城市轨道交通信号检测技术2012.ppt

城市轨道交通信号检测技术,轨道交通信号运营基础 轨道交通信号基础设备及原理,城市轨道交通信号运营基础,第一节 轨道交通和轨道交通信号的作用 一.轨道交通的作用和组成 现代化的旅客运输方式有轨道交通、道路、航空、水运等。轨道交通主要是城市轨道交通和铁路。与其他运输方式相比，轨道交通具有运量大、快速、安全、准时、低能耗等特点。 随着我国城市化进程的快速发展和以市场经济为主导的商务活动的日益频繁,城市交通矛盾逐渐严重，发展大容量环保型、经济型的城市轨道交通，已成为解决大城市交通矛盾的关键。国家产业技术政策明确指出: “在百万人以上城市,要优先发展以轨道交通为主的公共交通系统。” 目前我国100万人口以上的城市已发展到40余个，获得城市轨道建设规划批复的城市已有15个，总长达1460多公里；总投资规模约5000亿元左右，规划在1015年，2020年前建成。,轨道交通的作用和组成,还有一些城市的轨道交通规划正在规划编制中。近几年，我国对管理体制、投资方向、如何降低工程造价、技术难题攻关以及设备国产化方面做了大量的研究，并取得了突破性进展。随着城市轨道交通工程造价不断降低和建设资金筹措能力的增强，大规模修建城市轨道交通的条件已经具备。 城市轨道交通现已进入快速发展阶段，在把握机遇、快速发展的同时，更应重视政策的指导作用，因此，在可持续发展的战略指导下，发展城市轨道交通具有重大的现实意义。,轨道交通的作用和组成,轨道交通运输设备，是完成轨道交通运输任务的物质基础。它主要有下列几类技术设备组成： 线路和沿线的各种车站：线路是列车运行的基础，沿线的各种车站则是办理旅客运输的生产基地；而停车场是列车、车辆集散和装备基地；城市轨道交通的中间站，一般都不设置道岔，通称为无岔站。而在线路两端的折返站，以及可以进行调车作业和中途折返的中间站，必须设置道岔，这些车站可以通称为有岔站。在有岔站为了对道岔、信号进行联锁控制，所以也将这些车站称为联锁集中站。 供电和电力牵引：它是轨道交通的基础动力，尤其在现代电气化时代，轨道交通的任何部门都离不开电力。城市轨道交通的牵引电流一般采用直流1500伏，而铁路基本上都采用交流电力牵引。,轨道交通的作用和组成,车辆是轨道交通牵引和载客工具，城市轨道交通以不同的车辆编组运行，编组的车辆组合成为列车。在车辆维护基地，完成车辆的修理与整备，保持列车、车辆的完好和正常运用。列车的头部和尾部为带有司机室的车辆，信号的车载设备一般都设置于司机室及其车辆的底部。 轨道交通的通信、信号设备：通信信号设备轨道交通的神经系统，也是确保轨道交通正常运行的耳、目，特别是信号系统是保证行车安全和提高运输效率的专用设备。,轨道交通信号的作用,城市轨道交通运输的基本任务是安全、准时、高效率、高密度地运送旅客。影响轨道交通运输安全的因素很多，可分为轨道交通外部因素和内部因素。外部因素，又可分为人为因素和自然灾害两部分。人为因素中诸如：旅客携带危险物品、不法分子破坏等；自然灾害有暴雨、强风、洪水、地震，塌方落石等。内部因素，主要表现为设备的不良和违章作业两大方面，所以影响轨道交通运输安全的因素非常复杂，而且发生的地点和时间又是随机的。因此，必须采用可靠的“信号”设备来指挥列车运行，以确保列车的安全运行。从原始的“烛光信号”，到现代化的列车自动控制（ATC）系统，是长期的实践、经验的积累、不断改进和发展成的成果。,轨道交通信号的作用,在运输的实践中，即使轨道交通线路，桥梁、车辆等设备良好的情况下，也会发生列车冲突和颠覆事故。造成列车冲突的原因是两列或多列列车，同时占用同一个空间，或是由于道岔位置不正确，而导致列车驶入不允许进入的空间。另外，列车速度超过了线路的限制速度，也会引起颠覆事故。为了行车保证安全，把线路划分成若干轨道区段，每一个轨道区段内，只允许有一列列车按规定速度运行。如何保证一个轨道区段只有一列列车运行呢？所以在所划定的轨道区段入口处，设置防护信号机，以指挥列车能否驶入该轨道区段。,轨道交通信号的作用,信号的开放，必须检查线路空闲、道岔位置正确、防止错误操作等相关的制约条件，将安全技术与控制技术结合，构成轨道交通的信号安全系统，一般将铁路的信号系统包括：车站“联锁设备”、站间区间“闭塞设备”、对所管辖区域进行集中控制和监督的“调度集中设备”；城市轨道交通的信号系统，统称为列车自动控制（ATC）系统，ATC系统由列车自动监控（ATS）子系统、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动运行（ATO）子系统组成。,轨道交通信号的作用,在铁路的信号系统中，是以设置于轨旁的地面信号机作为“主体信号”，以其不同颜色的灯光显示，向司机发出不同的行车命令，完全由司机操纵列车的运行；而感应到驾驶室的车载“机车信号”，它只作为“辅助信号”，它向司机提供各种用于驾驶的“参考信息”。信号机显示进行信号，允许列车驶入信号机所防护的轨道区段；信号机显示禁止信号，则不准列车驶入信号机所防护的轨道区段。当安全技术设备和信号机的控制设备发生故障时，应立即显示禁止信号，以禁止列车驶入信号机所防护的轨道区段。,轨道交通信号的作用,这就是铁路信号系统中的“故障导向安全”原则，换言之，轨道交通信号系统必须满足：“故障导向安全”的要求。