第五章-轨道交通通信信号系统...ppt

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1、武汉电力职业技术学院城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统第五章第五章武汉电力职业技术学院一、轨道交通通信系统概述 为了保证城市轨道交通系统能可靠、安全、高效运营，并有效地传输地铁运营、维护、管理相关的语音、数据、图像等各种信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。轨道交通通信网系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的智能自动化综合业务数字通信网。武汉电力职业技术学院5-1城市轨道交通信号系统城市轨道交通信号系统武汉电力职业技术学院1、轨道交通信号的作用v信号是列车运行的凭证。v信号设施用于指挥和控制列车运行。v尽管投资额在整个工程中所

2、占的比例低（通常在3以下），但对于提高列车通过能力、提高运能、保证行车安全有着至关重要的作用。v确保列车运行的安全，防止追尾和冲突。v提高运行效率。v实现列车运行的自动化。武汉电力职业技术学院2、城市轨道交通信号的特点v与轨道交通其他设施、系统一样，信号系统也沿用铁路的概念、设施和手段。v城市轨道交通线路短、站间距小、运营密度大、运营线路条件差（隧道、弯道多），不能完全套用铁路信号的概念、设施和手段。v信号系统要根据城市轨道交通的这些特点加以改进、更新和发展。武汉电力职业技术学院3、城市轨道交通信号系统组成v轨道交通信号系统是信号（显示）、闭塞、联锁的总称。v轨道交通信号系统是由各类信号显示、

3、轨道电路、道岔转辙装置等主体设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。武汉电力职业技术学院色灯信号机4、轨道交通信号机武汉电力职业技术学院上海地铁色灯信号机武汉电力职业技术学院机车信号v将地面信号传递给机车，在司机操作台上显示，这就是机车信号。v在线路条件不好、气候条件不好的情况下，机车信号的作用是不可估量的。武汉电力职业技术学院机车信号v在轨道交通线路中，由于站间距小、运营线路条件差，仅仅靠机车信号显示、由司机来控制机车是很难做到大密度运营的。v较为先进的轨道交通系统已摒弃了“用信号显示指挥列车”的旧有概念，引进了ATC（Automatic Train Control）系统，司机台上显示的

4、是反映列车运营的状态。武汉电力职业技术学院5-2闭塞的概念v轨道交通运营中安全问题是首要的。列车在轨道交通线路上运行时，确定列车在线路的确切位置是保证安全的关键。武汉电力职业技术学院闭塞的概念v最简单的确定位置的方法是划分一定长度的“区段”，在某一时间段内，在此区间内只容许一列车占有（运行、停放），这就是“闭塞”的概念。v为保证行车安全，将列车正在运行、停放的线路区段予以“封闭”，不允许其他列车进入此区段，以防止对向列车、后续列车的正面冲突或追尾事故的发生。武汉电力职业技术学院5-3 闭塞区段的划分v长久以来，均以车站作为闭塞区段 1）车站值班员“眼见为实”作为判断标准；2）站间电报、电话多次

5、确定，作为允许列车通行的先决条件；3）各种形式的信号指挥列车运行。v随着轨道交通电路的发展、完善，逐渐改为以轨道电路作为闭塞区段。v城市轨道交通的闭塞现在已开始取消“固定闭塞区段”的概念，从固定闭塞向移动闭塞方向发展。武汉电力职业技术学院5-4 轨道电路v钢轨是导体，左右两根钢轨可以组成闭合电路，用来检查列车占用钢轨线路的状态，这就是轨道电路。v轨道电路的出现，代表铁路自动信号的诞生。武汉电力职业技术学院没有列车进入的轨道电路武汉电力职业技术学院列车进入后的轨道电路武汉电力职业技术学院5-5 半自动闭塞v人工开启信号，列车经过时自动关闭信号的闭塞方式。v在进站和出站处各安装一个轨道电路，就可实

