机车信号技术学习笔记

机车信号概述

机车信号是铁路行车安全的重要保障设备，被称为机车的”眼睛”。它通过接收地面信号设备传递的信息，在司机室内实时U V V 4 + i q显示列车运行前方的线路状况和信号9 7 f ( { 8状态，辅助司机安全驾H a e * /驶。根据TB/H r Z g ;T 3060-201C \ N O % A p6《机车信号信息, } # 0 `定义及分配》标准，机车信号系统必须符合故障安全原则，当设备发生故障时应导向安全侧，确保行车安全z WX t C t 4 K J。

机车信号的分类

根据信息传g K % 1 \ 2 U Y @递方式的不同，机车信号w ~ 7 ? h 0 G主要分为三类：

• 连续p W R @ – x式机车信号：主要用于自动闭塞区段，通过轨道电路连续接收前方信号信息，能全程K \ P反映线路状态，是目前干线R & ;铁路的主流设备。
• 点式机车信号：用于非自动闭塞4 p r l X区段，Z Y h E @I ^ n仅m n e y r ] M ` E在= V 5 e z r ( 3d { v M A ; ) k特定地点（如I . + :进站信号机外方V J O 9 X i ,）设置发送设备，传递固| R d定点位的信号信息。
• 接近连e 8 A U g续式} W f } ] U z {机车信号：综合前两: s p V + ; k $ ;种方式，在进站信号机6 } , ~ z e Vf c \ ^ s d 3 R Q l外方制动距离内实现连续信息传递，常用于半自动闭塞区段* ; P ] X o v。

机{ Y ^ Q ?车信号的作用

机车信号系统的核心功能包括：

1. 辅助瞭望：在恶劣天气（如大雾、暴雨）m & ,或曲线线路等瞭望条件T ` q差的情况下，为司机提供可靠的信号显示
2. 安& ~ r. | $ U D x全防护：与列车H F Z x s 8 g m运行监控装置（LQ S d q : 7KJx z Q m 5 j）联动，当列车超速或冒进信号时触发制动保护
3. 效率提升：通过准确的信号传递，减少= X $ \ ; 3司机操作负担，为列车提速创U B R 9 [ X = /造条件m p ~ , / W Q

基本原^ X h j E )理

机车信号系统基于电磁感( T T % R应和数字信号处理技术，实现地3 S p面与车载设备间的信息传输。其基本工作原理是通过轨道电路将地面信号编码为特定频率的电N S ,* I + ) ; ` # ? n流信号，机车底部的接收线s u \ B ] (圈通过电磁s m L c [耦合3 { r L *接收这些信号，经主机解码处理后，以灯光显– H o Y E p 6 C m示的方式V P % {呈现给司机。| u 1 I U V I G

轨道H v 8 4 b X电路信息\ p ^ 3 v传输L O p sA + [ ` ] x C V $ _ = W

轨道电路是l 3 % k h { }地面信号传递的载体，1 % } n通过两根钢轨构成回路，向钢^ K 9 h轨中注入特定频率的电流信号。根据TB/, 4 ! 0 t f v ] IT 3060-2016l * c y ; J m R –标准，ZP~ [ ! # / m pW-R 8 g d q * O 22000制式轨道电路J } P S r Q +采用1700Hz、2000Hz、2300Hz和26:0 . } A j P e q f E B J d00Hz四种载频，i C 7频偏11Hz，通过不同频率组合3 % O M表示不同的信号含义。

信u e qN d S J 9 & p y @ 7 p K /号编码规则

机车信号信息, a M a采用”载频+低频”的组合编码方a H V T _ D f {式：

• 载R C & h – n ! y Y频：区分线路上下行2 U # Jc @ e H S 9 m方向（如1700Hz、2300Hz用于上行，2000Hz、, A 5 ;2600Hz用于下U W (行）
• 低频：传递具体q C 4的信号含义9 \ r} C _ l 9 F T，如10.3Hz对应L码（绿灯）、14s n o Q y W 5.if 9 i n w C a } 7 n \E 9 T 0 E N U { ! f7Hz对应U码（黄灯）等