在城市轨道交通中，由于采用闭环自动控制系统，所以可以实现“无人驾驶”，尽管在现阶段还设有司机，然而由于已经设置了完整的ATC系统，所以在ATC系统完好的情况下，司机并不参与列车的运行操纵。因此城市轨道交通的信号系统中，可以不设地面信号机，而根据车载的机车信号“速度信号”和“距离信号”，自动地控制列车的运行。至于线路上设置的地面信号机，只是对非ATC控制的列车，或ATC控制列车在ATC系统失效时，作为列车的运行凭证。,轨道交通信号的作用,轨道交通信号在轨道交通运输中的地位和作用 在城市轨道交通系统包括：线路、车辆、供电、通信、信号、环控、售检票等子系统，在运营管理人员的协调下，共同完成着旅客输送任务，实现旅客的位移，形成“人公里”。这就是城市轨道交通运输所形成的产品，它蕴含着各个子系统所创造的价值。在城市轨道交通中，信号系统担负着保证行车安全、指挥列车运行的重要任务。 城市轨道交通信号系统的作用主要是：,轨道交通信号的作用,1. 确保列车运行的安全 轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键设备，只有在列车运行前方的轨道区段没有列车占用（列车进路空闲）、道岔位置正确、敌对或相抵触的信号没有建立等条件满足，才允许向列车发出允许列车前行的信号，所以列车只要严格按照信号的显示运行，就能够确保列车的安全运行；反之，如果列车不遵循信号的显示运行（违章运行），将导致事故，在城市轨道交通运输中，确保旅客的旅途安全，比什么都重要。所以信号系统担负着确保运输安全的重要使命，有了信号系统的保障，可以杜绝和减少列车运行事故、而且可以降低事故等级、缩小事故损失和承担事故的转移。,轨道交通信号的作用,2. 提高轨道交通的运行效率 信号设备在轨道交通建设中的投资尽管很少，但是对于提高行车效率起着极其重要的作用。 在轨道交通的铁路建设中，用于通信、信号的投资不到总投资的5，但其效益占铁路运输总效益的25%以上。在城市轨道交通中，由于采用了先进的信号系统，使列车的行车间隔大大缩短，可以达到2分钟，甚至小于2分钟的运营间隔，提高行车密度，缩短列车停站时分，由计算机系统根据设定的列车运行时刻表，自动、安全地指挥列车按列车运行图运行。据有关资料统计，铁路信号的单线自动闭塞系统，在组织追踪运行的条件下，可提高通过能力25%-30；而复线自动闭塞系统，可以提高通过能力1-2倍；,轨道交通信号的作用,采用调度集中系统，在不增加车站到发线的情况下，提高通过能力12-24。足以可见，现代化的信号系统，对于提高行车效率有着无可比拟的作用。换言之，如果信号系统失灵，或信号停用，将导致列车自动行车指挥系统处于瘫痪状态，只能靠调度人员“人工” 指挥列车运行，不仅增加了调度人员的劳动强度，行车安全更是难以保证，当然也导致行车效率极低，其损失难以估量。,轨道交通信号的作用,3. 信号系统是轨道交通现代化信息技术综合应用的集中体现 我国城市轨道交通信号系统中，已经普遍采用基于计算机实时控制的列车运行自动控制（ATC）系统，该系统由列车自动监控（ATS）子系统、列车自动保护子（ATP）系统、列车自动运行子（ATO）系统。列车运行自动控制系统是自动控制技术、计算机技术和数据通信技术在信号系统中的集中体现，也可以说是现代化信息技术在轨道交通信号系统的综合应用。,轨道交通信号的作用,世界信息技术的最新成果迅速地在轨道交通信号系统中得到应用，我国城市轨道交通（地铁、轻轨等）在近20年来得到迅速发展，而其信号系统随着信息技术的不断发展也产生了“革命性”的变化，原来设置于轨旁的“地面信号”已有“车载信号”所替代，其“信号”的内容，已发生根本性的变化，它不再是用“颜色”显示不同的速度等级，而由车载信号直接接收列车运行的“目标速度”、“目标距离”或“进路地图”，并且由车载计算机，直接控制列车的自动运行，实现列车在车站的程序定位停车和自动超速防护；,轨道交通信号的作用,随着数字编码技术的不断发展，模拟技术的信号系统，已被数字信号系统所替代，这一点在信号系统的“轨道电路”技术发展中尤为突出，模拟轨道电路中，只能向列车传送有限的“固定信息”，而利用数字编码轨道电路可以向列车传送各种不同的“变量”，以实现列车运行的自动控制；光纤传输通信技术和无线通信技术，都在信号系统中得到应用，尤其是近几年，基于无线通信的列车自动控制（CBTC）系统，也已经在国内几个特大城市的轨道交通信号系统中采用，这将对信号系统产生“革命性”的变化，为信号系统中废除传统的“轨道电路”和“地面信号”、为进一步缩短行车间隔，真正实现“无人驾驶”的列车自动运行，奠定了基础。,轨道交通信号的作用,轨道交通信号系统的基础技术，当然离不开上述自动控制、计算机、通信系统、数据传输等理论性很强的课程，但是，由于信号系统的特殊性，它还有一些“特有”和“专用”的检测设备和运营相关的基础知识，这正是本课程阐述的重点。,轨道交通线路简述,一、线路的组成 线路是列车运行的通路。它由轨道和下部建筑两部分组成。轨道(也称上部建筑) 由钢轨、轨枕、道床、道岔和联结零件、防爬设备等组成。 道床是铺设在路基面上的道碴(碎石或砂子)层，其作用是将轨枕传下来的压力均匀地传给路基，排除轨道中的雨水，阻止轨枕移动和缓和车轮对钢轨的冲击，使轨道具有足够的弹性。而城市轨道交通的停车场也采用道碴道床。