第八章 国外高速铁路信号技术
第一节 日本高速铁路信号技术
新干线自运营至今己30多年，其间无任何人员伤亡事故，这是铁道运输史上的奇迹。正是新干线的信号安全系统保证了这个奇迹的实现。
新干线的信号设备体系包括许多装置。其主要的设备有：①列车速度自动控制系统(ATC)；②调度集中(CTC)；③信号装置；④联锁设备；⑤转辙设备；⑥其他。新干线的信号安全设备构成概况见图6—8—1。
在新干线30余年的历史中，有些设备随着新干线的建设而不断发展，如ATC 设备、CFC 设备、运行管理系统(COMTRAC)等，有些设备如轨道电路、转辙设备、联锁设备等无多大改变。因此，下面重点介绍A TC 、CTC 、COMTRAC 等系统。
北陆新干线是日本最近建成的新干线。在信号系统方面有些新的特点，但详细资料尚未
发表，故将已收集到的资料对比作一介绍。
一、ATC(列车自动控制) 系统
1．新干线ATC 系统概述
(1)目的
为保证高速安全地行驶，列车必须与前方行驶的列车保持一定的距离以避免追尾事故。为此，基本方法是把线路以电气的方式分割成一定距离的区段，每个区段内只允许一列列车进入。既有线路是在各区段的始端设置地面信号机，司机对发出的信号予以确认，并进行必要的操作，以相应的速度进入该区段。
由于新干线以270km ／h 高速行驶，制动距离很长，远远超出了地面信号机的目视距离。另外，在需要紧急制动时如果稍有犹豫就可能造成很大的影响。因此像既有线那样，靠司机确认地而信号以后再进行制动的系统就存在许多问题。不仅在接近先行列车时，而且在车站的停车和弯道，道岔等必须减速时，也会遇到相同的问题。
为了解决这些问题，保证列车安全行驶，新干线废弃了地面信号机而采用直接将信号显示于驾驶台的车载信号方式，此信号也不用颜色表示，而是直接显示速度的数字。
(2)功能
新干线列车控制系统是采用由ATC(AutomaticTrain Control：列车自动控制) 装置对列车进行速度控制的方式。如果列车的速度比信号显示的速度快时，将会自动进行制动，当列车的速度降至信号要求的速度时，制动就会自动缓解。这是该系统的基本功能。系统优先考虑设备控制，对于发车，加速、时间调整及车站停车，即从30km ／h 到停车地点的停车操作均是由司机来进行操纵。在接近先行列车时的ATC 动作及车站停车时的ATC 动作如图6—8—2和图6—8—3所示。
在山阳新干线，A TC 装置通过轨道电路将信号送到列车，列车接收到信号以后，将其显示于驾驶台，270、230、170、120、70、30、0(在500系列车运行时，追加300) 等表示各种速度，0为停车信号。270、230、170、30、0作为基本的速度等级使用。由于列车经常是122270km ／h 的速度行车的，所以与先行列车之间的距离最少也要空出3个ATC 闭塞分区：120、70用于弯道、岔道、施工现场等处的速度控制。随着列车列数的增加，有缩短行车时间间隔的必要，因此把原来30km ／h 为信号的站内轨道电路分割成两部分，采用了以70km ／h 为信号进入站台中部的方法。
(3)构成
A TC 装置如图6—8—4、图6—8—5所示，由地面和车上装置构成，通过其相互结合来发挥系统功能。
(4)ATC信号收发装置
A TC 信号收发装置的基本功能如下所述：
①检测每段轨道电路内有无列车：
②了解有关其他轨道电路的信号；
③了解前方线路的线路条件、道岔的开通方向、联锁装置的动作状态；
④将这些结果及各轨道回路所要的信号发送出去。
作为发挥该功能的手段使用了AF(Audio Frequency：音频) 轨道电路。
AF 轨道电路的长度为A TC 闭塞分区的1/2~1/3。之所以如此，是因为如果将2．5~3km长的A TC 进路区间作为一个轨道电路，由于信号在电路的途中衰减使信号接收电子降低，会导致信号不能正确地传送到车上。
A TC 信号电流按照30~270的各个信号，分配主信号10~36Hz及副信号12~32Hz调制频率，将主信号和副信号组合在一起分别调制到载波上，以载频的信号电流传送出去。 载波如表6—8—1所示，在上行线和下行线分别配以不同的载频频率，以免相互干扰。在同一条线上使用2种不同的载波，相邻的轨道电路也使用不同的载波，以防止轨道的绝缘损坏事故。
(5)超高速设备
在山阳新干线为了适应300km ／h 的运行速度，用超高速试验车(500系) 进行350km ／h 的行驶试验。ATC 装置上也增加了300、330、350的信号显示。但是这个增加的信号由脉冲转发器对500系列进行识别，只在500系列行驶时向地面ATC 装置发出允许超高速行车的信息，只对500系列运行前方一定的区间发送300、330、350的信号。
另外，有关列车的进路控制，根据得到的超高速许可信息，比运营列车提前作出前进线路构成的准备，见图6—8—6。
2．新干线ATC 系统特点
(1)采用电源同步单边带载频传送方式
新干线的牵引电流高达1000A 以上，它含有许多谐波分量(如1000Hz 左右的电流可达20A) ；考虑到轨道电路的不平衡(5％) 和车上接收的不平衡(5％) ，地面和车上的干扰电流分别可达0．7A 和1．4A ，采用一般方式的轨道电路难以满足S ／N 的要求。电源同步足指所用载频不是固定不变的，是随着电源频率变化而变化。例如，若采用电网50Hz 的20次阶波为载频，当电源有土0．2Hz 的变化时，载频则在996~1004Hz范围内变化，与电源频率的变化保持同步。这种调制方式对以接触网高次谐波分量为主要成分的干扰源具有较强的抵抗能力。分析表明，采用电源同步单边带载频传送方式，其最大干扰量的允许值可达信号电平的20-30倍(实际设计中按15倍考虑) ，即电源同步单边带载频传送方式具有很强的抗干扰能力。
采用该方式的另一优点是展宽了信号可使用频率。不采用电源同步SSB 方式时，若载频设为50Hz 的20次谐波(1000Hz)，按电源土1％考虑，则无高次谐波影响的频带为1010~1039．5Hz 。考虑到信号频率和干扰频率之间保持一定间隔(如l0Hz) ，则信号可使用频率范围只有l0Hz 。而采用电源同步SSB 方式时，信号频率范围可达30Hz ，较上述增加了
2倍，从而能稳定地传送6个以上的信号。
(2)确保安全的多种A TC 停车信号
新干线ATC 的停车信号有其独特的一面，按其显示条件分为O l 、O 2、O 3(在东北，上越新干线增设了O 2E ) 信号。当然车内信号的显示则是相同的。
O 1停车信号与设于地面的P 点控制相结合使用。当列车接收到30信号，并通过控制停车用的P 点后，ATC 车上信号由30变为停车信号O l 。这样，有利于提高行车效率。 O 2信号是一种无电流的停车信号。当列车进入到有车区间或轨道电路处落下状态时，后续列车收不到信号而停车，从而确保行车安全。但以无电流方式作为停车信号存在着严重的缺点，即当列车在无电流区段若收到某速度段的干扰信号时，极易产生错误动作，因而以后采用有电流的O 2信号，为区分起见，有电流的O 2信号以O 2E 表示。O 2E 信号通过轨道电路传送，通常是在以下情况发送O 2E 信号：
操作列车防护开关时；
混线检测设备动作；
O 3信号发生故障时。
O 3信号是为防止列车冒进或越出到下一站而设置。它没置在进站进路终端或出站进路始端或尽头线终端。O 3信号最初采用单频信号，后发现在采用谐振式接收感应器时，当失谐的不平衡电流增大，车上有可能收到类似O 3信号的信息。为此，东北、上越新干线采用非谐振式接收感应器，O 3信号采用调制方式，以提高抗干扰性能。
3．新干线ATC 设备的发展
新干线ATC 设备已有30余年历史，它经历着不断改型、更新的各个发展阶段。纵观其发展过程，可以明显看出：ATC 设备是随着电子技术日新月异的发展而发展，，它也随着新于线的动车更换新型对ATC 设备提出相应的更新要求而发展。
新干线ATC 设备的发展大致可归纳为3个阶段：
第一阶段：A TC 设备的代表类型为ATC —lA 和ATC 一1B 型。东海道新干线采用的是ATC —lA 型，该设备是汇集了当时信号技术的精华，采用了当时的最新电子器件(锗晶体管等) 。山阳新干线(冈山段) 则使用了ATC 一1B 型。它是根据250km ／h 列车运行速度和列车夜间运行的要求而研制的，使用了当时最新的硅元器件。现场统汁表明，采用硅元器件的故障率较使用锗晶体管减少了一个数量级。ATC —lA 和A TC 一1B 型均为电源同步SSB 单载频方式。
第二阶段：A TC 没备的代表类型为ATC —lD 型。这是在建设东北、上越新干线时，根据全国(日本) 新干线铁道网整备计划，为实现50Hz 电气化牵引的要求而研制的新型ATC 设备。它要求设备能获得众多的满足故障安全要求的信息，并要求有更高的可靠性和安全性，及设备与既有新干线A TC 设备有兼容性。经过详细比较分析，并结合ATC 一1A 和ATC 一1B 型的运用经验，决定采用“电源同步单边带(SSB)载频双频组合方式”即ATC 一1D 型。1973年12月，日本铁路将A TC 一1D 型地而设备作为全国新干线铁道ATC 系统地面设备的标准。以后，以1974年新大阪、品川事件为契机，进行了众多的调研，对标准进行了修订，并于1976年6月15日公布实施。
A TC 一1D 型设备采用了TTL 电路和IC 等20世纪70年代的电子技术。实际的故障设计表明，ATC 一1D 型元器件的故障率较A TC 一1B 型又下降了1个数量级。这充分表明，随着电子技术的发展，A TC 系统的可靠性得到了进一步的提高。ATC 一1D 型地面设备构成框图见图6—8—7。
第三阶段：是以A TC 一1C 型、ATC 一1W 型为代表，它仍以采用微电子(ME)技术为主要特点。
A TC 一1G 型设备主要是用于1985年新开发的100系全新型新干线列车配套而研制的。由于新型机车头部形状的变化(变细长) ，又要保证原有的定员，因而司机室变得更小，这就要求车载ATC 设备实现小型化和轻量化。采用微电子技术就能充分满足此要求。ATC 一1G 型设备装载于100系列车，行驶于东海道、山阳新干线。
