主体机车信号系统技术条件(暂行).doc

主体机车信号系统技术条件
（暂行）

北 京 交 通 大 学

2004年10月

9

目 录

1 范围 1
2 引用标准 1
3 定义 1
4 总则 2
5 主体机车信号系统地面设备 2
6 主体机车信号系统车载设备 5
7 系统的可靠性和安全性 8
附录A机车信号显示器接口定义 9

主体机车信号系统技术条件

1 范围
本标准规定了主体机车信号系统的定义术语、总则，地面设备、车载设备、可靠性和安全性等技术条件。
本标准适用于自动闭塞区段，运行速度160km/h及以下的列车。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用成为本标准的条文。
TB/T 2859-1997 JT1型通用式机车信号设备
TB/T 3021-2001 铁道机车车辆电子装置
TB/T 3060-2002 机车信号信息定义及分配
TB/T 3073-2003 铁道信号电器设备电磁兼容性试验及其限值
ZPW-2000系列无绝缘轨道电路技术条件（暂行）2003
CTCS技术规范总则（暂行）2004
IEC62278 铁路应用：可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）规范和说明
IEC61508 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全
3 定义
本标准采用下列定义
3.1 机车信号
在司机室内反映列车前方运行条件的信号显示。
3.2 主体机车信号
作为行车凭证的机车信号。
3.3 主体机车信号系统
完成机车信号作为行车凭证功能的系统，由车载设备和地面设备构成。
3.4 机车信号信息
由地面向机车上传递反映线路空闲与进路状况的信息。
3.5 机车信号钢轨最小短路电流值
地面信号设备发送的机车信号信息被列车轮对短路时的最小电流值。
3.6 机车信号灵敏度
使机车信号设备工作（稳定译码）的最小的钢轨短路电流值。
3.7 机车信号应变时间
车载信号设备从钢轨线路接收到机车信号新信息开始，到给出相应机车信号显示所需要的时间。
3.8 机车信号邻线干扰
相邻线路上的机车信号信息对本线机车信号设备的干扰。
3.9 站内电码化
站内轨道电路不含机车信号信息时，在站内轨道电路区段发送机车信号信息的技术方法。
3.10 闭环电码化
具有闭环检测的站内电码化。
3.11 载频自动切换锁定
机车信号设备根据地面传递的载频切换信息，实现接收载频的自动切换和锁定。
4 总则
4.1 主体机车信号系统是由地面设备和车载设备构成的系统，设备的研究、设计应按系统考虑。
4.2 主体机车信号系统应符合《CTCS技术规范总则（暂行）》的要求。
4.3 主体机车信号系统应满足“故障-安全”原则。
4.4 轨道电路和站内电码化是主体机车信号系统的地面设备，地面设备应保证提供正确的机车信号信息。
4.5 主体机车信号系统应解决邻线干扰问题，可通过相邻线路的轨道电路采用不同的信号载频，由车载设备锁定接收本线载频来防止邻线干扰；当与邻线载频相同或车载设备不能锁定某一载频时，轨道电路设计时应保证邻线干扰不会造成机车信号错误显示。
4.6 站内应采用与区间同制式的轨道电路或实现闭环电码化。
4.7 主体机车信号车载设备应具有数据记录的功能，便于设备运用、维修、故障分析。
4.8 主体机车信号车载设备应具有与列车运行监控记录装置的通信接口。
4.9 主体机车信号车载设备应兼容通用机车信号设备功能，主体机车信号的显示与非主体机车信号的显示应有明显区别。
4.10 在轨道回流为1000A、不平衡系数10%的电气化区段，主体机车信号车载设备应能正确译码。对于特殊区段，抗电气化干扰的能力应根据实际要求确定。
5 主体机车信号系统地面设备
5.1 功能
地面设备根据车站联锁条件和区间列车运行位置发送机车信号信息，并通过钢轨（或环线）传输机车信号信息。
5.2 构成
地面设备由区间轨道电路和站内轨道电路构成。主体机车信号系统采用ZPW-2000系列轨道电路，应符合《ZPW-2000系列无绝缘轨道电路技术条件（暂行）》。
5.3 ZPW-2000系列轨道电路:载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，载频偏移范围小于1.5Hz。对于1700-1、2000-1、2300-1、2600-1载频偏移应在Hz范围内，对于1700-2、2000-2、2300-2、2600-2载频偏移应在Hz范围内。
5.4 ZPW-2000系列轨道电路调制频率为10.3 Hz、11.4 Hz、12.5 Hz、13.6 Hz、14.7 Hz、15.8 Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2 Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5 Hz、24.6 Hz、25.7 Hz、26.8 Hz、27.9 Hz、29 Hz，调制频率的频率偏移应小于0.1Hz。
5.5 机车信号信息的定义应符合TB/3060-2002标准，见表1。