但是正线的道床，一般都采用钢筋混凝土的“整体道床”，整体道床中预制钢筋组成排流网，将牵引形成的迷流，经迷流收集网回流到牵引变电所的负极，以减缓隧道洞体和道床中的钢结构骨架的电化腐蚀。利用钢轨作为信号系统轨道电路的传输通道，所以钢轨材质和道床结构对轨道电路参数影响很大，当然对道床结构也有相应的要求。,轨道交通线路简述,轨枕是钢轨的支座，用它保持钢轨的位置、方向及轨距。轨枕按制造材料分有木枕和钢筋混凝土枕两种；在曲线处除用轨枕保持轨距外，还加装有轨距杆，使调整好的轨距不变。不论采用哪一种轨枕，对轨道电路而言，都要求它对钢轨有较好的电气绝缘，而且轨距杆设于两根钢轨之间，也必须有良好的电气绝缘。我国普通轨枕的长度为2.5m，道岔用的岔枕和桥梁上用的桥枕，其长度有2.6-4.85m等多种。每公里线路上铺设轨枕的数量，一般在14401840根之间。,轨道交通线路简述,轨道交通线路简述,钢轨是承受列车车轮传来的力并把此力传给轨枕，引导列车按一定方向运行。因而它应有足够的强度，具备稳定和耐磨的性能，我国采用宽底式钢轨，它的断面很象工字梁，包括轨头、轨腰、轨底三个部分。钢轨类型是以每米钢轨重量来表示，如70kgm、60kgm、50kg/m、43kg/m等，钢轨越重越能承较大的冲击力，城市轨道交通正线一般采用60kg的钢轨。在车辆编组增加，列车速度提高的情况下，今后也有采用重型钢轨的可能。两根钢轨间的距离我国采用1435毫米。,轨道交通线路简述,钢轨长度，目前我国钢轨的标准长度为12.5m和25m两种。在铺设时，为了消除车轮通过轨缝处所引起的冲击力，可把钢轨焊接成几百米或几十米段，即所谓的长钢轨。减少钢轨间的接缝，就可减少行车阻力，不仅可以节省轨间联结零件，也节省线路及车辆的维修费用。长钢轨对信号系统的轨道电路而言，由于减少了轨间接缝的导接线，从而就少钢轨阻抗，使轨道电路的工作更加稳定，对于无绝缘轨道电路更为有利。,轨道交通线路简述,但是在站内道岔区段等特殊的地点，还必须留有钢轨接缝，钢轨连接处的联结零件，包括：鱼尾板,螺栓,螺帽和弹性垫圈等部分。钢轨接缝处必须保持的缝隙叫做轨缝，当温度变化使钢轨产生伸缩时，它可以起调节作用。而对信号系统的轨道电路来讲，一般轨缝处正好是轨道区段的分割点，所以在钢轨的接缝处设置“电气绝缘”，这就是轨端绝缘节。对于轨道电路区段中间的钢轨接缝处，应设置轨间导接线，将导接线焊接在轨缝两边，以减少钢轨阻抗，增大信号电流。,轨道交通线路简述,列车运行时，会产生作用在钢轨上的纵向力，使钢轨作纵向移动，有时甚至带动轨枕一起移动，叫做爬行，线路爬行往往引起轨缝不均，轨枕歪斜，甚至涨轨跑道，威胁行车安全。钢轨爬行也会使道岔不能转换。在城市轨道交通的正线区段，基本上都是复线单向运行，爬行现象加以必须防护。 下部建筑由路基、桥梁、隧道、涵洞等设备组成。在实际管理中，除路基外都不属于“线路”范围。 为了保证列车运行的安全，必须根据列车运行条件，向司机发出不同的信号显示，以指挥行车；而发出信号显示的地面信号机安装在线路旁，信号机的设置位置，与线路状态有直接关系，所以信号工作人员也应要对线路有一定的了解。,轨道交通线路简述,二、线路与信号 （一）线路平面与信号的关系 为了便于司机暸望，使司机能连续地看到信号显示，地面信号机尽可能设置于线路的直线线段上，因为曲线会影响信号机的显示距离，万一信号机必须设置在线路的曲线区域时，应采取特殊的措施，保证司机的了望无“盲区”。这一点对铁路信号系统尤为重要，因为铁路的地面信号是“主体信号”；而对于城市轨道交通，由于正线区间都不设地面信号，而站内道岔区段都是“矮柱信号机”，列车运行速度也比较低，所以，对这一点的要求不突出，但是对城市轨道交通的停车场的地面信号机，尤其是“进、出”车场的信号机，对此应予以关注。,轨道交通线路简述,地面信号机设在线路旁，离开线路中心要有一定距离，应符合建筑接近限界要求。由于曲线处的轨距有时要加宽，这时信号机距曲线线路中心的距离也应该相应地加大。 区间线路的最小曲线半径，因列车运行速度而异，行车速度越快，要求线路的最小曲线半径也越大。城市轨道交通的曲线半径一般不小于300米，困难地段不得小于250米。,轨道交通线路简述,（二）线路坡道对列车运行的影响 列车单位坡道阻力，在数值上等于坡道坡度的千分数i。所以坡道的坡度越大，则坡道的附加阻力也越大。在线路的牵引类型定下来以后，确定列车最大重量下的限制坡度，简称限坡(ix )。因此，限坡的大小，是线路建设的又一项重要指标，城市轨道交通正线的最大限制坡度为30，困难地段可采用35，其它线段可采用40。地铁隧道线路因排水需要，一般不设平坡而采用3的最小坡度。车站站台区段线路，由于停车及站台面的平缓要求，宜设在3坡道上。地面及高架线路车站不受排水影响宜设在平坡上。停车场坡度不大于1.5。,轨道交通线路简述,三、轨道交通平面图和纵断面图的简单表示法 如下图所示，轨道交通线路，是以横断面上距外轨半个轨距的垂直线AB，与路肩水平线CD的交点O在纵向的连线来表示的。这条纵向的连线就是线路的中心线，称为中线。 线路在空间的位置，是用它的线路中心线表示的。这条中心线在水平面上的投影，就是线路的平面图；它(其曲线部分展直后)在垂直断面上的投影，叫做纵断面图。由图可见，平面图能反映出线路的直线线段和曲线线段，纵断面图能反映出线路的平道线段和坡道线段。,轨道交通线路简述,纵断面图,轨道交通线路简述,线路平面图简单表示法,轨道交通线路简述,在平面图上注明有圆曲线切线长度T、曲线长度L、 圆曲线半径R和线路转向角A。