A TC 一1W 型地面设备使用于山阳新干线。它是在山阳新干线的ATC 一1B 型和全国新干线网ATC 一1型的基础上，又考虑到将来能满足350km ／h 列车高速运行要求，并与现有设备兼用而开发的。它是采用电源同步SSB 、双频组合方式来实现多显示的设备。由于采用了微处理器进行处理，实现了节能、高性能的目标。
此阶段的特点是在既有新干线(山阳新干线) 设备更新时；采用了微电子技术(微机等) ，而所用的CPU 的功能也随着电子技术的飞速发展而不断提高，由8位发展到16位、32位。 以下就有代表性的ATC 地面和车载设备类型(ATC—ID 、A TC 一1G 、ATC 一1W 型) 作一介绍。
4．新干线ATC 设备主要类型介绍
(1)ATC一1D 型地而设备
A TC--1D 型地面设备始用于东北、上越新干线，今后将作为全国新干线铁路网的定型设备。表6—8—2则是A TC —IA 、ATC 一1B 、A TC 一1D 这3类设备的比较。
(2)ATC一1W 型地面设备
现将山阳新下线采用的A TC--IW 型地面设备的特点叙述如下：
①采用16位的微机
作为本设备处理中枢的微机采用了16位的CPU ，从而能确保设备的小型化和高性能。采用了在安全性能方面有良好业绩的总线同步串联二重系方式。
②集中处理结合连线
将继电电路构成的结合连线的逻辑，放在一个ROM 内。根据输入的显示图表，该ROM 的逻辑能自动完成。这样要改变显示时，只要更换ROM 就很方便地能实现。
此外，由于能将机械室内的所有结合连线进行集中处理，一旦将来更换微机联锁时，有可能用1根电缆的串联接口方式来实现。
③采用1个处理器处理8个轨道电路
采用1个微处理卡，以分时处理的方式来处理8个轨道电路的发送和接收信号，从而在实现了设备小型化的同时提高了可靠性，并降低了成本。
④模拟信号采用数字处理
信号选频滤波器、电平判别、定时等方面采用数字(软件) 处理，彻底解决了过去那种因环境变化、长年使用而使特性发生变化的现象，从而实现了性能十分稳定的目标。 ⑤发送放大器采用脉冲宽度调制
发送器的功率放大器是采用损失小的脉冲宽度调制的开关放大电路，具有体积小、失真小、省电、特性不会发生变化的优点。
⑥具有接收电子自动补偿功能
由于轨道电路漏泄电阻变化而引起接收电平的变化。该设备具有对接收电平进行自动补偿的功能，能对20dB 范围内的电平波动进行自动追踪补偿。
⑦具有完备的监视功能
由于该设备具有很强的自我诊断功能，它能将故障信息分解得很细，因而容易发现故障部位。此外，将设备的动作状态、故障详细信息等数据向监视器传送，从而能实现集中监视。它与第⑥项一起能实现简便维修的目的。
(3)ATC—ID 型车载设备
A TC —ID 型车载设备与地面设备一样，始用于东北，上越新干线。ATC 一1D 型车载设备能够接收双频信息，是以模拟量方式进行处理的接收设备。其系统的组成见图6—8—8所示。
A TC 一1D 型接收器采用了双频组合方式，从接收器的输入至信号继电器均采用完全的3套冗余方式(接收感应器仍是单套) 。各部分的作用如下：
①接收感应器功能是接收轨道电路中的ATC 信号电流，输送给接收器；
②输入电路是将收到的A TC 信号，导频电源、电源地点检测条件等分配到各单元； ③解凋电路是将来自接触网的导频电源作为解调载频，对ATC 信号实施同步解调，从而获取调制频率；
④选频放大电路是对各种调制频率进行选频后驱动相应信号显示的主继电器。
(4)ATC一1G 型车载设备
A TC 一1G 型设备是为适应新开发的100系动车组而研究，开发的；它要求设备小型化和轻量化，为此决定采用微屯子技术来实施，并将车载接收器和控制器成为一体。这是新干线ATC 设备最早采用微电子技术的设备。
ATC 一1G 型车载设备的方框图见图6—8—9。
A TC 一1C 型车载设备使用数字元件来处理模拟信号，即“信号数字处理”技术得到了应用。其特点是：
①提高了系统构成效率
将ATC 信号选频电路和测速电路与容许信号比较的校核电路合成一体，提高了电路效率和系统可靠度。
②控制设备接口方面
A ．采用了根据信号显示输出相应频率作为接口方式，使设备间接线容易：
B ．接收电路的输出侧不采用多数表决，而机车信号侧和监控器侧，则可根据需要采用多数表决。
③多数表决逻辑
以往是由车上接收电路采用多数表决输给控制设备，现在则是在控制设备输入端形成多数表决。
④实现了设备小型化和轻量化
由于信号选频、载频发生电路、继电逻辑低位优先电路均用微机实现数字处理，因而使设备实现了小型化和轻量化。
⑤实现了高可靠性和高安全性
由于采用了下述方法，确保了微机的高安全性和高可靠性。
A ．2组CPU 同步工作，每个运算周期将2组数据进行比较；
B ．数据比较电路具有故障安全结构： ．
C ．输出电路采用从1组CPU 的输出，再输入到2组CPU 的输入端进行校核。
A TC 一1C 型设备已于1984年9月实行了标准化，表6—8—3为ATC 一1G 型与ATC 一1D 型的通用性比较。
5．新干线ATC 设备的发展动向
新干线的ATC 设备自1964年东海道新干线采用以来，相继在山阳，东北、上越新干线采用，30余年间无重大事故，表明了现有ATC 系统具有极高的安全性。其间，如同前面所介绍的那样，由单频发展为双频，增加了信息量，采用了各时期的先进电子技术成果。但是，ATC 系统的基本思想则30年来基本没有变化。现有ATC 系统存在着以下问题：
①由于采用多级制动控制，各速度段内存在制动空走时间，并要考虑富裕距离，难以缩短列车运行间隔时间：而且地面向列车传输的信息量最大只有36个，信息量少。
②地面闭塞分区长度由列车制动性能决定，制动性能不同的列车在同一线路行驶时，闭塞分区长度只能以制动性能最差的列车为依据，这对制动性能优良的列车而言，难以发挥其最佳效率。
③在提高速度时，需要分配新的速度信号，这样就需对地面设备、车载设备进行必要的改造，增加了成本。
④现有制动采用最大常用制动，影响乘客的乘车舒适度。
此外，现有的双频ATC 设备已使用了10余年，若干年后面临设备的更换。因此，日本铁道综合技术研究所、JR 东日本旅客运输公司都在从事新一代A TC 设备的研究开发工作。 对新一代的ATC 设备提出了以下的要求：要能够适应高速度、高密度的运行；在进一步提速和提高密度时，地面设备不需要作变动；能够适应加减速性能各异的列车在同一线路区段很好地运行：提高维修性以及系统要有良好的过渡性：ATC 系统要能够方便地引入运行导向系统等。
目前，采用轨道电路作为传送信息和检测列车位置的数字ATC 系统和采用漏泄同轴电缆LCX 、以无线方式来传送列车位置和控制信息的LCX--ATC 系统正在研究开发中并取得成果。现就该二类方式介绍如下：
(1)用轨道电路传送信息的数字ATC 系统
采用轨道电路作为传送媒体进行数字信息传送的“数字A TC ”系统，日本铁道综合技术研究所和JR 东日本旅客运输公司都在进行研究和开发。铁道综合技术研究所研究开发的数字ATC 系统已于1995年在JR 九州进行了包括制动在内的综合试验。JR 东日本旅客运输公司的智能化ATC 设备已安装在上越新干线燕三条一新泻的下行线，车载设备已安装在STAR21高速试验车上，并于1994年进行了实用化的一级制动试验，试验结果表明从地面向车上发送列车控制所必须的数字信息非常成功，利用车上装置进行一段式制动的控制功能发挥也令人满意。列车停止在预定的停车位置，达到了第一阶段的停车精度，能够适应急速变化的显示，达到了实用水准。
数字式ATC 的特点是：
①采用1段式制动控制
所谓1段式制动控制，是从开始制动控制起直到停止前制动一直不缓解，这样空走时间和富裕的距离只存在1次，可以缩短被浪费的运转时间。而且由于可以根据车辆的制动性能进行控制，就可以提高制动性能好的车辆的运转效率(见图6—8—10) 。
②使用轨道传送数字信号
向轨道发送数字信号，现在的A TC 从地面向车上发送的最大信息传送量只有36个，而数字ATC 已有飞跃性的增加(210以上) 。
③列车控制所必需的信息区分
1段式制动所必需的信息可以区分为“固定信息”和“可变信息”。“固定信息”为线路的坡度、曲线、车站等信息和车辆的信息，“可变信息”为到必须停止地点的距离、列车运行的位置、有临时限制的地点等信息。
从地面向车上发送信号的内容仅限于“可变信息”，“固定信息”预先已在车上设置好。将依存于车辆的信息作为“固定信息”安装于车上，因此地面装置便不依赖于车辆。 数字ATC 的结构如下：
数字ATC 装置也分为地面装置和车载装置两部分。地面装置进行列车检测，并将信息传输给列车；车载装置根据该数据确定能保证列车安全运行的速度。
①地面装置
与现行ATC 相同，列车检测也使用轨道电路。以下述信息形式，向列车传输与前方列车的距离(传输距离信号) ；a ．目前运行区间的轨道电路固有的轨道电路号；b ．前方可以运行的开通区间数(距离信号) ；c ．车站的出发或到达股道；d ．临时限制速度；e ．其他。 以时间分隔数据方式传输信息。具体方法是使用500—3000Hz 的频率，以60—300bit ／s 的速度，反复传输40-60bit 的数据。为确保数据的安全性，信息数据之后附加有检查用CRC 数据。地面装置往车载装置进行数字传输的代码格式为：特征位，轨道电路号，出发／到达股道，开通区间数，临时限制速度等，CRC 码。
②车载装置
车载装置根据来自地面的信息量和各开通区间的长度，求取与前方列车的距离，再根据该计算距离和车载装置拥有的曲线限制、坡度校正、道岔限制等线路数据，以及制动性能、最高允许速度等车辆的性能，计算列车可以运行的速度。将计算速度与实际速度加以比较，若实际列车速度大于计算速度便进行制动，反之则采取缓解制动措施。
当列车接近前方列车时，车载装置即刻便生成制动曲线。ATC 制动系统根据制动曲线调整制动强度来进行控制(单级制动控制) 。
生成制动曲线时可以预先了解实施制动之点(制动预告) 。
可以通过轨道电路号和线路数据了解以轨道电路为单位的列车位置：轨道电路内的列车位置则由车轴转数检测器进行检测。因为可以在轨道电路分界点进行位置修正，所以不会累积空转／滑行产生的误差(见图6—8—11) 。
③线路数据
如上所述，车载装置必须存储线路数据，而线路数据是可能变更的，因此数据保护变得十分重要。虽然可以考虑采取IC 卡片化或ROM 化措施，但数据变更时绝不能轻而易举地同时变更列车的全部数据。因为是维系列车安全运行的数据，错误数据将导致列车事故。 在车辆段出发股道和车站到发线之类列车停车地点，数字ATC 使用高频轨道电路，向车载装置高速传输整个区间的线路数据(6—8—12) 。
