城市轨道交通信号与通信设备课件.pptx

1、城市轨道交通信号与通信城市轨道交通信号与通信设备设备学习目标掌握城市轨道交通的联锁及联锁设备的相关知识。了解城市轨道交通的闭塞设备的相关知识。掌握城市轨道交通通信设备的相关知识。熟悉城市轨道交通信号的基础设备的相关知识。城市轨道交通信号的基础设备7.37.27.1城市轨道交通的联锁及联锁设备城市轨道交通的闭塞设备7.4城市轨道交通的通信设备 城市轨道交通的各项信号基础设备包括信号机、继电器、轨道电路、转辙机、计轴设备、应答器等，它们是构成城市轨道交通联锁系统和ATC系统的基础。信号机是保证行车安全的设备，用来指挥列车及调车作业。行车有关人员必须熟知信号的显示方式，按照信号显示要求进行行车及调车

2、作业。城市轨道交通地面采用的色灯信号机在结构上与铁路信号机基本相同，但在设置原则和显示意义方面与铁路信号机有一定的区别。对于信号机的显示距离，城市轨道交道也有自己的规定，除了车辆段和有道岔的正线车站外，其他地方一般不设置地面信号机。城市轨道交通的自动化程度比较高，一般采用地面信号显示与车载信号系统相结合、以车载信号系统为主的运行方式，列车的运行速度不取决于地面信号机的显示，地面信号只起辅助作用。7.1.1 信号机信号机限界。设置于列车运行方向的右侧。AB 信号机的设置原则有以下两方面：1.信号机的设置原则（1）防护信号机。A （2）出站信号机。B2.正线信号机及表示器C （4）阻挡信号机。（3

3、）道岔防护兼出站信号机。（5）发车表示器。进段（场）信号机。设置在车辆段（场）的入口处，作用是指示列车从正线进段（场）。01 出段（场）信号机。设置在车辆段（场）的出口处，作用是防护正线，指示列车从段（场）进入正线。02 调车信号机。设置在车辆段（场），作用是指示调车作业。033.车辆段信号机 (1）正线信号显示。装备有全套车载设备并在基于无线通信的自动控制（communication based train control，CBTC）控制模式下的列车，定义为CBTC列车。故障的CBTC列车或是没有装备车载设备的列车，定义为非CBTC列车。非CBTC列车按照地面信号机的显示行车。地面信号机显示

4、由主显示（红、绿和黄色灯）和辅助显示（蓝色灯）组成，其中，主显示用于非CBTC列车，辅助显示用于CBTC列车。对于非CBTC列车，使用主显示，当接近地面信号机时，区域控制器发出一个安全信息给联锁让信号机不显示蓝灯。辅助显示（蓝灯）对于非CBTC列车为禁止信号。4.信号显示 绿灯。进路排列至下一架信号机，进路中的所有道岔都在直向且电锁闭，允许列车在线路限速条件下运行。01 黄灯。进路开放至下一架信号机，进路上至少有一个道岔在侧向且电锁闭，允许列车在道岔开通方向上按规定的限速条件运行。02 黄灯+红灯。引导信号，引导运行限速为25 km/h，并随时准备停车。列车安全完全由人工保证。034.信号显示

5、道岔防护信号机。每个道岔防护信号机有四个LED灯位。这些LED信号有以下五种显示方式：红灯。绝对停止信号。不允许列车越过此信号显示。04 蓝灯。CBTC列车可越过该架信号机，非CBTC列车不允许越过该架信号机。054.信号显示 绿灯。进路排列至下一架信号机，进路中的所有道岔都在直向且电锁闭，允许列车在线路限速条件下运行。01 红灯。绝对停止信号。不允许列车越过此信号显示。02 蓝灯。CBTC列车可以越过该架信号机，非CBTC列车不允许越过该架信号机。034.信号显示出站信号机。每个出站信号机都有三个LED灯位，出站信号机位于站台终端。出站信号机有以下三种显示方式：道岔防护兼出站信号机。每个道岔

6、防护兼出站信号机都有四个LED灯位，这些LED信号有以下五种显示方式：a.绿灯。进路排列至下一架信号机，进路中的所有道岔都在直向且电锁闭，允许列车在线路限速条件运行。b.黄灯。进路开放至下一架信号机，进路上至少有一个道岔在侧向且电锁闭，允许列车在道岔开通方向按规定的限速条件运行。c.黄红灯。引导信号，引导运行限速为25 km/h，并随时准备停车。此时列车的安全完全由人工保证。d.红灯。绝对停止信号，不允许列车越过此信号显示。e.蓝灯。CBTC更车可越过该架信号机，非CBTC列车不允许越过该架信号机。4.信号显示 绿灯。进路排列至下一架信号机。01 红灯。绝对停止，不允许列车越过此信号显示。02

