城市轨道交通信号概论.pptx

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1、第第 2 2 页页第一章概论概论什么是信号？接收端 人：眼耳鼻舌身意 电脑：电磁信号什么是城市轨道交通信号？什么是城市轨道交通信号？第第 3 3 页页第一章概论概论城市轨道交通信号系统就是以信息控制、信城市轨道交通信号系统就是以信息控制、信号灯具、信号标志物、信号仪表和信号音响号灯具、信号标志物、信号仪表和信号音响等向城市轨道交通行车人员传送列车、调车等向城市轨道交通行车人员传送列车、调车运行条件，行车设备状态和行车有关指示的运行条件，行车设备状态和行车有关指示的技术与设备。其作用是保证机车车辆安全有技术与设备。其作用是保证机车车辆安全有序地行车与调车作业。序地行车与调车作业。第第 4 4 页

2、页第一章概论概论信号的起源信号的起源 轨道交通信号起源于英国。轨道交通信号起源于英国。最早的列车指挥是由一位带绅最早的列车指挥是由一位带绅士礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员士礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导运行的，他边跑边以工骑马在前引导运行的，他边跑边以各种手势发出信号指挥列车的前进和各种手势发出信号指挥列车的前进和停止停止。第第 5 5 页页第一章概论概论为确保安全，人们开始研究使用固定的信号设为确保安全，人们开始研究使用固定的信号设备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是行车信号。号，顺向线路是行车信号。可是，顺向线路的板子

3、实际上很难观察，可是，顺向线路的板子实际上很难观察，故又在顶端加块圆板。故又在顶端加块圆板。当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示行车信号。停车信号，白色灯光表示行车信号。1841年，英国人戈里高利提出用长方形臂板作年，英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路上首为信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路上首次使用臂板式信号机。次使用臂板式信号机。第第 6 6 页页第一章概论概论第第 7 7 页页第一章概论概论第第 8 8 页页第一章概论概论第第 9 9 页页第一章概论概论第第 1010 页页第一章概论概论城市轨道交

4、通信号系统：信号+闭塞+联锁第第 1111 页页第一章概论概论列车特殊的运行方式对信号的要求区间 闭塞分区思考：运行方式对信号思考：运行方式对信号系统的要求系统的要求信号机，道岔信号机，道岔第第 1212 页页第一章概论概论传统信号系统：主体（信号机）+辅助（车载信号）闭环自动控制系统：主体（车载信号）+辅助（信号机）自动化自动化第第 1313 页页第一章概论概论作用：1.安全（故障-安全机制）2.经济第第 1414 页页第一章概论概论城市轨道交通信号系统的特点：1、具有完善的列车速度监控功能2、速度传输速率较低3、联锁关系较简单但技术要求高。城市轨道交通信号自动控制最大的特点是把联锁关系和A

5、TP编/发码功能结合在一起，且包含一些特殊的功能，如自动折返、自动进路、紧急关闭、扣车等，增加了技术难度4、车辆段独立采用联锁设备5、自动化水平高第第 1515 页页第一章系统组成系统组成运行线列车自动控制（ATC，Automatic train control）车辆段信号控制系统第第 1616 页页第一章系统组成系统组成第第 1717 页页第一章系统组成系统组成ATC组成成列列车自自动防防护子系子系统ATP(Automatic Train Protection)列列车自自动驾驶子系子系统ATO(Automatic Train Operation)列列车自自动监控子系控子系统ATS(Autom

6、atic Train Supervision)车站站联锁系系统IS(Station Inter Lock System)第第 1818 页页第一章系统组成系统组成系统满足以下要求：系统满足以下要求：信号系统必须确保列车运行安全安全。满足运营及行车组织的要求。需严格按照预定的时刻表（运行图）组织列车运行。在控制中心能对全线列车集中监控，自动/人工运行调整。实现列车自动驾驶或有超速防护的人工驾驶。具有必要的降级/后备控制模式。第第 1919 页页第一章系统组成系统组成上海地铁5种ATC形式1号线：采用美国GRS的ATC系统（模拟）；2号线：采用美国USS(美国钢铁公司）的ATC系统；3、4号线：采

7、用法国ALSTOM（阿尔斯通）公司的ATC系统；5号线：采用SIEMENS 公司的点式ATC系统；8号线：采用ALCATEL公司的基于无线通信CBTC系统。第第 2020 页页第一章系统组成系统组成ATP子系统主要作用ATP子系统是ATC系统的核心和关键。ATP子系统具有实现列车的间隔控制、超速防护、进路的安全监控、车门和站台屏蔽门的控制等功能。第第 2121 页页第一章系统组成系统组成ATO子系统的作用ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制。使用ATO子系统后，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速，因此明显提高了乘坐的舒