传输的线路数据有：各轨道电路的起点里程和长度；各轨道电路号的联结顺序；曲线的起点里程、长度和半径；坡道的起点里程、长度和大小；道岔的起点里程、号数、分岔方向：车站和到达／出发股道的使用道岔；其他速度限制的起点里程、长度；等等。
数字ATC 的特征和应用效果：
①能可靠地检测列车。列车检测和ATC 传输使用高安全轨道电路，即使车载装置发生故障，地面装置仍能进行列车检测。由于由地面装置传输轨道电路号，所以车载装置在电源接通的同时可具体了解列车所在的轨道电路；
②可以检测轨道断裂。因使用与目前相同的轨道电路，故还能同时进行轨道断裂检测。 ③方便地提高行车速度。数字ATC 的地面装置仅传输与前方列车的距离，而由车载装置根据列车的停车距离和线路数据计算最佳运行速度，所以进一步实现高速化目标时，只需变更列车数据即可，不必变更地面装置。
④缩短列车间隔时间。不采用目前所用的多级制动控制，而采用单级制动控制方式。因此，即使在现有轨道电路的条件下，也能将列车间隔时间缩短至接近移动闭塞方式的水平。 若进行“光”号列车在新干线小田原车站超越“回声”号列车，在三岛车站所需时间差的计算(现行ATC8min22s ，数字A TC 6min22s)，数字ATC 可以将列车间隔时间比现行方式缩短2min 。而即使采用移动闭塞方式(5min59s)，也只能再缩短约20s 而己。
⑤减少轨道电路数。为缩短列车间隔时间，需要具体检测列车位置的，仅车站的站台和进入线路而已。以72kin ／h(20m／s) 速度运行的列车，2min 走行2．4km ，所以区间和车站到发线路即使以较长轨道电路进行检测，也不影响列车间隔时间。区间轨道电路长2km 时，只要车站进入线路满足200—500m ，便可实现大致相当于移动闭塞方式的2min 列车间隔时间的运转。在6km 长的区间，采用6轨道电路，即平均长lkm 的轨道电路，就能实现2min 列车间隔时间的运转(见图6—8—13) 。即使对地而信号机方式进行改进，也无需重新变更轨道电路。
⑥适用于运行不同列车的区间。由于采用地面装置传输“距离”信息，由车载装置计算制动曲线的方式，因此也能方便地适用于目前那些运行不同制动性能列车的区间。能适应不同列车的数字ATC ，来自地面装置的信号相同，仅车载装置各异而已。
⑦节省下程费。由于数字ATC 方式可以增加单个轨道电路的长度，所以能减少其数量。若数量减半，则设备费用随之降低一半。
另外，区间的A TC 信息仅需确认前一个轨道电路信息，所以实现ATC 化时，并非一定实施设备的集中化不可，只需在轨道电路器材箱中置入A TC 接收、发送器，取代原有的设备即可。而且，在施丁阶段也能用ATC 接收、发送器控制信号机。
虽然装置采用单机系统，与数字ATC 化无直接关系，但经过各种努力，大约可以将工程费降至传统ATC 的一半以下。
(2)采用无线控制列车系统(CARAT)
日本铁道综合技术研究所从1988年左右着手进行“新一代行车控制系统”的研究，它是针对随着列车高速、高密度运行以采用既经济又便利的系统为目的而进行研究的。其间经历了基本构思及课题研究(基本控制结构和确保安全性的基础研究) 、现有列车实地收集基础数据并进行分析、基本系统初步设计和详细设计、室内模拟试验等阶段，1995年己进入实际列车的长期运用试验阶段。1994年11月下旬到12月初，在STAR21试验列车上进行了运行制动试验。
试验系统的部分功能，例如采用LCX 无线的间隔控制性能，几乎已达到实际应用的水准。
1999年，随着东北新干线上开发和试验新型的A TAC 无线列车控制系统，原有的CARA T 系统完成了其历史使命。
二、联锁及其他设备简述
1．新干线的联锁设备
新干线车站的联锁，是从继电联锁向计算机联锁发展。既有线的车站信号设备大部分是继电联锁。
自东海道新干线至上越新干线，其联锁设备均为继电联锁。即使要进行更换，仍用继电联锁设备。
北陆新干线全线采用计算机联锁，这是新干线首次使用计算机联锁设备。既有线的计算机联锁设备从20世纪80年代开始开发，陆续开发出1-4型，北陆新干线采用的是新开发研
制的K5型计算机联锁设备，采用双重系热备形式，电子终端可自由选择一重系或二重系。 日本的联锁设备具有以下特点：
(1)联锁系统本身不再是孤立的车站信号联锁设备，而是综合行车指挥控制系统的1个重要组成部分。
(2)大多采用硬件冗余比较表决方式实现系统的故障安全保证。
(3)具有进路自动排列和进路储存功能。
(4)向全电子联锁系统发展。由固态器件取代继电器驱动信号和转辙机设备等。
(5)改善操作人员的工作环境，提高工作效率，大量采用多媒体计算机技术。
(6)设立集中的维护管理中心，保证高速铁路不问断运转。
2，轨道电路
新干线所用轨道电路有6种类型，它们是：有绝缘AF 轨道电路、环线式控制列车停车的轨道电路、供电分相控制轨道电路、分频轨道电路、分倍频轨道电路、检测列车用轨道电路。各种轨道电路的适用场所及其使用频率见表6—8—4所示。
以下就有绝缘AF 轨道电路作一介绍。
有绝缘AF 轨道电路主要是在ATC 的运行区间检查有无列车和传送ATC 信号2个作用。 轨道电路是由绝缘的左右2根钢轨和扼流变压器构成的闭合电路。在轨道电路发送端发送信号电流，在受电端由接收器接收，根据接收器是否收到信号电流来判断有无列车。 在车上，由机车感应器与钢轨内信号电流的电磁感应，实现由车上检出地面传送的信息。在信号电流内包含了在该轨道电路行驶列车的速度信息，通过车上接收器的接收、译码，就能实现自动控制列车速度。
与联锁设备一样，30多年来新干线的轨道电路采用了同样类型的AF 轨道电路。在新修建的北陆新干线则采用1台轨道电路接受发送器，上、下行线路兼用。设备采用了CPU 、总线同步、双套组成的结构方式。
3．新干线的转辙设备
新干线采用的电动转辙机与既有线相比，主要有以下的区别：
(1)转换功率大(额定最大转换力达7．84kN) ：
(2)动作杆与锁闭块成直角交叉，其动作方向也是成直角。
新干线所用电动转辙机基本上是TS 型(或TS--H 型，H 是指有加热装置，用于东北、上越、北陆新干线) 。为了提高过载时的瞬时转换力，并考虑到离合器的维修问题，在TS 型的
基础上采用了非接触型的电磁离合器TS--M 型(或TS--MH 型) 。
三、北陆新干线信号系统简介
北陆新干线的信号系统与已有的新干线信号设备相比具有以下特点：
(1)车站联锁设备首次采用计算机联锁设备；
(2)计算机联锁与ATC 设备采用LAN 进行联结；
(3)运行管理系统与计算机联锁以串行传送联结；
(4)计算机联锁采用电子终端设备： ·
(5)1台ATC 接受发送器上、下行线路通用；
(6)ATC设备能够运用于50／60Hz 接触网区间；
(7)ATC监视器的监视和表示功能大幅度提高。
北陆新干线信号系统的设备概要、车站机械室信号设备的配置情况分别见图6—8—14和图6—8—15。
第二节 西班牙高速铁路信号技术
一、信号系统
马德里一塞维利亚高速铁路设计列车最高运行速度为300km ／h ，采用电力牵引。在高速线上考虑有客、货列车混合运行。整条铁路为双线、电气化，而又有交流25kV 、50Hz 和直流3kV 两种不同供电制式，其间还有分支线。由于站间距离较长，约每隔25km 设一渡线，以便列车反向运行。因此，高速铁路装备以德国LZB 列车自动控制系统为基础的综合现代化信号系统及与之相匹配的通信设备。
马德里一塞维利亚高速铁路信号系统装备有阿尔卡特公司的先进列车控制中心ATCC ，以满足高速铁路运输的需要。ATCC 系统将铁路信息中的调度集中、联锁和列控等所有领域的管理集中在调度中心，并将控制列车和进路的所有功能综合于一个系统中。A TCC 系统控制中心结构框图见图6—8—16。
控制中心主要由ESTW 计算机联锁中心和LZB 列控中心组成，计算机联锁中心通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制。在计算机联锁的人机接口界面(输入输出层) 通过遥控系统与调度中心接口，而与LZB 列控中心的接口是由联锁逻辑模块直接与其通信完成的。
1．LZB 列车自动控制系统
LZB 列车自动控制系统将联锁系统与机车信号联系在一起。这一功能以各个地面列车自动控制中心和机车微机之间不断交换数据为基础，采用沿线铺设的一条电缆，即轨道电缆作为传输手段。
马德里一塞维利亚高速线上运行的所有列车，都装设了LZB80型连续式列车运行自动控制装置，全线已取消了固定地面信号。A VE 型列车的司机按LZB 车内信号装置的显示驾驶列车运行，而S252型机车均已安装了自动运行和制动控制装置(AFB)。只有在车站和渡线站才设有简单的色灯信号机，它们只对调车和施工作业有效。
高速铁路LZB 列车自动控制系统的室内设备集中在每一个列车自动控制中心(CAT) 内，这些控制中心的信号发送地点及其控制范围与计算机联锁中心相一致。每一个列车自动控制中45(CAT)都有一套完整的系统组成，包括由3台电子计算机组成的故障安全系统、相应的数据输入输出设备和信号传输及控制设备。CAT 从计算机联锁中接受虚拟信号点的信号，道岔位置信息及其他数据，并根据这些数据计算出向列车发出的命令报文。
车载LZB 列车自动控制装置通过铁氧体天线接收来自列车自动控制中心的命令报文，并且不断地向该控制中心随时传送列车所在位置、运行速度及其他运行情况的最新信息。闭塞分区用地面停车标标出，在道岔区段前方设有调车信号机，
高速铁路全线划分为若干个控制区段，称之为CA T 列车自动控制区段。这些控制区段由一个区间或多今区间组成。控制区段的始、终站设立有大型信号标志，如在车站入口处、支线和反向运行的线路分歧处等。在其前方700m 处，设有大型信号预告标志。
列车行车间隔受列车自动控制分区的距离限制。列车容许的运行速度，是根据LZB 列车自动控制分区是否空闲来确定，由驾驶室内的列车运行自动控制装置给出信号显示。前方第一个列车自动控制分区未被占用时，车载自动控制设备的信号开放，即可发车或正常运行。