7、 蓝灯。CBTC列车可越过该架信号机，非CBTC列车不允许越过该架信号机。034.信号显示阻挡信号机。阻挡信号机位于线路上的折返位置。这些信号机有以下三种显示方式：终端信号机。终端信号机设置在线路的终端。每个终端信号机有一个红灯显示。所有列车在此架信号机前方必须停车。对接近的CBTC列车不灭灯。4.信号显示4.信号显示 (2）正线信号显示的基本原则。如果仅有CBTC列车在一段区域运行，那么位于这两个CBTC列车间的信号机均为蓝灯。对于CBTC列车与非CBTC列车混跑的情况，非CBTC列车地面信号机为点灯（除蓝灯外），CBTC列车地面信号机为蓝灯。所有CBTC列车前方要接近的信号机，信号机为蓝灯

8、；所有非CBTC列车前方要接近的信号机，信号机为点灯（除蓝灯外）；对于蓝灯的信号机，非CBTC列车不允许越过此架信号机。a.绿灯。允许进段。A b.红灯。禁止列车越过该信号机。B4.信号显示C c.黄灯+红灯。引导进段。(3）车场信号显示。进段信号机。月白灯。允许调车。红灯。禁止越过该架信号机。AB 三显示列车阻挡兼调车信号机（绿灯封闭）。4.信号显示月白灯。允许调车。红灯。禁止调车或越过该架信号机。AB 二显示调车信号机。4.信号显示 行车信号和道岔防护信号应不小于400 m。01 调车信号和道岔状态表示器应不小于200 m。02 引导信号和道岔状态表示器以外的各种表示器应不小于100 m。

9、035.信号显示的距离各种地面信号机及表示器的显示距离应符合以下规定：各种地面信号机及表示器的显示距离为无遮挡条件下的最小显示距离。继电器由电磁系统和接点系统两大部分组成。电磁系统由线圈、固定的铁芯、轭铁及可动的衔铁组成，接点系统由动接点、静接点构成，如图7-1所示。1.继电器的结构图7-1继电器的结构7.1.2 继电器 （1）接通电源线圈通电产生磁通（铁芯、衔铁）产生吸引力（铁芯对衔铁）克服衔铁向铁芯运动的阻力（衔铁自重）衔铁吸向铁芯衔铁带动动接点动作前接点闭合、后接点断开。此状态称为继电器励磁吸起。（2）断开电源电流逐渐减少吸引力下降衔铁依靠重力落下动接点与前接点断开、后接点闭合。此状态称

10、为继电器失磁落下。2.继电器的基本原理继电器的基本原理如下：可见，继电器具有开关特性，利用其接点的通、断电路，可以构成各种控制和表示电路。（1）可以用较小功率的电信号控制继电器动作，由继电器控制较大功率的执行设备动作。城市轨道交通信号系统的控制对象，如信号机、道岔转辙机的功率都很大，现在大多都采用继电器控制。3.继电器的基本功能继电器主要有以下基本功能：（2）可以用继电器组成结构复杂的逻辑电路，对各种逻辑条件进行检查处理，构成功能强大的自动控制系统。在计算机控制技术应用之前，铁路信号的车站控制、区间控制、驼峰调车控制都曾采用继电控制电路，在计算机控制技术广泛应用的今天，许多电路仍然采用继电控制

11、。（3）当控制命令的发送端与执行端距离较远时，可将控制信号传送到接收端进行放大，动作执行继电器，实现远程控制。3.继电器的基本功能 轨道电路是以轨道线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘节（或电气绝缘节），接上送电和受电设备构成的电路。最简单的轨道电路如图7-2所示，其由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线、引接线、送电设备及受电设备等主要元件组成。1.轨道电路的基本组成图7-2最简单的轨道电路7.1.3 轨道电路 轨道电路区段钢轨完整且无车占用，轨道继电器GJ吸起，表示轨道电路空闲。当轨道电路被列车轮对分路时，轨道继电器GJ落下，表示轨道电路被占用。轨道电路有两个作用，一是监督列车的占用，二是传递行

12、车信息。2.轨道电路的基本原理3.轨道电路的作用1 转换道岔的位置，根据值班员的意图将道岔转换至规定位置。2 道岔转换到规定位置而且密贴后，实现机械锁闭，防止外力转换道岔。正确地反映道岔的实际位置，待道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示。31.转辙机的作用4 道岔被挤或因故处于“四开”(两侧尖轨均不密贴)位置时，及时切断表示并发出报警。转辙机的作用如下：7.1.4 转辙机 城市轨道交通线路常用的标准道岔有7号、9号、12号。在正线及折返线上统一采用9号道岔，常选用S700K型电动转辙机和ZD（J）9型电动转辙机。7号一般在车辆段或停车场内使用，常选用ZD6型转辙机。12号在一些重要的折返线