有时也注有缓和曲线 长度。构成圆曲线的几项要素之间的关系，如图所 示。 线路坡道的坡度用千分率表示。 下图中的坡道的坡度为： 假设L为1000m，h为6m，即i=6。在纵断面图中， 既要注明坡道坡度，又要注明坡道长度。 列车单位坡道阻力，在数值上等于坡道坡度的千分 数。,构成圆曲线的几项要素：圆曲线切线长度T、曲线长度L、圆曲线半径R和线路转向角A。有时也注有缓和曲线长度。,轨道交通线路简述,坡道与坡道阻力,轨道交通线路简述,四、线路曲线对列车运行的影响与铁路信号的关系 (一)限制行车速度 列车在曲线上运行时，产生向外的离心力，这离心力使曲线外轨承受较大压力，外轨磨耗加重，同时也使旅客不舒服，严重时，车轮脱轨，造成列车倾覆。为了平衡这离心力，把曲线处的外轨抬高(超高)，使车辆内倾，借用车辆重力向内的分力来抵销或减轻离心力影响，保持作用于外轨、内轨上的总垂直压力大致相等。外轨超高度可按下式计算：,轨道交通线路简述,式中：h曲线外轨超高(mm)； v通过曲线时各类列车的平均速度(km/h)； R曲线半径(m)。 外轨超高是有一定限度的，最大超高h不得大于150mm，在上下行行车速度相差悬殊时，h不得超过125mm。 由于超高是按各类列车的平均速度来求得的，实际上，列车速度的不同，当高速或低速列车通过曲线时，超高就显得不足或太大，当超高与列车速度不适应时，就会产生向心力或离心力，因此，要根据曲线半径的大小决定最大允许行车速度，如下表所示。,轨道交通线路简述,轨道交通线路简述,（二）增加附加阻力 列车在曲线线路上运行，即使外轨超高，但外侧车轮的轮缘仍紧压外轨，摩擦增大；同时，由于内侧车轮和外侧车轮的滚动长度不同，车轮的滑行也加大了摩擦，单位曲线阻力的经验公式如下： 这一公式适用于曲线长度大于或等于列车长度的情况。如果曲线长度小于列车长度时，出现列车的一部分处于曲线段运行，另一部分处于直线段运行的情况，则列车实际上所受的单位曲线阻力(平均值)要小于计算值。,轨道交通线路简述,铁路区间线路最小曲线半径如下表所示 从公式中可见，曲线半径尺越小，曲线阻力越大，对列车运行的影响越大，即运营条件就越差。在设计时必须根据铁路所允许的旅客列车的最高运行速度，由大到小合理地选择曲线半径。我国铁路采用的曲线半径有4000、3000、2500、2000、1500、1000、1200、1000、800、700、600、550、500、450、400、350和300m。,轨道交通线路简述,缓和曲线和圆曲线,轨道交通线路简述,在铁路线上，直线和圆曲线不是直接相连的，它们之间需要插入一段缓和曲线，如图所示。缓和曲线的半径是变化的，它与直接衔接一端的半径是无穷大，逐渐变化到等于它所衔接的圆曲线半径(R)。这样，能保证列车平稳地从直线段进入圆曲线(或从圆曲线进入直线段)，使离心力逐渐增加(或消失)，可避免轮轨间的突然冲击，提高列车运行速度并提高旅客的舒适感。,(三)铁路曲线与轨距的关系,1.直线轨距。我国铁路直线轨距在钢轨头部内侧轨面下16mm处测量为1435mm，称为标准轨距，如下图所示。 轨距示意图,(三)铁路曲线与轨距的关系,下图表示出轮对与钢轨之间的相互位置。图中 为轨距，q为轮对宽度， 为轮缘与钢轨之间的活动量，保证轮缘能在两根钢轨之间自由滚动而不被卡住。,轮对和钢轨的相互位置示意图,曲线轨距,当机车车辆在曲线上运行时，上述情况就发生了变化。四轴车的走行部分，都是将两个轮对组装在一个转向架上。每个车的两个转向架之间可作相对的转动，而每一转向架中的两个轮对只能保持互相平行的位置，不能作相对的转动。 这种组装在同一转向架上始终保持平行的两根车轴之间的距离，叫做固定轴距。在通常情况下如下图所示，转向架通过曲线时两个轮对同两钢轨之间的相互位置是：前一轮对的外轮轮缘和后一轮对的内轮轮缘紧靠着钢轨。这时所要求的轨距应该是：,曲线轨距,转向架通过曲线时的情况,曲线轨距,从图中可见，当曲线半径越小时，f的值也就越大。当f 时，轨距就必须加宽，否则轮对将在轨道中被卡住。这就是在曲线处轨距要加宽的原因。但当曲线半径越大，f 时，轨距就不需要加宽了。,四、线路与信号,为了便于司机暸望，使司机能连续地看到信号显示，地面信号机尽可能设置于线路的直线线段上，因为曲线会影响信号机的显示距离，万一信号机必须设置在线路的曲线区域时，应采取特殊的措施，保证司机的了望无“盲区”。这一点对铁路信号系统尤为重要，因为铁路的地面信号是“主体信号”；而对于城市轨道交通，由于正线区间都不设地面信号，而站内道岔区段都是“矮柱信号机”，列车运行速度也比较低，所以，对这一点的要求不突出，但是对城市轨道交通的停车场的地面信号机，尤其是“进、出”车场的信号机，对此应予以关注。,线路与信号,在两条平行线路的曲线处，若一前一后设置信号机时，最容易被司机误认。如下图所示，在夜间，由A方向开来的列车，容易把信号机的信号显示误认为是给自己的，因为从远处看信号机的信号显示在左侧，而信号机a的信号显示反而在右侧。为此，在曲线处不准一前一后设置信号机，必须并排设置，如图中信号机a和信号机b那样。,线路与信号,在设置信号机时，信号机应避开设在比起动坡度还大的坡道上。道理很明显，列车停在起动坡度的坡道上刚刚能够起动，如果停在比起动坡度还大的坡道上，则就不能再起动了。