城市轨道交通信号系统的介绍

中交机电局技术中心张志恒,2018年08月,城市轨道交通信号系统简介,让世界更畅通,2,八、信号施工图,3,1.概述在城市轨道交通系统中，信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统，它直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。它保证列车的行车安全，实现列车快速、高密度、有序运行的功能。联锁：为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又相互制约的关系，这种关系称为联锁。闭塞：闭塞就是用信号或者凭证，保证列车按照前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离(空间间隔制)运行的技术方法。,4,2.地铁信号系统分类尽管各类信号系统在实现列车控制方式、车地数据传输方式、列车定位方式和信息量等方面各有不同，但基本上可按以下方式分类：,5,6,1、地铁信号系统的组成地铁信号系统的核心是列车自动控制（ATC）系统。它由正线计算机联锁子系统（CBI）、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监控（ATS）子系统构成、数据通信子系统(DCS)、信号维护监测系子统、车辆段计算机联锁系统、培训系统、试车线信号系统等。,ATC系统,7,7,控制中心,车辆段,试车线,设备集中站,非设备集中站,培训中心,骨干网,车载设备,8,ATS系统,9,ATO车载人机界面,10,2正线信号系统的主要功能,11,12,1概述,目前城市轨道交通正在使用的信号系统主要有两种：基于数字轨道电路的准移动闭塞和基于通信的移动闭塞系统（CBTC)。准移动闭塞在国内地铁建设的初期有着广泛的应用，但近些年随着CBTC系统的快速发展，新建城市轨道交通项目已基本不再采用基于轨道电路的准移动闭塞技术，基于通信的移动闭塞已成为城市轨道交通信号系统的主流技术，是城市轨道交通信号系统的发展方向。,13,2CBTC的车地通信方式,CBTC系统在系统结构和功能日趋一致或接近的情况下，车-地双向连续通信方式是系统的关键技术之一和主要区别。目前移动闭塞的车-地通信媒介方式主要有两类：交叉感应环线方式（IL）无线扩频通信方式（RF）目前的CBTC系统中的无线扩频通信多采用开放ISM（工业、科学、医疗）频段2.4-2.4835GHz，不需要申请专用频段。也有少量系统可采用5.725-5.850GHz频段，但在我国该频段非开放频段，需要申请并付费使用。现在随着LTE技术的发展及在地铁信号系统中的应用，现在也有不少线路采用1.785-1.805GHz频段，该频段为行业频段，需要申请。无线扩频通信根据采用的传播介质的不同又分为：自由空间无线天线波导管漏泻电缆,14,3交叉感应环线方式（IL）,特点是系统成熟，应用范围广。传输特性好，抗干扰能力强。数据传输速率较低，能够满足列控数据的需求。感应环线电缆敷设于轨道之间，每25m交叉一次。每组感应环线控制距离约为1000m左右。沿钢轨和道床铺设，对轨道专业的维护有一定的影响。,15,4自由空间无线方式,自由空间传播的无线方式是目前CBTC系统研发、应用的主流方向。通常采用符合IEEE802.11系列标准的商用现货供应的无线设备。通信速率11Mbps至54Mbps。轨旁设置无线接入点AP和定向天线采用冗余配置，AP之间的间隔平均200400m。在频率覆盖方面相邻AP点之间设计为重叠覆盖，使得任何一个AP点的故障均不影响整个系统的正常运行。隧道侧壁或立柱安装，对轨道及附近设备无影响。,16,5漏泄电缆方式,特点是场强覆盖较好、均匀，抗干扰能力强。通信采用专用扩频通信标准，也可采用IEEE802.11标准，通信速率较高。单点AP的控制距离通常达600800m。可安装在线路顶部，也可安装在道床中间和侧壁。,17,17,6波导管方式,特点为信号传输损耗小，场强覆盖均匀，抗干扰能力强。通信标准采用IEEE802.11a或IEEE802.11g，通信速率11Mbps至54Mbps。单点AP的控制距离通常达1600m（每侧波导管长度800m）。挤压铝材质波导管强度较高，外部覆盖保护套，抗损坏能力也较强，基本可做到免维护。安装在道床一侧，需要时也可安装在隧道顶部。