13、、渡线或联络线等线路上使用。2.转辙机的设置7.1.5 计轴设备 20世纪30年代，随着欧洲铁路轨枕的钢枕化，代替轨道电路作为铁路区段空闲检查的计轴设备随之出现。集现代传感技术和计算机技术的优秀成果，计轴设备越来越展现出其无比的优越性和广泛的发展空间，成为当今理想的铁路轨道区段、区间的空闲检查产品。计轴设备的最大优势在于它与轨道状况的无关性，这使其不仅具备检查长轨道区间的能力，而且也解除了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响铁路正常运行的困扰。1.计轴的优势 列车从所检测区间的一端出发，驶入区间，经过计轴点时，运算单元对传感器产生的轴信号进行处理、判别及计数，此时GJ落下，与此同时向所检测区间的另一端

14、发送占用信号，使接车点控制的GJ落下。区段计入如图7-3所示。发车端不断将计轴数及驶入状态等信息编码传给接车端。当列车驶出区间，经过接车端的计轴点时，接车端计数，接车端将计轴数及驶出状态传给发车端。区段计出如图7-4所示。当两端对计轴数及驶入、驶出状态校核无误后方可使两端GJ吸起，给出所检测区间的空闲信号。2.计轴系统的工作原理2.计轴系统的工作原理图7-3区段计入图7-4区段计出 应答器是高速率、大信息量的点式数据传输设备，主要用于在特定的地点实现车地间的数据交换，向列车提供可靠的轨旁固定信息与可变信息。这种信息传输既可以是单向的也可以是双向的。城市轨道交通中主要存在Amtech公司的基于美

15、国标准的TAG产品和基于欧洲标准的Eurobalise产品两种应答器，其技术特性不尽相同。应答器也称为信标（应答器是欧洲标准的称谓，信标是北美标准的称谓）。两种应答器在成熟的信号系统中是不可以互换的。7.1.6 应答器 （1）无源应答器。安装在钢轨中心的地面应答器无外接电源，平时处于休眠状态，仅靠瞬间接收车载天线的电磁能量而工作，将预置的报文数据发送给车载设备，直至电能消失（车载天线已离去）。其预置报文数据由应答器无线读写器写入后，固化在其存储单元中，因此，向车载设备发送的数据是固定不变的。无源应答器一般预存线路的公里标、限速、坡度等信息。1.应答器的分类按供电电源分类，应答器可分为无源应答器

16、和有源应答器。（2）有源应答器。有源应答器本身具备电源，存储的信息是可变的，通过外接电缆获得电源。有源应答器的信息是由其通过外接电缆的地面设备的实时状态控制的，一般设置在信号机或道岔旁，用于向列车传送实时可变信息，如信号机显示、临时限速、道岔位置等。一般情况下，无源应答器用于定位，有源应答器用于将地面变化的列车控制信息传送给列车。有源应答器又分为信号机应答器和进路应答器。信号机应答器安装于信号机旁与信号机相联锁；进路应答器安装于道岔前，指示是否需要以侧向速度通过道岔。1.应答器的分类 当列车驶过地面应答器上方时，只有当车载查询器位于其耦合谐振位置时，才能发射高频信号经车载天线将能量传递给地面应

17、答器，当地面应答器接收到能量被激活后，会将所存储的数据以频移键控的调制方式通过电磁感应传送至车上。01 在城市轨道交通中，应答器有4个基本功能：系统初始化，列车定位和轮径校核，精确停车，IATP模式运行。022.应答器的工作原理3.应答器的功能 轨道交通线路按照作业的范围大体上可分为两大部分，一部分是车站，一部分是区间。为了保证运行安全，提高运输效率，每个车站和区间都必须安装安全可靠的控制设备，实现对列车的运行制约，在站内的制约被称为联锁，在区间的制约被称为闭塞。无论采用继电联锁还是计算机联锁控制，室外的控制对象都是相同的，即通常被称为车站信号“三大件”的信号机、转辙机和轨道电路。信号机指示列

18、车运行或调车作业条件；转辙机控制道岔转换锁闭并监督道岔的位置；轨道电路监督线路状态及列车位置。联锁系统的任务就是实现对室外信号设备的控制和监督。联锁是指信号、道岔、进路三者之间相互制约的关系。7.2.1 联锁1.联锁的概念 道岔的定位、反位。01 联动道岔。排列进路时，几组道岔要求定位时则都要在定位，要求反位时则都要在反位。02 防护道岔和带动道岔。032.联锁道岔联锁道岔是指在车站联锁区范围内参加联锁的道岔。1 列车接车进路。列车进入车站（车场）所经过的进路。该进路始于进站信号机（或接车进路信号机），终于另一咽喉的出站信号机（进路信号机）。2 列车发车进路。列车经由车站或车场驶出所经过的进路