8、适度，提高了列车准点率及减少轮轨磨损。ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能的消耗。第第 2222 页页第一章系统组成系统组成ATS子系统的作用ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理。它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时及时做出反应（提出调整建议或者自动修整运行图）。通过ATO的接口，向旅客提供运行信息通报（列车到达、出发时间、运行方向、中途停靠站名）。第第 2323 页页第一章系统组成系统组成ATS界面第第 2424 页页第一章系统组成系统组成联锁系统作用实现联锁关系将联锁的有关消息传

9、送至ATP/ATO系统，并接受ATS系统的命令第第 2525 页页第一章系统组成系统组成了解了解 厂修段修分厂修段修分修制，修制，厂修段厂修段修合修修合修制制第第 2626 页页第一章车辆段线路车辆段线路出入线出入线一般按双进路设计，但规模不大的辅助停车场也可只设一条线。一般按双进路设计，但规模不大的辅助停车场也可只设一条线。为保证行车作业安全，出入线与正线设计为立交。出入线平、为保证行车作业安全，出入线与正线设计为立交。出入线平、纵断面设计执行纵断面设计执行地铁设计规范地铁设计规范的规定。出入线应为列车留的规定。出入线应为列车留有信号（列车驾驶模式）转换作业的长度。有信号（列车驾驶模式）转换

10、作业的长度。车辆段咽喉道岔区头部的两条平行线路间一般都设有一组交叉车辆段咽喉道岔区头部的两条平行线路间一般都设有一组交叉渡线或渡线或“八八”字形单渡线。这是场内行车进路所必需的，还能字形单渡线。这是场内行车进路所必需的，还能实现出入线临时调整运行进路。而对接轨于线路中途的且为侧实现出入线临时调整运行进路。而对接轨于线路中途的且为侧式站台车站（不兼折返站）的出入线中的一条以立交的方式跨式站台车站（不兼折返站）的出入线中的一条以立交的方式跨越正线，同时在其接岔前设置一组交叉渡线。越正线，同时在其接岔前设置一组交叉渡线。第第 2727 页页第一章车辆段线路车辆段线路停车列检线停车列检线包括停车线、列

11、检线，由于功能相近，通常设在同一库（棚）内。停车包括停车线、列检线，由于功能相近，通常设在同一库（棚）内。停车检线群的设计保证列车出入段顺畅，每条线路都应接通出入线。检线群的设计保证列车出入段顺畅，每条线路都应接通出入线。有条件时应设置出入线两个线群，使两线出入作业量较为均衡有条件时应设置出入线两个线群，使两线出入作业量较为均衡。月检线月检线具有停车功能。不论月检线与运用库组合或与检修库组合，每条月检线具有停车功能。不论月检线与运用库组合或与检修库组合，每条月检线都需挂设接触网。由于列车靠自身动力行驶，因此月检线应与出入线有都需挂设接触网。由于列车靠自身动力行驶，因此月检线应与出入线有直接的通

12、路，使按计划进行月检的列车能从线上直接进入月检库。同时直接的通路，使按计划进行月检的列车能从线上直接进入月检库。同时月检线束还需接通牵出线，对需要转线的列车利用牵出线进行作业。月检线束还需接通牵出线，对需要转线的列车利用牵出线进行作业。第第 2828 页页第一章车辆段线路车辆段线路 洗车线和不落轮镟轮线洗车线和不落轮镟轮线洗车线可设计为贯通式和尽头式两种类型。洗车线可设计为贯通式和尽头式两种类型。检修检修线线工程车工程车线及平板车线线及平板车线 牵出线牵出线为段内调车作业而设的线路。段内需要用调机牵引推送列车的有关线为段内调车作业而设的线路。段内需要用调机牵引推送列车的有关线路应集中在牵出线上

13、出岔。对于实现全自动化运行的线路车辆段，牵路应集中在牵出线上出岔。对于实现全自动化运行的线路车辆段，牵出线作为段内全自动化运行区和人工驾驶区的联络线路，以实现驾驶出线作为段内全自动化运行区和人工驾驶区的联络线路，以实现驾驶模式的转换。模式的转换。牵出线数量应根据调车作业方式和工作量确定，一般是一条。对仅承牵出线数量应根据调车作业方式和工作量确定，一般是一条。对仅承担列车运行、停放、列检工作并有洗车线的停车场，应根据出入线的担列车运行、停放、列检工作并有洗车线的停车场，应根据出入线的通过能力决定是否设置牵出线。通过能力决定是否设置牵出线。第第 2929 页页第一章车辆段线路车辆段线路走行线走行线