以四显示自动闭塞区段为例，k n o j p 5 4主要信息F l w R Y W ; p码定义如下：

• L码：绿色灯光，准许按规定速度运行
• LU码：绿A m h r O Q = Z j黄灯光，注意运行
• U码4 d B –：黄色p ] x灯光h v – U l ` E B，减3 6 I N z k G K (速运行
• U2码：带”2″: h u Y d字I . qF E 2 U J d N 2i J # m ; z的黄色Q ` d灯光，预告次一架信号机状态F @ 8 ( r y z o
• UUS码：双半黄色闪光w 5 {] | F x s B E ] ?灯光，经18号及以上道岔侧y RF\ M f , ` l r 3 9 n t o @ `? V : L 3 ) h向运f ] w k O行
• UU码：双半黄色灯光，经道岔侧向运行
• HB码：半红半黄色闪光灯光，引导信号或容许? E Eq \ 4 M W , s h ! E信6 h U Y号
• HU码：半红_ \ L N – f $q d 8半黄色灯光，要求立即停车

电磁感应原理

接收线! l W N l u^ r L q L & W *H # ; M # # M q 6 IL $ Z ^ R U { B F圈z ] S s I S G S K安装在机车转向架前端，与钢轨保持1505mm的高度距离。当钢轨G T F ( B @中有交变电流通过时，会在C # R N 9 f b Z 3周围产生交变磁场，接收线圈切割磁力线产生感应电动势，从而将钢轨中的m D d / e v s J电信号转换为机车信号设备可处理的电信号。为提高抗干扰能力，接收线圈w 8 ? \ &; ~ S W + I , ; M J / L ^采用双路冗余设计，两组线圈按异_ w ; d )名端串联连接，可抵消牵引电流产生的干扰磁b j \ Y z场。

配M M @ E o : J l图：

设备组成E [ b ! # ️

机车信号系统由车载设备和地面设备两部分组成e & a @，其9 S I n % Q w w中车载设备是机车信号的核心，主要包括接收线圈、主机、显示器、` L * ~ C 4接线盒等关键部件。JT-C系列主& 9 R DP ( . I = 4体化机车信号系统; . R 0 : 4是目前广泛应用的主流设备，采用双机热备结构* r * + 2，满足故障安全原则。

接收线圈

接收线圈是机车信号的”=h A G R r ] + ; S; m u %; Z 5 X B W c s X E a触角”，安装在机a Z \车排障器后方、V } H第一C $ %轮对前方j 9 H 5 9的位置，直接与钢_ : E P ; : Y Y 7轨进行电磁耦合。其主要技术参数：

• 工作频率：56 B T A h ` 8 q0Hz～2600Hz
• 线圈V l z \电2 T O ` , Q N阻：80.5（20℃时）
• 绝缘电阻：≥50M（500V兆欧表）
• 安装高度：距4 qq & w t 1 % 7G ^ & e ] E & b V 5 9 }钢轨面150mm5m+ M 4 ^m
• 双路冗余设计：每组线圈包含两个独立绕组，实现故障-安全保障

配图：

机车信号主机

主机是信号处理的核心单元，通常安装在机车电器柜内v h uf D X / _ 9 N { ! d I，采T J = k O 4 \ B k用6U标准机箱结构。主要功能包括信号接收、解码、逻辑处理、故障诊断和信, d V & V 0 v y B息输出。以JT1-+ + } RCZ2000型主机为例，内部l m – & –j r ? 6 : s 3包S k 2 f ?含：

• 电源板：将机车1] w W p 1 ` d j y14 # x f L 5 & #0V直流电源转换为50Vn } : b S 9 $ 3 l、12V、5V等工作电源
• 主机板K 1 w j E：两块（A、B机）g R s ] 0 N mw W M A I s p V f互为热备，内置DSP芯片完成信号解码
• 记录板：存S | O 0 ^ V储200小时以上的运行数据和故障信息
• 连接板：实现W & ) T V, ) N By f { 1 ?q ,* D y b D T ! [ s k I F ~ u主机与\ ] \ C o / B Ac ? O I 7 ? r n外部设备的电气连接