19、。该进路起于出站信号机，止于发车口。通过进路。列车经正线不停车通过车站（车场）的进路。33.进路 进路是列车在站内由一点运行至另一点的全部路径，包括列车进路、调车进路等。进路中包括若干个轨道电路区段。（1）列车进路。1 短调车进路。从起始调车信号机开始，到下一架阻挡信号机止的一个单元调车进路。2 长调车进路。由两个以上的单元调车进路组成。这里的长、短不是指进路长度的长与短，而是指调车进路中的阻挡信号机是一架还是几架。3.进路（2）调车进路。调车进路包括单元（短）调车进路和组合（长）调车进路。（3）基本进路和变通进路。当站内由一点向另一点运行有几条路径时，规定常用的一条路径为基本进路。基本进路一

20、般是两点之间最近的、对其他进路作业影响最小的进路。基本进路以外的其余进路均为变通进路（迂回进路）。设计变通进路的目的是提高作业效率，增加列车或调车车列运行的灵活性。当因正常行车线路上的道岔故障、轨道电路被占用或故障等原因不能开通基本进路时，可以开变通进路，使列车或调车迂回前进而不受阻。（4）敌对进路。同时行车会危及行车安全的任意两条进路称为敌对进路。3.进路1 当进路空闲时才能开放信号。2 道岔在规定位置且被锁闭时才能开放信号。当敌对进路已建立时，防护该进路的信号机不能开放。34.联锁的基本内容 为了防止建立会导致机车车辆相冲突的进路，必须使列车或调车车列经过的所有道岔锁闭在与进路开通方向相符

21、的位置上，必须使信号机的显示与所建立的进路相符。因此，应注意以下几点：联锁设备是指控制车站的道岔、进路和信号，并实现它们之间联锁关系的设备。联锁设备可以分散或集中控制，也可以采用机械的、机电的或电气的方法实现。7.2.2 联锁设备1.联锁设备的概念 联锁设备分为电锁器联锁和电气集中联锁两类。（1）电锁器联锁：已经被淘汰，不再使用。（2）电气集中联锁：用电气的方法集中控制或监督全站的道岔、进路和信号机，并且实现它们之间的联锁。电气集中联锁包括继电集中联锁和计算机联锁。由于由继电器组成的逻辑电路难以表达和实现复杂的逻辑关系，功能不够完善，安全性欠缺，不便于与现代化信息系统联网，无经济优势，因此势必

22、会被计算机联锁所取代。2.联锁设备的分类1 利用微型计算机对车站值班人员的操作命令和现场监控设备的表示信息进行逻辑运算后，完成对信号机、道岔、进路的联锁和控制，全部联锁关系由计算机及其程序完成。2 采用串行通信，节省大量的干线电缆，使光缆传输成为可能。用屏幕代替表示盘，缩小体积，丰富显示内容，简化结构，方便使用。32.联锁设备的分类4 采用积木式的模块化硬件和软件设计，便于站场变更，易于实现故障检测分析功能。计算机联锁的技术特征如下：计算机联锁进一步提高了设备的安全性、可靠性,增加和完善了联锁功能,方便设计,省工省料，降低了造价。1.监控机 监控机具有完成车站值班员操作命令处理和现场信息图像处

23、理及语音报警功能。采用双机互为备用可迅速切换的工作方式以保证系统不受任何单机故障的影响。2.联锁机 联锁机可完成现场信息采集工作，将采集信息与车站值班员的操作命令进行联锁运算，对现场设备发出控制命令。TYJL.II型计算机联锁（沈阳地铁车辆段）的组成拓 展 知 识 3.执行表示机和输入输出接口 执行表示机具有完成联锁机的输入输出的扩展作用。输入输出接口由继电器组成，用于与现场设备联结，完成信息采集和控制命令输出的任务。4.维修机 维修机可自动存储长达一个月的站场信息、车站值班员操作信息、联锁系统提供的提示信息、故障诊断信息的全部记录，并可以图像的方式再现，便于维修。5.控制台 控制台有多种形式

24、，并具有以下功能：单钩溜放、连续溜放、平面溜放；选用大屏幕显示器时，还可增加时间显示、音响信号、语音报警、汉字提示功能；具有检错、诊断、储存记录功能，故障可被诊断至板级。TYJL.II型计算机联锁（沈阳地铁车辆段）的组成拓 展 知 识 区间是指两个车站（或线路所）之间的轨道交通线路。相邻两个车站之间的区间称为站间区间。用信号或凭证保证列车间隔运行的技术方法称为行车闭塞法，简称闭塞，它是指列车进入区间后，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞或追尾。闭塞设备保证了在同一个区间（闭塞分区）内，在同一时间内，只允许有一趟列车运行。用以完成闭塞控制功能的设备称为闭塞设备。7.3.1 闭塞的有