马德里一塞维利亚高速铁路运营实践证明，在高速铁路上采用机车自动信号，取消地面信号完全必要而且是可行的。西班牙高速铁路区间线路用LZB 闭塞标志划分为大约3km 的闭塞分区(而在保留的地面色灯信号机之间的闭塞分区需25km) ，由LZB 控制列车运行时，区间列车运行间隔时分小于5min 。
当LZB 连续式列车运行自动控制装置发生故障时，列车可按保留的地面信号机的显示，以大闭塞间隔连续运行。实践证明，出现这样的故障情况极少，只需采用矮型信号机及预告牌即可保证列车的安全运行。
车站和渡线站的信号及通信设备，必须要有绝对可靠的电力供应保证。除了正常供电外，还装设有备用的电源设备(见图6—8—17) 。
在正常情况下，电源设备是通过杆上变压器从接触网得到供电的。当接触网的电源出现故障时，会自动地转换至辅助电源。如果车站没有本地电网，采用应急发电机组作为辅助电源。
2．计算机联锁系统
(1)计算机联锁中心
车站和渡线站，彼此相隔25km ，以沙格拉站和帕尔拉站为例，其站场布置分别见图6—8—1乱图6—8—19和图6—8—20，从这些图中可见新线取消了所有地面主体信号机，只有车站和反向运行渡线站才设调车信号机，以停车标作为列车自动控制分区的分界点。
计算机联锁中心主要由ESTW 计算机联锁中心和LZB 列控中心组成。计算机联锁中心可进行分散控制，通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制，在计算机联锁的输ok ／输出单元，即人机接口界面与遥控联锁接口，而与LZB 列控中心接口是由联锁逻辑模块直接通信完成。现场设备设在车站的信号楼内，或与轨道电路相联结的信号设备室内，并通过串行接口与相应的计算机联锁中心ESTW 联结(见图6—8—21) 。除了对室外装置进行控制和检查，对轨道电路、道岔、信号和调车进行显示外，还与LZB 列车控制中心和马德里一阿托恰行车调度指挥中心用串行接口相联结。全线所有的计算机联锁中心，都与马德里一阿托恰行车调度指挥中心联结。此外，每一个计算机联锁中心都设有一个本地控制终端。
计算机联锁中心的本地控制终端装有彩色监视器，它除了显示管辖范围内的整个轨道平面图外，还显示列车运行状况、安全状况及列车车次号。行车调度指挥中心可连续不断地接收到各计算机联锁中心所传送的列车运行信息和图像。行车调度员还备有一个数字化仪图板式操纵盘，能随时输入数据，故障时也可用键盘输入数据，由显示器显示，再用打印机记录应当处理的信息，如事故或故障。
安全级是联锁设备的心脏，担负联锁的核心功能，如选择进路、锁闭、检查和解锁，以及对指令的单独操纵。计算机联锁安全模块将根据联锁表和接收到的室外设备状态，检杏输入输出的联锁关系。动作联锁设备的指令传送至联锁级后，联锁级要根据传送室外设备当前状态的各种数据，经过检验和完善后，再问输入输出级发出数据动作室外设备。进路的异常情况，如断轨、阻塞等及由此而酿成的故障，也储存在安全模块内。
安全模块同时也通过并行接口模块，处理列车运行自动控制中心所需要的数据。并行模块把计算机联锁当前的数据传输入列车运行自动控制设备的阶段性数据库，并根据列车运行自动控制设备的需要进行数据处理。在信号方面，列车运行自动控制设备与室外信号机可能发生的故障无关。
除了验证联锁单元、道岔和信号机状态外，安全模块还验证联锁级传送来的轨道区段空闲或被占用信息的可靠性，并以此来对进路进行锁闭或解锁。
联锁级有多个现场设备控制模块。模块可集中或分散安装在车站不同地点，既可以设在计算机联锁中心，也可以不设在计算机联锁中心。每个联锁模块通过串行接口联结4个现场设备控制模块。现场设备控制模块把联锁模块传送来的数据，处理为每个控制对象的专用数据：并通过动态专用线路控制外部设备的电源，检查线路电源、道岔、信号机等室外设备：同时把有关当前状态的数据反馈到联锁级。
室外设备由道岔转换设备、轨道区段空闲检查装置和调车信号机组成。
这条线路采用多种型号的道岔，大部分为可动心轨，分别3#、5#和11#道岔，由电动液压转辙机驱动。调车信号机采用矮柱信号机，有红，白两种颜色。控制和表示信号足以计算机方式来实现的，这样能够把铁路线路上需要的可动部件减少到最低限度。
整个系统的安全是通过对软件功能的广泛测试验证而获得的。所有重要的联锁模块都是以SELMIS 模块为基础，安全有足够保证，因为在软件相互作比较的同时，还多次进行处理。带校验码的报文，保证在很短的时间内即可反映出各个处理通道的问题。之所以能充分使用这种模块，是因为使用了三路计算机通道对所属的单元进行有效控制。
(2)无绝缘音频轨道电路FTG 系统
计算机联锁最重要的任务之一，是检测轨道区段的占用情况。无绝缘音频轨道电路FTG 系统能够准确、可靠地报告轨道和道岔区段被列车占用或空闲的状况。
传输系统有一个稳定的音频发生器，设置在信号楼内。其调制频率通过电缆送入传输模块和有关的室外设备。
传输模块及其联结线组成一个并联的谐振电路(调谐回路) 。信号电流通过作为导体的钢轨送入与轨道电路另一端相连的连接器。信号通过传输模块(接收端) 送至信号楼内的FTG 接收设备，以便进行信息处理、
当车辆驶入轨道区段，车轴短路使轨道电压下降，FTG 接收器接收不到信号，表明该轨道区段已被占用。
二、行车调度指挥系统
1．组织机构
马德里一塞维利亚高速铁路上的列车运行，是由位于马德里一阿托恰的行车凋度指挥中心集中统一实现管理。
该调度指挥中心拥有用于监视列车运行和控制进路的技术设备，还有对车站侧线和渡线站，以及对沿线变电所和接触网等工作设备进行监视所需的设备。同时，调度指挥中心联结并控制全线所有的通信系统，包括电话设备、列车一地面通信设备、对车站进行监视的电视设备和通信用的磁带录音设备等。
整个铁路的行车指挥工作集中在调度室进行监督和控制。全线的简明情况清晰地反映在视频投影大屏幕上，明确显示出各联锁装置所控制的线路(放大了的显示图形) 。调度室内共设置了6个工作站，见图6—8—22。除调度室外，调度指挥中心还设有信号和通信技术设备室、电源室、数据室和维护室，以及运营管理办公室、调度人员休息室和其他活动室。
原来为行车调度员设置了3个调度台，但由于实际工作量不大，减为2个调度台。为便于集中管理和分清职责，每一个调度台分别管辖相应的调度区段。另设助理行车调度员调度台负责收集旅客信息、监视车站和各种技术装备的工作状况。
另外的3个调度台，供牵引供电调度、机车调度和监督员(沿线业务单位主管) 使用。 运营实践证明，所有负责高速铁路正常运营的调度人员集中在同一调度室工作，能够及时，清楚地了解全线的行车情况，随时沟通和协调处理各种问题，确保高速列车正点、安全运行。
2．行车调度指挥自动化
马德里一塞维利亚高速铁路的行车调度指挥系统几乎承担了全部要求行车调度员完成的任务，包括列车报点和记录、办理进路、闭塞显示、监视线路占用情况、故障报警等，从而使调度员能集中精力解决运营中的各种问题和处理技术故障。在调度员作出决策时，行车调度指挥系统也能给予支持，向其显示线路上列车运行情况，并以对话方式修改和调整运行计划。
3个行车调度员调度台配设有相同的主要设备：
(1)4台高分辨率的彩色电视监视器，分别监视相应的运行线路和控制区；
(2)1台对话终端，由1台操作键盘和1台彩色显示屏组成：
(3)1台有显示进路的数字仪控制图形操纵显示屏。
行车调度员调度台的布置，见图6—8—23。
行车调度员的对话终端和图形显示屏分别各自独立运行，即一切输入指令不仅来自对话终端，也来自图形显示屏。输入图形显示屏的指令，以文字形式显示在屏幕上。
监视器可以根据需要，随时显示运行线路和控制区平面布置图。
在行车调度台有20个投影视频屏幕，分列两排。每两个屏幕都能放映一个计算机联锁的放大图像，以便在任何时候都可以从行车调度指挥中心监视全线所有车站联锁的情况。 在通信联络方面，无论是与非集中设备的工作人员，还是与运行中的列车司机进行联系，每一调度台都装设有电话和列车一地而通信设备，并通过磁带录音设备完整地记录通话内容备考。
3．电力调度台
高速铁路全线的牵引供电由控制中心的电力调度站进行远距离控制和监视。调度站控制12个分布的沿线的牵引变电所、接触网、车站、支线和渡线站。
牵引变电所要控制和监视其高压电网、牵引张力的设备装置，以及一切与三相连接的装置。调度站接收来自这些设备及其测量仪器的故障警报信息。
接触网支柱上的遥控隔离器与遥控设备连接。通过遥控设备，可以从控制中心调度站可靠地接通接触网。
除了一级调度台外，还有一个位于维护系统室内的二级调度台，其装备和主台一样，随
时都准备投入运用。必要时二级调度台可以承担一级调度台所担负的控制和监视功能。这两个调度台通过切换系统与当时指挥运行的计算机设备连接，计算机采用双重系统。
4．监视台
用于对车站、支线、渡线站和牵引变电所以及沿铁路线的设备进行监视。
监视台的监视器显示来自运营线路上的信息。这些信息分别由防火、故障、空调设备和隧道进出口的本地监视装置发送。监视台上只有表示功能，而没有控制功能。监视台的功能也可以由设在本系统的维修调度台承担。另外，监视台还对车站的电视监视设备、广播录音和列车一地面通信系统进行监视。
与运营管理和控制系统通信是由监视台进行的。它通过一个操作终端、数字化仪、图形控制显示屏和彩色监视器可以把列车运行线路和控制区段平而图用图形显示出来。和行车调度台一样，有此功能行车调度员不必承担与行车无直接关系的任务，如向旅客报告信息和操作限速区段显示器。
5．运营管理控制系统的功能
运营管理控制系统的多种功能由网内所设的几个计算机系统完成。人机之间的沟通是通过对话系统进行的。基础对话有：换班，计算机联锁操作，图像选择，绘制列车实际运行图，排列和取消进路，对列车车次的确定和修改，制定运行图计划，判断列车误点的原因，人工设置进路指示牌。
行车调度指挥中心的基础模块对列车运行状况进行实时跟踪，并向控制系统报告每一列车所在位置。涉及这一信息通告的有：列车车次、方向、区域平面图表显示，距离一时间运行曲线显示，运行计划编制，进路显示管理等的软件模块。
区段平面图的图像用以帮助行车调度员了解整条铁路全线的概貌。除了铁路线路分配使用情况和静态信息外，还有以下联锁的动态信息。
①线路占用情况：
②已排列的进路；
③闭塞显示；
④控制中心自动排列进路；
⑤列车车次；
⑥列车未按时刻表进入路线；
⑦事故警报。
因此，区段平面图具有行车调度员监视和管理列车运行所需要的一切信息。
（八章完）
