城市轨道交通概论第二章城市轨道交通信号基础课件.ppt

1、LOGO第三节 城市轨道交通信号与通信设备2021/4/921 1、城市轨道交通信号基础设备、城市轨道交通信号基础设备 城市轨道交通系统信号基础设备主要包括继电器、信号机、转辙机、轨道电路等。2 2、色灯信号机色灯信号机 色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。其中透镜式色灯信号机有高柱和矮柱两种类型。2021/4/932021/4/943 3、组合式色灯信号机组合式色灯信号机 组合式信号机是为克服透镜式信号机的缺点而研制的新型信号机。适用于瞭望困难的线路，能在曲线半径300-20000m的各种曲线上得到连续信号显示。显示距离远，直线可达1500m以上，弯道可达1000m以上。组合

2、式色灯信号机每个机构只有一个灯室，根据显示要求可以组装成单显示、二显示及三显示机构，故称为组合式。2021/4/954 4、LEDLED信号机信号机 LED信号机在不改变现有信号机点灯电路的前提下，利用LED技术实现铁路信号显示。LED信号机机构：由铝合金机构、发光盘、点灯装置、报警单元组成。2021/4/96 LED信号机主要优点：（1）可靠性高 发光盘由上百只LED和数十条支路组成，个别LED或支路故障不会影响信号正常显示。（2）寿命长 LED寿命可达10万小时，是信号灯泡的100倍，有利于实现免维修。（3）节省能源 信号灯泡功率为25W，发光盘功率不足信号灯泡的1/2，铁路信号机数量庞大

3、，点亮时间长，LED节能效果显著。（4）聚焦稳定 发光盘焦距在设计和生产中已经确定，并能够始终保持良好的聚焦状态，不需现场调整。（5）无冲击电流 LED信号机没有点灯过程中冷丝状态的冲击电流，有利于延长供电装置使用寿命。2021/4/97LED信号机主要缺点：（1）价格昂贵。（2）生产厂家多，设计生产标准未完全统一。（3）发光盘寿命长，但点灯单元、信号机构寿命不能同样长。2021/4/985 5、地面信号机的设置、地面信号机的设置设置原则：（1）设于列车运行方向右侧。城市轨道交通的地面信号机设于列车运行方向右侧，在地下部分一般安装在隧道壁上。（2）信号机柱的选择。高柱信号机具有显示距离远、观察

4、位置明确等优点，一般设于车辆的进段、出段信号机（以及停车场的进场、出场信号机）；其他对显示距离要求不远或由于隧道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。设置位置：（1）正线上的信号机设置。（2）车辆段（停车场）的信号机设置。2021/4/996 6、信号显示意义、信号显示意义 一般，除预告信号机外，所有正线信号机的主体信号均为绿、红两显示，绿灯表示正常行车，红灯表示停车。进站信号机带引导月白灯。预告信号机为黄、绿、红三显示。2021/4/910 城市轨道交通系统的信号显示距离一般由列车制动距离等综合因素确定。7 7、城市轨道交通信号显示距离、城市轨道交通信号显示距离8 8、信号表示器信号表示器 信

5、号表示器和信号机不同，它没有防护的意义，而是用来表示与行车有关设备的位置和状态，或表示信号显示的某种附加含义。我国城市轨道交通上采用的表示器有：进路表示器、线路表示器、调车表示器、道岔表示器、发车表示器、警冲标等。2021/4/911（1）道岔表示器 表示道岔的位置及其开通方向 道岔表示器道岔表示器8 8、信号表示器信号表示器 （1）道岔处于定位（道岔开通直股）：表示器的鱼尾形黄色标板顺着线路方向显示，白天沿着线路方向看不到该标板，夜间显示一个紫色灯光。（2）道岔处于反位（道岔开通弯股）：鱼形标板横着线路方向显示，白天沿着线路方向可见该标板，夜间显示一个黄色灯光。2021/4/912（2）警冲

6、标 用来指示机车车辆的停留位置，防止车辆侧面冲撞 2021/4/913（3）进路表示器 表示股道上进路开通的方向2021/4/914 (4)发车线路表示器发车线路表示器（动画）设置在车站站台上的列车发车始端，向司机表示能否关车门及发车的时机 白色闪光：表示里发车还有5s,提示司机关车门 白色灯光：表示可以发车 无显示：表示不能关车门、发车2021/4/915发车线路表示器（动画）2021/4/916二、继电器 继电器是自动控制系统中使用的一类电磁开关，是城市轨道信号设备中使用最多的一种电器设备。继电器相当于电路中的开关，可以接通和断开电路。通过继电器可以控制道岔的转换，锁闭和解锁进路，控制信号