25、关概念 行车闭塞法从时空上可分为时间间隔法和空间间隔法。最初采用的闭塞制度是时间间隔法，即前行列车和追踪列车之间必须保持一定时间间隔的行车方法。当先行列车出发后，经过一定的时间，才允许后续列车出发。电报和电话应用于行车即所谓电报或电话闭塞，该种闭塞曾起过重要的作用，但当联系错误时，将危及行车安全。采用两站间闭塞设备互相联锁的办法即为空间间隔法。空间间隔法是控制前行列车和追踪列车之间保持一定距离的行车方法。一般以相邻两车站之间作为一个区间，或将区间的线路划分为若干个独立的闭塞分区，一个区间或一个闭塞分区同时只能允许一列列车运行，因此能保证行车安全。它与时间间隔法相比是一个很大的进步。7.3.1

26、闭塞的有关概念 目前，用于城市轨道交通系统的闭塞制式有三种：固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。7.3.2 城市轨道交通系统的闭塞制式 (1）固定闭塞的优点。固定闭塞的优点（见图7-5）如下：1.固定闭塞图7-5固定闭塞的优点固定闭塞属20世纪80年代的技术水平，其运行间隔一般能达到180 s。1 线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列列车占用。2 闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计。列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在闭塞分区内的实际位置无关。31.固定闭塞4 制动的起点和终点总是某一闭塞分区的边界，其速度控制模式是阶梯式的。通过轨道电路判

27、别闭塞分区的占用情况并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维护工作量大，运营成本较高。01 轨道电路的工作稳定性易受环境影响，如道床漏泄阻抗变化、钢轨中的牵引电流干扰等。02 轨道电路传输信息量小，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码。由轨道电路向列车传输信息，传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量的实时数据传输。031.固定闭塞(2）固定闭塞的缺点。固定闭塞的缺点如下：利用轨道电路难以实现车对地的信息传输。04 固定闭塞系统无法知道列车在分区内的具体位置，因此，必须在两列列车间增加一个防护区段，这使得列车间的安全间隔较大，影响线路的使用率。05 固定闭塞无法满足

28、提高系统能力、安全性、互用性的要求。061.固定闭塞因此，固定闭塞已不适合城市轨道交通发展的需要。准移动闭塞属于20世纪90年代的技术水平，其运行间隔一般能达到90120 s。准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，即制动的终点总是某一分区的边界。而后行列车从最高速开始制动的计算点，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算确定（制动的起点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的）。2.准移动闭塞 (1）准移动闭塞的概念。准移动闭塞是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。由于准移动闭塞同时具有移动和固定两种定位方式，因此

29、它的速度控制模式既具有无级（连续）的特点，又具有分级（阶梯）的性质。若前行列车不动而后续列车前进，则其最大允许速度是连续变化的。当前行列车前进，其尾部驶过固定区段的分界点时，后续列车的最大速度按阶梯跳跃跟随。因此，准移动闭塞是介于固定闭塞和移动闭塞的一种闭塞方式。2.准移动闭塞 (2）准移动闭塞的特点。准移动闭塞的特点（见图7-6）如下：2.准移动闭塞图7-6准移动闭塞的特点1 线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一趟列车占用。2 列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上安全余量计算和控制的，确保不冒进前行列车占用的闭塞分区。制动的起点是动态的，终点是固定在某一

30、分区的边界（根据每个区段的坡道、曲线半径等参数，包含在报文中）上。32.准移动闭塞4 前行列车的定位沿用了固定闭塞方式，而后续列车的定位采用连续的或移动的定位方式。3.移动闭塞 移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，留有一定的安全距离；而后行列车从最高速开始制动的计算点，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算确定。目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，而制动的起点是随线路参数和列车本身性能的不同而变化的。(1）移动闭塞的概念。移动闭塞是不预先设定列车的安全追踪间隔距离，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式。(2）移动闭塞的特点。前、后两趟列车都采用移动的定位方式，不存在固定

31、的闭塞分区，列车之间的安全追踪间隔距离随着列车的运行而不断移动且变化，所以称为移动闭塞，其特点如图7-7所示。3.移动闭塞图7-6准移动闭塞的特点 与固定闭塞相比，移动闭塞列车的运行间隔相对减少；与准移动闭塞相比，移动闭塞具有更大的运用灵活性和更小的行车间隔，因此具备了更强的运行调整能力，并能最大限度地提高区间通过能力。1 移动闭塞的速度曲线是连续的。2 线路没有固定划分的闭塞分区。列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上安全余量计算和控制的，确保不追尾。列车间隔是动态的，并随前一列车的移动而移动。33.移动闭塞4 制动的起点是动态的，终点是相对动态的，轨旁设备的数量与列车运行间隔