第八章 国外高速铁路信号技术
第一节 日本高速铁路信号技术
新干线自运营至今己30多年，其间无任何人员伤亡事故，这是铁道运输史上的奇迹。正是新干线的信号安全系统保证了这个奇迹的实现。
新干线的信号设备体系包括许多装置。其主要的设备有：①列车速度自动控制系统(ATC)；②调度集中(CTC)；③信号装置；④联锁设备；⑤转辙设备；⑥其他。新干线的信号安全设备构成概况见图6—8—1。
在新干线30余年的历史中，有些设备随着新干线的建设而不断发展，如ATC 设备、CFC 设备、运行管理系统(COMTRAC)等，有些设备如轨道电路、转辙设备、联锁设备等无多大改变。因此，下面重点介绍A TC 、CTC 、COMTRAC 等系统。
北陆新干线是日本最近建成的新干线。在信号系统方面有些新的特点，但详细资料尚未
发表，故将已收集到的资料对比作一介绍。
一、ATC(列车自动控制) 系统
1．新干线ATC 系统概述
(1)目的
为保证高速安全地行驶，列车必须与前方行驶的列车保持一定的距离以避免追尾事故。为此，基本方法是把线路以电气的方式分割成一定距离的区段，每个区段内只允许一列列车进入。既有线路是在各区段的始端设置地面信号机，司机对发出的信号予以确认，并进行必要的操作，以相应的速度进入该区段。
由于新干线以270km ／h 高速行驶，制动距离很长，远远超出了地面信号机的目视距离。另外，在需要紧急制动时如果稍有犹豫就可能造成很大的影响。因此像既有线那样，靠司机确认地而信号以后再进行制动的系统就存在许多问题。不仅在接近先行列车时，而且在车站的停车和弯道，道岔等必须减速时，也会遇到相同的问题。
为了解决这些问题，保证列车安全行驶，新干线废弃了地面信号机而采用直接将信号显示于驾驶台的车载信号方式，此信号也不用颜色表示，而是直接显示速度的数字。
(2)功能
新干线列车控制系统是采用由ATC(AutomaticTrain Control：列车自动控制) 装置对列车进行速度控制的方式。如果列车的速度比信号显示的速度快时，将会自动进行制动，当列车的速度降至信号要求的速度时，制动就会自动缓解。这是该系统的基本功能。系统优先考虑设备控制，对于发车，加速、时间调整及车站停车，即从30km ／h 到停车地点的停车操作均是由司机来进行操纵。在接近先行列车时的ATC 动作及车站停车时的ATC 动作如图6—8—2和图6—8—3所示。
在山阳新干线，A TC 装置通过轨道电路将信号送到列车，列车接收到信号以后，将其显示于驾驶台，270、230、170、120、70、30、0(在500系列车运行时，追加300) 等表示各种速度，0为停车信号。270、230、170、30、0作为基本的速度等级使用。由于列车经常是122270km ／h 的速度行车的，所以与先行列车之间的距离最少也要空出3个ATC 闭塞分区：120、70用于弯道、岔道、施工现场等处的速度控制。随着列车列数的增加，有缩短行车时间间隔的必要，因此把原来30km ／h 为信号的站内轨道电路分割成两部分，采用了以70km ／h 为信号进入站台中部的方法。
(3)构成
A TC 装置如图6—8—4、图6—8—5所示，由地面和车上装置构成，通过其相互结合来发挥系统功能。
(4)ATC信号收发装置
A TC 信号收发装置的基本功能如下所述：
①检测每段轨道电路内有无列车：
②了解有关其他轨道电路的信号；
③了解前方线路的线路条件、道岔的开通方向、联锁装置的动作状态；
④将这些结果及各轨道回路所要的信号发送出去。
作为发挥该功能的手段使用了AF(Audio Frequency：音频) 轨道电路。
AF 轨道电路的长度为A TC 闭塞分区的1/2~1/3。之所以如此，是因为如果将2．5~3km长的A TC 进路区间作为一个轨道电路，由于信号在电路的途中衰减使信号接收电子降低，会导致信号不能正确地传送到车上。
A TC 信号电流按照30~270的各个信号，分配主信号10~36Hz及副信号12~32Hz调制频率，将主信号和副信号组合在一起分别调制到载波上，以载频的信号电流传送出去。 载波如表6—8—1所示，在上行线和下行线分别配以不同的载频频率，以免相互干扰。在同一条线上使用2种不同的载波，相邻的轨道电路也使用不同的载波，以防止轨道的绝缘损坏事故。
(5)超高速设备
在山阳新干线为了适应300km ／h 的运行速度，用超高速试验车(500系) 进行350km ／h 的行驶试验。ATC 装置上也增加了300、330、350的信号显示。但是这个增加的信号由脉冲转发器对500系列进行识别，只在500系列行驶时向地面ATC 装置发出允许超高速行车的信息，只对500系列运行前方一定的区间发送300、330、350的信号。
另外，有关列车的进路控制，根据得到的超高速许可信息，比运营列车提前作出前进线路构成的准备，见图6—8—6。
2．新干线ATC 系统特点
(1)采用电源同步单边带载频传送方式
新干线的牵引电流高达1000A 以上，它含有许多谐波分量(如1000Hz 左右的电流可达20A) ；考虑到轨道电路的不平衡(5％) 和车上接收的不平衡(5％) ，地面和车上的干扰电流分别可达0．7A 和1．4A ，采用一般方式的轨道电路难以满足S ／N 的要求。电源同步足指所用载频不是固定不变的，是随着电源频率变化而变化。例如，若采用电网50Hz 的20次阶波为载频，当电源有土0．2Hz 的变化时，载频则在996~1004Hz范围内变化，与电源频率的变化保持同步。这种调制方式对以接触网高次谐波分量为主要成分的干扰源具有较强的抵抗能力。分析表明，采用电源同步单边带载频传送方式，其最大干扰量的允许值可达信号电平的20-30倍(实际设计中按15倍考虑) ，即电源同步单边带载频传送方式具有很强的抗干扰能力。
采用该方式的另一优点是展宽了信号可使用频率。不采用电源同步SSB 方式时，若载频设为50Hz 的20次谐波(1000Hz)，按电源土1％考虑，则无高次谐波影响的频带为1010~1039．5Hz 。考虑到信号频率和干扰频率之间保持一定间隔(如l0Hz) ，则信号可使用频率范围只有l0Hz 。而采用电源同步SSB 方式时，信号频率范围可达30Hz ，较上述增加了
2倍，从而能稳定地传送6个以上的信号。
(2)确保安全的多种A TC 停车信号
新干线ATC 的停车信号有其独特的一面，按其显示条件分为O l 、O 2、O 3(在东北，上越新干线增设了O 2E ) 信号。当然车内信号的显示则是相同的。
O 1停车信号与设于地面的P 点控制相结合使用。当列车接收到30信号，并通过控制停车用的P 点后，ATC 车上信号由30变为停车信号O l 。这样，有利于提高行车效率。 O 2信号是一种无电流的停车信号。当列车进入到有车区间或轨道电路处落下状态时，后续列车收不到信号而停车，从而确保行车安全。但以无电流方式作为停车信号存在着严重的缺点，即当列车在无电流区段若收到某速度段的干扰信号时，极易产生错误动作，因而以后采用有电流的O 2信号，为区分起见，有电流的O 2信号以O 2E 表示。O 2E 信号通过轨道电路传送，通常是在以下情况发送O 2E 信号：
操作列车防护开关时；
混线检测设备动作；
O 3信号发生故障时。
O 3信号是为防止列车冒进或越出到下一站而设置。它没置在进站进路终端或出站进路始端或尽头线终端。O 3信号最初采用单频信号，后发现在采用谐振式接收感应器时，当失谐的不平衡电流增大，车上有可能收到类似O 3信号的信息。为此，东北、上越新干线采用非谐振式接收感应器，O 3信号采用调制方式，以提高抗干扰性能。
3．新干线ATC 设备的发展
新干线ATC 设备已有30余年历史，它经历着不断改型、更新的各个发展阶段。纵观其发展过程，可以明显看出：ATC 设备是随着电子技术日新月异的发展而发展，，它也随着新于线的动车更换新型对ATC 设备提出相应的更新要求而发展。
新干线ATC 设备的发展大致可归纳为3个阶段：
第一阶段：A TC 设备的代表类型为ATC —lA 和ATC 一1B 型。东海道新干线采用的是ATC —lA 型，该设备是汇集了当时信号技术的精华，采用了当时的最新电子器件(锗晶体管等) 。山阳新干线(冈山段) 则使用了ATC 一1B 型。它是根据250km ／h 列车运行速度和列车夜间运行的要求而研制的，使用了当时最新的硅元器件。现场统汁表明，采用硅元器件的故障率较使用锗晶体管减少了一个数量级。ATC —lA 和A TC 一1B 型均为电源同步SSB 单载频方式。
第二阶段：A TC 没备的代表类型为ATC —lD 型。这是在建设东北、上越新干线时，根据全国(日本) 新干线铁道网整备计划，为实现50Hz 电气化牵引的要求而研制的新型ATC 设备。它要求设备能获得众多的满足故障安全要求的信息，并要求有更高的可靠性和安全性，及设备与既有新干线A TC 设备有兼容性。经过详细比较分析，并结合ATC 一1A 和ATC 一1B 型的运用经验，决定采用“电源同步单边带(SSB)载频双频组合方式”即ATC 一1D 型。1973年12月，日本铁路将A TC 一1D 型地而设备作为全国新干线铁道ATC 系统地面设备的标准。以后，以1974年新大阪、品川事件为契机，进行了众多的调研，对标准进行了修订，并于1976年6月15日公布实施。
A TC 一1D 型设备采用了TTL 电路和IC 等20世纪70年代的电子技术。实际的故障设计表明，ATC 一1D 型元器件的故障率较A TC 一1B 型又下降了1个数量级。这充分表明，随着电子技术的发展，A TC 系统的可靠性得到了进一步的提高。ATC 一1D 型地面设备构成框图见图6—8—7。
第三阶段：是以A TC 一1C 型、ATC 一1W 型为代表，它仍以采用微电子(ME)技术为主要特点。
A TC 一1G 型设备主要是用于1985年新开发的100系全新型新干线列车配套而研制的。由于新型机车头部形状的变化(变细长) ，又要保证原有的定员，因而司机室变得更小，这就要求车载ATC 设备实现小型化和轻量化。采用微电子技术就能充分满足此要求。ATC 一1G 型设备装载于100系列车，行驶于东海道、山阳新干线。
A TC 一1W 型地面设备使用于山阳新干线。它是在山阳新干线的ATC 一1B 型和全国新干线网ATC 一1型的基础上，又考虑到将来能满足350km ／h 列车高速运行要求，并与现有设备兼用而开发的。它是采用电源同步SSB 、双频组合方式来实现多显示的设备。由于采用了微处理器进行处理，实现了节能、高性能的目标。