主机采用”二取二”容错安全结构，6 D f – E g : (_ E + v i % ] )双机同步工c X N ~ U S Y I作，当检测到本机故障时自n 8 .动切9 h z ; T z G B G换至备机，切换时间≤0.5秒，确保系统不间R + ! – 8 8 b断工作。

显示器

显示器安装在司机操作台，为2 P d s . u r R –司机提供直观N ( H + d q = _ &的信号显\ f \ h k !示，目前主流采用双面八显示LED显示器，可同时供正副司机观察。显示q a ? 7 g ; X内容包括? c ] W 1 H h 7：

• 八6 7 ^ C Q o h种灯光显示：绿灯(L)! : (H U b O @、绿黄灯(LU)、黄灯(U% 0 f ;)、黄2灯(x 2 6 l .U2)、红黄灯(HU( ^ j)、红灯(H)、双黄灯@ ` v w(UU)、双黄闪灯(UUS)
• 速度等级指示W R B：部分型号集成速度表功w T l D l q能
• 故障? q + o G r 7 D b报H W Y ( t Z $警：当设备故障时显示白灯或灭灯，并伴有声音报警

建J 2 8 yH ) Y { t K W H N 1议配图：

接线盒与电缆

接线0 ^ R } – u M Z盒用` B g d 2 O } N K于电源分配和信号转接，安装在主机附近，具备过压保护和电源指示$ y Y C I功能。信号电缆采用双绞屏蔽电缆，截面积≥1.5mm，确X ^ 0保信号传输质量和抗干扰能力。根据TB/T 285# W ; P9标准，机车# { 6 g & 6 !信号设备t 0 ,电g * cK – S g D缆的绝缘电阻应≥10M（250V兆欧表F M f E测量）。

工作流程

机车信号系统的工作流程可分为信息传输、~ 5 E T +信号处理和显示输出三个主R r _要环{ + f n节，整个过程在毫秒级内完成，确保对线路状态变化的快~ L J _ e m速响应。以下以连续| p \} P E Z C 5式机车信号为例，详细说明其7 B 6工作流程。

轨道W u t q ^ L电路信息传输

地面信号设备根据线路3 D A u X \ , }占用情况，通过轨道电路向钢轨注入特定频率的编Q q x H 4码信号。以ZPW-2000制式为例，发送器a S V Y / | ` v输出T c r ) + Y g功率为2.5～10W，确保信号能在h Q 1 f LH t d k : t ] 6 ^ ( E G1.5B 1 @ 3 :km的闭塞分区; \ W % B f D内有效传输。信号电c – g \ Z D ` 3 02 $ N流在钢轨中形成回: Y f ? E B Q i路，同时在$ k x a c c: n %钢轨周围产生l K # Z J O % [ ^交变磁场，为机车接收线圈提供信号源。

信号接收与处T r _理? ^ m L

1. 信号感应：接收线圈通过电磁感应从钢轨4 r N #获取S z `信号N m & A，感应电压通常在mV级别
2. 前置放大：信号Mh | V # v H 4 o O z h & %经电缆传输至主机，首先通过前O ) 6 u : & 6 W s置放大@ L 5 V器? 8 Hq 2 ) # + ( / [ N进行滤波和放大
3. A/D} ; @ K转换：模拟信号转换为数字信号，采样频率≥16kHz
4. 数字解调：DSP芯片对数字Y u # C #信号进行U P \ 6 \频谱分析{ 5 e (，提取载频和低频信息
5. 逻辑判V q G断：根据解码s : h U p t结果} l q n R e k _ 1和列车运行状态，进行Y B ^ : 9 d安全逻b 9 K辑V 9 { 7判断

主机处理流程遵循”故障安全”原则，当信号异常或设备故障时，自f C X动输出最限制2 E # P z6 s 1 ! u T | B V的信号显示（如红灯J W d M N . a f R或灭灯）。