,18,7CBTC后备信号系统方案,后备系统根据功能需求不同，配置方案上也有所区别：联锁级：由计轴器、转辙机、信号机和联锁设备构成基本后备信号系统，实现自动站间闭塞功能。点式ATP级：在联锁级配置基础上，通过地面点式设备和车载ATP设备实现ATP的保护功能。点式ATO级：在点式ATP级的基础上增加车载设备的ATO功能。,19,20,主要室外信号设备1、信号机高柱、矮型、半高柱铸铁、铝合金透镜式、LED,21,2、转辙机电动、电液、电空电动：直流电动、交流电动,22,3、列车占用检测设备轨道电路25Hz相敏轨道电路、50Hz单轨条轨道电路计轴,23,4、应答器有源应答器无源应答器,24,25,1信号系统生产用房工艺要求,房间内墙面、天花选用水泥沙浆抹面刷乳胶漆、装修材料均按一级防火要求控制。信号系统生产用房的内装修，应满足信号设备的要求，应满足防雷、防尘、防潮、防震、防火、防鼠等要求；信号设备及电源室和其他信号设备用房净空应不低于2800mm，各设备用房应设防静电架空，架空地板净空要求不少于400mm。设备用房静电地板下地面应光洁平整，并需做液体硬化剂处理；信号设备用房应设甲级防烟防火门，运输通道的门洞尺寸应不小于12002100mm，向外开门；5）信号设备及电源室要求设空调，设自动灭火设备，室内不得有消防拴出口，空调出风口和照明灯具应避开设置在设备机柜正上方；6）信号系统维护管理用房按办公用房的标准设计；,26,2信号系统对线路的要求,有效站台端部至9/12号道岔岔尖（岔心至岔尖的距离向轨道专业落实）的距离应不小于11m，如下图所示两组对向9/12号道岔之间（岔尖到岔尖,岔心至岔尖的距离向轨道专业落实）的长度不小于一列车长加22m，如下图所示,27,3转辙机安装位置预留要求,要求道岔转辙机安装区域不设置隧道变形缝。道岔转辙机安装位置加宽部分高度为从隧道底部到轨面以上2m，如下图所示。道岔转辙机安装区域范围内设备高度高于轨面，设置人防门时应考虑关门区域避开转辙机高于轨面的安装区域。,28,3转辙机安装位置加宽要求,为满足道岔转辙机的安装要求，方便工程施工及运营维护，需要对转辙机安装处进行局部加宽。采用9号曲尖轨道岔，转辙机安装加宽位置至少在岔尖前1m，岔尖后7米加宽范围，共加宽8m。采用12号曲尖轨道岔，转辙机安装加宽位置至少在岔尖前1m，岔尖后8m加宽范围，共加宽9m。,9号道岔转辙机安装局部加宽范围示意图,12号道岔转辙机安装局部加宽范围示意图,29,4信号过轨预埋要求,过轨钢管采用预埋DN100/DN50无缝镀锌钢管。预埋钢管的弯曲半径R不得小于600mm，伸出管口与轨面齐平。原则上预埋钢管的伸出管口应紧贴隧道壁（或中隔墙）边墙。在施工时及施工后应用木塞或塑料盖堵住管口，切忌水泥等杂物进入、堵塞钢管，务必确保所埋钢管管内畅通。管口不应有毛刺，以免损伤电缆。,30,5车站内土建预埋预留要求,孔洞和预埋应在结构和装修施工过程中完成。地板下墙洞底边与结构楼板平齐。所有预埋钢管均为镀锌钢管，管内部应光滑，两端平整、长度一致，并在端头采取木塞等临时塞堵保护措施，避免杂物进入。垂直预埋镀锌钢管要求：至隧道上方预埋钢管必须一次连续贯穿隧道顶风道，风道内不得截断或焊接，下部管口伸出风道底板50100mm，上部管口与结构板平或者稍高；至隧道上方的预埋钢管，如室内设有离壁墙和水沟，应避开离壁墙或水沟，设在水沟和离壁墙外侧。水平预埋镀锌钢管要求：管两端伸出隔墙约50100mm。,31,6地面、高架车站信号设备用房法拉第笼,信号设备室隔墙应采用钢筋混凝土墙。信号设备用房的六面（墙、顶、地面或楼面）砼墙内用不小于8mm的钢筋焊成不大于0.6m*0.6m的网格作法拉第屏蔽笼，屏蔽笼与墙内主钢筋多数焊接。门应采用全金属屏蔽门，窗应用金属网覆盖，金属网采用不小于9mm2铝合金网，网格不应大于80mm*80mm。金属门和窗户金属网应与屏蔽笼采用铆接或栓接（砼墙内屏蔽笼应在对应为预留引出端子），栓接用电线截面不小于10mm2。防静电地板金属支架之间应互相可靠连接，或者在金属支架底部地面用0.2x20mm铜箔带铺成与防静电地板方格相同的网格，铜箔带交叉处用锡焊接。防静电地板相互连接的金属支架或者网格应采用10mm2铜带（扁平铜网编织带）与屏蔽层相连，至少4处。信号设备室内所含的门、窗应与屏蔽笼构成闭合的法拉第笼，屏蔽笼在地板下不超过5m预留一处引接端子，用于与室内综合接地端子排相连。,32,33,信号系统工期,信号系统施工总工期一般约10个月左右，主要影响因素如下：室外电缆支架安装、电缆敷设：洞通；相关材