表1 主体机车信号的信息定义
序号
信息名称
信息定义
1
L3
准许列车按规定速度运行，表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲。
2
L2
准许列车按规定速度运行，表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲。
3
L
准许列车按规定速度运行。
4
LU
准许列车按规定速度注意运行。
5
LU2
要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光。
6
U
要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机。
7
U2S
要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光。
8
U2
要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光。
9
U3
要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光，并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示一个红色灯光。
10
UUS
要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向进路；或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路。
11
UU
要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放道岔侧向位置的进路。
12
HB
表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号。
13
HU
要求及时采取停车措施。
14
H
要求列车立即采取紧急停车措施。

5.6 地面取消信号机时，表1中所述地面信号机处用地面停车标代替。

5.7 ZPW-2000系列轨道电路低频信息分配及机车信号显示见表2。

表2 ZPW-2000系列轨道电路低频信息分配及机车信号显示
序 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
信息名称
L3码
L2码
L码
LU码
LU2码
U码
U2S码
U2码
U3码
UUS码
低频频率Hz
10.3
12.5
11.4
13.6
15.8
16.9
20.2
14.7
22.4
19.1
机车信号
显示
L
绿
L
绿
L
绿
LU
绿黄
U
黄
U
黄
U2S
黄2闪
U2
黄2
U
黄
UUS
双黄闪
速度等级
输出
110
101
001
001
101
010
101
001
001
101

表2续
序 号
11
12
13
14
15

信息名称
UU码
HB码
HU码
H码
载频
切换

低频频率Hz
18
24.6
26.8
29
25.7
无码
无码

机车信号显示
UU双黄
HUS
红黄闪
HU
红黄
H
红

H
红
B
白

速度等级输出
001
101
001
100

100
001

5.8 地面设备应在列车进路中（道岔侧向的接、发车进路的道岔区段除外）提供连续的机车信号信息。
5.8.1区间由自动闭塞系统的轨道电路发送和传输机车信号信息。
5.8.2站内正线接发车进路、侧线股道应采用与区间同制式的轨道电路或实现闭环电码化，提供连续的机车信号信息。
5.8.3经道岔侧向的接、发车进路的道岔区段可以不提供机车信号信息。
5.9 同方向相邻股道应采用不同载频交错设置。
5.10 闭环电码化设备应和车站联锁设备结合，闭环电码化故障时应给出表示。
5.11 为了车载设备实现接收载频锁定或载频自动切换功能，地面设备应发送正确的载频切换信息码。
5.11.1车站开放侧向接车进路时，在车载设备接收股道信息前地面设备应发送载频切换信息码；
5.11.2车站开放侧向发车进路时，在列车到达区间前应发送载频切换信息码；
5.11.3其他需要实现车载设备载频自动切换时，应发送载频切换信息码。
5.11.4发送载频切换信息码的时间应不小于2s，载频切换信息码的频率、功能应符合表3。

表3 载频切换信息码使用要求
标号
载频及低频
功能
D1
1700-1, 25.7Hz
车载设备锁定接收1700Hz
D2
2000-1, 25.7Hz
车载设备锁定接收2000Hz
D3
2300-1, 25.7Hz
车载设备锁定接收2300Hz
D4
2600-1, 25.7Hz
车载设备锁定接收2600Hz
S1
1700-2, 25.7Hz
车载设备切换到接收1700/2300Hz
S2
2000-2, 25.7Hz
车载设备切换到接收2000/2600Hz
S3
2300-2, 25.7Hz
车载设备切换到接收1700/2300Hz
S4
2600-2, 25.7Hz
车载设备切换到接收2000/2600Hz

5.12 ZPW-2000系列轨道电路，在最不利条件下，轨道电路钢轨短路最小电流值应满足表4的规定。

表4 ZPW-2000 系列轨道电路钢轨短路最小电流值
载频频率 （Hz）
1700
2000
2300
2600
钢轨最小短路电流 （mA）
500
500
500
450

