緒論

鐵路信號設備是組織指揮列車運行、保證行車安全、提高運輸效率、傳遞行車信息、改善行車人員勞動條件的關鍵設施。鐵路信號設備是鐵路主要技術裝備之一。鐵路信號的裝備水平和技術水準是鐵路現代化的重要標志。

鐵路信號基礎設備，包括信號繼電器、信號機和信號表示器、軌道電路、道岔轉換與鎖閉設備、防雷和接地裝置等，它們的質量、安全性和可靠性直接影響信號系統效能的發揮、安全的保證、可靠性的提高，在鐵路信號現代化的進程中，信號基礎設備在不斷地更新和改造。

信號繼電器是鐵路信號中所用各類繼電器的統稱，信號繼電器不僅是構成各種繼電式控制系統的關鍵，而且是計算機控制系統的接口部件，因此在鐵路信號中得到廣泛的應用。安全型繼電器是信號繼電器的主要定型產品，是直流24V系列的重彈力式直流電磁繼電器。它的基本結構是無極繼電器，利用電磁作用原理，當線圈中通過規定數值的電流時，繼電器勵磁，銜鐵被吸合，帶動動接點運動，使前接點接通。當斷電或電流小于規定數值時，繼電器失磁，銜鐵依靠重力及接點彈力復位，帶動動接點運動，使后接點接通。用繼電器接點的通斷即能控制有關電路。在無極繼電器的基礎上，派生出加強接點繼電器、緩放型繼電器、整流式繼電器、有極繼電器、偏極繼電器等，以滿足電路的不同需要。安全型繼電器多采用插入式結構，便于更換。時間繼電器是一種緩吸繼電器，它借助電子電路或單片微機獲得所需的延時。交流繼電器的特殊之處是交流磁系統，鐵芯用硅鋼片疊成，鐵芯端面加短路銅環。燈絲轉換繼電器為交流繼電器，用于監督信號燈泡燈絲完整，有彈力式和重彈力式的不同結構。交流二元繼電器是交流感應式繼電器，因具有可靠的頻率選擇性和相位選擇性，在25Hz相敏軌道電路中作為軌道繼電器。由繼電器可構成各種形式的信號電路，對它們要采取一定的安全措施。

信號機和信號表示器構成信號顯示，用來指示列車運行和調車作業的命令，是各種信號系統的重要組成部分。我國鐵路主要采用色燈信號機，臂板信號機和探照式色燈信號機已淘汰。色燈信號機的關鍵部件是光系統，要滿足信號顯示遠且方向性好的要求。可根據需要配置信號機的燈位和顏色，選用高柱或矮型。組合式色燈信號機是新型的信號機，它解決了曲線區段信號連續顯示的問題。信號光源由鐵路直絲信號燈泡和定焦盤式燈座組成。LED信號機是最新型的信號機，它具有眾多優點。各種用途的信號機和信號表示器在滿足設計原則的基礎上，根據需要進行設置，以完成各自的功能。信號顯示是行車和調車的命令，必須嚴格按照《鐵路技術管理規程》（含普速鐵路部分和高速鐵路部分）的要求，顯示正確且滿足顯示距離的要求。信號顯示制度是表達信號顯示意義的基本體系，我國現行的信號顯示制度基本上屬于簡易速差式，速度意義表示尚不完善，須進一步完善和改革。在列車提速的情況下，迫切需要機車信號作為行車憑證，其顯示方式也必須逐步實現數字化。