6、现半自动闭塞。武汉电力职业技术学院1 1、半自动闭塞的基本概念、半自动闭塞的基本概念 半半自自动动闭闭塞塞是是人人工工办办理理闭闭塞塞手手续续，列列车车凭凭信信号号显显示示发发车车后后，出出站站信信号号机机自自动动关关闭闭的的闭闭塞塞方方法法。利利用用继继电电器器电电路路来来实实现现分分界界点点间间联联系系的的半半自自动动闭闭塞塞叫叫做做继继电电半自动闭塞。半自动闭塞。武汉电力职业技术学院以单线铁路继电半自动闭塞为例：单线继电半自动闭塞示意图 在一个区间的相邻两站设一对半自动闭塞机（在一个区间的相邻两站设一对半自动闭塞机（BBBB），），并经过两站并经过两站间的闭塞电话线连接起来，通过两站半自

7、动闭塞机的相互控制，并保间的闭塞电话线连接起来，通过两站半自动闭塞机的相互控制，并保证一个区间同时只有一列列车运行。证一个区间同时只有一列列车运行。1 1、半自动闭塞的基本概念、半自动闭塞的基本概念武汉电力职业技术学院2、半自动闭塞的技术要求半自动闭塞的技术要求一、认证行车安全方面一、认证行车安全方面1 1、单单线线继继电电半半自自动动闭闭塞塞，只只有有在在区区间间空空闲闲时时，由由发发车车站站发发出出请请求求信信号号并并收收到到接接车车站站的的同同意意信信号号后后，发发车车站站的的闭闭塞塞机机才才能能开开通通，出出站站信信号号机机才才能能开开放放。接车站发出同意接车信号后，闭塞机应处于闭塞状

8、态。接车站发出同意接车信号后，闭塞机应处于闭塞状态。2 2、当列车出发进入发车轨道电路区段时，双方站的闭塞机处于闭塞状态。、当列车出发进入发车轨道电路区段时，双方站的闭塞机处于闭塞状态。3 3、列列车车到到达达车车站站，进进入入并并出出清清轨轨道道电电路路区区段段，接接车车进进路路解解锁锁并并办办理理到到达达复复原后，才能使双方站的闭塞机复原。原后，才能使双方站的闭塞机复原。4 4、闭闭塞塞机机处处于于闭闭塞塞状状态态后后，在在接接车车站站未未发发送送到到达达复复原原信信号号或或事事故故复复原原信信号号之之前前，当当发发生生各各种种故故障障或或错错误误办办理理时时，均均不不能能使使发发车车站站

9、闭闭塞塞机机复复原原，更更不不能能使发车站闭塞机开通。使发车站闭塞机开通。武汉电力职业技术学院2 2、半自动闭塞的技术要求、半自动闭塞的技术要求5 5、发发车车站站闭闭塞塞机机开开放放出出站站信信号号后后，如如果果轨轨道道电电路路发发生生故故障障，应应使使双双方方站站闭闭塞塞机机处处于于闭闭塞塞状状态态；列列车车到到达达接接车车站站，如如果果轨轨道道电电路路发发生生故故障障，允允许使用事故按钮办理事故复原。许使用事故按钮办理事故复原。6 6、继继电电半半自自动动闭闭塞塞专专用用的的轨轨道道电电路路，其其长长度度不不少少于于2525m m。半半自自动动闭闭塞塞专专用的轨道电路最好能避免人为无意分

10、路的影响。用的轨道电路最好能避免人为无意分路的影响。7 7、继继电电半半自自动动闭闭塞塞的的外外线线，任任何何一一处处发发生生断断线线、接接地地、混混线线以以及及外外电电干扰故障时，或错误办理时，均应保证闭塞机不能错误开通。干扰故障时，或错误办理时，均应保证闭塞机不能错误开通。8 8、继继电电半半自自动动闭闭塞塞与与站站间间闭闭塞塞电电话话共共用用外外线线时时，应应该该保保证证电电话话振振铃铃电电流流不不干干扰扰闭闭塞塞机机的的正正常常运运行行；使使用用闭闭塞塞机机时时也也不不应应该该降降低低通通话话质质量量和和影影响振铃信号。响振铃信号。9 9、继继电电半半自自动动闭闭塞塞电电源源设设备备停