如果避不开这种坡道，必须在信号机上加装容许信号，准许其在该信号机显示停车信号时不停车，用低速继续前进，但要求它随时都要作好停车准备，即遇到前方有障碍时及时停车。 禁止把信号机设在凹形有害坡度的坡道上，因为在此种地点停车后再起动时容易引起断钩事故。列车在下坡道上运行时，如果不制动就会超过线路最大容许速度，则该坡道的坡度叫做有害坡度。列车停在凹形有害坡度的坡道上时，车钩在受压状态，起动时将突然受到强大拉力，容易产生断钩事故。,线路与信号,禁止在凹形有害坡度的坡道上设置信号机,线路与信号,下行进站信号机X的外方800m范围内向车站方向有6的下坡道。接车股道末端又没有线路隔开设备(如铺设有虚线那样的安全线，就叫做有线路隔开设备)。因此，为了保证列车运行的安全，避免进站列车因停不住车,引起两列车冲突，则要求另一列车在站外停车，不准许同时进站。这种情况就叫做不准许同时接车。如果有图中虚线所示的线路隔开设备，条件就变了，就准许同时接车。,线路与信号,坡道与同时接车的关系,列车,凡挂有动力车或机车、并具备应有的车载信号设施，已编成、并连挂在一起的车列叫做列车。发往区间的单机、动力车也都按列车办理。 为了便于组织列车运行，所有在正线运行的列车都必须编制列车号码，称车次号。铁路车次号编号的原则是：向北京方向行驶的列车，为上行，以双数顺序编号；反之为下行，以单数顺序编号。每一对往返列车，应以两个连续数字编号。在同一昼夜内，同一区段内车次编号不能重复。列车编号的详细办法由铁道部统一制定。,列车,城市轨道交通的列车车次号，有的以上行、下行编号，有的以线路的走向，南、北、东、西编号，也有以列车运行的目的地号，加上列车出库顺序和线路编号为列车的车次号，一般有5-6位数字构成，前两位为城市轨道交通的线路编号，3.4位为列车的出库顺序号，最后两位为列车运行的目的地号。例如：车次号为011212，代表该列车为1号线的列车，它的出库顺序为12，该列车的目的地是上海火车站（上海火车站站的编号为12）；又如011296，前4位数表示1号线、出库顺序为12的时刻表列车，后两位数表示，列车已经由上海火车站站折返，开往目的地号为96的莘庄站。由于我国城市轨道交通列车自动控制系统采用不同厂商的产品，其列车自动监控子系统也不相同，所以各地城市轨道交通的车次号编号方式也不尽相同。,车站和区间,车站是轨道交通线路的分界点，完成各种行车作业的场所，城市轨道交通的车站设置，应方便乘客的集散，所以城市中心区域的站间距离一般在1-1.5公里，很少超过2公里。由于城市轨道交通车站的调车作业很少，因此，其车站的线路结构相对于铁路车站要简单，也就是说，城市轨道交通的车站一般不设用于列车“交会”和“待避”的股道，当然也不设道岔，只设置用于乘客候车的站台。根据车站设置，站台主要有两种结构，一种是岛式站台，另一种是侧式站台，地铁由于车站都在隧道内，为了减少隧道的截面积，所以多数是岛式站台，而地面车站大部分是侧式站台。,车站和区间,在线路两端的车站为了进行列车折返调车作业，所以必须设置道岔和相应的折返线、存车线等；另外，在一些主要车站为了进行“区段折返”和临时存车，所以也应设置道岔和相应的线路。在城市轨道交通线路中，一般隔3-5个车站，应设置一个“有岔站”，在信号系统中，一般将“有岔站”称之为“联锁集中站”，把主要的信号设备都集中在“联锁集中站”的信号设备室；“无岔站”的信号设备都设于邻近的的“联锁集中站”。,车站和区间,车站与车站之间的线路是区间。区间根据信号系统的结构有不同划分方式，在铁路半自动闭塞的情况下，站间为1个区间，两站之间只允许有一列车运行；在自动闭塞的情况下，站间区间划分成若干个“闭塞分区”，而每个闭塞分区都有通过信号机防护，通过信号机的显示根据列车的运行而自动变化，所以在同一个运行方向允许多列列车运行；在城市轨道交通ATC信号系统中，站间区间类似自动闭塞区段，划分成若干个“闭塞分区”，但是，在区间各个闭塞分区的入口处，它不设地面通过信号机，而且绝大多数城市城市轨道交通都采用无绝缘轨道电路，也就是“闭塞分区”之间不设“绝缘节”。,车站和区间,车站和区间,车站和区间,车站和区间,自动闭塞区段对于提高行车效率起着重要的作用，在站间区间长的铁路线路，自动闭塞得到广泛的应用。然而，由于城市轨道交通的地铁和轻轨，不适宜在隧道、路面或高架上设置通过信号机，所以只有在早期的地铁中曾经采用过自动闭塞系统。,移频自动闭塞发送电路1,移频自动闭塞发送电路2,移频自动闭塞接收电路,微机移频自动闭塞发送电路原理框图,微机移频自动闭塞接收电路原理框图,车站和区间,目前城市轨道交通都采用列车自动控制系统，其站内和区间轨道电路，普遍采用无绝缘的数字编码轨道电路，所谓“无绝缘”是指轨道电路的分割处，不设置“绝缘节”，完全采用“电气绝缘”的办法加以分割，实际上相邻轨道电路都是采用不同的“频率”予以区分，而在轨道电路分割点的轨间，设置了用于轨道电路发送和接收的“环线”或短路线，而大部分的“环线”，是“S”形的结构，图中所示“S”形的轨道电路分割点，其实钢轨并没有“隔断”，这一点提请读者注意，具体的结构在轨道电路一节中作详细介绍。,车站和区间,在列车自动控制系统中，根据闭塞设计以及轨道电路特性，将区间划分成，不同长度的“闭塞分区”，闭塞分区的长度，不同的ATC系统都不相同，一般在几十米至300米。