城軌交通信號(hào)系統(tǒng)-簡(jiǎn)介

1、TSDI_DXC1城市軌道交通城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 TSDI_DXC21. 信號(hào)系統(tǒng)概述 在城市軌道交通中，信號(hào)系統(tǒng)是保證列車安全、快捷、正點(diǎn)、高密度不間斷運(yùn)行的重要技術(shù)裝備。為提高運(yùn)輸能力、降低運(yùn)營(yíng)成本、取得良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，必須配備現(xiàn)代化的信號(hào)安全系統(tǒng)。 城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)需要設(shè)置行車指揮中心、沿線各車站的地面控制設(shè)備及車載控制設(shè)備。TSDI_DXC32.信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成 2.1 世界各大城市的地鐵信號(hào)系統(tǒng)大多采用列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATC，Automatic Train Control）。通常由三個(gè)子系統(tǒng)組成：列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATS，Automa

2、tic Train Supervision）；列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATP，Automatic Train Protection）；列車自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATO，Automatic Train Operation）。2.2 信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備按地域劃分,可分為:控制中心設(shè)備；車站與軌旁設(shè)備；車載設(shè)備；車輛段與停車場(chǎng)設(shè)備;維修中心設(shè)備。TSDI_DXC43 .信號(hào)系統(tǒng)閉塞方式 目前在世界各大城市的城市軌道交通工程中投入使用的信號(hào)ATC系統(tǒng)按閉塞方式劃分，主要有下列制式 ： 固定閉塞 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞 移動(dòng)閉塞 TSDI_DXC53.1 固定閉塞特點(diǎn) 采用傳統(tǒng)的多信息音頻軌道電路 列車以固定的閉塞分區(qū)為最

3、小行車間隔，需設(shè)置防護(hù)區(qū)段。 列車速度監(jiān)控采用階梯式控制方式。 80年代技術(shù)水準(zhǔn)不足： 該類系統(tǒng)存在傳輸信息量較少，列車運(yùn)行控制精度不高，運(yùn)行舒適度較低、增加司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，線路通過能力的難以進(jìn)一步提高等缺陷 使用經(jīng)驗(yàn)： 北京地鐵一號(hào)線、上海地鐵一號(hào)線的信號(hào)系統(tǒng)其分別引進(jìn)的英國(guó)西屋公司（WRSL）和美國(guó)GRS公司的ATC系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬上世紀(jì)7080年代的技術(shù)。均屬固定閉塞的ATC系統(tǒng)。TSDI_DXC6固定閉塞ATC系統(tǒng)控制曲線示意圖速度碼75/55速度碼55/35速度碼35/0距離速度緊急制動(dòng)曲線實(shí)際速度曲線保護(hù)區(qū)段速度1速度2速度3TSDI_DXC73.2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng) 特點(diǎn) 采用

4、數(shù)字音頻無絕緣軌道電路或其他傳輸方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)曲線速度控制模式 列車以固定的閉塞分區(qū)為最小行車間隔，需設(shè)保護(hù)距離。 具有較大的信息傳輸量和較強(qiáng)的抗干擾能力。 系統(tǒng)的ATP采用速度/距離曲線的控制方式，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，乘客的乘坐舒適度也可得到相應(yīng)提高。 屬于上世紀(jì)90年代技術(shù)水準(zhǔn) 不足： 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是各公司的獨(dú)立開發(fā)的，硬件及軟件的差異很大，很難實(shí)現(xiàn)兼容。 并且對(duì)相關(guān)專業(yè)接口的差異性，設(shè)計(jì)相對(duì)困難。 使用經(jīng)驗(yàn)： 上海地鐵2號(hào)線、天津津?yàn)I快速軌道交通線引進(jìn)美國(guó)USSI公司；深圳地鐵一期工程、廣州地鐵1號(hào)線、2號(hào)線引進(jìn)德國(guó)SIEMENS公司、上海3、4號(hào)線（明珠線）

5、引進(jìn)法國(guó)ALSTOM公司、應(yīng)用于西班牙馬德里地鐵和英國(guó)倫敦地鐵Jubilee新線英國(guó)西屋公司的ATC系統(tǒng)。 TSDI_DXC8準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)連續(xù)曲線速度控制示意圖距離速度緊急制動(dòng)速度曲線實(shí)際速度曲線常用制動(dòng)速度曲線保護(hù)距離TSDI_DXC93.3 移動(dòng)閉塞移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)系統(tǒng) 特點(diǎn) 采用地面交叉感應(yīng)環(huán)線、漏纜、裂縫波導(dǎo)管或擴(kuò)頻電臺(tái)等通信方式實(shí)現(xiàn)車地、地車間雙向?qū)崟r(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)不間斷車地雙向通信，不間斷的對(duì)列車各種速度進(jìn)行監(jiān)控。 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)線路無固定劃分的閉塞分區(qū)，列車間的間隔是動(dòng)態(tài)的，可實(shí)現(xiàn)較短的行車間隔。 可方便實(shí)現(xiàn)完全防護(hù)的列車雙向運(yùn)行模式 。 代表了國(guó)際先進(jìn)水平 。不足

