城市軌道交通信號系統(tǒng)演示文稿

城市軌道交通信號系統(tǒng)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有92頁\編于星期四\21點優(yōu)選城市軌道交通信號系統(tǒng)當(dāng)前第2頁\共有92頁\編于星期四\21點信號系統(tǒng)一、信號系統(tǒng)的定義信號系統(tǒng)是“信號、聯(lián)鎖、閉塞”的總稱，是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等設(shè)備及其他附屬設(shè)施構(gòu)成的完整的體系。當(dāng)前第3頁\共有92頁\編于星期四\21點二、信號系統(tǒng)的發(fā)展歷程

騎馬的人在列車前面打手勢

臂板信號機色燈信號機列車自動控制系統(tǒng)當(dāng)前第4頁\共有92頁\編于星期四\21點臂板信號軌道交通信號起源于英國。最早的列車指揮是由一位帶紳士禮帽、穿黑大衣和白褲子的鐵路員工騎馬在前引導(dǎo)運行的，他邊跑邊以各種手勢發(fā)出信號指揮列車的前進和停止。為確保安全，人們開始研究使用固定的信號設(shè)備：用一塊長方形的板子，橫向線路是停車信號，順向線路是行車信號?？墒?，順向線路的板子實際上很難觀察，故又在頂端加塊圓板。當(dāng)必須在晚間開車時，就以紅色燈光表示停車信號，白色燈光表示行車信號。1841年，英國人戈里高利提出用長方形臂板作為信號顯示，裝設(shè)在倫敦車站，這是鐵路上首次使用臂板式信號機。當(dāng)前第5頁\共有92頁\編于星期四\21點斜向下45°當(dāng)前第6頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第7頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第8頁\共有92頁\編于星期四\21點中國的壁板信號當(dāng)前第9頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第10頁\共有92頁\編于星期四\21點色燈信號機當(dāng)前第11頁\共有92頁\編于星期四\21點上海地鐵色燈信號機當(dāng)前第12頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第13頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第14頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第15頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第16頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第17頁\共有92頁\編于星期四\21點車載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。將地面信號傳遞給列車，在司機操作臺上顯示，這就是車載信號--ATC（AutomaticTrainControl）系統(tǒng)。在線路條件不好、氣候條件不好的情況下，車載信號的作用是不可估量的。當(dāng)前第18頁\共有92頁\編于星期四\21點車載信號機

當(dāng)前第19頁\共有92頁\編于星期四\21點1．三顯示自動閉塞區(qū)段的連續(xù)式機車信號機

(1)一個綠色燈光——準許列車按規(guī)定速度運行，表示列車接近的地面信號機顯示綠色燈光(2)一個黃色燈光——要求列車注意運行，表示列車接近的地面信號機顯示一個黃色燈光，或相應(yīng)的其他顯示當(dāng)前第20頁\共有92頁\編于星期四\21點

(3)一個雙半黃色燈光(交流計數(shù)制式的自動閉塞區(qū)段為一個黃色燈光）——準許列車經(jīng)道岔側(cè)向位置，限速越過接近的地面信號機，表示列車接近的地面信號機顯示兩個黃色燈光或一個黃色閃光和一個黃色燈光(4)一個半黃半紅色燈光——要求及時采取停車措施，表示列車接近的地面信號機顯示紅色燈光當(dāng)前第21頁\共有92頁\編于星期四\21點(5)一個紅色燈光——表示列車已越過地面上顯示紅色燈光的信號機(6)一個白色燈光——不復(fù)示地面上的信號顯示，機車乘務(wù)人員應(yīng)按地面信號機的顯示運行

