第五章-軌道交通通信信號系統(tǒng)

第五章-軌道交通通信信號系統(tǒng)第一頁，共64頁。一、軌道交通通信系統(tǒng)概述為了保證城市軌道交通系統(tǒng)能可靠、安全、高效運營，并有效地傳輸?shù)罔F運營、維護、管理相關(guān)的語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息，就必須建立可靠的、易擴充的、獨立的通信網(wǎng)。軌道交通通信網(wǎng)系統(tǒng)是直接為軌道交通運營、管理服務(wù)的，是保證列車及乘客安全、快速、高效運行的一種不可缺少的智能自動化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。第二頁，共64頁。5-1城市軌道交通信號系統(tǒng)第三頁，共64頁。1、軌道交通信號的作用信號是列車運行的憑證。信號設(shè)施用于指揮和控制列車運行。盡管投資額在整個工程中所占的比例低（通常在3％以下），但對于提高列車通過能力、提高運能、保證行車安全有著至關(guān)重要的作用。確保列車運行的安全，防止追尾和沖突。提高運行效率。實現(xiàn)列車運行的自動化。第四頁，共64頁。2、城市軌道交通信號的特點與軌道交通其他設(shè)施、系統(tǒng)一樣，信號系統(tǒng)也沿用鐵路的概念、設(shè)施和手段。城市軌道交通線路短、站間距小、運營密度大、運營線路條件差（隧道、彎道多），不能完全套用鐵路信號的概念、設(shè)施和手段。信號系統(tǒng)要根據(jù)城市軌道交通的這些特點加以改進、更新和發(fā)展。第五頁，共64頁。3、城市軌道交通信號系統(tǒng)組成軌道交通信號系統(tǒng)是信號（顯示）、閉塞、聯(lián)鎖的總稱。軌道交通信號系統(tǒng)是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主體設(shè)備及其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個完整的體系。第六頁，共64頁。色燈信號機4、軌道交通信號機第七頁，共64頁。上海地鐵色燈信號機第八頁，共64頁。機車信號將地面信號傳遞給機車，在司機操作臺上顯示，這就是機車信號。在線路條件不好、氣候條件不好的情況下，機車信號的作用是不可估量的。第九頁，共64頁。機車信號在軌道交通線路中，由于站間距小、運營線路條件差，僅僅靠機車信號顯示、由司機來控制機車是很難做到大密度運營的。較為先進的軌道交通系統(tǒng)已摒棄了“用信號顯示指揮列車”的舊有概念，引進了ATC（AutomaticTrainControl）系統(tǒng)，司機臺上顯示的是反映列車運營的狀態(tài)。第十頁，共64頁。5-2閉塞的概念軌道交通運營中安全問題是首要的。列車在軌道交通線路上運行時，確定列車在線路的確切位置是保證安全的關(guān)鍵。第十一頁，共64頁。閉塞的概念最簡單的確定位置的方法是劃分一定長度的“區(qū)段”，在某一時間段內(nèi)，在此區(qū)間內(nèi)只容許一列車占有（運行、停放），這就是“閉塞”的概念。為保證行車安全，將列車正在運行、停放的線路區(qū)段予以“封閉”，不允許其他列車進入此區(qū)段，以防止對向列車、后續(xù)列車的正面沖突或追尾事故的發(fā)生。第十二頁，共64頁。5-3閉塞區(qū)段的劃分長久以來，均以車站作為閉塞區(qū)段1）車站值班員“眼見為實”作為判斷標準；2）站間電報、電話多次確定，作為允許列車通行的先決條件；3）各種形式的信號指揮列車運行。隨著軌道交通電路的發(fā)展、完善，逐漸改為以軌道電路作為閉塞區(qū)段。城市軌道交通的閉塞現(xiàn)在已開始取消“固定閉塞區(qū)段”的概念，從固定閉塞向移動閉塞方向發(fā)展。第十三頁，共64頁。5-4軌道電路鋼軌是導(dǎo)體，左右兩根鋼軌可以組成閉合電路，用來檢查列車占用鋼軌線路的狀態(tài)，這就是軌道電路。軌道電路的出現(xiàn)，代表鐵路自動信號的誕生。第十四頁，共64頁。沒有列車進入的軌道電路第十五頁，共64頁。列車進入后的軌道電路第十六頁，共64頁。5-5半自動閉塞人工開啟信號，列車經(jīng)過時自動關(guān)閉信號的閉塞方式。在進站和出站處各安裝一個軌道電路，就可實現(xiàn)半自動閉塞。第十七頁，共64頁。1、半自動閉塞的基本概念半自動閉塞是人工辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號顯示發(fā)車后，出站信號機自動關(guān)閉的閉塞方法。利用繼電器電路來實現(xiàn)分界點間聯(lián)系的半自動閉塞叫做繼電半自動閉塞。第十八頁，共64頁。