6、： 工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)較少，系統(tǒng)成熟性有待進(jìn)一步檢驗(yàn)、系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化有待進(jìn)一步深化。 目前無地下開通和經(jīng)受大客流沖擊的經(jīng)驗(yàn)。 使用經(jīng)驗(yàn)： 加拿大溫哥華“天車線”、拉斯維加斯的NOMORAIL 、香港KCRC西線鐵路、吉隆坡城市輕軌 、香港迪斯尼線 新加坡東北線 (ALSTOM)； 美國(guó)舊金山BART線（英國(guó)GE公司）。 目前國(guó)內(nèi)使用的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)主要有：除武漢輕軌已開通外，北京地鐵環(huán)線改造、北京機(jī)場(chǎng)線采用阿爾斯通公司的系統(tǒng)，上海地鐵8、6、9號(hào)線、廣州地鐵3號(hào)線、北京地鐵10號(hào)線采用的阿爾卡特公司的系統(tǒng)和廣州地鐵4、5號(hào)線和北京地鐵4號(hào)線使用的SIEMENS公司的系統(tǒng)都是正在實(shí)施階段。TSDI_DXC1

7、0移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)連續(xù)曲線速度控制示意圖距離速度緊急制動(dòng)速度曲線實(shí)際速度曲線常用制動(dòng)速度曲線保護(hù)距離TSDI_DXC113.4 國(guó)內(nèi)目前實(shí)施的主要移動(dòng)閉塞項(xiàng)目調(diào)查阿爾斯通（ALSTOM） 公司 西門子(SIEMENS )公司 阿爾卡特(Alcatel)公司 USSI公司主要供貨業(yè)績(jī)北京地鐵環(huán)線改造 、北京機(jī)場(chǎng)線廣州4號(hào)線、廣州5號(hào)線、北京10號(hào)線、南京地鐵2號(hào)線上海地鐵8號(hào)線、9號(hào)線、6號(hào)線 沈陽地鐵1號(hào)線輔助列車檢查設(shè)備 計(jì)軸車-地通信方式波導(dǎo)/無線 無線感應(yīng)環(huán)/無線 無線后備模式 點(diǎn)式+站間閉塞 （機(jī)場(chǎng)線僅站間閉塞）點(diǎn)式超防+站間閉塞 簡(jiǎn)單超防+站間閉塞 點(diǎn)式超防+站間閉塞TSDI_DX

8、C124. 基于通信的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)（CBTC）后備系統(tǒng)簡(jiǎn)介4.1后備系統(tǒng)的必要性目前在建及擬建的城軌交通項(xiàng)目中，信號(hào)系統(tǒng)大多采用CBTC(Communications-Based Train Control)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為目前最先進(jìn)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，國(guó)外有CBTC系統(tǒng)無后備系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，但是根據(jù)目前國(guó)內(nèi)實(shí)施的CBTC項(xiàng)目來看，CBTC系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)暮髠湎到y(tǒng)還是必要的，主要考慮如下幾點(diǎn)：4.1.1 線路開通初期，信號(hào)系統(tǒng)不具備ATP/ATO開通條件的臨時(shí)過渡期間列車運(yùn)行時(shí)。如廣州的3、4、5號(hào)線，上海的8號(hào)線、9號(hào)線、6號(hào)線等，均由于工期緊張等原因，采用先開通后備系統(tǒng)，線路開通運(yùn)營(yíng)后再調(diào)

9、試CBTC系統(tǒng)的方式。4.1.2 晚間工程車運(yùn)行時(shí)。工程車一般不裝備車載信號(hào)系統(tǒng)，若無后備系統(tǒng)，工程車的安全只能通過人工保證，存在安全隱患。4.1.3 CBTC系統(tǒng)失去車地通信。TSDI_DXC134.2 后備系統(tǒng)構(gòu)成 后備系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下二級(jí)技術(shù)條件 ： 站間閉塞模式：在各站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備完好的情況下，由聯(lián)鎖系統(tǒng)提供站間自動(dòng)閉塞功能，列車按照信號(hào)機(jī)顯示行車，列車由司機(jī)人工控制保證安全。 點(diǎn)式防護(hù)模式：該模式具有全程的ATP防護(hù)。如果司機(jī)喪失警惕越過紅燈，車載控制器會(huì)通過軌旁設(shè)備接收到的信息觸發(fā)緊急制動(dòng)，以保證了運(yùn)行的安全。 TSDI_DXC144.3 后備系統(tǒng)原理示意圖 F 實(shí)際列車速度曲線實(shí)