5.13 站内轨道电路机械绝缘节处信号发送设备的连接线应交叉铺设以保证机车信号接收连续。连接线应采用绝缘护套防护。
6 主体机车信号系统车载设备
6.1 功能
6.1.1接收钢轨线路（或环线）中传输的机车信号信息，给出作为行车凭证的机车信号显示。
6.1.2为列车运行监控记录装置提供机车信号信息。
6.1.3在移频（载频550～850Hz）、交流计数区段，具有降为通用机车信号功能。
6.1.4具有数据记录功能。
6.2 构成
6.2.1车载信号设备由接收线圈、主机、显示器、记录器、电源模块等部分构成。
6.2.2接收线圈接收钢轨线路（或环线）中传输的机车信号信息。
6.2.3主机将接收到的机车信号信息进行处理后控制机车信号显示，并将处理后的信号提供给列车运行监控记录装置。
6.2.4显示器给出机车信号显示。
6.2.5记录器采集和储存机车信号动态运行数据。
6.2.6电源模块将机车供电电源转换为主机、显示器和记录器的工作电源。
6.3 机车信号的显示应符合表2规定。
6.4 机车信号接收信息的应变时间应不大于2s，从有信息到无信息的应变时间应不大于4s。
6.5 机车信号灵敏度应符合表5规定。

表5 机车信号灵敏度
载 频（Hz）
1700
2000
2300
2600
机车信号灵敏度（钢轨短路电流值）（mA）
310±31
275±28
255±26
235±24

6.6 作为通用机车信号使用时，灵敏度和应变时间应符合TB/T 2859-1997标准。
6.7 根据机车运行方向信息（Ⅰ、Ⅱ端控制信息），两端接收线圈应采用双断方式自动切换。
6.8 车载设备在地面提供载频切换信息码时，应自动实现载频锁定或切换，其功能符合表3要求。
6.8.1任何信息掉码大于10s，只接收载频切换信息码（25.7Hz），其他信息停止接收。
6.8.2收到UU/UUS码后如果接收不到信息，在点白灯前，只接收HU/HUS码；在点白灯后，只接收载频切换信息码。
6.9 车载设备应设置载频切换装置，切换装置应设载频指示灯，指示切换后的载频组（1700Hz和2300Hz为1组载频，2000Hz和2600Hz为2组载频）。
6.9.1在下述条件下需要操作载频切换装置进行人工介入：
（1）主机上电后或故障复位后；
（2）机车连挂后始发；
（3）接收载频切换信息码失效后；
（4）非主体机车信号区段。
6.9.2载频指示灯在主机上电或故障复位后显示灭灯；人工操作后用稳定灯光指示载频组切换结果，自动切换载频后用闪烁灯光指示载频切换结果。
6.10 车载设备应具有良好的可测试性，通过便携式测试设备，在车上可实现对车载系统进行功能测试。
6.11 车载设备在TB/T 3021-2001标准规定的环境条件下应可靠工作。
6.12 接收线圈
6.12.1接收线圈的安装位置应符合TB/T 2859-1997标准，要求结构牢固，能抗最高允许车速下冰雪、飞石等冲击，具有良好的防水防潮性能。
6.12.2接收线圈内部应具有冗余线圈或测试线圈，测试设备可通过冗余线圈或测试线圈对车载信号设备进行闭环测试。
6.12.3冗余线圈或测试线圈回路开路时，应不影响主机正常工作。
6.12.4接收线圈可接收ZPW-2000系列、交流计数、移频信号。
6.12.5当接收线圈每一路线圈与4kΩ电阻相连时，在表7所示的钢轨短路电流和频率下，各接收线圈应达到规定的电压。在上述条件下，当一路接收线圈开路时，另一路的接收电压变化不大于15%。

表7 接收线圈的频率响应
频率
（Hz）
25
550
650
750
850
1700
2000
2300
2600
钢轨短路电流（mA）
1050
113
90
69
50
310
275
255
235
接收电压（mV）
9.3
±
7.5%
15.9±7.5%
14.6±7.5%
12.4±7.5%
10.0±7.5%
100 ±7.5%
100 ±7.5%
100 ±7.5%
100 ±7.5%