配图：

显示: } 4 j :0 N M M u R g 9输出与监控联动

处3 – i x u G 1理后% N =I ! ? ,的信号信息A I L 3通过L v = z/ b 9 e A 0 \ ] 3 9 S两种方式输出：

1. 灯光显示：驱动显示器相应的灯位点亮，a ?9 @ . V A d { K响应时? P + !间≤2秒
2. 数据接口：通过RS485= y = S . ~ P #或CAN总线将% 1 N O信号信8 ! ^息发送给LKJ设P E 3 l =备，作为B + f Ha M + \ | : M L L Q列– 2 Q u } u9 6 s d J _– % $ = d ; 9 M 0车速度控制的依据

当机车信号显示由允许信号变为限制信号（如绿变黄）时，LZ x & , l n )KJ会H $ 3 q 5 E d根据当前速度和线路参数计算安全W U E D L T # L运行速度，若超速则触发报警或制动。

特殊工况处1G 0 R ~ $ ? ^ 4 Y d 4 { M G – c理

系hH b . ] Y [ 2 G ( ,h ; $ * 6 J c ` GE . . ^ E ! u s M V ; 9统具备多种特殊工况的自2 K b Q [适应能= ^ \ / & I O 5力：

• 过绝缘节：自动识别轨道电路边界，确保信O S o 7号平滑过渡
• 电T : X LK Q A磁# t # M p M * b ~干扰：采用数字滤波和自l : ( mi y . N } 6M U 3 M w n @适应增益控制，抵抗牵引电流等强a FJ ; B r 2 e B P ;电磁干扰T n T s ^ O { = ,
• 制式切换：i $ / a ) 1 %自动识z T Z ) l k = e别不同区段的轨道? P Q电P h – { ( Q ) N路制式（如移频、ZPWS [ &-2000等）

常见故障处理 ️

机车信C C I 7 z # x号Q u V 4 % v故障直接影响a % l ; P & 1 Uo u d M 6 {行车安全，快速准确的故障诊断和处理是机务维x ! z b v | e B修人员的核心技能。根据故s { 5 2障N q w统计，电T [ * ]源问题、电缆故障和接J l + +收线圈故障占机车信, o k K = t 3号故障的70%以上c C $ G ] \ |，掌握这些常见% a ! ) 7 l故障的处理方法至关重要。

电源故障

故障现象：主机无反应，显示器不亮，电源指7 g : L y示灯熄灭
可能原因：

• 机车110V电源z J X A未接. * @ J H t f O入或电\ c N压过低（低于7_ k s ; z H7V）
• 电源接线盒保险管熔断. } m 1 * 9 a C（通常P h Q a m –为5_ f o E `A x ` Q k g ,A）
• 电源板故障或接线松动
• 机车电源接地f x} x @ w – g O @ \ )（正负极对地绝缘不良）

处理步骤：

1. 测量电源+ 7{ U 7 D ? oM 0 \ s接线盒输入端电压b S & W & Q $，确认机车11x E , b 8 &0V电源正常; M : a
2. 检查电= , N P源保险管，若熔断需更换同规格保险（@ G Q ) – : } M5A/n R ` ~ y \ ~ H250V）
3. 测量电源板输出电压（50V、12V、5V），若异常则更换电源板
4. 摇测电源对地绝缘，正极对地应≥2M，负极对地应≥2M

案例：某机车运行中信m m e E H: o u o \ H5 4 \ # ] D R N号突然N K W U A灭灯，回; ? f库检查发现电源接线盒内+110V接线h ^ w Z e端子松动，重新紧固后恢复正常（引自TB/T故[ O G障案例库5 + z ; 9 /）

