通過信號

通過信號機是在鐵路上設於區間分界點的信號機。用以指示列車能否進入該信號機所防護的線路區段。在自動閉塞區段，採用色燈通過信號機。按顯示數目不同分二顯示、三顯示和四顯示等制式。二顯示制設綠、紅兩種燈光，指示列車運行和停車。通常在地鐵或輕軌鐵路上採用；三顯示制包括紅、綠、黃3種燈光。對應停車、注意運行和按規定速度運行3種指示。其中1個綠色燈光——准許列車按規定速度運行，表示運行前方至少有2個閉塞分區空閒；1個黃色燈光——要求列車注意運行，表示運行前方有1個閉塞分區空閒；1個紅色燈光——在信號機前停車。四顯示制設有單綠、1黃1綠、單黃、紅4種燈光顯示，分別對應按規定速度運行、按規定速度但準備減速運行、減速運行、停車4種指示。1黃1綠燈光表示運行前方有2個閉塞分區空閒，要求高速或重載列車減速運行。四顯示較三顯示增加一個準備減速信號是針對高速和重載列車以2個閉塞分區滿足其制動距離的要求。對低速或輕載列車，這個信號與按規定速度運行的綠燈同等看待 ^[2]  。

隨着全國鐵路建設的快速發展，不僅提高了旅客出行質量，使人們生活更加便捷，也同時為鐵路貨運發展留出了巨大的空間。自動閉塞區段能大大提高列車通過能力，而在信號工程設計中，自動閉塞區段區間設計首先需要完成通過信號機的佈置，再進行信號設計的相關工作，因此快速合理地完成通過信號機的佈置，減少信號機位置的調整，有利於提高信號設計的工作效率和工作質量 ^[3]  。

佈置區間信號機的主要內容就是確定各閉塞分區的長度，而影響閉塞分區長度的主要因素為：制動距離、追蹤間隔、顯示制式及安全餘量。主要探討以地面信號為主的三顯示和四顯示自動閉塞，對於閉塞分區長度的影響主要為：①三顯示要求1個閉塞分區滿足1個制動距離，四顯示要求2個閉塞分區滿足1個制動距離；②三顯示區段列車在區間運行時，按3個閉塞分區計算列車追蹤間隔時間。影響閉塞分區長度的幾個主要因素，實際上是影響了閉塞分區長度的最大值和最小值。在實際工作中,需要根據它們的相互制約進行反覆調整，確定每一個閉塞分區的長度，最後確定通過信號機的位置 ^[3]  。

利用特定物體(包括燈)的顏色、形狀、位置、數目或音響等向鐵路行車人員傳達有關列車運行條件、行車設備狀態及行車的指示和命令等信息的控制技術。鐵路信號是保障列車運行安全、提高運輸效率、改善鐵路員工勞動條件的一種技術手段。鐵路信號是信號、閉塞、連鎖、列車運行控制系統、行車指揮自動化系統、編組站自動化系統的總稱 ^[4]  。

鐵路信號的發展史，體現了由人工勞動向機械化、電氣化、電子化、計算機化發展，從而實現半自動化、自動化的過程。1825年，世界上第一列火車在英國運行時，引導列車前進的信號便隨之出現。最初是由人手持信號旗在列車前騎馬引路，隨後美國又採用沿線每隔5km懸掛黑白兩種顏色的球形固定信號，來表示接發列車、通過或停車的信息。1839年，英國鐵路開始用電報傳遞列車運行消息。1841年，英國出現了臂板信號機。1843年，英國首先採用機械集中連鎖。1851年，英國鐵路用電報機實行閉塞。1866年，美國利用軌道接觸器檢查閉塞區間有無機車車輛。1867年，出現點式自動停車裝置，這種裝置能強迫列車在顯示停車信號的信號機前停車。1872年，美國人W.魯賓遜（William Robinson）發明了閉路式軌道電路。1904年，美國開始採用電氣集中連鎖。1923年美國鐵路研製了機車信號，並於1925年正式應用於鐵路。1925年，美國鐵路協會（AAR）決定美國各鐵路、公路平交道口必須裝設標準化的防護設備。此後，鐵路、公路平交道口防護設備發展起來。1927年，美國鐵路採用了調度集中控制裝置。1929年，美國鐵路開始使用繼電式電氣集中連鎖。20世紀60年代以來，隨着電子技術和計算機技術的發展，計算機連鎖、計算機輔助行車指揮自動化系統和列車運行自動控制系統已在鐵路上運用並得到迅速發展，使鐵路運輸自動化水平躍上新台階 ^[4]  。

中國鐵路信號技術的發展，大體可分為五個時期：1903～1910年為鐵路信號萌芽時期；1910～1924年為發展機械信號時期；1924～1959年為機械信號向電氣信號過渡時期；1959年以後為繼電式電氣信號發展時期；從20世紀60年代中期開始出現電子信號，20世紀末已發展成為以電氣、電子、計算機為基礎的鐵路信號 ^[4]  。

鐵路信號按人的感覺可分為視覺信號和聽覺信號。視覺信號是以物體（包括燈）的形狀、顏色、位置、數目等特徵來顯示命令內容。聽覺信號是利用號角、笛、響墩等音響特徵表示命令內容。按信號功能可分為行車信號和調車信號。行車信號用於指揮列車運行；調車信號用於指揮調車作業。按顯示制式可分為選路制信號和速差制信號。選路制信號是用臂板位置或燈光顏色特徵、數目來表示列車允許速度。速差制信號是用臂板位置或燈光顏色特徵、數目來表示列車允許速度 ^[4]  。

信號設備主要包括地面設備和車載設備兩大部分。地面設備包括室內、室外設備。室外設備主要有信號機、轉轍機、軌道電路道旁設備。信號機按結構可分為臂板信號機和色燈信號機。臂板信號機是在機柱上裝設長方形或魚尾形臂板，晝夜以臂板的位置、形狀、顏色等特徵顯示命令內容，多用於無可靠交流電源地區的車站。色燈信號機以燈光的顏色、數目、亮燈狀態（穩定或閃光）和燈列位置等特徵顯示命令內容。其基本顏色：紅色——停車；黃色——注意或減低速度；綠色——按規定速度運行。色燈信號機晝夜顯示，需要有可靠的電源供給。色燈信號機按結構特點可分為透鏡式色燈信號機和探照式色燈信號機。透鏡式色燈信號機燈泡發出的光線，通過兩層階梯形透鏡，經摺射和着色後平行射出。這種信號機的一個燈具只能給出一種色光，所以一架信號機要有多個燈具。探照式色燈信號機燈泡發出的光線，經過裝於機具後部的橢圓球面反射鏡反射，並經色玻璃框着色和透鏡折射後射出。這種信號機的色玻璃框用繼電器控制，燈光顏色可以變換，所以只有一個燈具就可以給出紅、黃、綠三種顏色 ^[4]  。

信號機按設置地點和用途可分為固定信號機和移動信號機。固定信號機有主體信號機（主要有進站信號機、出站信號機、通用信號機、遮斷信號機、進路信號機、調車信號機、防護信號機、駝峯信號機等）、輔助信號機（主要有預告信號機、復示信號機、駝峯復示信號機等）和附加信號機（主要有引導信號機和容許信號機等）；移動信號機主要有停車信號機、減速信號機和減速終了信號機等 ^[4]  。