此阶段的特点是在既有新干线(山阳新干线) 设备更新时；采用了微电子技术(微机等) ，而所用的CPU 的功能也随着电子技术的飞速发展而不断提高，由8位发展到16位、32位。 以下就有代表性的ATC 地面和车载设备类型(ATC—ID 、A TC 一1G 、ATC 一1W 型) 作一介绍。
4．新干线ATC 设备主要类型介绍
(1)ATC一1D 型地而设备
A TC--1D 型地面设备始用于东北、上越新干线，今后将作为全国新干线铁路网的定型设备。表6—8—2则是A TC —IA 、ATC 一1B 、A TC 一1D 这3类设备的比较。
(2)ATC一1W 型地面设备
现将山阳新下线采用的A TC--IW 型地面设备的特点叙述如下：
①采用16位的微机
作为本设备处理中枢的微机采用了16位的CPU ，从而能确保设备的小型化和高性能。采用了在安全性能方面有良好业绩的总线同步串联二重系方式。
②集中处理结合连线
将继电电路构成的结合连线的逻辑，放在一个ROM 内。根据输入的显示图表，该ROM 的逻辑能自动完成。这样要改变显示时，只要更换ROM 就很方便地能实现。
此外，由于能将机械室内的所有结合连线进行集中处理，一旦将来更换微机联锁时，有可能用1根电缆的串联接口方式来实现。
③采用1个处理器处理8个轨道电路
采用1个微处理卡，以分时处理的方式来处理8个轨道电路的发送和接收信号，从而在实现了设备小型化的同时提高了可靠性，并降低了成本。
④模拟信号采用数字处理
信号选频滤波器、电平判别、定时等方面采用数字(软件) 处理，彻底解决了过去那种因环境变化、长年使用而使特性发生变化的现象，从而实现了性能十分稳定的目标。 ⑤发送放大器采用脉冲宽度调制
发送器的功率放大器是采用损失小的脉冲宽度调制的开关放大电路，具有体积小、失真小、省电、特性不会发生变化的优点。
⑥具有接收电子自动补偿功能
由于轨道电路漏泄电阻变化而引起接收电平的变化。该设备具有对接收电平进行自动补偿的功能，能对20dB 范围内的电平波动进行自动追踪补偿。
⑦具有完备的监视功能
由于该设备具有很强的自我诊断功能，它能将故障信息分解得很细，因而容易发现故障部位。此外，将设备的动作状态、故障详细信息等数据向监视器传送，从而能实现集中监视。它与第⑥项一起能实现简便维修的目的。
(3)ATC—ID 型车载设备
A TC —ID 型车载设备与地面设备一样，始用于东北，上越新干线。ATC 一1D 型车载设备能够接收双频信息，是以模拟量方式进行处理的接收设备。其系统的组成见图6—8—8所示。
A TC 一1D 型接收器采用了双频组合方式，从接收器的输入至信号继电器均采用完全的3套冗余方式(接收感应器仍是单套) 。各部分的作用如下：
①接收感应器功能是接收轨道电路中的ATC 信号电流，输送给接收器；
②输入电路是将收到的A TC 信号，导频电源、电源地点检测条件等分配到各单元； ③解凋电路是将来自接触网的导频电源作为解调载频，对ATC 信号实施同步解调，从而获取调制频率；
④选频放大电路是对各种调制频率进行选频后驱动相应信号显示的主继电器。
(4)ATC一1G 型车载设备
A TC 一1G 型设备是为适应新开发的100系动车组而研究，开发的；它要求设备小型化和轻量化，为此决定采用微屯子技术来实施，并将车载接收器和控制器成为一体。这是新干线ATC 设备最早采用微电子技术的设备。
ATC 一1G 型车载设备的方框图见图6—8—9。
A TC 一1C 型车载设备使用数字元件来处理模拟信号，即“信号数字处理”技术得到了应用。其特点是：
①提高了系统构成效率
将ATC 信号选频电路和测速电路与容许信号比较的校核电路合成一体，提高了电路效率和系统可靠度。
②控制设备接口方面
A ．采用了根据信号显示输出相应频率作为接口方式，使设备间接线容易：
B ．接收电路的输出侧不采用多数表决，而机车信号侧和监控器侧，则可根据需要采用多数表决。
③多数表决逻辑
以往是由车上接收电路采用多数表决输给控制设备，现在则是在控制设备输入端形成多数表决。
④实现了设备小型化和轻量化
由于信号选频、载频发生电路、继电逻辑低位优先电路均用微机实现数字处理，因而使设备实现了小型化和轻量化。
⑤实现了高可靠性和高安全性
由于采用了下述方法，确保了微机的高安全性和高可靠性。
A ．2组CPU 同步工作，每个运算周期将2组数据进行比较；
B ．数据比较电路具有故障安全结构： ．
C ．输出电路采用从1组CPU 的输出，再输入到2组CPU 的输入端进行校核。
A TC 一1C 型设备已于1984年9月实行了标准化，表6—8—3为ATC 一1G 型与ATC 一1D 型的通用性比较。
5．新干线ATC 设备的发展动向
新干线的ATC 设备自1964年东海道新干线采用以来，相继在山阳，东北、上越新干线采用，30余年间无重大事故，表明了现有ATC 系统具有极高的安全性。其间，如同前面所介绍的那样，由单频发展为双频，增加了信息量，采用了各时期的先进电子技术成果。但是，ATC 系统的基本思想则30年来基本没有变化。现有ATC 系统存在着以下问题：
①由于采用多级制动控制，各速度段内存在制动空走时间，并要考虑富裕距离，难以缩短列车运行间隔时间：而且地面向列车传输的信息量最大只有36个，信息量少。
②地面闭塞分区长度由列车制动性能决定，制动性能不同的列车在同一线路行驶时，闭塞分区长度只能以制动性能最差的列车为依据，这对制动性能优良的列车而言，难以发挥其最佳效率。
③在提高速度时，需要分配新的速度信号，这样就需对地面设备、车载设备进行必要的改造，增加了成本。
④现有制动采用最大常用制动，影响乘客的乘车舒适度。
此外，现有的双频ATC 设备已使用了10余年，若干年后面临设备的更换。因此，日本铁道综合技术研究所、JR 东日本旅客运输公司都在从事新一代A TC 设备的研究开发工作。 对新一代的ATC 设备提出了以下的要求：要能够适应高速度、高密度的运行；在进一步提速和提高密度时，地面设备不需要作变动；能够适应加减速性能各异的列车在同一线路区段很好地运行：提高维修性以及系统要有良好的过渡性：ATC 系统要能够方便地引入运行导向系统等。
目前，采用轨道电路作为传送信息和检测列车位置的数字ATC 系统和采用漏泄同轴电缆LCX 、以无线方式来传送列车位置和控制信息的LCX--ATC 系统正在研究开发中并取得成果。现就该二类方式介绍如下：
(1)用轨道电路传送信息的数字ATC 系统
采用轨道电路作为传送媒体进行数字信息传送的“数字A TC ”系统，日本铁道综合技术研究所和JR 东日本旅客运输公司都在进行研究和开发。铁道综合技术研究所研究开发的数字ATC 系统已于1995年在JR 九州进行了包括制动在内的综合试验。JR 东日本旅客运输公司的智能化ATC 设备已安装在上越新干线燕三条一新泻的下行线，车载设备已安装在STAR21高速试验车上，并于1994年进行了实用化的一级制动试验，试验结果表明从地面向车上发送列车控制所必须的数字信息非常成功，利用车上装置进行一段式制动的控制功能发挥也令人满意。列车停止在预定的停车位置，达到了第一阶段的停车精度，能够适应急速变化的显示，达到了实用水准。
数字式ATC 的特点是：
①采用1段式制动控制
所谓1段式制动控制，是从开始制动控制起直到停止前制动一直不缓解，这样空走时间和富裕的距离只存在1次，可以缩短被浪费的运转时间。而且由于可以根据车辆的制动性能进行控制，就可以提高制动性能好的车辆的运转效率(见图6—8—10) 。
②使用轨道传送数字信号
向轨道发送数字信号，现在的A TC 从地面向车上发送的最大信息传送量只有36个，而数字ATC 已有飞跃性的增加(210以上) 。
③列车控制所必需的信息区分
1段式制动所必需的信息可以区分为“固定信息”和“可变信息”。“固定信息”为线路的坡度、曲线、车站等信息和车辆的信息，“可变信息”为到必须停止地点的距离、列车运行的位置、有临时限制的地点等信息。
从地面向车上发送信号的内容仅限于“可变信息”，“固定信息”预先已在车上设置好。将依存于车辆的信息作为“固定信息”安装于车上，因此地面装置便不依赖于车辆。 数字ATC 的结构如下：
数字ATC 装置也分为地面装置和车载装置两部分。地面装置进行列车检测，并将信息传输给列车；车载装置根据该数据确定能保证列车安全运行的速度。
①地面装置
与现行ATC 相同，列车检测也使用轨道电路。以下述信息形式，向列车传输与前方列车的距离(传输距离信号) ；a ．目前运行区间的轨道电路固有的轨道电路号；b ．前方可以运行的开通区间数(距离信号) ；c ．车站的出发或到达股道；d ．临时限制速度；e ．其他。 以时间分隔数据方式传输信息。具体方法是使用500—3000Hz 的频率，以60—300bit ／s 的速度，反复传输40-60bit 的数据。为确保数据的安全性，信息数据之后附加有检查用CRC 数据。地面装置往车载装置进行数字传输的代码格式为：特征位，轨道电路号，出发／到达股道，开通区间数，临时限制速度等，CRC 码。
②车载装置
车载装置根据来自地面的信息量和各开通区间的长度，求取与前方列车的距离，再根据该计算距离和车载装置拥有的曲线限制、坡度校正、道岔限制等线路数据，以及制动性能、最高允许速度等车辆的性能，计算列车可以运行的速度。将计算速度与实际速度加以比较，若实际列车速度大于计算速度便进行制动，反之则采取缓解制动措施。
当列车接近前方列车时，车载装置即刻便生成制动曲线。ATC 制动系统根据制动曲线调整制动强度来进行控制(单级制动控制) 。
生成制动曲线时可以预先了解实施制动之点(制动预告) 。
可以通过轨道电路号和线路数据了解以轨道电路为单位的列车位置：轨道电路内的列车位置则由车轴转数检测器进行检测。因为可以在轨道电路分界点进行位置修正，所以不会累积空转／滑行产生的误差(见图6—8—11) 。
③线路数据
如上所述，车载装置必须存储线路数据，而线路数据是可能变更的，因此数据保护变得十分重要。虽然可以考虑采取IC 卡片化或ROM 化措施，但数据变更时绝不能轻而易举地同时变更列车的全部数据。因为是维系列车安全运行的数据，错误数据将导致列车事故。 在车辆段出发股道和车站到发线之类列车停车地点，数字ATC 使用高频轨道电路，向车载装置高速传输整个区间的线路数据(6—8—12) 。