接收线圈故障

故障[ R e &现象：信号时有时无，显^ W W + { 7 X示不稳定，或g R Y , P G D `固定显示白灯
可能原i / 4 7 g因：

• 接收Z 9 F 3 A线圈断线或匝间短路
• 线圈安装位置超限（高度、左右偏差）
• 线圈电缆被异物砸断或老化破损
• 线圈接线端子氧化^ C E或松动

处理步骤：

1. 测. / 3 4 f ~量线圈直流电阻，正常K d 5 x e – ) x值: ! \ : | 8 4应为80.5，M \ : q R 7 6 U 9若为无穷大则断线
2. 检查线圈安装尺寸，高度15u @ H05N X f ,mm，横向偏差≤5mm
3. 目视检查电缆有无破2 x l P : P损，特别是靠近转向架Z f eW ^ = R , ^ C TQ 5 y O M @ l , H i的部位
4. 使用环线测试仪发送测试信号，判/ x [ . V _ f z W断线圈接收灵敏度

案例：某货运机车在经过道岔区段时信号频繁掉码，检查发现0 \ s+ a r } z接收线圈高度因弹簧老化降至180mm，调整恢复至标准高! E W o a$ : J度_ c LD } q j B V s h c 7后故障排除

主机故障

故障现象：显示器固定显示白灯或灭灯，主机面板指示灯异常
可能原因：

• 主机板故障（DSY V[ \ v P ; O L | k 2 gP芯片损坏、程序异w ~ x \ y 3 L ;常）
• 记P @ E W录A D $ ; Y板Y v + } K i L =故障（CF卡损坏Z m ^ l 3、存储芯片故障）
• 主机内部o G _ C – k J连接; 6 – P线松动或接触不良
• 双机切换电路故障

处理1 m g l 5 _ J # ,步骤：

1. 观察主机面板指示t K l 9 q灯，判R = 4 n断A/B机工作状态
2. 按1 t ^ d m x w压主机面板切换按钮，进; ` I h ] s A行人工主备机, f # 8 B v切换
3. 检查主B . n b机内部连Z F f p P接线，特别是X26b x v – j p /、X27插头
4. 使用\P h A | W o a w & 4 ! & B便2 a @ P O携式测试台对主机进行D 6 3 t K全~ R – )面测试+ ^ a ^ X ! 3
5. 读取记录板数@ & I v \ ;据，分析故障X M A Q 6 A W发生时的环境参数

应急措施：在确认主机故障且无法立即修复时，可启用备用主机，但必须进行完整的功能测试后方可上线运行

电缆故障

故障现象：信号弱、显示错} ~ $ R b n 5 \误或无显示，v L X 9 v ! X x且随) P 2 . S h I l }机车振动变化
可能原* } q N M B 7因：

• 电= 5 B p U | .缆断线或芯线之间短路
• 电缆屏蔽层破损导致干扰C N q
• 插头插座氧化或针脚弯曲
• 电缆固定不牢导致过度拉伸

处理步骤：

1. 使用5 | U = w [万用表导通L D s O Z P k 0测试，检查电缆通断
2. 测量电缆绝缘电_ 3 ^ v ( W ^ ~ &阻，应≥10M（500V兆欧j I % O w H 6 7表）
3. 检查插头插; v w n @座，清洁氧化a j 5 y B `层，修复弯曲针脚
4. 检查电缆固定卡J d 4 ; ^ A ? e t子，确保无松动和过度拉伸

预防措施) c I P u _ (：定期检查电缆弯曲半径（≥10倍电缆直径），避免过度弯@ Z E ? 6曲；在振动大的部位增加电缆防s { VG % m I ` ! Om 9 ] b护套

维护与测试

机车信号设备的定l @ ^ w期% R p ! F ^维护和标准化s F p * + n测试是确保系统可靠工作的关键。根据《铁路信号维护规则》要求，机车信号设备实行”天窗修”{ | Y ( $ c X d和x c { 5 Q w K T“状( ? g态修”相W ] k +结合的维护制度，主k c N e A 4 n 4要包括日常% [ . R检查、定期测试和故障y o i q B U O e C修三大类。

日常检查项目

乘务员出乘前应P | J进行的检: 4 3查：

• 显示器灯光显示是. u n Y 9 i否正常（自检时应依次点亮各灯位）
• 主机面板指示灯状态（电源、w M 1 r _ u `x * 3工作、故{ \; % : – { g `p w D A 8 0 ! %i R & 7 b V V o g q障灯y ( c f m）
• 上下行开关位置是否与运B I * b行方向一致
• 电缆有无明显破损或松脱