11、停电电恢恢复复时时，闭闭塞塞机机应应处处于于闭闭塞塞状状态态。只只有两站值班员确认区间空闲后，用事故按钮才能使闭塞机复原。有两站值班员确认区间空闲后，用事故按钮才能使闭塞机复原。武汉电力职业技术学院2 2、半自动闭塞的技术要求、半自动闭塞的技术要求二、提二、提高行车效率方面高行车效率方面 1 1、闭闭塞塞机机开开通通后后和和列列车车未未出出发发之之前前，允允许许发发车车站站在在出出站站信信号号机机关关闭闭状状态下取消已办好的闭塞或变更发车进路。态下取消已办好的闭塞或变更发车进路。2 2、闭闭塞塞机机开开通通后后，在在发发车车站站未未开开放放出出站站信信号号或或接接车车站站信信号号之之前前，允允

12、许许进行站内调车作业。进行站内调车作业。3 3、闭闭塞塞机机应应该该动动作作迅迅速速，办办理理简简便便，表表示示清清楚楚。具具有有请请求求，开开通通，闭闭塞，列车出发通知和列车到达等表示。塞，列车出发通知和列车到达等表示。4 4、闭塞机能区分一般通话的呼叫信号和请求发车信号。、闭塞机能区分一般通话的呼叫信号和请求发车信号。5 5、闭闭塞塞机机具具有有便便于于检检查查闭闭塞塞设设备备、轨轨道道电电路路和和外外线线的的性性能能，以以便便能能及及时发现故障，迅速修复，保证正常运行。时发现故障，迅速修复，保证正常运行。6 6在在保保证证“故故障障安安全全”原原则则下下，应应该该尽尽量量减减少少元元件件

13、，简简化化电电路路，提提高高闭塞机的可靠性，保证设备安全运行。闭塞机的可靠性，保证设备安全运行。武汉电力职业技术学院3 3、办理闭塞手续、办理闭塞手续 单线继电半自动闭塞要求两个车站的值班员共同办理闭塞手续，其办理手续分为正常办理，取消复原、事正常办理，取消复原、事故复原故复原三种。根据列车运行情况和设备状态分别采用之。一、正常办理一、正常办理 设甲站为发车站，乙站为接车站，办理步骤如下：设甲站为发车站，乙站为接车站，办理步骤如下：1 1、甲站请求发车、甲站请求发车 2 2、乙站同意甲站发车、乙站同意甲站发车 3 3、列车从甲站出发、列车从甲站出发 4 4、列车到达乙站、列车到达乙站 5 5、

14、到达复原、到达复原 武汉电力职业技术学院3 3、办理闭塞手续、办理闭塞手续二、取消复原二、取消复原 取消复原是指办理闭塞手续后，列车因故不能发车时，取消复原是指办理闭塞手续后，列车因故不能发车时，而采用的取消闭塞的方法。取消复原有以下三种情况：而采用的取消闭塞的方法。取消复原有以下三种情况：1 1、发车站请求发车。收到接车站的回执信号后，、发车站请求发车。收到接车站的回执信号后，取取消闭塞复原消闭塞复原 2 2、发车站收到对方站的同意接车信号后，但其出站信、发车站收到对方站的同意接车信号后，但其出站信号机尚未开放以前取消闭塞复原号机尚未开放以前取消闭塞复原 3 3、在电气集中联锁的车站，发车站

15、开放出站信号机后，、在电气集中联锁的车站，发车站开放出站信号机后，列车尚未出发之前取消闭塞复原列车尚未出发之前取消闭塞复原武汉电力职业技术学院3 3、办理闭塞手续、办理闭塞手续三、事故复原三、事故复原 使用事故按钮使闭塞机复原的方法，叫事故复原。事故复原是在闭塞机使用事故按钮使闭塞机复原的方法，叫事故复原。事故复原是在闭塞机不能正常复原时，所采用的一种特殊的复原方法。由于事故复原不检查任何不能正常复原时，所采用的一种特殊的复原方法。由于事故复原不检查任何条件，行车安全全靠人为保护，因此两站车站值班员必须共同确认区间没有条件，行车安全全靠人为保护，因此两站车站值班员必须共同确认区间没有被占用（列