7、机的开放和关闭等。最简单的一种是直流无极继电器。其工作原理为：（1）合闸，对电磁铁供电，吸动衔铁，带动中簧片，使中接点断开后接点而与前接点闭合；（2）电源切断后，铁芯失磁，衔铁因此自行释放，使中接点断开前接点并和后接点闭合。2021/4/917 继电器的前、后接点及中接点都接有引线片，当引线片用导线连接在一个外部电路时，由于继电器的衔铁被吸动或复原，就可以达到控制这个外部电路的目的。继电器原理（动画）2021/4/918继电器原理（动画）2021/4/919三、轨道电路 轨道电路也是车站内内基本设备之一，它是利用铁路的两条钢轨作为导线，两端以钢轨绝缘分界，与轨道继电器等设备组成的电气回路。轨道

8、电路用途：反映线路和道岔区段是否有车占用、传递列车占用信息、向列车传递信息、检查钢轨是否完整等。采用直流电源的轨道电路称为直流轨道电路，是最简单的一类轨道电路。它主要由绝缘节、轨道电源、限流电阻、轨道继电器等组成。其工作原理为：2021/4/920 1、当轨道电路区段空闲时，电流从轨道电源正极经过钢轨进入轨道继电器，再经另一股钢轨回到电源负极。这时因轨道继电器衔铁吸起，接通绿灯回路，信号机显示绿灯。图a 轨道电路示意图2021/4/921 2、当轨道电路区段有车占用时，由于机车车辆轮对的电阻很低，轨道电路被短路，轨道继电器衔铁落下，接通红灯回路，信号机显示红灯。图b 轨道电路示意图2021/4

9、/922 3、轨道电路的种类 （1）有绝缘轨道电路 （2）无绝缘轨道电路2021/4/923四、转辙机转辙机的作用1、转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。2、道岔转换到所需的位置并密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。3、正确反映道岔的实际位置，道岔尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示。4、道岔被挤或因故处于“四开”位置时，及时给出报警和表示。2021/4/924对转辙机的基本要求：1、足够的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。2、作为锁闭装置，当尖轨与基本轨不密贴时，不应进行锁闭，一旦锁闭，应保证道岔不因列车通过的震动而错误解锁。3、作为

10、监督装置，应正确反映道岔的状态。4、道岔被挤后，在未修复之前不应再使道岔转换。2021/4/925v 联锁的概念是在线路中引进了道岔，线路平面由“一维”变为“两维”后产生的。v 为了确定车辆在线路平面中的位置，必须首先确定列车走的线路，既确定“进路”；v 若要列车进入确定的线路，则必须扳动相关的道岔；v 扳动道岔后，不能让其他人员再扳动这组道岔，即必须“锁定”道岔；v 若要司机知道走的线路，则必须给出相应明确的信号。五、联锁2021/4/926v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

11、”关系。2021/4/9272021/4/9282021/4/9292021/4/9302021/4/9312 6502型电气集中联锁设备v 电气集中分为室内设备和室外设备两大部分。v 室内设有控制台、区段人工解锁按钮盘、继电器组合及组合架、电源屏、分线盘等设备。v 室外设有色灯信号机、电动转辙机、轨道电路、电缆线路及电缆连接箱盒等设备。2021/4/9322021/4/933 室内：l 控制台用于控制和监督道岔、进路和信号机。设有控制台的信号楼或行车室就是车站的控制中心。l 区段人工解锁按钮盘是辅助设备，主要在更换继电器或停电后，用它使设备恢复正常状态；另外，在道岔区段因故障不能解锁时，用它

12、办理区段故障人工解锁。l 继电器组合及组合架是实现联锁的设备，也是实行控制和监督用的继电器放置的地方。l 电源屏能不间断地供给整个电气集中用的各种交流电源和直流电源。l 分线盘是室内外电缆连接的地方。2021/4/9342021/4/9352021/4/9362021/4/937 室外l 色灯信号机给出各种信号显示；l 用电动转辙机转换和锁闭道岔；l 用轨道电路监督进路是否空闲。l 室外的导线一般用地下电缆，分信号电缆（虚线）、道岔电缆（实线）和轨道电缆。2021/4/9383 微机联锁v 利用微型电子计算机对车站值班员操作命令及现场设备表示信息进行逻辑计算，以实现对信号机、轨道电路及道岔转辙

13、机等设备进行集中控制的车站联锁设备。2021/4/9392021/4/940六、列车自动控制（ATC）系统 Automatic Train Controlv 列车自动防护（ATP）子系统 v Automatic Train Protectionv 列车自动监控（ATS）子系统 v Automatic Train Supervisionv 列车自动运行（ATO）子系统 v Automatic Train Operation2021/4/9411、ATC系统v ATC系统：列车按地面传送的速度（或距离）信息，自动控制列车运行的信号设备。v 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

14、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。v 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。2021/4/942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。v ATC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车在车站的停车控制。2021/4/943ATC 系统的组成v ATC 系统的设备组成 v 现场轨旁设备、车

15、载信号设备、控制中心及车站信号设备v ATC系统的功能组成 v ATO、ATS、ATP2021/4/9442021/4/945列车自动运行子系统v 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。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。v ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能的消耗。2021/4/9462、ATS列车自动监控子系统v 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。v 它给行车调度人员显