这种不同长度的无绝缘数字编码轨道电路，不仅用于检测列车在那个轨道区段，而且当列车“占用”轨道区段时，根据该列车的进路条件，通过轨道电路向列车传送列车运行的“目标速度”或“目标距离”信息，列车收到这些信息以后，自动控制列车的运行速度，并实现超速防护，确保列车间保持短间隔地安全运行。,车站与信号机,(一) 车站分类 为了保证铁路行车安全和必要的通过能力，铁路上每隔一定的距离需要设置车站。车站把铁路线路分割成不同长度的“区间”，而车站就是相邻两个区间的分界点，所以车站和区间就是组成轨道交通线路的基本环节。铁路车站基本上都设有“站线股道”，根据车站的技术作业不同，设有会让站、越行站、中间站、区段站和编组站等等；另外，根据业务性质，还有客运站、货运站和客货混合站等。,车站分类,中间站除办理列车接发和通过作业外，还办理客货营业，但不能办理列车的解体和编组，也不能办理更换机车作业，区段站和编组站除办理与中间站同样作业外，还办理列车的解体和编组，以及更换机车等作业。为此，在区段站或编组站上都要有调车场和整备机车的设备(设机务段或机务折返段)。区段站与编组站的不同点在于，前者承办的列车解体和编组的作业量较小，而后者则是大量的，所以大部分列车是在编组场编成的。,车站分类,由于铁路的区间很长，有的区间可达20公里以上，为了提高铁路的通过能力，在两个车站之间还有可以设置一些分界点，这种分界点称为“线路所”，线路所不设“站线股道”；有了线路所就可以把原来的站间区间，划分成两个所间区间，在半自动闭塞的情况下，原来整个区间只允许一列列车运行，设立了线路所，就可以增加一列，允许两列列车运行了；但在这样的线路所两列车是无法进行交会和越行的，因为它没有站线。设有站线股道的“线路所”，可以使两列车进行交会和越行。不过这时就不叫“线路所”了，在单线区段叫会让站，在双线区段叫越行站。会让站和越行站都是有站线的分界点，所以是车站的一种。,车站分类,在几条铁路干线的交又地点(如北京站、郑州站)或接轨地点(如宝鸡站)需要设一个车站，统称为铁路枢纽站。在某些铁路线路的终端，往往是港口或大矿区，由于客、货运业务的需要，设置相应的客运站、货运站，也属于铁路枢纽站(如大连站、青岛站等)。铁路车站一般都设有“站线”，以完成不同的车站技术作业。在城市轨道交通车站只有客运业务，绝大部分的中间车站都不设站线，只设有站台，也就是说，城市轨道交通的中间站，基本上都没有调车作业，因此相对应铁路线路，车站的结构比较简单。除了设有站台的中间站外，线路的两端还设有折返站，另外在某些重要的车站也设有站线，以用于临时折返或存车。,车站分类,所以我们可以将城市轨道交通的车站类型，归结为：一般中间站、中间折返站和终端折返站。 （1）一般中间站 一般中间站，只办理乘客的上车和下车作业，设有除了正线线路外，不另外设置站线，所以在车站设置了用于乘客上、下车的站台，根据线路结构，站台设置有两种，一种是岛式站台，另一种是侧式站台，地铁一般中间站的站台大部分是岛式站台，而轻轨等高架城市轨道交通大部分是侧式站台，请见一般中间站示意图。,车站分类,车站分类,在城市轨道交通的主要车站，为了便于乘客的中转、换乘；或者为了临时存车；或者为了加快列车周转，提高运营效率；当列车发生故障而不能正常运行时，为使故障列车尽快撤离正线，必须对故障列车进行调度，因此，在全线每隔3-4个车站，就设置一个中间折返站。中间折返站的线路布置及信号的设置，应满足行车作业的需要，从下面的示意图可以清楚地看出，正常情况下，列车在该站为正线运行，只有在运营作业需要的时候，利用该站进行折返和存车作业。 下图中（A）站的线路结构，只有一条用于折返或存车的线路。（B）站设有两条折返线，而（C）站的线路结构比较特殊，当用于折返时可利用正线进行，站线一般可用于存车。,车站分类,车站分类,车站分类,车站分类,终端折返站 终端折返站设置于线路的两端，下图所示都是站前折返的线路结构，也有采用站后折返的方式。图例所示，在正常情况下列车到达终点站，可以分别采用“直进弯出”、“弯进直出”的折返方式，采用何种方式，在列车自动控制系统中，用“折返模式”加以设定。,车站分类,停车场,停车场主要是车辆检查、修理、维护保养的场所，所以车辆段（车辆分公司）都设在停车场。在停车场的线路配置中，首先要考虑的是停车线，或者称为车库，其停车线路由线路上运行列车数量，每条停车线一般可停放两列8节编组的列车，假如有30列车，那么至少应该设置15条停车线。另外还设有出入库线，应按双线配置，它与正线相连接；清扫线2条；洗车线1条，长420米，洗车线的中部设有洗车库，库内安装自动洗车机；检修线4条，建于双周双月检修库内；定修线2条，配置在定修库内，设有检查坑，可以停放一列车，其中一条还配有移动式架车机12台；架、大修线，共有6条线配置在架修、大修库内，每条线可以停放3节车；试车线，长1435米；临时存车线3条。还有：旋轮线、静调线、解钩线、材料线等等。,停车场,停车场是城市轨道交通列车存车、清洗、维护、架修、编组、试车等作业的基地。由于线路结构不同，而且每条线路所使用的车辆不同，所以一般情况下，每一条轨道交通线路设置一个停车场，但是有些线路因为车辆配置相同，线路之间又有连接的设施，相关的线路可以使用同一个停车场。这里要强调一点是车辆技术，城市轨道交通不同线路的车辆是由不同厂商提供的，而停车场都是车辆的维护、修理场所；另一个值得注意的是，不同的线路采用不同厂商的信号系统 而车载信号系统又与车辆相关，尤其是，列车在正线运行之前，必须在停车场的试车线先进行调试。