32、关系不大。行车闭塞制式大致经历了电报或电话闭塞路签或路牌闭塞半自动闭塞自动闭塞的发展过程。1.电报或电话闭塞 区间两端的车站值班员用电话或电报办理行车联络手续，由发车站填制路票，发给司机作为列车占用区间的凭证，形成了电话闭塞法。目前，我国铁路只在基本闭塞设备停用或发生故障时，才将电话闭塞作为代用闭塞法使用。铁路闭塞制式的发展拓 展 知 识 2.路签或路牌闭塞 两站间没有设备上的锁闭关系，行车安全靠人工保证。电气路签（牌）闭塞，只在单线区段早期使用，以路签或路牌作为列车占用区间的凭证，两端车站各装设同一型闭塞机，相互间有电气锁闭关系。当一个闭塞机中存放的路签（牌）总数为偶数时，经车站双方共同操作

33、，发车站值班员可取出一枚路签（牌），递交司机作为列车占用区间的凭证。列车在区间运行的过程中（路签、路牌未放入闭塞机以前），在两站闭塞机中不能再取出第二枚路签（牌）。电气路签（牌）闭塞的缺点为：办理手续烦琐，路签（牌）还有可能丢失和损坏，因此区间通过能力低。在我国铁路上电气路签（牌）闭塞已经被淘汰，这个发展阶段称为人工闭塞阶段。铁路闭塞制式的发展拓 展 知 识 3.半自动闭塞 半自动闭塞是用人工来办理闭塞及开放出站信号机，而由出发列车自动关闭出站信号机并实现区间闭塞的一种闭塞方式。使用继电器控制电路完成两个车站间信息的传递、检查和验证，并与车站出站信号机构成制约关系。对于单线区段一般采用半自动闭

34、塞，虽然半自动闭塞在安全和效率方面不如自动闭塞，但由于它有突出的技术经济效益，因此在一些运输不太繁忙的铁路线路(特别是单线铁路)上仍然被大量使用。铁路闭塞制式的发展拓 展 知 识 自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区的状态自动变换通过信号机显示,而司机凭信号显示行车的闭塞方法。它是在列车运行过程中自动完成闭塞作用的。采用自动闭塞的区段，将站间区间划分为若干个小区间，称为闭塞分区。双线单方向自动闭塞如图7-8所示，它将一个区间划分为若干小段闭塞分区，在每个闭塞分区的起点都装设通过信号机用以防护其后方的闭塞分区。每个闭塞分区内都装设轨道电路或计轴器等列车检测设备，通过轨道电路将列车和通过信号机的显

35、示联系起来，根据列车运行及有关闭塞分区的状态使通过信号机的显示自动变换。因为闭塞作用的完成不需要人工操纵，故称为自动闭塞。4.自动闭塞图7-8双线单方向自动闭塞拓 展 知 识 自动闭塞不需要办理闭塞手续，并可开行追踪列车，它既保证了行车安全，又提高了运输效率。和半自动闭塞方式相比有以下优点：（1）由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，因此大幅度地提高了行车密度，显著地提高了区间通过能力。（2）由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，因此在提高通过能力的同时大大减轻了车站值班人员的劳动强度。（3）由于通过信号机的显示能直接反映运行列车所在位置及线路的状态，因而确保了列车在区间运行的安全

36、。铁路闭塞制式的发展拓 展 知 识 由于自动闭塞具有明显的技术经济效果，因此被广泛应用于各国铁路（尤其是双线铁路）中。更由于自动闭塞便于和列车自动控制、行车指挥自动化等系统相结合，因此它已成为现代铁路必不可少的基础设备。铁路闭塞制式的发展拓 展 知 识 信号系统一般由正线和车辆段两大部分组成，其中，正线系统称为列车自动控制系统，主要由ATP子系统、列车自动驾驶(automatic train operation，ATO)子系统、ATS子系统及计算机联锁四个子系统构成。以广州地铁为例，正线的信号设备采用西门子公司的ATC，车辆段采用国际领先的铁科院TYJLII型计算机联锁。西门子公司的ATC信号

37、联锁设备主要由SICAS子系统、ATP子系统、ATO子系统、具备集中和本地操作能力的ATS子系统等组成，室外设备主要采用了西门子公司的S700K型电动转辙机和FTGS（遥控音频无绝缘）轨道电路等先进设备。车辆段采用成熟的6502电气集中联锁系统（1号线）和铁科院TYJLII型计算机联锁系统（2号线），室外设备采用技术成熟的国产ZD6D型电动转辙机、50 Hz相敏轨道电路。现代信号系统列车自动控制系统拓 展 知 识 目前，世界各国的城市轨道交通信号系统大都采用ATC。ATC是一套完整的控制、监督、管理系统，位于管理级的ATS模块较多地采用软件方法实施联网、通讯及指挥列车安全运行；发送和接收各种行