無顯示時，表示機車信號機在停止工作狀態(tài)。當(dāng)前第22頁\共有92頁\編于星期四\21點2．四顯示自動閉塞區(qū)段連續(xù)式機車信號機(1)一個綠色燈光——準許列車按規(guī)定速度運行，表示列車接近的地面信號機顯示綠色燈光(2)一個半綠半黃色燈光——準許列車按規(guī)定速度運行，要求注意，表示列車接近的地面信號機顯示一個綠色燈光和一個黃色燈光當(dāng)前第23頁\共有92頁\編于星期四\21點(3)一個黃色燈光——要求列車減速運行，表示列車應(yīng)按規(guī)定的限速值越過接近的顯示一個黃色燈光的地面信號機，或其他相應(yīng)顯示(4)一個帶“2”字的黃色燈光——要求列車減速運行，表示列車應(yīng)按規(guī)定的限速值越過接近的顯示一個黃色燈光的地面信號機，并預(yù)告次一架信號機開放經(jīng)道岔側(cè)向位置的信號顯示當(dāng)前第24頁\共有92頁\編于星期四\21點(5)一個雙半黃色燈光——準許列車經(jīng)道岔側(cè)向位置，限速越過接近的地面信號機，表示列車接近的地面信號機顯示兩個黃色燈光，或其他相應(yīng)顯示(6)一個半黃半紅色燈光——要求及時采取停車措施，表示列車接近的地面信號機顯示紅色燈光當(dāng)前第25頁\共有92頁\編于星期四\21點(7)一個紅色燈光——表示列車已越過地面上顯示紅色燈光的信號機(8)一個白色燈光——不復(fù)示地面上的信號顯示，機車乘務(wù)人員應(yīng)按地面信號機的顯示運行

3．接近連續(xù)式機車信號機的顯示方式與連續(xù)式機車信號機相同。

無顯示時，表示機車信號機在停止工作狀態(tài)。

當(dāng)前第26頁\共有92頁\編于星期四\21點閉塞

閉塞的定義閉塞是指列車進入?yún)^(qū)間（或閉塞分區(qū)）后，使之與外界隔離起來，區(qū)間兩端車站都不再向這一區(qū)間（或閉塞分區(qū)）發(fā)車，以防止列車相撞和追尾。當(dāng)前第27頁\共有92頁\編于星期四\21點閉塞的概念軌道交通運營中安全問題是最至關(guān)重要的。列車在軌道交通線路上運行是一維空間的問題，確定列車在線路的確切位置是保證安全的關(guān)鍵，特別是早期沒有鑒別手段的情況下。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。當(dāng)前第28頁\共有92頁\編于星期四\21點閉塞區(qū)間的劃分長久以來，均以車站作為閉塞區(qū)間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)間。城市軌道交通的閉塞現(xiàn)在已開始取消固定閉塞區(qū)間的概念，從固定閉塞向移動閉塞方向發(fā)展。當(dāng)前第29頁\共有92頁\編于星期四\21點閉塞的分類

1、站間閉塞（1）、人工閉塞（2）、半自動閉塞（3）、自動閉塞

2、閉塞分區(qū)間的閉塞（1）、傳統(tǒng)的自動閉塞（2）、具有列車控制系統(tǒng)的自動閉塞固定閉塞準移動閉塞移動閉塞當(dāng)前第30頁\共有92頁\編于星期四\21點人工閉塞采用路簽或路牌作為列車占用區(qū)段的憑證，由接車站值班員檢查區(qū)間是否空閑。單路簽閉塞是早期使用的一種人工閉塞方式，后來發(fā)展為電話、電報人工閉塞。當(dāng)前第31頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第32頁\共有92頁\編于星期四\21點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。當(dāng)前第33頁\共有92頁\編于星期四\21點自動閉塞

