1.3　鐵路信號系統發展

隨著我國鐵路事業翻天覆地的變化，中國鐵路信號也已經從零發展成為世界鐵路信號的強國。針對我國鐵路的不同發展情況，形成了完備的信號制度與制式標準，建立了雄厚的鐵路信號生產、研發、設計施工、管理隊伍，信號技術從手動-機械-繼電發展到以信息技術為核心的電子時代。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，更使得我國鐵路信號產生了根本的變化。

今天的現代鐵路信號系統，已經成為計算機、現代通信和控制技術在鐵路運輸生產過程中的具體應用，鐵路信號的功能也從傳統的保障鐵路運輸安全的“眼睛”，擴展為保證行車安全、實現集中統一指揮、提高運輸效率、改善勞動條件和提升運營管理水平的有力支撐。現代信號技術已成為實現列車有效控制、提高鐵路區間通過能力和編組能力、向運輸組織人員提供實時信息的必備手段，是鐵路的“中樞神經”，在現代鐵路運輸系統中占有非常重要的地位，成為鐵路現代化的重要標志之一。

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備。新中國成立后，在我國鐵路信號研究人員及生產企業的努力下，信號基礎設備得到根本改變，色燈信號早已代替了臂板信號，信號顯示全部實現了列車控制自動化；國鐵正線道岔全部采用我國自行研制的電動轉轍機。特別是近年來，我國提速線路、高速鐵路及高速鐵路相關道岔，全面使用了牽引力更大、鎖閉更加可靠、轉換時間更短的交流轉轍機（ZD（J）9系列電動轉轍機）及外鎖閉裝置；我國自行研制的軌道電路廣泛應用于鐵路車站及區間，實現了列車占用的自動檢測，已經上道運用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，為機車信號及列車控制提供依據。

除此以外，正在逐步國產化的點式應答器、GSM-R基站等軌旁設備為實現我國列車自動控制奠定了基礎。以前的鐵路信號是鐵路運輸的“眼睛”，地面信號向司機提供視覺信號，但由于地形和氣候條件的影響，司機往往不能在規定的距離上及時瞭望到前方信號機的顯示，因而有產生冒進信號的危險。因此，我國開發推廣了機車信號設備及列車自動停車ATS（Automatic Train Stop）設備，將地面的視覺信號引入司機室，改善了司機瞭望條件，當地面信號的“禁止命令”未被司機接受就強迫列車自動停車。JT1-CZ2000型主體化機車信號與站內電碼技術的發展，使列車的駕駛更為容易。為了提高列車運行的安全性，我國自行研制了LKJ運行監控記錄裝置并在所有機車推廣使用[16]。

隨著鐵路運輸的任務越來越重，列車運行速度越來越高，特別是高速鐵路、高速鐵路的發展，保證運輸安全的問題也越來越突出，即使裝備了機車信號和自動停車裝置，也只能在列車一般速度運行條件下保證安全，無法實現高速列車的安全保證，因為它們不能防止超速行車和冒進信號的現象。因此，需要研究列車運行控制系統，實現對列車間隔和速度的自動控制，提高運輸效率，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（CTCS）技術規范總則（暫行）》和相應CTCS技術條件，以分級的形式滿足不同線路運輸需求，在不干擾機車乘務員正常駕駛的前提下有效地保證列車運行安全[17]。CTCS劃分為5個等級，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級系統由機車信號+運行監控裝置組成。列車最高運行速度為160km/h，閉塞設計仍是固定閉塞方式進行。

（2）CTCS-1級

CTCS-1級系統由主體機車信號+運行監控裝置組成，可在既有設備上升級改造，同時還增加了點式應答器，從而實現對列車運行的安全監控。列車占用檢測則利用軌道電路來完成。

（3）CTCS-2級

CTCS-2級系統是由軌道電路+點式信息設備組成，適用于各種限速區段，和ETCS類似，可不設地面信號設備，司機憑車載信號行車。點式信息設備發送定位信息、進路參數、線路參數、限速和停車信息。

（4）CTCS-3級

CTCS-3級系統是基于GSM-R通信網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，司機憑車載信號行車，采取目標距離控制。

（5）CTCS-4級

CTCS-4級系統是完全承載于GSM-R的列控系統，可實現虛擬閉塞或移動閉塞，由地面無線閉塞中心和車載設備共同完成列車占用檢測，點式信息設備則向列車提供用來修正的定位基準信息。

上述技術規范及技術標準的制定為我國列控系統的發展奠定了堅實的基礎。2007年CTCS-2級列控系統成功應用于膠濟線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系統疊加CTCS-2功能）成功應用于京津城際，目前CTCS-3級列控系統也已廣泛應用于武廣、鄭西等300km/h高速鐵路。鐵路信號已經從最初階段提供“視力”的傳統信號逐步演變成為一個列車閉環自動控制系統。

中國鐵路信號設備從無到有，從爬桿掛煤油燈到以機車信號為主，從人工扳動道岔到計算機聯鎖的提速道岔。短短六十年的風雨，中國鐵路信號設備實現了快速發展，鑄就出了中國速度，為高速鐵路的快速發展做出了突出貢獻[18]。