同时，停车场也是维护轨道交通其他设备的基地，包括工务、电力、通信、机电、接触网等的综合维护中心，这些都是决定停车场内部线路配置和装备设施重要因素。,停车场,分界点与信号的关系,铁路区间的范围，单线是以相邻车站的进站信号机的中心线为界限；复线是以进站信号机与相邻车站的出口处“站界标”为界限。,分界点与信号的关系,铁路与城市轨道交通有一个很大的区别是，铁路列车在线路上是按左侧方向运行的，而城市轨道交通是按右侧方向运行，所以它们在信号机的配置上，方向是相反的。也就是说，铁路的信号机都必须设置于线路的左侧，而城市轨道交通的地面信号机都应该设置于线路的右侧。从上图可以清楚地看出，铁路是通过地面信号机来防护车站，而且车站与区间的分界也是通过地面信号机加以区分；至于区间内的“闭塞分区”界限，由其防护的“通过信号机”来划界。因此，铁路分界点离不开地面信号机，信号机是保证行车安全和提高线路通过能力的重要设施。,分界点与信号的关系,城市轨道交通有其特殊性，站间距离基本上只有1公里左右，由于指挥列车运行的“主体信号”，是“车载信号”，所以在不设道岔的车站都不再设置地面信号机，即使在设有道岔的车站，也不设置进站信号机和出站信号机，只有在折返站和列车出、入停车场的关键部位设置地面信号机予以防护，一般都可以归纳为“调车信号机”的范畴。对此，可参阅折返站和中间折返站的示意图。,分界点与信号的关系,城市轨道交通对列车的定位停车要求很高，所以车载信号的“距离信息”尤为重要，列车从接收的距离信息中可以精确的判断，列车在车站区域还是在区间。基于列车自动控制系统的要求，在速度码制式和准移动闭塞（关于速度码制式和准移动闭塞的列车控制系统请参阅城市轨道交通“列车自动控制系统”一书）的城市轨道交通中，利用车站与区间的轨道区段的精确划分，其相应轨道电路传送的不同信息，告之列车的所在位置，同时为了提高距离信息的计算精度，除了轨道电路以外，在线路的关键地点还设有地面“传感器”，列车接收这些传感器发来的“精确地点”等信息，计算出列车所在的精确位置。,股道编号 铁路车站，尤其在较大的车站，由于股道数目很多，为了便于使用、维修和管理，对站内股道应有规定的编号。股道的编号方法，单线区段的车站，从站舍一侧起依此为1股道，股道，3股道(可简称1道，道和3道)。其中用罗马字“”表示的为正线，即该股道与区间线路相连贯，一般情况下，列车通过车站时应经由正线。1道和3道叫到发线，即接发列车用的线路。道也兼做到发线用。股道编号两边的箭头表示列车运行方向。复线铁路的车站先编正线股道的号码，下行正线编为股道，上行正线编为股道，下行侧站线以单数编号、上行侧站线以双数编号，它们都从正线向外顺序编号。,股道和道岔的编号,股道和道岔的编号,股道和道岔的编号,股道和道岔的编号,道岔编号 铁路车站道岔编号的方法是：在下行列车进站一侧从外向内顺序编为单数，在上行列车进站一侧，顺序编为双数，并以站舍中心线作为划分单、双数编号的分界线，如上图所示。,股道和道岔的编号,城市轨道交通车站的道岔编号，有些与铁路车站的道岔编号相同，但是由于不少城市采用不同厂商的ATC系统，所以在道岔编号的方式上也不尽相同，如下图所示，由于城市轨道交通设有道岔的车站，基本上都是折返站，而折返站的道岔又都偏在站台的某一侧，所以它不宜以上、下行侧编号，在下图的车站，从始发站开始为第五个车站，因此道岔编号的第一位数为5，然后由站外向站内顺序编号为501.502.503.504，双动道岔，应连续编号。所以，在城市轨道交通的车站道岔编号方式，可以根据各个城市的实际情况作相应的调整。至今，关于城市轨道交通的许多设计标准还没有制定，道岔编号、信号机的显示方式等等，都有待今后进一步规范。,股道和道岔的编号,警冲标和股道有效长,警冲标 两条股道汇合在一起时，在两混合股道中心相距4m的地方，应设置警冲标，如下图所示。4m数值是根据车辆限界3.4m，再加上一些富裕间隙确定的。列车在股道上停车时，其尾部（一般指车钩）必须越过警冲标；由另一咽喉开来的停站列车，其头部也不得越过警冲标。 否则将妨碍其它列车，由另一股道的进出，导致两列车“侧面冲突”的危险。,警冲标和股道有效长,警冲标和股道有效长,信号机设置的位置与警冲标的坐标有关，信号机必须设在警冲标的内方，并且不得侵入建筑接近限界。警冲标至道岔尖轨尖端的距离(L冲)，是由道岔的辙叉号N、道岔的连接曲线半径R和两线路中心线间的距离S来确定。,警冲标和股道有效长,股道的有效长度 铁路车站股道有效长度，应大于或等于规定的列车长度，再加上附加长度(30m)。车站上的每一条股道，都有全长和有效长度之分。股道全长，指股道的实际长度，也就是，指该股道一端的道岔基本轨接缝处，至另一端的道岔基本轨接缝处的长度，这是由于铁路中间站，因调车作业的需要，在车站两端都设有道岔。假如是尽头站或尽头线，股道全长是指，该股道一端的道岔基本轨接缝处，至股道另一端车档之间的距离。,警冲标和股道有效长,股道有效长度，是指在股道全长范围内，可以停留列车、车辆而不影响邻线行车的长度。由于股道的设置位置不同，其起止点也不一样。决定股道有效长度起、止点的因素有：警冲标、信号机，道岔尖轨尖端及车档等。如下图所示，图中分别标出了各股道不同行车方向的有效长度。