6.12.6接收线圈每路开路下测试，线圈直流电阻值误差应不大于标称值±5%；在1000Hz条件下测试，电感量误差应不大于标称值±5%。
6.13 主机
6.13.1车载设备主机应采用冗余结构。
6.13.1.1采用2×2取2结构时，工作机故障自动切换到备用机，切换时间应不大于0.5s。工作机和备用机都应有工作正常或故障表示。
6.13.1.2主机采用3取2表决冗余结构时，比较结果不一致时，主机应有相应表示。
6.13.2主机应有开机自检功能，自检正常后进入工作状态并给出工作正常表示。
6.13.3主机对外应具用并行和串行接口。与列车运行监控记录装置采用并行接口时，并行输出信息定义应符合表2规定；串行接口可采用RS485或CAN总线。
6.13.4主机应具有良好的可测试性，在检修时可自动测试各项功能及指标。
6.13.5主机应安装在机车内便于检测的地方。
6.14 显示器
6.14.1显示器可采用点阵式LED显示方式。
6.14.2显示方式可采用模拟色灯的图形方式或字符方式。
6.14.3点阵式显示器的控制电路应采有冗余措施，应符合“故障-安全”原则。
6.14.4显示器与主机间接口应采用既有8色灯显示器兼容方式，接口说明见附录A。
6.15 记录器
6.15.1记录器应记录以下信息。
（1）从接收线圈收到的机车信号信息的信号波形。
（2）机车载频切换装置状态、机车运行方向信息。
（3）机车信号输出信息。
（4）主机工作状态。
（5）机车电源工作电压状态。
（6）来自TAX2箱通信接口的时刻、线路公里标、车站编号、信号机编号等定位信息。
6.15.2记录器应以独立插板的形式嵌入主机箱，记录器故障后不影响主机正常工作。
6.15.3记录器存储容量应满足记录长大机车交路所需信息的要求。
6.15.4开关量采集接口输入阻抗应大于或等于30kΩ。
6.15.5接入接收线圈的输入阻抗应大于或等于200kΩ。
6.15.6地面处理分析系统应具用故障分析和统计功能。
6.15.7记录数据应读取方便，采用移动存储器时应有防止丢失的措施。
6.15.8应具用通信接口扩展功能。
6.16 电源
6.16.1电源应采用双套电源，一套故障时另一套能保证系统正常工作。
6.16.2额定输入电压DC110V。机车电源电压在TB/T 3021-2001标准规定的变化范围内，系统应正常工作。
6.16.3电源过流保护宜采用断路器。
7 系统的可靠性和安全性
7.1 设备的可靠性和安全性要求参照IEC62278标准。
7.2 车载设备应符合TB/T 3073-2003电磁兼容标准。
7.3，接收线圈的引线应采用屏蔽电缆，屏蔽层应单点接地。
7.4 车载设备机箱应可靠接地。
7.5 车载设备应采用可靠、防振性能好的接线连接器和接线端子。
7.6 车载设备机箱应有防止非法拔插电路板的措施。
7.7 车载设备及连接电缆应安装牢固、应有防振、放松动的措施。
7.8 低温试验、高温试验、(交变)湿热试验、振动试验、绝缘试验内容和方法，依据TB/T 3021-2001标准。
7.9 车载设备的安全度等级(SIL)要求参照IEC61508标准规定的4级。
7.10 地面设备轨道电路发送器和接收器的平均故障间隔时间（MTBF）大于或等于1.5´105h。
7.11 车载设备平均故障间隔时间（MTBF）大于或等于106h。
7.12 车载设备使用寿命8年。
附录A
机车信号显示器接口定义
A1 与机车信号显示器连接的接口同时适用于点阵式机车信号显示器及既有8色灯机车信号显示器。
A2 与机车信号显示器连接的接口采用19芯航空插件，接口的信号符合表A1定义；接口内输出信号采用带动态脉冲的DC50V电压输出。

表A1 显示器接口信号定义
端子号
信号代码
信号说明
1
L
绿灯信号输出
2
LU
绿黄灯信号输出
3
U
黄灯信号输出
4
U2
黄2灯信号输出
5
HU
红黄灯信号输出
6
UU
双黄灯信号输出
7
H
红灯信号输出
8
B
白灯信号输出
9
－50V
50V信号地线
10
SD1
速度等级信号输出
11
ZS
制式区分输出，ZPW-2000信号为1其他为0
12
——
——
13
JY
过绝缘节信号输出，2300、2600、750、850Hz载频为1，其他为0
14
——
——
15
——
——
16
SD2
速度等级信号输出
17
SD3
速度等级信号输出
18
——
——
19
——
——