传输的线路数据有：各轨道电路的起点里程和长度；各轨道电路号的联结顺序；曲线的起点里程、长度和半径；坡道的起点里程、长度和大小；道岔的起点里程、号数、分岔方向：车站和到达／出发股道的使用道岔；其他速度限制的起点里程、长度；等等。
数字ATC 的特征和应用效果：
①能可靠地检测列车。列车检测和ATC 传输使用高安全轨道电路，即使车载装置发生故障，地面装置仍能进行列车检测。由于由地面装置传输轨道电路号，所以车载装置在电源接通的同时可具体了解列车所在的轨道电路；
②可以检测轨道断裂。因使用与目前相同的轨道电路，故还能同时进行轨道断裂检测。 ③方便地提高行车速度。数字ATC 的地面装置仅传输与前方列车的距离，而由车载装置根据列车的停车距离和线路数据计算最佳运行速度，所以进一步实现高速化目标时，只需变更列车数据即可，不必变更地面装置。
④缩短列车间隔时间。不采用目前所用的多级制动控制，而采用单级制动控制方式。因此，即使在现有轨道电路的条件下，也能将列车间隔时间缩短至接近移动闭塞方式的水平。 若进行“光”号列车在新干线小田原车站超越“回声”号列车，在三岛车站所需时间差的计算(现行ATC8min22s ，数字A TC 6min22s)，数字ATC 可以将列车间隔时间比现行方式缩短2min 。而即使采用移动闭塞方式(5min59s)，也只能再缩短约20s 而己。
⑤减少轨道电路数。为缩短列车间隔时间，需要具体检测列车位置的，仅车站的站台和进入线路而已。以72kin ／h(20m／s) 速度运行的列车，2min 走行2．4km ，所以区间和车站到发线路即使以较长轨道电路进行检测，也不影响列车间隔时间。区间轨道电路长2km 时，只要车站进入线路满足200—500m ，便可实现大致相当于移动闭塞方式的2min 列车间隔时间的运转。在6km 长的区间，采用6轨道电路，即平均长lkm 的轨道电路，就能实现2min 列车间隔时间的运转(见图6—8—13) 。即使对地而信号机方式进行改进，也无需重新变更轨道电路。
⑥适用于运行不同列车的区间。由于采用地面装置传输“距离”信息，由车载装置计算制动曲线的方式，因此也能方便地适用于目前那些运行不同制动性能列车的区间。能适应不同列车的数字ATC ，来自地面装置的信号相同，仅车载装置各异而已。
⑦节省下程费。由于数字ATC 方式可以增加单个轨道电路的长度，所以能减少其数量。若数量减半，则设备费用随之降低一半。
另外，区间的A TC 信息仅需确认前一个轨道电路信息，所以实现ATC 化时，并非一定实施设备的集中化不可，只需在轨道电路器材箱中置入A TC 接收、发送器，取代原有的设备即可。而且，在施丁阶段也能用ATC 接收、发送器控制信号机。
虽然装置采用单机系统，与数字ATC 化无直接关系，但经过各种努力，大约可以将工程费降至传统ATC 的一半以下。
(2)采用无线控制列车系统(CARAT)
日本铁道综合技术研究所从1988年左右着手进行“新一代行车控制系统”的研究，它是针对随着列车高速、高密度运行以采用既经济又便利的系统为目的而进行研究的。其间经历了基本构思及课题研究(基本控制结构和确保安全性的基础研究) 、现有列车实地收集基础数据并进行分析、基本系统初步设计和详细设计、室内模拟试验等阶段，1995年己进入实际列车的长期运用试验阶段。1994年11月下旬到12月初，在STAR21试验列车上进行了运行制动试验。
试验系统的部分功能，例如采用LCX 无线的间隔控制性能，几乎已达到实际应用的水准。
1999年，随着东北新干线上开发和试验新型的A TAC 无线列车控制系统，原有的CARA T 系统完成了其历史使命。
二、联锁及其他设备简述
1．新干线的联锁设备
新干线车站的联锁，是从继电联锁向计算机联锁发展。既有线的车站信号设备大部分是继电联锁。
自东海道新干线至上越新干线，其联锁设备均为继电联锁。即使要进行更换，仍用继电联锁设备。
北陆新干线全线采用计算机联锁，这是新干线首次使用计算机联锁设备。既有线的计算机联锁设备从20世纪80年代开始开发，陆续开发出1-4型，北陆新干线采用的是新开发研
制的K5型计算机联锁设备，采用双重系热备形式，电子终端可自由选择一重系或二重系。 日本的联锁设备具有以下特点：
(1)联锁系统本身不再是孤立的车站信号联锁设备，而是综合行车指挥控制系统的1个重要组成部分。
(2)大多采用硬件冗余比较表决方式实现系统的故障安全保证。
(3)具有进路自动排列和进路储存功能。
(4)向全电子联锁系统发展。由固态器件取代继电器驱动信号和转辙机设备等。
(5)改善操作人员的工作环境，提高工作效率，大量采用多媒体计算机技术。
(6)设立集中的维护管理中心，保证高速铁路不问断运转。
2，轨道电路
新干线所用轨道电路有6种类型，它们是：有绝缘AF 轨道电路、环线式控制列车停车的轨道电路、供电分相控制轨道电路、分频轨道电路、分倍频轨道电路、检测列车用轨道电路。各种轨道电路的适用场所及其使用频率见表6—8—4所示。
以下就有绝缘AF 轨道电路作一介绍。
有绝缘AF 轨道电路主要是在ATC 的运行区间检查有无列车和传送ATC 信号2个作用。 轨道电路是由绝缘的左右2根钢轨和扼流变压器构成的闭合电路。在轨道电路发送端发送信号电流，在受电端由接收器接收，根据接收器是否收到信号电流来判断有无列车。 在车上，由机车感应器与钢轨内信号电流的电磁感应，实现由车上检出地面传送的信息。在信号电流内包含了在该轨道电路行驶列车的速度信息，通过车上接收器的接收、译码，就能实现自动控制列车速度。
与联锁设备一样，30多年来新干线的轨道电路采用了同样类型的AF 轨道电路。在新修建的北陆新干线则采用1台轨道电路接受发送器，上、下行线路兼用。设备采用了CPU 、总线同步、双套组成的结构方式。
3．新干线的转辙设备
新干线采用的电动转辙机与既有线相比，主要有以下的区别：
(1)转换功率大(额定最大转换力达7．84kN) ：
(2)动作杆与锁闭块成直角交叉，其动作方向也是成直角。
新干线所用电动转辙机基本上是TS 型(或TS--H 型，H 是指有加热装置，用于东北、上越、北陆新干线) 。为了提高过载时的瞬时转换力，并考虑到离合器的维修问题，在TS 型的
基础上采用了非接触型的电磁离合器TS--M 型(或TS--MH 型) 。
三、北陆新干线信号系统简介
北陆新干线的信号系统与已有的新干线信号设备相比具有以下特点：
(1)车站联锁设备首次采用计算机联锁设备；
(2)计算机联锁与ATC 设备采用LAN 进行联结；
(3)运行管理系统与计算机联锁以串行传送联结；
(4)计算机联锁采用电子终端设备： ·
(5)1台ATC 接受发送器上、下行线路通用；
(6)ATC设备能够运用于50／60Hz 接触网区间；
(7)ATC监视器的监视和表示功能大幅度提高。
北陆新干线信号系统的设备概要、车站机械室信号设备的配置情况分别见图6—8—14和图6—8—15。
第二节 西班牙高速铁路信号技术
一、信号系统
马德里一塞维利亚高速铁路设计列车最高运行速度为300km ／h ，采用电力牵引。在高速线上考虑有客、货列车混合运行。整条铁路为双线、电气化，而又有交流25kV 、50Hz 和直流3kV 两种不同供电制式，其间还有分支线。由于站间距离较长，约每隔25km 设一渡线，以便列车反向运行。因此，高速铁路装备以德国LZB 列车自动控制系统为基础的综合现代化信号系统及与之相匹配的通信设备。
马德里一塞维利亚高速铁路信号系统装备有阿尔卡特公司的先进列车控制中心ATCC ，以满足高速铁路运输的需要。ATCC 系统将铁路信息中的调度集中、联锁和列控等所有领域的管理集中在调度中心，并将控制列车和进路的所有功能综合于一个系统中。A TCC 系统控制中心结构框图见图6—8—16。
控制中心主要由ESTW 计算机联锁中心和LZB 列控中心组成，计算机联锁中心通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制。在计算机联锁的人机接口界面(输入输出层) 通过遥控系统与调度中心接口，而与LZB 列控中心的接口是由联锁逻辑模块直接与其通信完成的。
1．LZB 列车自动控制系统
LZB 列车自动控制系统将联锁系统与机车信号联系在一起。这一功能以各个地面列车自动控制中心和机车微机之间不断交换数据为基础，采用沿线铺设的一条电缆，即轨道电缆作为传输手段。
马德里一塞维利亚高速线上运行的所有列车，都装设了LZB80型连续式列车运行自动控制装置，全线已取消了固定地面信号。A VE 型列车的司机按LZB 车内信号装置的显示驾驶列车运行，而S252型机车均已安装了自动运行和制动控制装置(AFB)。只有在车站和渡线站才设有简单的色灯信号机，它们只对调车和施工作业有效。
高速铁路LZB 列车自动控制系统的室内设备集中在每一个列车自动控制中心(CAT) 内，这些控制中心的信号发送地点及其控制范围与计算机联锁中心相一致。每一个列车自动控制中45(CAT)都有一套完整的系统组成，包括由3台电子计算机组成的故障安全系统、相应的数据输入输出设备和信号传输及控制设备。CAT 从计算机联锁中接受虚拟信号点的信号，道岔位置信息及其他数据，并根据这些数据计算出向列车发出的命令报文。
车载LZB 列车自动控制装置通过铁氧体天线接收来自列车自动控制中心的命令报文，并且不断地向该控制中心随时传送列车所在位置、运行速度及其他运行情况的最新信息。闭塞分区用地面停车标标出，在道岔区段前方设有调车信号机，
高速铁路全线划分为若干个控制区段，称之为CA T 列车自动控制区段。这些控制区段由一个区间或多今区间组成。控制区段的始、终站设立有大型信号标志，如在车站入口处、支线和反向运行的线路分歧处等。在其前方700m 处，设有大型信号预告标志。
列车行车间隔受列车自动控制分区的距离限制。列车容许的运行速度，是根据LZB 列车自动控制分区是否空闲来确定，由驾驶室内的列车运行自动控制装置给出信号显示。前方第一个列车自动控制分区未被占用时，车载自动控制设备的信号开放，即可发车或正常运行。