以單線鐵路繼電半自動閉塞為例：單線繼電半自動閉塞示意圖

在一個區(qū)間的相鄰兩站設(shè)一對半自動閉塞機（BB），并經(jīng)過兩站間的閉塞電話線連接起來，通過兩站半自動閉塞機的相互控制，并保證一個區(qū)間同時只有一列列車運行。1、半自動閉塞的基本概念第十九頁，共64頁。

2、半自動閉塞的技術(shù)要求一、認證行車安全方面1、單線繼電半自動閉塞，只有在區(qū)間空閑時，由發(fā)車站發(fā)出請求信號并收到接車站的同意信號后，發(fā)車站的閉塞機才能開通，出站信號機才能開放。接車站發(fā)出同意接車信號后，閉塞機應(yīng)處于閉塞狀態(tài)。2、當列車出發(fā)進入發(fā)車軌道電路區(qū)段時，雙方站的閉塞機處于閉塞狀態(tài)。3、列車到達車站，進入并出清軌道電路區(qū)段，接車進路解鎖并辦理到達復(fù)原后，才能使雙方站的閉塞機復(fù)原。4、閉塞機處于閉塞狀態(tài)后，在接車站未發(fā)送到達復(fù)原信號或事故復(fù)原信號之前，當發(fā)生各種故障或錯誤辦理時，均不能使發(fā)車站閉塞機復(fù)原，更不能使發(fā)車站閉塞機開通。第二十頁，共64頁。2、半自動閉塞的技術(shù)要求5、發(fā)車站閉塞機開放出站信號后，如果軌道電路發(fā)生故障，應(yīng)使雙方站閉塞機處于閉塞狀態(tài)；列車到達接車站，如果軌道電路發(fā)生故障，允許使用事故按鈕辦理事故復(fù)原。6、繼電半自動閉塞專用的軌道電路，其長度不少于25m。半自動閉塞專用的軌道電路最好能避免人為無意分路的影響。7、繼電半自動閉塞的外線，任何一處發(fā)生斷線、接地、混線以及外電干擾故障時，或錯誤辦理時，均應(yīng)保證閉塞機不能錯誤開通。8、繼電半自動閉塞與站間閉塞電話共用外線時，應(yīng)該保證電話振鈴電流不干擾閉塞機的正常運行；使用閉塞機時也不應(yīng)該降低通話質(zhì)量和影響振鈴信號。9、繼電半自動閉塞電源設(shè)備停電恢復(fù)時，閉塞機應(yīng)處于閉塞狀態(tài)。只有兩站值班員確認區(qū)間空閑后，用事故按鈕才能使閉塞機復(fù)原。第二十一頁，共64頁。2、半自動閉塞的技術(shù)要求二、提高行車效率方面1、閉塞機開通后和列車未出發(fā)之前，允許發(fā)車站在出站信號機關(guān)閉狀態(tài)下取消已辦好的閉塞或變更發(fā)車進路。2、閉塞機開通后，在發(fā)車站未開放出站信號或接車站信號之前，允許進行站內(nèi)調(diào)車作業(yè)。3、閉塞機應(yīng)該動作迅速，辦理簡便，表示清楚。具有請求，開通，閉塞，列車出發(fā)通知和列車到達等表示。4、閉塞機能區(qū)分一般通話的呼叫信號和請求發(fā)車信號。5、閉塞機具有便于檢查閉塞設(shè)備、軌道電路和外線的性能，以便能及時發(fā)現(xiàn)故障，迅速修復(fù)，保證正常運行。6在保證“故障—安全”原則下，應(yīng)該盡量減少元件，簡化電路，提高閉塞機的可靠性，保證設(shè)備安全運行。第二十二頁，共64頁。3、辦理閉塞手續(xù)單線繼電半自動閉塞要求兩個車站的值班員共同辦理閉塞手續(xù)，其辦理手續(xù)分為正常辦理，取消復(fù)原、事故復(fù)原三種。根據(jù)列車運行情況和設(shè)備狀態(tài)分別采用之。一、正常辦理