自動閉塞是把區(qū)間劃分為若干個裝設(shè)軌道電路的閉塞分區(qū)，通過軌道電路將列車和通過信號機的顯示聯(lián)系起來，使信號機的顯示隨著列車運行位置而自動變換的一種閉塞方式。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。當(dāng)前第34頁\共有92頁\編于星期四\21點自動閉塞示意圖當(dāng)前第35頁\共有92頁\編于星期四\21點三顯示自動閉塞當(dāng)前第36頁\共有92頁\編于星期四\21點四顯示自動閉塞當(dāng)前第37頁\共有92頁\編于星期四\21點線路被劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區(qū)。通常用軌道電路或計軸裝置來劃分。一個分區(qū)只能被一列車占用。采用速度－目標距離控制模式。追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端（留有一定的安全距離），即制動的終點總是某一分區(qū)的邊界。但制動的起點是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的。由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準移動閉塞。顯然其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。要求運行間隔越短，閉塞分區(qū)(設(shè)備)數(shù)也越多。準移動閉塞當(dāng)前第38頁\共有92頁\編于星期四\21點準移動閉塞原理當(dāng)前第39頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞列車運行間隔自動調(diào)整亦稱移動閉塞。移動閉塞不需要將區(qū)間劃分成若干固定的閉塞分區(qū)，而是在兩個列車之間自動調(diào)整運行間隔，使之保持一定的安全距離。移動閉塞使兩列車之間的間隔最小，從而提高了區(qū)間內(nèi)的行車密度，大大提高區(qū)段的通過能力。當(dāng)前第40頁\共有92頁\編于星期四\21點線路沒有被固定劃分的閉塞分區(qū)。列車間的間隔是動態(tài)的、并隨前一列車的移動而移動。該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動距離、加上安全裕量計算和控制的，確保不追尾。采用速度-目標距離控制模式。制動的起始和終點是動態(tài)的。后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時變化的。軌旁設(shè)備的數(shù)量與列車運行間隔關(guān)系不大。移動閉塞當(dāng)前第41頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞原理移動閉塞系統(tǒng)中列車和軌旁設(shè)備必須保持連續(xù)的雙向通信。列車不間斷地向軌旁控制器傳輸其標識、位置、方向和速度，軌旁控制器根據(jù)來自列車的信息計算、確定列車安全行車間隔，并將相關(guān)信息（如先行列車位置、移動授權(quán)等）傳遞給列車，控制列車運行。列車定位（列車位置報告）、軌道空閑檢測及車-地雙向通信是實現(xiàn)移動閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)。列車追蹤是一個軌旁的安全功能。該功能根據(jù)列車的位置報告，計算線路可變空閑狀態(tài)，為移動授權(quán)提供依據(jù)。當(dāng)前第42頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞原理當(dāng)前第43頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞列車分離原理移動閉塞列車分離功能負責(zé)保持列車間的安全距離。當(dāng)前第44頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞速度控制當(dāng)前第45頁\共有92頁\編于星期四\21點基于通信的移動閉塞列車控制技術(shù)是發(fā)展方向，代表了國際最先進水平。可實現(xiàn)雙向、連續(xù)通信，且信息量大。進一步縮短行車間隔，提高載客量。可以節(jié)省基建投資(短車、高密度、短站臺)。最大限度減少不必要的制動、平衡全線加速（或減速、停站時間等）實現(xiàn)節(jié)能。支持無人駕駛。可靠性高。