16、车没有出发、区间没有车运行、列车整列到达），双方出站信号被占用（列车没有出发、区间没有车运行、列车整列到达），双方出站信号机均关闭，并应在行车设备检查登记薄中登记，然后由发生故障的一方机均关闭，并应在行车设备检查登记薄中登记，然后由发生故障的一方车站值班员打开铅封，按下事故按钮使闭塞机复原。车站值班员打开铅封，按下事故按钮使闭塞机复原。在下列情况下，允许使用事故按钮使闭塞机复原：在下列情况下，允许使用事故按钮使闭塞机复原：、闭塞电源断电后重新恢复供电时；、闭塞电源断电后重新恢复供电时；、车到达接车站，因轨道电路故障不能办理到达复原时；、车到达接车站，因轨道电路故障不能办理到达复原时；3 3、装

17、有钥匙路签的车站，必须由区间返回原发车站的路用列车时。、装有钥匙路签的车站，必须由区间返回原发车站的路用列车时。武汉电力职业技术学院5-6 自动闭塞v如果全线分段铺设轨道电路，每段轨道电路都设置信号，在列车占用该轨道电路线路时，信号自动显示红灯；前一段线路信号自动显示黄灯；再前一段线路信号自动显示绿灯。v闭塞区段突破了“站”的限制，若车站区间8km，一段轨道电路1.3Km，理论上站间可以同时有三列车。武汉电力职业技术学院自动闭塞示意图武汉电力职业技术学院5-7 轨道电路的连接接头武汉电力职业技术学院轨头夹板3夹板螺栓绝缘套管绝缘垫圈绝缘垫层金属垫圈武汉电力职业技术学院有绝缘接头轨道电路的缺点v

18、有绝缘移频轨道电路的优点是传输距离长、信息量大。v但随着无缝线路的出现，有绝缘轨道电路在运营中的最薄弱环节是其轨端绝缘节，故障率比较高，逐步暴露出其在自动闭塞系统中的不适应性。v因此，需要将有绝缘轨道电路进行无绝缘改造。武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路示意（1）武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路示意（2）武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路示意（3）武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路示意（4）v轨道电路中再并联一个同样的电路则可以在这个电路中产生振荡信号，这就是接收端。武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路v列车进入则产生短路（车轴短路），振荡信号消失，发出另一种信号。v在相连的轨道电路中，使用不

19、同的信号加以区分，可以不相互干扰。v可以区分不同的轨道交通线路区段，进而将控制信息通过轨道电路送到机车上。武汉电力职业技术学院无绝缘轨道电路的应用武汉电力职业技术学院武汉电力职业技术学院6-1 联锁定义v联锁是指为保证行车安全，而将轨道交通线路中的所有信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系，即“联锁”关系。武汉电力职业技术学院联锁办法及作用v列车进站的进路，或出站的进路，都是由道岔的不同开通位置所确定的。因此，在进路入口处须有信号机。进站信号机防护的进路范围为一整条站线，出发信号机防护的进路是应去区间，调车信号机则只是用于防护道岔区。当进路上的道岔开

20、通位置符合进路要求，进路的线路空闲，并未安排同一股道的敌对进路，信号机才能开放，显示绿灯或黄灯；否则，信号机不能开放，即显示红灯，禁止列车进入。武汉电力职业技术学院v信号机开放后，进路上的道岔被锁在进路要求的位置；而敌对进路也必须锁闭，同时敌对进路的信号机不开放，显示红灯。列车驶入进路后，防护这条进路的信号机立即关闭，显示红灯，不允许其他列车再驶入。这种信号机，进路空闲情况和进路道岔的联锁关系，成为保证列车和机车车辆在车站范围内的运行安全，以及有效地利用车站行车设备，提高车站通过能力的重要措施。武汉电力职业技术学院武汉电力职业技术学院武汉电力职业技术学院ATC系统vATC系统：列车按地面传送的