設(shè)甲站為發(fā)車站，乙站為接車站，辦理步驟如下：1、甲站請求發(fā)車2、乙站同意甲站發(fā)車3、列車從甲站出發(fā)4、列車到達乙站5、到達復(fù)原

第二十三頁，共64頁。3、辦理閉塞手續(xù)二、取消復(fù)原

取消復(fù)原是指辦理閉塞手續(xù)后，列車因故不能發(fā)車時，而采用的取消閉塞的方法。取消復(fù)原有以下三種情況：

1、發(fā)車站請求發(fā)車。收到接車站的回執(zhí)信號后，取消閉塞復(fù)原2、發(fā)車站收到對方站的同意接車信號后，但其出站信號機尚未開放以前取消閉塞復(fù)原3、在電氣集中聯(lián)鎖的車站，發(fā)車站開放出站信號機后，列車尚未出發(fā)之前取消閉塞復(fù)原第二十四頁，共64頁。3、辦理閉塞手續(xù)三、事故復(fù)原

使用事故按鈕使閉塞機復(fù)原的方法，叫事故復(fù)原。事故復(fù)原是在閉塞機不能正常復(fù)原時，所采用的一種特殊的復(fù)原方法。由于事故復(fù)原不檢查任何條件，行車安全全靠人為保護，因此兩站車站值班員必須共同確認區(qū)間沒有被占用（列車沒有出發(fā)、區(qū)間沒有車運行、列車整列到達），雙方出站信號機均關(guān)閉，并應(yīng)在《行車設(shè)備檢查登記薄》中登記，然后由發(fā)生故障的一方車站值班員打開鉛封，按下事故按鈕使閉塞機復(fù)原。在下列情況下，允許使用事故按鈕使閉塞機復(fù)原：１、閉塞電源斷電后重新恢復(fù)供電時；２、車到達接車站，因軌道電路故障不能辦理到達復(fù)原時；3、裝有鑰匙路簽的車站，必須由區(qū)間返回原發(fā)車站的路用列車時。第二十五頁，共64頁。5-6自動閉塞如果全線分段鋪設(shè)軌道電路，每段軌道電路都設(shè)置信號，在列車占用該軌道電路線路時，信號自動顯示紅燈；前一段線路信號自動顯示黃燈；再前一段線路信號自動顯示綠燈。閉塞區(qū)段突破了“站”的限制，若車站區(qū)間8km，一段軌道電路1.3Km，理論上站間可以同時有三列車。第二十六頁，共64頁。自動閉塞示意圖第二十七頁，共64頁。5-7軌道電路的連接接頭第二十八頁，共64頁。軌頭夾板3夾板螺栓絕緣套管絕緣墊圈絕緣墊層金屬墊圈第二十九頁，共64頁。有絕緣接頭軌道電路的缺點有絕緣移頻軌道電路的優(yōu)點是傳輸距離長、信息量大。但隨著無縫線路的出現(xiàn)，有絕緣軌道電路在運營中的最薄弱環(huán)節(jié)是其軌端絕緣節(jié)，故障率比較高，逐步暴露出其在自動閉塞系統(tǒng)中的不適應(yīng)性。因此，需要將有絕緣軌道電路進行無絕緣改造。第三十頁，共64頁。無絕緣軌道電路示意（1）第三十一頁，共64頁。無絕緣軌道電路示意（2）第三十二頁，共64頁。無絕緣軌道電路示意（3）第三十三頁，共64頁。無絕緣軌道電路示意（4）軌道電路中再并聯(lián)一個同樣的電路則可以在這個電路中產(chǎn)生振蕩信號，這就是接收端。第三十四頁，共64頁。無絕緣軌道電路列車進入則產(chǎn)生短路（車軸短路），振蕩信號消失，發(fā)出另一種信號。在相連的軌道電路中，使用不同的信號加以區(qū)分，可以不相互干擾?？梢詤^(qū)分不同的軌道交通線路區(qū)段，進而將控制信息通過軌道電路送到機車上。第三十五頁，共64頁。無絕緣軌道電路的應(yīng)用第三十六頁，共64頁。第三十七頁，共64頁。6-1聯(lián)鎖定義聯(lián)鎖——是指為保證行車安全，而將軌道交通線路中的所有信號機、軌道電路及道岔等相對獨立的信號設(shè)備構(gòu)成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關(guān)系，即“聯(lián)鎖”關(guān)系。第三十八頁，共64頁。聯(lián)鎖辦法及作用列車進站的進路，或出站的進路，都是由道岔的不同開通位置所確定的。因此，在進路入口處須有信號機。進站信號機防護的進路范圍為一整條站線，出發(fā)信號機防護的進路是應(yīng)去區(qū)間，調(diào)車信號機則只是用于防護道岔區(qū)。當進路上的道岔開通位置符合進路要求，進路的線路空閑，并未安排同一股道的敵對進路，信號機才能開放，顯示綠燈或黃燈；否則，信號機不能開放，即顯示紅燈，禁止列車進入。第三十九頁，共64頁。信號機開放后，進路上的道岔被鎖在進路要求的位置；而敵對進路也必須鎖閉，同時敵對進路的信號機不開放，顯示紅燈。列車駛?cè)脒M路后，防護這條進路的信號機立即關(guān)閉，顯示紅燈，不允許其他列車再駛?cè)搿＿@種信號機，進路空閑情況和進路道岔的聯(lián)鎖關(guān)系，成為保證列車和機車車輛在車站范圍內(nèi)的運行安全，以及有效地利用車站行車設(shè)備，提高車站通過能力的重要措施。第四十頁，共64頁。第四十一頁，共64頁。第四十二頁，共64頁。ATC系統(tǒng)ATC系統(tǒng)：列車按地面?zhèn)魉偷乃俣龋ɑ蚓嚯x）信息，自動控制列車運行的信號設(shè)備?！艉罄m(xù)列車根據(jù)與先行列車之間的距離和進路條件，在車內(nèi)連續(xù)地顯示出容許的速度信息，或按設(shè)定的運行條件達到容許速度的距離信息。◆根據(jù)上述信息，列車自動地控制運行速度，進行超速防護，確保列車高效、安全的運行。第四十三頁，共64頁。7-1城市軌道交通ATC系統(tǒng)的特點傳統(tǒng)信號系統(tǒng)是通過設(shè)置在地面的色燈信號機來傳遞不同的行車命令，這種制式基本上是依賴司機進行速度控制和調(diào)整，依靠司機保證行車安全。ATC系統(tǒng)將機車信號作為主體信號，傳遞給列車的信號是具體的速度或距離信息，列車按調(diào)度人員設(shè)置的時刻表，實現(xiàn)自動運行、自動折返、自動調(diào)整停站時分，以及運用程序定位實現(xiàn)列車在車站的停車控制。第四十四頁，共64頁。7-2ATC系統(tǒng)的組成ATC系統(tǒng)的設(shè)備組成現(xiàn)場軌旁設(shè)備、車載信號設(shè)備、控制中心及車站信號設(shè)備ATC系統(tǒng)的功能組成