移動閉塞的技術(shù)優(yōu)勢

當(dāng)前第46頁\共有92頁\編于星期四\21點系統(tǒng)組成簡單較復(fù)雜簡單功能簡單較強大強大列車定位技術(shù)軌道電路/計軸軌道電路/計軸列車自身定位列車定位精度一個軌道分區(qū)，幾百米幾十米幾米地-車信息傳輸模擬軌道電路，單向傳輸數(shù)字軌道電路，單向傳輸環(huán)線/無線/波導(dǎo)管等，雙向傳輸?shù)?車傳輸信息量小，十幾個信息較大，幾百個信息內(nèi)大，達到幾兆正線間隔最小2.5分鐘達到90秒最小70秒易實施性難難容易技術(shù)先進性落后較先進先進移動閉塞、準移動閉塞與固定閉塞比較固定閉塞準移動閉塞移動閉塞制動的起點某一分區(qū)邊界變化動態(tài)變化制動的終點某一分區(qū)邊界某一分區(qū)邊界動態(tài)變化追蹤目標點閉塞分區(qū)始端閉塞分區(qū)始端前車尾部空間間隔長度固定不固定動態(tài)變化當(dāng)前第47頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第48頁\共有92頁\編于星期四\21點CBTC這種特殊閉塞裝置具有安全可靠、維修量小、成本低、節(jié)省人力、辦理閉塞速度快、效率高，還可避免因線路中斷而引起閉塞失效等一系列突出優(yōu)點。從1983年開始，迅速在日本、美國、加拿大、英國、原聯(lián)邦德國等發(fā)達國家的一些小運量的單線區(qū)段得到了推廣應(yīng)用。上海地鐵8號線也準備采用這種閉塞形式。當(dāng)前第49頁\共有92頁\編于星期四\21點CBTC（CommunicationBasedTrainControl)CBTC使用的是無線移動閉塞技術(shù)，靠移動列車間的通信來實現(xiàn)控制，從而縮短了列車間的安全制動距離。CBTC技術(shù)所需要的沿線硬件設(shè)備少。當(dāng)前第50頁\共有92頁\編于星期四\21點在移動閉塞下，列車同樣運行在聯(lián)鎖設(shè)定的進路。PoP：PointofProtection防護點。當(dāng)前第51頁\共有92頁\編于星期四\21點移動閉塞列車分離功能需要監(jiān)督聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如道岔位置。當(dāng)?shù)啦砦恢脕G失時，就要縮短移動授權(quán)。當(dāng)前第52頁\共有92頁\編于星期四\21點前行列車報告新位置后移動授權(quán)的延伸當(dāng)前第53頁\共有92頁\編于星期四\21點MAS系統(tǒng)設(shè)備DCCOFNMR移動自動閉塞系統(tǒng)組成當(dāng)前第54頁\共有92頁\編于星期四\21點OBE的基本功能防超速：測速比較VMAX緊急制動常用制動VMAX報警報警點自動實施常用制動報警點自動實施常用制動追加緊急制動當(dāng)前第55頁\共有92頁\編于星期四\21點

防超越停車目標計算距離確定制動方式當(dāng)前第56頁\共有92頁\編于星期四\21點OBE的硬件基本結(jié)構(gòu)ATP其它控制I/O數(shù)據(jù)處理(編碼/發(fā)碼)移動通信接口1.滿足安全行車等各功能2.實施與SCC等之間數(shù)據(jù)和語音通信3.采用高可靠/高可用/安全用2/3核心記錄司機前顯示控制臺控制DGPS信息

查詢應(yīng)答器接口

數(shù)據(jù)鍵入4.抗干擾，滿足電磁兼容要求5.適應(yīng)環(huán)境變化6.有足夠接口列車完整性檢測車內(nèi)溫度檢測與控制簡易車站道岔遙控及檢測

測速接口

車門控制當(dāng)前第57頁\共有92頁\編于星期四\21點SCC的基本功能

對區(qū)間所有列車運行核實計算：是否超速。證實各列車是否建立了移動閉塞分區(qū)。與區(qū)間各OBE數(shù)據(jù)通信與上/下行相鄰車站通信聯(lián)絡(luò)建立接/發(fā)車關(guān)系與區(qū)間各列車通信中的編碼/譯碼(取得行車運行實跡和發(fā)送命令)當(dāng)前第58頁\共有92頁\編于星期四\21點

與車站聯(lián)鎖聯(lián)絡(luò)構(gòu)成列車進路與DCC通信取得行車命令與DCC通信反饋管轄范圍內(nèi)列車運行實跡行車中特殊情況處理顯示區(qū)間和車站行車實跡記錄和打印所有管轄內(nèi)列車行車實跡SCC的基本功能當(dāng)前第59頁\共有92頁\編于星期四\21點SCC的硬件基本結(jié)構(gòu)對各列車形成閉塞分區(qū)的計算I/O移動通信接口1.采用高可靠2/3核心2.抗干擾3.有足夠接口4.適應(yīng)環(huán)境變化記錄/查詢控制臺前顯示控制臺控制上/下行車站數(shù)據(jù)通信