軌道電路是重要的信號基礎設施，用來監督列車對軌道的占用和傳遞行車信息。一般的軌道電路利用鋼軌作為傳輸通道，配上發送設備和接收設備及鋼軌絕緣而組成。當有列車占用時，電流被分路，接收設備即可反映軌道電路被占用。工頻交流連續式軌道電路（JZXC-480型）是以前最常用的站內軌道電路，鋼軌中傳輸交流電，軌道繼電器采用整流式，結構十分簡單，但性能上存在較多問題，將逐步被相敏軌道電路等替代。25Hz相敏軌道電路，采用交流二元繼電器作為軌道繼電器，要求其局部電源電壓的相位必須超前線路電源電壓相位90°，軌道繼電器才吸起，因此具有安全、可靠性高的優點。微電子相敏接收器更進一步提高了性能。道岔區段軌道電路因有分支，為保證分路良好，分支長度超過一定長度時，必須采用一送多受方式。為防止鋼軌絕緣破損造成軌道電路錯誤動作，必須進行極性交叉。移頻軌道電路是移頻自動閉塞的基礎，通過它發送各種行車信息。移頻軌道電路分為有絕緣和無絕緣兩種。無絕緣移頻軌道電路主要采用諧振式。軌道電路有調整狀態、分路狀態和斷軌狀態三種基本工作狀態，其基本參數是道床電阻和鋼軌阻抗。軌道電路調整，是根據每個區段的具體情況，按照調整表，調整送電端軌道電路的電壓值，要求做到一次調整。

道岔轉換與鎖閉設備包括轉轍機、外鎖閉裝置、密貼檢查器等，用于道岔的轉換和鎖閉，是關系行車安全的最關鍵設備。ZD6系列電動轉轍機采用直流電動機作為動力源，用行星傳動式減速器減速，是內鎖閉方式，按不同的需要，又有各種派生型號。由于列車的提速，ZD6型電動轉轍機不能滿足需要，必須改聯動內鎖閉方式為分動外鎖閉方式，即由轉轍機外的外鎖閉裝置來實現道岔的鎖閉。外鎖閉裝置由轉轍機帶動動作。目前多采用鉤式外鎖閉裝置。鉤式外鎖閉裝置為垂直鎖閉方式，鎖閉可靠，安裝調整方便。HRS鎖閉裝置是專用于無砟道岔的鎖閉裝置。用于提速的轉轍機有S700K、ZDJ9、ZYJ7型。S700K型電動轉轍機采用三相交流電動機，用滾珠絲杠作為驅動裝置，結構先進、工藝精良、故障率低。ZDJ9型電動轉轍機結構借鑒S700K型，有交流、直流不同供電方式。ZYJ7型電動液壓轉轍機采用交流電動機，液壓傳動，機械轉換和鎖閉。密貼檢查器用于多點牽引道岔的密貼檢查。轍叉下拉裝置使用液壓下拉夾具來防止可動心軌和彈性支撐翼軌之間的相對移動，使得高速列車通過心軌尖端時不會產生慣性力。高速鐵路需安裝電加熱道岔融雪設備，當發生降雪或溫度變化時可自動或人工啟動電加熱融雪電路。

鐵路信號控制設備易遭雷擊，造成設備的損壞或誤動，嚴重影響運輸生產，對信號設備必須采取必要的防雷措施。雷電主要從交流電源線、軌道電路、電纜等處侵入信號設備，與外線連接的信號設備必須設防雷裝置。目前使用的防雷元件主要有金屬陶瓷放電管、氧化鋅壓敏電阻、瞬變電壓抑制器和防雷變壓器。將各種防雷元件組合起來，構成浪涌保護器和防雷組合單元，做到取長補短，可獲得最佳的防雷效果。各種信號設備要根據具體情況選用不同的防雷組合單元。為保證安全，信號設備應根據需要設防雷地線、安全地線和屏蔽地線。電氣化區段等應設貫通地線。地線應接地良好，接地電阻符合規定。各種地線一般不能共用或互相取代。接地裝置由接地體和接地體引接線組成，應構成地網。接地體應導電良好，埋設符合要求。接地體引接線要短，導電良好。接地電阻達不到標準時，可采用埋設多根接地體、添加化學降阻劑等措施，以降低接地電阻。

在實現信號設備現代化的進程中，要進一步提高信號基礎設備的技術性能和可靠性，積極發展分動外鎖閉道岔轉換技術。在高速及提速區段采用高可靠、高安全、少維修的大功率三相交流轉轍機。積極開發新一代模塊化信號電源屏，并應具備自動檢測和聯網功能。采用新技術、新工藝、新材料、新器件，從結構上、工藝上全面提高軌道電路、信號機、計軸設備和信號電纜等設備的可靠性。要根據信號新技術發展的需要，積極開展信號設備電磁兼容、系統防雷、抗電氣化干擾的研究。積極采用冗余熱備技術，以提高信號設備的可靠性。