ATO、ATS、ATP第四十五頁，共64頁。ATO——列車自動運行子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)“地對車控制”，即用地面信息實現(xiàn)對列車驅(qū)動、制動的控制。使用ATO子系統(tǒng)后，可以使列車經(jīng)常處于最佳運行狀態(tài)，避免了不必要的、過于劇烈的加速或減速，因此明顯提高了乘坐的舒適度，提高了列車準點率及減少輪軌磨損。ATO子系統(tǒng)與列車的再生制動相配合，可以節(jié)省電能的消耗。第四十六頁，共64頁。ATS——列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對列車運行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對全線列車運行進行管理。它給行車調(diào)度人員顯示全線列車的運行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運行圖時及時做出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或者自動修整運行圖）。通過ATO的接口，向旅客提供運行信息通報（列車到達、出發(fā)時間、運行方向、中途停靠站名……）。第四十七頁，共64頁。ATP——列車自動防護子系統(tǒng)ATP子系統(tǒng)是ATC系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。ATP子系統(tǒng)具有實現(xiàn)列車的間隔控制、超速防護、進路的安全監(jiān)控、車門和站臺屏蔽門的控制等功能。第四十八頁，共64頁。7-3中央控制室第四十九頁，共64頁。第五十頁，共64頁。車站控制室第五十一頁，共64頁。車載ATC第五十二頁，共64頁。列車自動防護（ATP）接收天線第五十三頁，共64頁。列車自動防護（ATP）接收天線第五十四頁，共64頁。7-4向列車傳送控制信號目前我國已建成的地鐵、輕軌，基本上都采用軌道電路向列車傳遞控制信息的方式。除采用鋼軌或設(shè)置環(huán)線來連續(xù)地傳遞信息外，也可以通過設(shè)置于運行線路上的點式傳感器向車上傳遞點式信息（上海莘閔線）。第五十五頁，共64頁。7-5車地信息傳遞列車在線信息、車次