14、当停车列检线设为贯通式时，宜在车库外侧设一条走行线，当停车列检线设为贯通式时，宜在车库外侧设一条走行线，以连接两端咽喉道岔区，便于列车转线。以连接两端咽喉道岔区，便于列车转线。试车试车线线为减少调车行程，避免列车转线而切割出入线，宜设在联合为减少调车行程，避免列车转线而切割出入线，宜设在联合检修库外侧的适当位置。检修库外侧的适当位置。往往先选择试车线线位，再进行车辆段总图布置往往先选择试车线线位，再进行车辆段总图布置 材料线材料线主要是为运输新到列车和物资而设置。主要是为运输新到列车和物资而设置。第第 3030 页页第一章设备设备第第 3131 页页第一章设备设备控制中心第第 3232 页页第

15、一章设备设备中心计算机系统第第 3333 页页第一章运营模式运营模式1、ATS自动监控模式自动监控模式 正常情况下正常情况下ATS系统自动监控在线列车的运行，系统自动监控在线列车的运行，自动向联锁设备下达列车进路命令，列车在自动向联锁设备下达列车进路命令，列车在ATP的安全的安全保护下由司机按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。保护下由司机按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。控制中心行车调度员仅需监督列车和设备的运行状况。控制中心行车调度员仅需监督列车和设备的运行状况。每天开班前，控制中心调度员选择当日的行车运行图每天开班前，控制中心调度员选择当日的行车运行图/时刻表，经确认或作必要的修改，作为当日

16、行车指挥时刻表，经确认或作必要的修改，作为当日行车指挥的依据。的依据。2、调度员人工介入模式、调度员人工介入模式 调度员可通过工作站发出有关行车命令，对全调度员可通过工作站发出有关行车命令，对全线列车运行进行人工干预。调整列车运行计划包括对线列车运行进行人工干预。调整列车运行计划包括对列车实施列车实施“扣车扣车”、“终止站停终止站停”、改变列车进路、改变列车进路、增减列车等。增减列车等。第第 3434 页页第一章运营模式运营模式3、列车出入车场调度模式、列车出入车场调度模式 车辆调度员根据当日列车运行图车辆调度员根据当日列车运行图/时刻表编制车辆运用时刻表编制车辆运用计划和场内行车计划，并传至

17、控制中心。车场信号值班员按计划和场内行车计划，并传至控制中心。车场信号值班员按车辆运用计划设置相应的进路，以满足列车出入段作业要求。车辆运用计划设置相应的进路，以满足列车出入段作业要求。4、车站现地控制模式、车站现地控制模式 除设备集中站其他车站不直接参与运营控制，车站联锁除设备集中站其他车站不直接参与运营控制，车站联锁和车站和车站ATS系统结合实现车站和中央两级控制权的转换。在中系统结合实现车站和中央两级控制权的转换。在中央央ATS设备故障或经车站值班员申请，中央调度员同意放权后，设备故障或经车站值班员申请，中央调度员同意放权后，可改由车站现地控制。可改由车站现地控制。在现地控制模式下，车站

18、值班员可直接操从车站联锁设在现地控制模式下，车站值班员可直接操从车站联锁设备，可将部分信号机置于自动模式状态，也可将全部信号机备，可将部分信号机置于自动模式状态，也可将全部信号机设为自动模式状态，控制中心行车调度员应通过通信调度系设为自动模式状态，控制中心行车调度员应通过通信调度系统与列车驾驶员、车站值班员保持联系。统与列车驾驶员、车站值班员保持联系。第第 3535 页页第一章运营模式运营模式5、车场控制模式、车场控制模式 列车出入场和场内的作业均由场值班员根据用车计划，直接排列进路。列车出入场和场内的作业均由场值班员根据用车计划，直接排列进路。车场与正线之间设置转换轨，出入场线与正线间采用联

19、锁照查联系保证行车场与正线之间设置转换轨，出入场线与正线间采用联锁照查联系保证行车安全。车安全。6、列车运行控制模式、列车运行控制模式 列车在正线、折返线上的运行作业时，常用列车在正线、折返线上的运行作业时，常用ATO自动驾驶模式和自动驾驶模式和ATP监监督下的人工驾驶模式，限制人工驾驶和非限制人工驾驶模式均为非常用模督下的人工驾驶模式，限制人工驾驶和非限制人工驾驶模式均为非常用模式。式。（1）ATO自动驾驶模式自动驾驶模式 列车启动后，在列车启动后，在ATP设备安全保护下，车载设备安全保护下，车载ATO设备自动控制列车加速、设备自动控制列车加速、巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，