16、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）。2021/4/9473、ATP列车自动防护子系统v ATP子系统是ATC系统的核心和关键。v 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。2021/4/948中央控制室 2021/4/9492021/4/950车站控制室2021/4/951车载ATC2021/4/9522021/4/9532021/4/954 4、向列车传送控制信号v 目

17、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）。2021/4/955上海地铁采用的ATC制式共有五种制式v 1号线：采用美国GRS的ATC系统（模拟）；v 2号线：采用美国USS(美国钢铁公司）的ATC系统；v 3、4号线：采用法国ALSTOM（阿尔斯通）公司的ATC系统；v 5号线：采用SIEMENS 公司的点式ATC系统；v 8号线：采用ALCATEL公司的基于无线通信CBTC系统。2021/4/956不同的ATC系统向列车传送的控制信号v 上海地铁一号线

18、建于80年代末，当时模拟技术占主导地位，选用了基于模拟音频无绝缘轨道电路的ATC系统，其信息量小且是不连续的。v 上海地铁二号线建设时，数字技术走向成熟应用阶段，选择了基于数字编码轨道电路的ATC系统，控制中心向列车连续发送“目标速度”。v 上海地铁三号线的ATC系统，向列车传送的信息内容是“进路地图”的“目标距离”，由车载计算机自己决定运行速度。v 由于其运量及其车辆性能等原因，上海地铁五号线采用点式ATC系统。2021/4/957广州地铁采用的ATC制式v 1、2号线采用SIEMENS公司的ATC系统（数字轨道电路）；v 3号线采用ALCATEL公司的ATC系统 （移动闭塞）；v 4、5号

19、线采用SIEMENS公司的CBTC系统（无线通信）。2021/4/9585、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，经车站服务器传送给控制中心。2021/4/959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

20、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。2021/4/960上海地铁停车位2021/4/961地铁一号线停车标记和定位标记（1）2021/4/962地铁一号线停车标记和定位标记2021/4/9632021/4/9642021/4/965地铁一号线停车标记和定位标记（3）2021/4/966地铁一号线停车标记和定位标记2021/4/967北京地铁没有停车标记2021/4/968ATS系统监控作用，相当于控制中心本身，在出现故障时，有控制中心替代功能：收集，绘画列车运行信息 指挥列车运行，包括进路安排 调整列车运行ATP系统防护作用功能：监

21、督列车运行速度，检查列车位置 监督车门和屏蔽门开关 道岔区段检查进路安全ATO系统自动运行功能：自动运行 定点停车 开关车门ATC各子系统的功能2021/4/969七、闭塞v 为确保列车在区间运行安全而采取一定措施的方法称为行车闭塞法，简称闭塞。v 在双线区间，闭塞作用主要是保证列车之间一定的安全间隔。v 城市轨道交通的列车间隔控制（闭塞）均有列车运行自动完成。故为自动闭塞。2021/4/9701、固定闭塞v 固定闭塞将线路划分为固定的区段，不论前、后列车的位置，还是前、后列车的间距都是用已定的地面设备检测和表示。v 固定闭塞方式无法满足提高系统能力、安全性和互用性的要求；v 通过轨道电路判别

22、闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维修工作量较大，并存在较多缺点。2021/4/9712、移动闭塞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。2021/4/9722021/4/973CBTC（Communication Based Train Control)v CBTC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

23、备少。2021/4/974CBTCv 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。2021/4/9753、准移动闭塞v 预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态设定列车的可行车距离和运行速度。v 前行列车的定位仍沿用固定闭塞方式，后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式。v 准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，并没用完

24、全突破轨道电路的限制。2021/4/976八、城市轨道交通通信v 为保证现代化大客运量城市轨道交通系统列车运行的安全、可靠、准点、高密度和高效率，实现运输的集中统一指挥，行车调度自动化和列车运行自动化，城市轨道交通系统必须配备专用的、完整的和独立的通信系统，以保证轨道交通系统的正常运行。2021/4/9771、公务电话子系统 公务电话子系统为轨道交通管理部门、运营部门、维修部门提供一般公务联络（电话业务和非话业务），系统具备公用交换电话网的基本业务，还具备各种新业务功能，能够识别非话业务，并与无线系统连接，与当地公用电话网互联，可实现国内国际长途通信。专用电话子系统是调度员和车站（车辆段）值班

25、员指挥列车运行和指导设备操作的重要通信工具，是为列车运营、电力供应、日常维修和防灾救护提供指挥手段的专用的通信系统。2、广播子系统 广播系统是实现集中管理的重要组成部分。列车到发的预告，非常情况下乘客的疏导，以及为组织行车而将信息及时告知与行车相关的工作人员等等。2021/4/9783、闭路电视监视系统 控制中心的集中监视系统 车站闭路电视监视系统 4、时钟系统 主要由控制中心接收GPS/CCTV信号的接受单元、主备一级母钟系统、车站（车辆段）二级母钟、子钟、系统网管及传输通道等构成。以保证整个系统实现时钟的同步。5、电源系统 为通信系统内各个系统正常运行提供电源。2021/4/979感谢您的阅读收藏，谢谢！