10、際列車速度曲線 (ATO curve) ATP曲線 預(yù)告功能信標(biāo) 防護(hù)區(qū)段* 安全防護(hù)距離（約2530m） 限速 * 停車點(diǎn) TSDI_DXC155. 信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化 5.1 信號(hào)國(guó)產(chǎn)化方案 信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化既要符合技術(shù)政策的要求，同時(shí)也要結(jié)合工程的實(shí)際情況，滿足其功能需求和工程的要求。 在系統(tǒng)設(shè)備招標(biāo)的基礎(chǔ)上，建議采用由國(guó)產(chǎn)設(shè)備、國(guó)產(chǎn)化設(shè)備和引進(jìn)設(shè)備混合組成。 優(yōu)先選用國(guó)內(nèi)能提供的設(shè)備和器材。 目前國(guó)內(nèi)尚無滿足安全和功能要求的成套ATC系統(tǒng)設(shè)備。與國(guó)外供貨商通過技術(shù)合作與技術(shù)轉(zhuǎn)讓，參與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，合作完成國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的生產(chǎn)及工程應(yīng)用軟件編制、系統(tǒng)安裝、系統(tǒng)調(diào)試、服務(wù)培訓(xùn)等工作，從而全面掌握AT

11、C系統(tǒng)產(chǎn)品的性能，為系統(tǒng)的維護(hù)、應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和降低造價(jià)。TSDI_DXC165.2 信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化實(shí)施情況國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)的城軌系統(tǒng)大多采用引進(jìn)的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATC信號(hào)系統(tǒng)，其中卡斯柯公司的ATS系統(tǒng)在北京13號(hào)線、天津地鐵1號(hào)線、大連輕軌、長(zhǎng)春輕軌和德黑蘭地鐵等城軌項(xiàng)目均得到應(yīng)用。卡斯柯公司作為阿爾斯通公司的聯(lián)合體的成員，其微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)也將在北京地鐵5、10號(hào)線、機(jī)場(chǎng)線等項(xiàng)目中得到應(yīng)用。數(shù)字軌道電路、室外信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、電源、光電纜及車輛段、停車場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)可采用國(guó)產(chǎn)或合資設(shè)備。正在實(shí)施的上海地鐵8、6、9號(hào)線、廣州地鐵4、5號(hào)線均為基于通信的移動(dòng)閉塞方式，今年中標(biāo)的

12、北京地鐵4、10、2號(hào)線改造和機(jī)場(chǎng)線等均采用CBTC系統(tǒng)。其關(guān)鍵產(chǎn)品ATP/ATO的核心部分還需要引進(jìn)。國(guó)內(nèi)可配套生產(chǎn)的其它設(shè)備及材料詳見。目前的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)60%左右，隨著CBTC信號(hào)系統(tǒng)工程的實(shí)施，以及更多的國(guó)內(nèi)廠家的參與，預(yù)計(jì)國(guó)產(chǎn)化率會(huì)達(dá)到國(guó)家計(jì)委要求的70%國(guó)產(chǎn)化率。TSDI_DXC17信號(hào)系統(tǒng)主要材料、設(shè)備及來源表信號(hào)系統(tǒng)主要材料、設(shè)備及來源表范圍范圍設(shè)備名稱設(shè)備名稱設(shè)備來設(shè)備來源源主要供貨商主要供貨商車站及地面設(shè)備(含試車線)ATS車站分機(jī)車站分機(jī)部分引進(jìn)上?？ㄋ箍?北京鐵科院等軌旁通信設(shè)備部分引進(jìn)SIEMENS,US&S,ALCATEL,ALSTOM等信標(biāo)部分

13、引進(jìn)ATP/ATO軌旁設(shè)備、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軌旁設(shè)備、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖部分引進(jìn)SIEMENS,US&S,ALCALTEL, ALSTOM (上?？ㄋ箍?等交流轉(zhuǎn)轍機(jī)國(guó)產(chǎn)西安信號(hào)工廠,天津信號(hào)工廠,太原電務(wù)器材廠電源屏及UPS國(guó)產(chǎn)艾默生、梅蘭日蘭、鼎漢等車載設(shè)備ATP/ATO車載信號(hào)設(shè)備車載信號(hào)設(shè)備部分引進(jìn)SIEMENS,US&S,ALCATEL,ALSTOM 等控制中心設(shè)備ATS中央系統(tǒng)中央系統(tǒng)部分引進(jìn)上?？ㄋ箍?北京鐵科院等電源屏及UPS國(guó)產(chǎn)梅蘭日蘭、梅蘭日蘭、鼎漢等TSDI_DXC18信號(hào)系統(tǒng)主要材料、設(shè)備及來源表（續(xù)上表）信號(hào)系統(tǒng)主要材料、設(shè)備及來源表（續(xù)上表）范圍范圍設(shè)備名稱設(shè)備名稱設(shè)備來設(shè)備來源源主要供貨商主要供貨商車輛段、停車場(chǎng)設(shè)備ATS車站分機(jī)車站分機(jī)部分引進(jìn)進(jìn)上?？ㄋ箍?北京鐵科院等計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖國(guó)產(chǎn)鐵科院、北京全路通