38、车命令的ATP子系统确保列车的安全运行；车载ATP设备接收轨旁ATP设备传递的信号指令，经校验后送至ATO子系统完成部分运行的操作功能。3个子系统既相互独立又相互联系，完整的ATC能确保列车安全、快速、短间隔地有序运行。ATC的设备分布于控制中心（central control）、轨旁（wayside）及车上(vehicle)。其框图如图7-9所示。现代信号系统列车自动控制系统 图7-9ATC框图拓 展 知 识 在控制中心内，计算机系统、中心数据传输系统、控制台及阴极射线管（cathode ray tube,CRT）显示、信息管理系统及调度表示盘等的控制及表示信息通过数据传输系统与车站及轨旁的

39、信号设备相连接；轨旁设备通过车站数据传输系统与车站ATC系统相连，车站的ATC系统通过ATP子系统发出列车检测命令检查有无列车，并向车上送出ATP限速命令、门控指令及定位停车的位置指令；车上ATC系统根据ATP命令的数据和译码，控制列车的运行和制动，完成定位停车。ATC的功能如图7-10所示。现代信号系统列车自动控制系统 图7-10ATC的功能拓 展 知 识 （1）ATS子系统。ATS子系统由控制中心设备、车站设备及车载设备三部分组成。现代信号系统列车自动控制系统拓 展 知 识（2）ATP子系统。ATP子系统由轨旁ATP设备和车载ATP设备组成。（3）ATO子系统。当列车上的主控制器的模式选择

40、开关处于ATC方式时，车载ATO子系统才开始工作，其作用就像一个司机一样驾驶列车，即模拟司机驾驶列车。ATO子系统由车载ATO设备和轨旁ATO设备组成。城市轨道交通通信系统是为确保提供传输服务、给乘客提供信息，并且保证对车站及车上乘客进行高度控制而建立的一个视听链路网。通信系统为运营、管理及维修人员或其他系统的设备通过在一定的距离内传输诸如语音、数据、图像等电信号进行通信，通信的服务范围包括运营控制中心、车站、车辆段、站内及沿线。通信系统是多个独立的子系统的组合。这些子系统在设计上能协调工作，在不同的运营环境下正确地相互作用。各子系统应能对各自子系统内的故障进行检测和报警，从而确保整个通信系统

41、的可靠性。城市轨道交通系统对通信的要求是能够迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息，达到双向联通的要求。（1）对于运行组织而言，要保证将各站的客流情况、工作状况、线路上各趟列车的运行状况等信息准确迅速地传输到调度控制中心。同时，将调度控制中心发布的调度指挥控制命令与信号及时可靠地传送至各个车站及运行中的列车。（2）对于系统的组织管理方面，要保证各部门之间和上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。（3）要保证本系统与外部系统的联系便捷、畅通。7.4.1城市轨道交通系统对通信的要求7.4.2 城市轨道交通通信系统的组成 城市轨道交通通信系统应满足城市轨道交通运输效率、保证行车安全、提高现代化

42、管理水平和传递语音、数据、图像和文字等各种信息的需要，做到系统可靠、功能合理、设备成熟、技术先进、经济实用。城市轨道交通通信系统一般由传输、公务电话、专用有线调度、无线列车调度、闭路电视、广播、时钟、乘客信息、UPS不间断电源等子系统组成，构成传送话音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。其中，传输子系统(城市轨道交通骨干网)是通信系统中最重要的子系统，它不仅为本系统的各个子系统，而且也为其他自动控制管理系统提供信息通道。传输子系统是整个通信网络的纽带，它给通信各子系统及电力系统、信号系统、AFC系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车场的设备与控制中心的设备连接起

43、来。传输子系统一般用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。01 公务电话子系统为城市轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、车辆段、停车场等也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为专用有线调度电话的备份，一旦调度电话发生故障，可作为临时应急使用。011.传输子系统的功能2.公务电话子系统的功能7.4.3城市轨道交通各通信子系统的功能 专用有线调度子系统是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。根据列车运行组织和业务管理、指挥的需要，专用有线调度子系统一般分为四种：行车调度电话系统、电力调度电话系统、防灾调度电话系统和维修调度电话系统。01 无线列车调度子系统主要用于

44、解决固定人员(调度员、值班员)与流动人员（驾驶员、维修人员、列检人员等）之间的通话。013.专用有线调度子系统的功能4.无线列车调度子系统的功能 闭路电视监控子系统是轨道交通运营管理及保证运输安全的重要手段，它给控制中心的调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供有关列车运行、乘客疏导、防灾救火、突发事件等情况下的现场视频信息。01 广播子系统在为乘客提供列车到发时间、安全提示信息的同时，还能在紧急情况下或突发事件时为乘客提供疏散信息。015.闭路电视监控子系统的功能6.广播子系统的功能 7.时钟子系统的功能 时钟子系统主要是为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。8.乘客信