马德里一塞维利亚高速铁路运营实践证明，在高速铁路上采用机车自动信号，取消地面信号完全必要而且是可行的。西班牙高速铁路区间线路用LZB 闭塞标志划分为大约3km 的闭塞分区(而在保留的地面色灯信号机之间的闭塞分区需25km) ，由LZB 控制列车运行时，区间列车运行间隔时分小于5min 。
当LZB 连续式列车运行自动控制装置发生故障时，列车可按保留的地面信号机的显示，以大闭塞间隔连续运行。实践证明，出现这样的故障情况极少，只需采用矮型信号机及预告牌即可保证列车的安全运行。
车站和渡线站的信号及通信设备，必须要有绝对可靠的电力供应保证。除了正常供电外，还装设有备用的电源设备(见图6—8—17) 。
在正常情况下，电源设备是通过杆上变压器从接触网得到供电的。当接触网的电源出现故障时，会自动地转换至辅助电源。如果车站没有本地电网，采用应急发电机组作为辅助电源。
2．计算机联锁系统
(1)计算机联锁中心
车站和渡线站，彼此相隔25km ，以沙格拉站和帕尔拉站为例，其站场布置分别见图6—8—1乱图6—8—19和图6—8—20，从这些图中可见新线取消了所有地面主体信号机，只有车站和反向运行渡线站才设调车信号机，以停车标作为列车自动控制分区的分界点。
计算机联锁中心主要由ESTW 计算机联锁中心和LZB 列控中心组成。计算机联锁中心可进行分散控制，通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进行控制，在计算机联锁的输ok ／输出单元，即人机接口界面与遥控联锁接口，而与LZB 列控中心接口是由联锁逻辑模块直接通信完成。现场设备设在车站的信号楼内，或与轨道电路相联结的信号设备室内，并通过串行接口与相应的计算机联锁中心ESTW 联结(见图6—8—21) 。除了对室外装置进行控制和检查，对轨道电路、道岔、信号和调车进行显示外，还与LZB 列车控制中心和马德里一阿托恰行车调度指挥中心用串行接口相联结。全线所有的计算机联锁中心，都与马德里一阿托恰行车调度指挥中心联结。此外，每一个计算机联锁中心都设有一个本地控制终端。
计算机联锁中心的本地控制终端装有彩色监视器，它除了显示管辖范围内的整个轨道平面图外，还显示列车运行状况、安全状况及列车车次号。行车调度指挥中心可连续不断地接收到各计算机联锁中心所传送的列车运行信息和图像。行车调度员还备有一个数字化仪图板式操纵盘，能随时输入数据，故障时也可用键盘输入数据，由显示器显示，再用打印机记录应当处理的信息，如事故或故障。
安全级是联锁设备的心脏，担负联锁的核心功能，如选择进路、锁闭、检查和解锁，以及对指令的单独操纵。计算机联锁安全模块将根据联锁表和接收到的室外设备状态，检杏输入输出的联锁关系。动作联锁设备的指令传送至联锁级后，联锁级要根据传送室外设备当前状态的各种数据，经过检验和完善后，再问输入输出级发出数据动作室外设备。进路的异常情况，如断轨、阻塞等及由此而酿成的故障，也储存在安全模块内。
安全模块同时也通过并行接口模块，处理列车运行自动控制中心所需要的数据。并行模块把计算机联锁当前的数据传输入列车运行自动控制设备的阶段性数据库，并根据列车运行自动控制设备的需要进行数据处理。在信号方面，列车运行自动控制设备与室外信号机可能发生的故障无关。
除了验证联锁单元、道岔和信号机状态外，安全模块还验证联锁级传送来的轨道区段空闲或被占用信息的可靠性，并以此来对进路进行锁闭或解锁。
联锁级有多个现场设备控制模块。模块可集中或分散安装在车站不同地点，既可以设在计算机联锁中心，也可以不设在计算机联锁中心。每个联锁模块通过串行接口联结4个现场设备控制模块。现场设备控制模块把联锁模块传送来的数据，处理为每个控制对象的专用数据：并通过动态专用线路控制外部设备的电源，检查线路电源、道岔、信号机等室外设备：同时把有关当前状态的数据反馈到联锁级。
室外设备由道岔转换设备、轨道区段空闲检查装置和调车信号机组成。
这条线路采用多种型号的道岔，大部分为可动心轨，分别3#、5#和11#道岔，由电动液压转辙机驱动。调车信号机采用矮柱信号机，有红，白两种颜色。控制和表示信号足以计算机方式来实现的，这样能够把铁路线路上需要的可动部件减少到最低限度。
整个系统的安全是通过对软件功能的广泛测试验证而获得的。所有重要的联锁模块都是以SELMIS 模块为基础，安全有足够保证，因为在软件相互作比较的同时，还多次进行处理。带校验码的报文，保证在很短的时间内即可反映出各个处理通道的问题。之所以能充分使用这种模块，是因为使用了三路计算机通道对所属的单元进行有效控制。
(2)无绝缘音频轨道电路FTG 系统
计算机联锁最重要的任务之一，是检测轨道区段的占用情况。无绝缘音频轨道电路FTG 系统能够准确、可靠地报告轨道和道岔区段被列车占用或空闲的状况。
传输系统有一个稳定的音频发生器，设置在信号楼内。其调制频率通过电缆送入传输模块和有关的室外设备。
传输模块及其联结线组成一个并联的谐振电路(调谐回路) 。信号电流通过作为导体的钢轨送入与轨道电路另一端相连的连接器。信号通过传输模块(接收端) 送至信号楼内的FTG 接收设备，以便进行信息处理、
当车辆驶入轨道区段，车轴短路使轨道电压下降，FTG 接收器接收不到信号，表明该轨道区段已被占用。
二、行车调度指挥系统
1．组织机构
马德里一塞维利亚高速铁路上的列车运行，是由位于马德里一阿托恰的行车凋度指挥中心集中统一实现管理。
该调度指挥中心拥有用于监视列车运行和控制进路的技术设备，还有对车站侧线和渡线站，以及对沿线变电所和接触网等工作设备进行监视所需的设备。同时，调度指挥中心联结并控制全线所有的通信系统，包括电话设备、列车一地面通信设备、对车站进行监视的电视设备和通信用的磁带录音设备等。
整个铁路的行车指挥工作集中在调度室进行监督和控制。全线的简明情况清晰地反映在视频投影大屏幕上，明确显示出各联锁装置所控制的线路(放大了的显示图形) 。调度室内共设置了6个工作站，见图6—8—22。除调度室外，调度指挥中心还设有信号和通信技术设备室、电源室、数据室和维护室，以及运营管理办公室、调度人员休息室和其他活动室。
原来为行车调度员设置了3个调度台，但由于实际工作量不大，减为2个调度台。为便于集中管理和分清职责，每一个调度台分别管辖相应的调度区段。另设助理行车调度员调度台负责收集旅客信息、监视车站和各种技术装备的工作状况。
另外的3个调度台，供牵引供电调度、机车调度和监督员(沿线业务单位主管) 使用。 运营实践证明，所有负责高速铁路正常运营的调度人员集中在同一调度室工作，能够及时，清楚地了解全线的行车情况，随时沟通和协调处理各种问题，确保高速列车正点、安全运行。
2．行车调度指挥自动化
马德里一塞维利亚高速铁路的行车调度指挥系统几乎承担了全部要求行车调度员完成的任务，包括列车报点和记录、办理进路、闭塞显示、监视线路占用情况、故障报警等，从而使调度员能集中精力解决运营中的各种问题和处理技术故障。在调度员作出决策时，行车调度指挥系统也能给予支持，向其显示线路上列车运行情况，并以对话方式修改和调整运行计划。
3个行车调度员调度台配设有相同的主要设备：
(1)4台高分辨率的彩色电视监视器，分别监视相应的运行线路和控制区；
(2)1台对话终端，由1台操作键盘和1台彩色显示屏组成：
(3)1台有显示进路的数字仪控制图形操纵显示屏。
行车调度员调度台的布置，见图6—8—23。
行车调度员的对话终端和图形显示屏分别各自独立运行，即一切输入指令不仅来自对话终端，也来自图形显示屏。输入图形显示屏的指令，以文字形式显示在屏幕上。
监视器可以根据需要，随时显示运行线路和控制区平面布置图。
在行车调度台有20个投影视频屏幕，分列两排。每两个屏幕都能放映一个计算机联锁的放大图像，以便在任何时候都可以从行车调度指挥中心监视全线所有车站联锁的情况。 在通信联络方面，无论是与非集中设备的工作人员，还是与运行中的列车司机进行联系，每一调度台都装设有电话和列车一地而通信设备，并通过磁带录音设备完整地记录通话内容备考。
3．电力调度台
高速铁路全线的牵引供电由控制中心的电力调度站进行远距离控制和监视。调度站控制12个分布的沿线的牵引变电所、接触网、车站、支线和渡线站。
牵引变电所要控制和监视其高压电网、牵引张力的设备装置，以及一切与三相连接的装置。调度站接收来自这些设备及其测量仪器的故障警报信息。
接触网支柱上的遥控隔离器与遥控设备连接。通过遥控设备，可以从控制中心调度站可靠地接通接触网。
除了一级调度台外，还有一个位于维护系统室内的二级调度台，其装备和主台一样，随
时都准备投入运用。必要时二级调度台可以承担一级调度台所担负的控制和监视功能。这两个调度台通过切换系统与当时指挥运行的计算机设备连接，计算机采用双重系统。
4．监视台
用于对车站、支线、渡线站和牵引变电所以及沿铁路线的设备进行监视。
监视台的监视器显示来自运营线路上的信息。这些信息分别由防火、故障、空调设备和隧道进出口的本地监视装置发送。监视台上只有表示功能，而没有控制功能。监视台的功能也可以由设在本系统的维修调度台承担。另外，监视台还对车站的电视监视设备、广播录音和列车一地面通信系统进行监视。
与运营管理和控制系统通信是由监视台进行的。它通过一个操作终端、数字化仪、图形控制显示屏和彩色监视器可以把列车运行线路和控制区段平而图用图形显示出来。和行车调度台一样，有此功能行车调度员不必承担与行车无直接关系的任务，如向旅客报告信息和操作限速区段显示器。
5．运营管理控制系统的功能
运营管理控制系统的多种功能由网内所设的几个计算机系统完成。人机之间的沟通是通过对话系统进行的。基础对话有：换班，计算机联锁操作，图像选择，绘制列车实际运行图，排列和取消进路，对列车车次的确定和修改，制定运行图计划，判断列车误点的原因，人工设置进路指示牌。
行车调度指挥中心的基础模块对列车运行状况进行实时跟踪，并向控制系统报告每一列车所在位置。涉及这一信息通告的有：列车车次、方向、区域平面图表显示，距离一时间运行曲线显示，运行计划编制，进路显示管理等的软件模块。
区段平面图的图像用以帮助行车调度员了解整条铁路全线的概貌。除了铁路线路分配使用情况和静态信息外，还有以下联锁的动态信息。
①线路占用情况：
②已排列的进路；
③闭塞显示；
④控制中心自动排列进路；
⑤列车车次；
⑥列车未按时刻表进入路线；
⑦事故警报。
因此，区段平面图具有行车调度员监视和管理列车运行所需要的一切信息。
（八章完）