DCC雙向通信

電源數(shù)據(jù)處理(編碼/發(fā)碼)車站聯(lián)鎖

I/O當(dāng)前第60頁\共有92頁\編于星期四\21點實現(xiàn)移動自動閉塞的基礎(chǔ)—

移動通信功能:——雙向移動數(shù)據(jù)通信

……可能方式:——無線移動通信(WLAN、GSM-R等)——漏泄波導(dǎo)/電纜——衛(wèi)星通信

——軌間電纜

……當(dāng)前第61頁\共有92頁\編于星期四\21點

移動無線通信方式

區(qū)間SCC當(dāng)前第62頁\共有92頁\編于星期四\21點SCC車站當(dāng)前第63頁\共有92頁\編于星期四\21點移動通信控制內(nèi)容

車載設(shè)備OBE車站控制中心SCC當(dāng)前第64頁\共有92頁\編于星期四\21點安全信息（VitalMessage)

1.本信息給SCC編號

2.本列車編號

3.現(xiàn)在什么地方，里程標

4.發(fā)信時間

5.什么速度前進

6.加/減速度

7.特殊應(yīng)急信息

……

非安全信息（NonvitalMessage)

1.列車長度

2.列車編組

3.始發(fā)/目的站

4.司機乘務(wù)組編號

5.列車迂到正常/異常情況

……當(dāng)前第65頁\共有92頁\編于星期四\21點DCC的基本功能

利用“移動”功能充分發(fā)揮調(diào)度作用達到最佳調(diào)度

采集管轄區(qū)段內(nèi)所有列車運行的實時信息，為旅客和貨主應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)提供信息

顯示全調(diào)度區(qū)段的站場和列車運行的動態(tài)實跡

記錄全調(diào)度區(qū)段列車運行實跡

能靈活地查詢列車運行，為貨主/旅客提供信息，用以提高鐵路運輸業(yè)的競爭力

當(dāng)前第66頁\共有92頁\編于星期四\21點

緊急控制管轄區(qū)段內(nèi)某段發(fā)生事故時的列車運行協(xié)調(diào)全調(diào)度區(qū)段電力/橋隧/水位/雷電/暴風(fēng)雪等多因素對列車運行控制組織好軍事運輸或某種特種緊急運輸?shù)牧熊囘\行組織充分利用智能技術(shù)來組織運輸與各類乘務(wù)組工作組織協(xié)調(diào)良好的通信接口遙控/遙測簡易車站道岔轉(zhuǎn)轍功能當(dāng)前第67頁\共有92頁\編于星期四\21點緊急列車運行控制DCC的硬件基本結(jié)構(gòu)電力供應(yīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)小屏幕顯示及控制橋隧/水位系統(tǒng)協(xié)調(diào)智能化短期運行圖編制各類實時信息送相應(yīng)MIS系統(tǒng)DCC核心大屏幕顯示各類乘務(wù)組工作組織系統(tǒng)協(xié)調(diào)記錄/查詢當(dāng)前第68頁\共有92頁\編于星期四\21點MAS的基本結(jié)構(gòu)MAS的標準完整結(jié)構(gòu)——三層式:(適用于有車站作業(yè))當(dāng)前第69頁\共有92頁\編于星期四\21點MAS的簡化結(jié)構(gòu)——二層式:當(dāng)前第70頁\共有92頁\編于星期四\21點MAS的中間形式結(jié)構(gòu)——二層/三層交叉式:即:有的地方用三層——較大車站有的地方用二層——小車站及較少車站作業(yè)當(dāng)前第71頁\共有92頁\編于星期四\21點城市軌道交通的信號系統(tǒng)

——列車自動控制（ATC）系統(tǒng)

AutomaticTrainControl列車自動防護（ATP）子系統(tǒng)AutomaticTrainProtection列車自動監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng)AutomaticTrainSupervision列車自動運行（ATO）子系統(tǒng)AutomaticTrainOperation當(dāng)前第72頁\共有92頁\編于星期四\21點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?！舾鶕?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。當(dāng)前第73頁\共有92頁\編于星期四\21點城市軌道交通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。當(dāng)前第74頁\共有92頁\編于星期四\21點ATC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當(dāng)前第75頁\共有92頁\編于星期四\21點當(dāng)前第76頁\共有92頁\編于星期四\21點車載ATC當(dāng)前第77頁\共有92頁\編于星期四\21點ATO——列車自動運行子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用于