn)象。因此，需要研究列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對列車間隔和速度的自動控制，提高運(yùn)輸效率，保證行車安全。2003年10月，鐵道部主持制定了《中國列車控制系統(tǒng)（CTCS）技術(shù)規(guī)范總則（暫行）》和相應(yīng)CTCS技術(shù)條件，以分級的形式滿足不同線路運(yùn)輸需求，在不干擾機(jī)車乘務(wù)員正常駕駛的前提下有效地保證列車運(yùn)行安全[17]。CTCS劃分為5個(gè)等級，依次為CTCS-0～CTCS-4級，以滿足不同線路速度的需求。

（1）CTCS-0級

CTCS-0級系統(tǒng)由機(jī)車信號+運(yùn)行監(jiān)控裝置組成。列車最高運(yùn)行速度為160km/h，閉塞設(shè)計(jì)仍是固定閉塞方式進(jìn)行。

（2）CTCS-1級

CTCS-1級系統(tǒng)由主體機(jī)車信號+運(yùn)行監(jiān)控裝置組成，可在既有設(shè)備上升級改造，同時(shí)還增加了點(diǎn)式應(yīng)答器，從而實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的安全監(jiān)控。列車占用檢測則利用軌道電路來完成。

（3）CTCS-2級

CTCS-2級系統(tǒng)是由軌道電路+點(diǎn)式信息設(shè)備組成，適用于各種限速區(qū)段，和ETCS類似，可不設(shè)地面信號設(shè)備，司機(jī)憑車載信號行車。點(diǎn)式信息設(shè)備發(fā)送定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速和停車信息。

（4）CTCS-3級

CTCS-3級系統(tǒng)是基于GSM-R通信網(wǎng)交互信息并采用軌道電路來檢查列車占用的。與前一等級一樣，司機(jī)憑車載信號行車，采取目標(biāo)距離控制。

（5）CTCS-4級

CTCS-4級系統(tǒng)是完全承載于GSM-R的列控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞，由地面無線閉塞中心和車載設(shè)備共同完成列車占用檢測，點(diǎn)式信息設(shè)備則向列車提供用來修正的定位基準(zhǔn)信息。

上述技術(shù)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定為我國列控系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2007年CTCS-2級列控系統(tǒng)成功應(yīng)用于膠濟(jì)線160km/h提速線路和合寧線、合武線等200～250km/h高速鐵路，隨后CTCS-3D（ETCS-1系統(tǒng)疊加CTCS-2功能）成功應(yīng)用于京津城際，目前CTCS-3級列控系統(tǒng)也已廣泛應(yīng)用于武廣、鄭西等300km/h高速鐵路。鐵路信號已經(jīng)從最初階段提供“視力”的傳統(tǒng)信號逐步演變成為一個(gè)列車閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。

中國鐵路信號設(shè)備從無到有，從爬桿掛煤油燈到以機(jī)車信號為主，從人工扳動道岔到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的提速道岔。短短六十年的風(fēng)雨，中國鐵路信號設(shè)備實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，鑄就出了中國速度，為高速鐵路的快速發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)[18]。