定期测试内容

电务人员按周期进行的测试项目T l 9 0 M n Y w 9：

测试项目	周期	标准要求
接收线圈参| ^ s h K w Z } g数测试	3个月	电阻80.5，绝缘≥; \ \ . z 1tw y 6 g k 3 } W $ . |50M
主机?r X C Q # 2 F v F m L灵敏度测试	6个月	符合TB/T 2859标准，误差Z M 7 ` o ` b q 7≤10%
灯光显示正A s 4 } _ U ] f确性	每月	各灯位显示清晰，无闪烁
记录! ! % d器数据转储	每次入库	无异常记9 P : 2 E m L录，存储空间≥20%
速o f = s ~度Z 0 / H n M信号接t U L V [口P! _ C B 8 – { A l	3个月	与LK{ E , } g WJ通信正常，无丢包

环线@ ( , R ( *测试方法

环线测试是机车) S y Q 2 ) 1信号检修的重要手段，通过模拟; o )轨道W | ` 0 J ]电路信号，全面检测E [ D W @ – I设备性能：

1. 将机车行驶至专用测试环线
2. 由T M b 4 B a地面设备发送标准测试信号（各载频D $ 0 N、各低频组合H u O m m b –）
3. 记录机车信号接收灵敏度、应O p V ~变时间等参数
4. 测试结果与标准值比对Q k W @ 3 & R，超差项目需进行调整或维修

数据记\ / W w F录与分析

现代机车信号主机内: Q | x置记录器，可记录以下关键数据：

• 接收信号的载频、低频、幅度
• 机车运行k t , ` a \速度、位置
• 设备工k $ p a 3 !作状B j d # g态和故障信息
• 司机操作# q `记录

通过专用分析软件（如”机车信] m w j w N号数据分析系统”）对记录数据进y U / c / r 0行离线分析，可提前发现潜在故障，实现预防性维f % – 1护。

发展趋势

随着铁路技术的快速发展，机车信$ – K f t号系统正朝着数字化、智能化– \ ] N $ E }、一体化方向演进。主体化F h 8 D 0 ; i机车信号已成为行车凭证B ~ M @ R d的重要组s d ? v + D }成部分S M x，与列车运行控制系统深度3 q t ] . n b b融合，为智能驾D G ` Q P 2 B驶奠定基础^ [ _ 0 / B。

主体化与智能化

主体化机车信号不再仅是地面信号的复示，而R s $ _ 5是作为独立的行6 x = } & B车凭证，具备以下特征：

• 采用”二取二”安全计算机结构
• 具备完_ f V s R –善的自SA * l p a { Z w U5 ! / G _q ~ y = M c G U 7检测和故k b 2障诊断能力
• 与列控系统深度集成，实现x a U Sr { Z / { 5 3 z速度控制功能
• 符合SIL4安全完整性等级9 t ]要求

无线化u c S\ % n | 7 M k k b发展

基于c / O Z T & ZD 5 lGSM-R或5G技术的无线= ? * % x = r &机0 v q r N * 3 4车, V $ H } . 3信号正在试点应用，通过} n ! 2 v S f v车地无线通信j + 1 } 3 ; 9 h$ R [ 4 5 5传递信号信息，可克服传统轨道电路的6 B P局限性\ ] iJ / { E N z p s 9 /：

• 减少地面设备维护工作量
• 提高信息传输容量和速度
• 支持移动闭塞，提升线路通过能力
• 适应复杂地形和g i U $特殊A h , L *区段

智能化诊断

人工智能技术在机车信号故障诊断中的应用P % T Y ( $ s C：

• 基于2 3 m C ! l机器r W ? j Z学习的故障预测模型` d r m@ K E l + Y R @ ( ^ u N ?
• 图像识别技术用于设备外观检测
• 振动分析判断机械部件状态
• 大数据分析优化维护周期