通常，一个区段内，各站供列车到达或出发的线路(到发线)的有效长，度应力求致，因为确定列车长度的重要原因之一，就是要考虑列车运行区区段内，各站到发线的有效长度，如果相差太大，就要按最小的有效长度来确定。,警冲标和股道有效长,股道的有效长度，一般情况下应从出站信号机至警冲标，同一股道，不同方向的股道有效长度是不同的，图中Lx3和Ls3以及Ls4和Lx4，其长度不一定相同，所以必须分别标出。城市轨道交通的中间站与铁路的中间站不一样，它没有道岔，当然也不没有警冲标，其列车停站也都停于正线，所以站台区域正线股道的长度，都与站台的长度相等，站台区域股道的长度，对于线路上轨道电路的划分有关，尤其在列车自动定位停车系统中，列车的停车“对位”至关重要。列车进入站台区域轨道区段，控制中心和列车本身都可以判断，已经进入站台区域，列车可以进入定位停车程序控制。在ATC系统中，站台区域轨道电路的设置很重要，它不仅用于定位停车还利用这个特殊的轨道区段来进行列车与控制中心之间信息交换。,警冲标和股道有效长,警冲标和股道有效长,铁路的列车编组,铁路列车是编组并连挂在一起的车列，一般挂有机车或动力车、配备相应的边灯或尾灯、并设有机车乘务组和车长。发往区间的单机、动力车及重型轨道车，也都按列车办理。 列车按照运输的性质和用途可分为：旅客列车、军用列车、混合列车、快运货物列车、其他货物列车及路用列车等。旅客列车按其速度和用途又可分为国际列车、特别快车、直通快车、普通旅客列车及市郊旅客列车等等。军用列车是专门运送部队及军用物资的列车。混合列车是客、货车辆混合编组的列车。快运货物列车是用于需要快速运输易腐货物及牲畜等。其他货物列车包括直达、直通、区段、摘挂及小运转列车等。路用列车是装运路用材料、事故救援以及为其他公务需要所开行的列车。,铁路的列车编组,铁路的列车编组,铁路为了便于组织列车运行，所有在铁路各区段运行的列车都必须编定列车号码，称车次。车次编号的原则为：凡干线上的列车向铁道部所在地的方向行驶者称为上行，编成双数。反之为下行编为单数。支线上的列车向连接干线的车站行驶者为上行，编为双数，反之为下行编为单数。每一对往返列车，应以两个连续数字编号。在同一昼夜内，同一区段内车次编号不能重复。列车编号的详细办法由铁道部规定。,铁路的列车编组,1始发直达列车在一个车站装车后直接编组或在相邻几个车站装车后编组，通过一个及其以上编组站不进行改编作业的列车； 2技术直达列车在技术站编组，通过一个及其以上编组站不进行改编作业的列车； 3直通列车在技术站编组，通过一个及其以上区段站不进行改编作业的列车；,铁路的列车编组,4区段列车在技术站编组，开行距离为一个区段，在中间站不进行摘挂车作业的列车； 5沿零摘挂列车在技术站(或中间站)编组，在区段内中间站进行零担货物装卸和车辆摘挂作业的列车； 6枢纽小运转列车在枢纽内的几个车站之间开行的列车。,城市轨道交通分界点,1. 车站 城市轨道交通的车站是提供乘客上下车及换乘和运行管理的地方。一般设在地下的车站空间较小，且封闭，乘客疏散不便，设计时必须保证乘客安全，使用方便，有良好的通风、照明、防火、防噪音设施。按功能可分为四种： 中间站：只供旅客乘降用，量最多； 折返站：有折返线路设备，可提高效率节省开支； 换乘站：既供旅客乘降又为旅客提供换乘的车站； 终点站：线路两端的车站，除了供旅客上、下或换乘外，通常设置若干条尽端线提供给列车停留、折返、检修等用。,车站设置和站间距离,车站应设在：较大的交通集散点，如公园、商场、文体场馆、火车站、机场、地面交通枢纽等；城市新开发区；地铁线路交叉点等。站间距离一般为1公里左右， 基本上不超过2公里。,区间闭塞,闭塞的基本概念 为保证铁路必要的通过能力和行车安全，铁路线路以车站为分界点划分成若干个区间。列车在区间内运行的时候，列车速度快、质量重、制动距离长，又不能避让。因此，必须采取技术措施确保列车在区间内运行安全，在同一区间，只准许一列列车运行。我们把在规定区间，只准许一列列车运行的方式称为闭塞，实现闭塞方式的设备叫做闭塞设备。 为了保证列车在区间内行车安全，列车由车站驶向区间运行的条件：一要验证区间空闲；二要有进入区间的凭证；三要实行区间闭塞。,实现区间闭塞的制度,1.人工闭塞：采用电气路签或路牌作为列车占用区间的凭证，由接车站值班员检查区间是否空闲。因为这种方法，在交接凭证和检查区间状态都是依靠人来完成，所以叫做人工闭塞。 2.半自动闭塞：人工办理闭塞手续，列车凭出站信号机或线路所通过信号机的进行信号显示作为发车凭证，列车发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。发车站要发车，值班员必须在办理好闭塞手续，才能开放出站信号机；列车出发后，出站信号机自动关闭，区间闭塞；列车到达接车站后，靠接车站值班员确认列车整列到达，向发车站发送复原信息，使区间闭塞复原。这种方法，既要值班员办理操纵，又需依靠列车的作用自动动作，所以称之为半自动闭塞。,实现区间闭塞的制度,3.自动闭塞 将站间铁路线路分为若干个闭塞分区，在每个闭塞分区的分界处，设立通过信号机，站内和区间均装设轨道电路。根据列车运行及闭塞分区状态，自动地变换通过信号机的显示，将闭塞分区占用情况自动地通知追踪列车，这种方法，不需要人的操纵，故称为自动闭塞。 4.移动自动闭塞 列车运行间隔自动调整，又称移动自动闭塞系统。这种设备不需