21、速度（或距离）信息，自动控制列车运行的信号设备。后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件，在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行条件达到容许速度的距离信息。根据上述信息，列车自动地控制运行速度，进行超速防护，确保列车高效、安全的运行。武汉电力职业技术学院7-1 城市轨道交通ATC系统的特点v传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车命令，这种制式基本上是依赖司机进行速度控制和调整，依靠司机保证行车安全。vATC系统将机车信号作为主体信号，传递给列车的信号是具体的速度或距离信息，列车按调度人员设置的时刻表，实现自动运行、自动折返、自动调整停站时分，以及运用程序定位实现列

22、车在车站的停车控制。武汉电力职业技术学院7-2 ATC系统的组成vATC 系统的设备组成 现场轨旁设备、车载信号设备、控制中心及车站信号设备vATC系统的功能组成 ATO、ATS、ATP武汉电力职业技术学院ATO列车自动运行子系统vATO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。v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适度，提高了列车准点率及减少轮轨磨损。vATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能的消耗。武汉电力职业技术学院ATS列车自动监控子系统vATS子系统主要实现对列车运行的

23、监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理。v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）。v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）。武汉电力职业技术学院ATP列车自动防护子系统vATP子系统是ATC系统的核心和关键。vATP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。武汉电力职业技术学院7-3 中央控制室 武汉电力职业技术学院武汉电力职业技术学院车站控制室武汉电力职业技术学院车载ATC武汉电力职业技术学院

24、列车自动防护（ATP）接收天线武汉电力职业技术学院列车自动防护（ATP）接收天线武汉电力职业技术学院7-4 向列车传送控制信号v目前我国已建成的地铁、轻轨，基本上都采用轨道电路向列车传递控制信息的方式。除采用钢轨或设置环线来连续地传递信息外，也可以通过设置于运行线路上的点式传感器向车上传递点式信息（上海莘闵线）。武汉电力职业技术学院7-5 车地信息传递v列车在线信息、车次号信息以及道岔、信号状态信息等，传送至控制中心，通过显示屏及调度员工作站的CRT显示。v 列车上的车载设备接收并解译地面送来的调度指令和ATP速度命令或距离信息，实现列车的自动运行；并将列车的运行状态和设备状态信息，经车站服务

25、器传送给控制中心。武汉电力职业技术学院车次多次交换信息保证停车位置准确v当列车进入站台区域，站台区段轨道电路的ATP接收器检测到列车到达车站；v列车到达停车点，经列车ATO系统确认，保证列车的制动；v当检测到列车的速度为零，列车向地面送出列车停站信号，列车收到开门信息，使相应的门控继电器动作；v司机按压与门控继电器相对应的门控按钮后，才可打开列车车门。武汉电力职业技术学院上海地铁停车位武汉电力职业技术学院地铁一号线停车标记和定位标记（1）武汉电力职业技术学院地铁一号线停车标记和定位标记武汉电力职业技术学院8、移动闭塞的概念v列车运行间隔自动调整亦称移动闭塞。v移动闭塞不需要将区间划分成若干固定

26、的闭塞分区，而是在两个列车之间自动调整运行间隔，使之保持一定的安全距离。v移动闭塞使两列车之间的间隔最小，从而提高了区间内的行车密度，大大提高区段的通过能力。武汉电力职业技术学院武汉电力职业技术学院CBTC（Communication Based Train Control)vCBTC使用的是无线移动闭塞技术，靠移动列车间的通信来实现控制，从而缩短了列车间的安全制动距离。CBTC技术所需要的沿线硬件设备少。武汉电力职业技术学院CBTCv这种特殊闭塞装置具有安全可靠、维修量小、成本低、节省人力、办理闭塞速度快、效率高，还可避免因线路中断而引起闭塞失效等一系列突出优点。v从1983年开始，迅速在日本、美国、加拿大、英国、原联邦德国等发达国家的一些小运量的单线区段得到了推广应用。上海地铁8号线也准备采用这种闭塞形式。