火車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如何知道自己在哪里？如何讓別人知道火車(chē)在哪里？這一切都是通過(guò)各種信號(hào)控制系統(tǒng)，從早期的模擬信號(hào)到現(xiàn)在的數(shù)字化手段。

信號(hào)控制系統(tǒng)的歷程

從誕生之日起，鐵路就已經(jīng)采用了各種信號(hào)通知方法來(lái)與機(jī)車(chē)人員進(jìn)行溝通，以告知他們必須采取的行動(dòng)路線，以保護(hù)自己免受可能的碰撞。

早年，當(dāng)鐵路還處于起步階段時(shí)，一列火車(chē)可能是唯一在特定軌道上運(yùn)行一天或更長(zhǎng)時(shí)間的火車(chē)。在蒸氣時(shí)代這些國(guó)家使用銅球和旗桿。當(dāng)火車(chē)加水、載人和載貨，并正確地切換了軌道時(shí)，銅球被舉起。這個(gè)“高球”是“準(zhǔn)備出發(fā)”的信號(hào)。隨著鐵路運(yùn)輸量的增加，多列火車(chē)開(kāi)始使用同一條軌道。結(jié)果，突然需要更嚴(yán)格的流量控制，并且開(kāi)發(fā)了“阻塞”的概念。

阻塞系統(tǒng)將一條軌跡線分成可以用信號(hào)控制的較小段。這意味著，在給定軌道上以一定間隔，這些早期的鏈球信號(hào)將被放置，以確保一段軌道與操作員一起保持信號(hào)。當(dāng)一列火車(chē)駛過(guò)一段軌道時(shí)，另一列火車(chē)等待信號(hào)清除。然后，當(dāng)一切都清除后，發(fā)出了信號(hào)球，火車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)。

可靠電的出現(xiàn)催生了使用通用導(dǎo)電原理的編碼軌道電路的發(fā)明。在軌道的每一端都放置了一個(gè)被稱(chēng)為“繼電器”的電路和電磁箱。然后，通過(guò)供電電流使每個(gè)導(dǎo)軌通電。在軌道或“塊”的每個(gè)部分的末端，在鐵軌之間放置一條絕緣帶，以便下一個(gè)塊可以有自己的電路，而不會(huì)干擾周?chē)鷫K的電路。

當(dāng)火車(chē)進(jìn)入電氣化時(shí)代時(shí)，一條軌道上的電路將通過(guò)火車(chē)的鋼軸到達(dá)另一條軌道并建立連接。繼而，繼電器將檢測(cè)到這種電力損失，并且一系列電磁體將被消磁。這創(chuàng)建了一個(gè)新電路，然后將電源引導(dǎo)到鐵路信號(hào)，該信號(hào)旋轉(zhuǎn)樞軸并將透鏡從綠色變?yōu)榧t色。

一些軌道區(qū)域具有多個(gè)軌道，其中一些軌道沿各個(gè)不同方向行駛，例如與其他鐵路的交叉路口或交通繁忙的區(qū)域。在這里，仍然需要有人值班的信號(hào)操作員。在鐵路上使用有人值守的聯(lián)鎖塔來(lái)控制這些點(diǎn)。每座塔樓都有兩個(gè)編碼，以在電報(bào)線上標(biāo)識(shí)自己。這些編碼通常與地名有關(guān)，但是要有序排列，以免與電報(bào)中使用的其他代碼混淆。

在20世紀(jì)中葉，開(kāi)發(fā)了集中交通控制系統(tǒng)（CTC）。這是一個(gè)大型控制臺(tái)，帶有一系列線條，描繪了軌道，開(kāi)關(guān)和其他各種軌道結(jié)構(gòu)。控制臺(tái)上描繪的每個(gè)音軌開(kāi)關(guān)上都有一個(gè)小燈泡和一個(gè)小操縱桿。當(dāng)燈泡點(diǎn)亮?xí)r，這意味著火車(chē)正在占據(jù)那個(gè)“障礙物”，如果火車(chē)的目的地需要轉(zhuǎn)移到另一條軌道，那么遠(yuǎn)處的操作員只需轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿或按一下按鈕，信號(hào)便會(huì)立即產(chǎn)生一個(gè)沖動(dòng)。繼電盒，繼而操作電動(dòng)機(jī)并切換軌道。借助這一驚人的新技術(shù)，不再需要有人值守的信號(hào)塔，鐵路公司開(kāi)始拆除其中一些信號(hào)塔，并在集中位置安裝了交通控制控制臺(tái)。隨著信號(hào)系統(tǒng)本身的一些技術(shù)進(jìn)步，今天的火車(chē)很大程度上就是這種調(diào)度方式。

鐵路信號(hào)系統(tǒng)是一種用于引導(dǎo)鐵路交通并始終保持火車(chē)相互疏遠(yuǎn)的系統(tǒng)。列車(chē)控制系統(tǒng)可確保鐵路安全運(yùn)行，在沒(méi)有計(jì)算機(jī)的蒸氣時(shí)代，人們就想到了使用各種“模擬”信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，現(xiàn)在電氣化和自動(dòng)化手段為這一愿景提供更加可靠的保障。

現(xiàn)在的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)—基于通信的列車(chē)控制（CBTC）系統(tǒng)

列車(chē)控制系統(tǒng)是監(jiān)視列車(chē)位置和運(yùn)動(dòng)以確保安全的硬件和軟件設(shè)備。由于具有實(shí)時(shí)監(jiān)控和可靠的通信通道，它們對(duì)于流暢的通信至關(guān)重要。

在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)，列車(chē)控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)通知調(diào)度員和列車(chē)駕駛員（例如，當(dāng)列車(chē)之間的距離很關(guān)鍵時(shí)）來(lái)防止列車(chē)發(fā)生碰撞。為此，監(jiān)控子系統(tǒng)從繼電器和電氣互鎖設(shè)備中檢索數(shù)據(jù)，以在中央調(diào)度面板上對(duì)其進(jìn)行處理和可視化。

CBTC系統(tǒng)的必要特性包括：

• l高分辨率列車(chē)位置確定，與軌道電路無(wú)關(guān)
• l連續(xù)，高容量，雙向列車(chē)到路邊數(shù)據(jù)通信
• l火車(chē)和路邊處理器執(zhí)行重要功能

列車(chē)控制數(shù)據(jù)通訊中心。這些中心是火車(chē)交通系統(tǒng)，它們?cè)谶\(yùn)輸和干線鐵路系統(tǒng)中都使用最先進(jìn)的解決方案。該設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)分布式體系結(jié)構(gòu)，并在硬件和軟件中均采用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的方法。這種開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)變得靈活，模塊化且具有成本效益，并具有專(zhuān)門(mén)的模塊，這些模塊可用于鐵路運(yùn)輸中的提前調(diào)度功能和黑暗區(qū)域控制。

鐵路交通管理和信號(hào)。列車(chē)控制系統(tǒng)對(duì)可用性，可靠性和完整性方面的定位提出了很高的要求。這些要求只能通過(guò)將全球定位系統(tǒng)與其他傳感器結(jié)合使用的集成定位系統(tǒng)來(lái)滿足。未來(lái)高鐵都支持了GPS和北斗定位系統(tǒng)，為精度和準(zhǔn)確度提供服務(wù)。