45、息子系统的功能 乘客信息子系统的主要功能是为乘客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等的文字或多媒体视频信息。9.UPS不间断电源子系统的功能 UPS不间断电源子系统主要为其他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPS主机发生故障时，通过电池组为设备供电，保证通信设备的正常运行。7.4.4 传输子系统 1.传输线的分类 传输线主要有：光缆和电缆（用于有线通信系统），漏泄电缆（用于无线通信系统），屏蔽对称电缆（用于广播系统），射频电缆、对绞电线电缆、电源线、并行总线等（用于连接无线电台、监视器、摄像机、广播喇叭、电话机、维修终端等各类设备）。城市轨道交通系统通信网采用两条独立的通信传输线，并将通信传

46、输信息（包括语音、数据、图像等）较均匀地分配到两条传输线上。如果其中一条线路发生故障或中断，就由另一条线路独立承担传输任务，起到备用线的作用，从而有效地保证城市轨道交通通信的可靠性。1 采用阻燃、低毒、低烟性能材料制作电缆外套（尤其是安置在地下隧道的电缆）。2 加强屏蔽、接地措施，保证安全接地和防止地下迷流造成侵蚀。采用易于维护保养的充油填充方式，因为电缆、光缆设置的空间有限（无论是地下隧道，还是高架结构的单轨轨道梁）。32.传输线的特点4 要求具有转换速度快、频带宽、容量大、抗干扰能力强、耐腐蚀等性能，一般均选择光纤传输线。1 电端机。电端机一方面将各个通信终端的语音、数据、控制信号、图像信

47、号等汇集起来；另一方面将其他通信终端送来的汇总后的各种信号进行分路，送向本终端的各类设备。2 光端机。光端机一方面将电端机汇总后的电信号转换为光信号（E/O），并通过光缆传输到所需送达的终端；另一方面将其他光端机经光缆送达的光信号转换成电信号提供给本终端的电端机（O/E）。33.光纤传输系统 光纤传输电缆（光缆）。利用光纤传输电缆容量大、抗干扰能力强的特点，完成对大容量信息准确、快速的传输。随着通信传输技术的发展，城市轨道交通的有线通信系统已普遍采用光纤传输方式。光纤传输系统主要由电端机、光端机和光纤传输电缆（线缆）组成。城市轨道交通通信系统交换网的作用是在车站系统完成各个车站之间的信息汇总传

48、输之后，将信号具体转接到每一个用户（如电话机）。目前，通信用交换机已从步进制交换机、纵横制交换机，发展到体积小、容量大、噪声低、功能强、扩容容易、维护简便的程控交换机，并被普遍采用。城市轨道交通系统是一个现代高新技术运输系统，必然选用程控交换机来组成通信交换网。7.4.5 程控交换网 城市轨道交通系统程控交换网由轨道交通专用电话网（为系统运行设置的专用业务电话网）和数字式程控电话网（为系统运转和对外联络设置的公务电话网）组成。01 城市轨道交通专用电话网的作用是为调度控制中心的调度员、车站值班员、车辆基地值班员等运行指挥操作人员提供直线电话服务和组呼功能，为轨旁电话和其他专用内部电话提供自动交

49、换功能。011.城市轨道交通系统程控交换网的组成2.城市轨道交通专用电话网2.城市轨道交通专用电话网 (1）站间直线电话功能。为了提高运行组织的效率，保证运行组织通信联络的可靠性和便捷性，站间直线电话只需拿起电话不必按键即可建立相互间的通话关系。站间直线电话的语音信号经由电缆芯线传输，用于相邻两个车站之间进行行车相关业务的联系。(2）调度电话功能。在调度控制中心，选用带有功能键和液晶显示器的多功能数字电话机作为调度控制台的电话机。在各个车站，选用带有功能键和液晶显示器的双音多频电话机作为调度电话分机。配置液晶显示器，可以显示呼叫方的数字编号信息，形成可见可闻的联络信息。总调度台的功能。A 各调

50、度台的功能。B2.城市轨道交通专用电话网C 集中电话机的功能。调度控制中心设有若干个调度控制台，如列车调度台、电力调度台、环境控制调度台、防灾报警调度台等业务调度台及一个总调度台。总调度台不与车站调度电话分机直接联系，仅与各个调度台通话，再由各个调度台向各车站调度分机传达调度命令。调度电话的功能如下：轨旁电话的功能。通过程控交换机及光纤传输系统的连接，车站内属于数字式程控交换电话网的用户（话机）间可通过拨号直接通话，也可通过拨号与其他车站或单位的用户通话，还可通过中继模块的转换，与市内电话用户建立联系。数字式程控电话网可用人工转接或自动转接方式与市话网连接，其提供的使用功能较多，如一般自动电话