20、开关车门，司机仅需巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，开关车门，司机仅需监督监督ATP/ATO车载设备运行状况。车载设备运行状况。（2）ATP监督下的人工驾驶模式监督下的人工驾驶模式 列车启动后，车载列车启动后，车载ATP设备根据地面提供的信息，自动生成连续监督设备根据地面提供的信息，自动生成连续监督列车运行的一次速度模式曲线，实时监督列车运行。司机根据列车运行的一次速度模式曲线，实时监督列车运行。司机根据ATP显示的速显示的速度信息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运度信息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运行速度超过限制速度时，行速度超

21、过限制速度时，ATP车载设备将对列车实施制动。车载设备将对列车实施制动。第第 3636 页页第一章运营模式运营模式（3）限制人工驾驶模式）限制人工驾驶模式 司机以不超过车载司机以不超过车载ATP的限制速度行车，列车运行安全由司机负的限制速度行车，列车运行安全由司机负责，当列车超过该限制速度时，责，当列车超过该限制速度时，ATP车载设备则对列车实施制动。车载设备则对列车实施制动。（4）非限制人工驾驶模式）非限制人工驾驶模式 在车载在车载ATP设备故障状态下运用，设备故障状态下运用，ATP将不对列车运行起监控作将不对列车运行起监控作用。列车运行安全由司机、调度员、车站值班员共同负责。用。列车运行安

22、全由司机、调度员、车站值班员共同负责。7、列车折返模式、列车折返模式 列车在列车在ATP监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达股道牵出至折返线，由司机转换驾驶端，并折返至发车股道。股道牵出至折返线，由司机转换驾驶端，并折返至发车股道。在在ATO有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股道牵出至折返线，由司机转换驾驶端和启动列车，然后从折返线进入道牵出至折返线，由司机转换驾驶端和启动列车，然后从折返线进入发车股道。发车股道。第第 3737 页页第一章故障降级故障降级信号系统故障由于种类

23、较多、影响较大、处理较难、预见性信号系统故障由于种类较多、影响较大、处理较难、预见性较差，一直以来都是地铁运营工作的难点。信号故障一般会较差，一直以来都是地铁运营工作的难点。信号故障一般会造成列车晚点、行车间隔较大、列车舒适度较差等问题，关造成列车晚点、行车间隔较大、列车舒适度较差等问题，关键设备故障甚至会造成危及行车安全的大事故。键设备故障甚至会造成危及行车安全的大事故。近些年来各大信号集成商越来越重视信号系统降级后备近些年来各大信号集成商越来越重视信号系统降级后备模式的应用问题，信号故障降级模式的性能已作为一个信号模式的应用问题，信号故障降级模式的性能已作为一个信号系统好坏的重要参考指标。

24、系统好坏的重要参考指标。基于无线通信的列车控制系统（基于无线通信的列车控制系统（CBTC）故障降级模式较）故障降级模式较复杂，在其他城市地铁的应用情况已渐渐趋向成熟，但相对复杂，在其他城市地铁的应用情况已渐渐趋向成熟，但相对于正常运营模式而言，降级模式依然对行车安全、行车效率、于正常运营模式而言，降级模式依然对行车安全、行车效率、行车质量具有一定的影响。行车质量具有一定的影响。第第 3838 页页第一章故障降级故障降级 XX地铁二号线信号系统故障后有多个降级运营等地铁二号线信号系统故障后有多个降级运营等级，在与列车没有通信时，运营等级有点式级，在与列车没有通信时，运营等级有点式ATP降降级模式

25、、联锁控制降级模式、站间闭塞降级模式级模式、联锁控制降级模式、站间闭塞降级模式3种。列车在降级模式下有种。列车在降级模式下有3种驾驶模式：种驾驶模式：iATP、RM、NRM。其中。其中NRM不提供保护，司机对列车的安全运不提供保护，司机对列车的安全运行完全由司机负责，行完全由司机负责，RM 提供提供25kph的超速防护并可的超速防护并可转换到转换到iATP，iATP 提供了冒进信号防护、超速防护提供了冒进信号防护、超速防护等功能。等功能。第第 3939 页页第一章故障降级故障降级第第 4040 页页第一章故障降级故障降级第第 4141 页页第一章故障降级故障降级第第 4242 页页第一章故障降级故障降级