城市轨道交通信号概论

1、 第第 2 页页 第一章 概论概论 什么是信号？ 接收端 人：眼耳鼻舌身意 电脑：电磁信号 第第 3 页页 第一章 概论概论 城市轨道交通信号系统就是以信息控制、城市轨道交通信号系统就是以信息控制、 信号灯具、信号标志物、信号仪表和信号信号灯具、信号标志物、信号仪表和信号 音响等向城市轨道交通行车人员传送列车、音响等向城市轨道交通行车人员传送列车、 调车运行条件，行车设备状态和行车有关调车运行条件，行车设备状态和行车有关 指示的技术与设备。其作用是保证机车车指示的技术与设备。其作用是保证机车车 辆安全有序地行车与调车作业。辆安全有序地行车与调车作业。 第第 4 页页 第一章 概论概论 信号的起

2、源信号的起源 轨道交通信号起源于英国。轨道交通信号起源于英国。 最早的列车指挥是由一位带绅士最早的列车指挥是由一位带绅士 礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工 骑马在前引导运行的，他边跑边以各骑马在前引导运行的，他边跑边以各 种手势发出信号指挥列车的前进和停种手势发出信号指挥列车的前进和停 止止。 第第 5 页页 第一章 概论概论 为确保安全，人们开始研究使用固定的信号为确保安全，人们开始研究使用固定的信号 设备：用一块长方形的板子，横向线路是停设备：用一块长方形的板子，横向线路是停 车信号，顺向线路是行车信号。车信号，顺向线路是行车信号。 可是，顺向线路的板子实际

3、上很难观察，故可是，顺向线路的板子实际上很难观察，故 又在顶端加块圆板。又在顶端加块圆板。 当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停 车信号，白色灯光表示行车信号。车信号，白色灯光表示行车信号。 1841年，英国人戈里高利提出用长方形臂板年，英国人戈里高利提出用长方形臂板 作为信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路作为信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路 上首次使用臂板式信号机。上首次使用臂板式信号机。 第第 6 页页 第一章 概论概论 第第 7 页页 第一章 概论概论 第第 8 页页 第一章 概论概论 第第 9 页页 第一章 概论概论 第第 10 页页 第一章

4、概论概论 城市轨道交通信号系统：信号+闭塞+联锁 第第 11 页页 第一章 概论概论 列车特殊的运行方式对信号的要求 区间 闭塞分区 第第 12 页页 第一章 概论概论 传统信号系统：主体（信号机）+辅助（车载信号） 闭环自动控制系统：主体（车载信号）+辅助（信号机） 第第 13 页页 第一章 概论概论 作用：1.安全（故障-安全 机制） 2.经济 第第 14 页页 第一章 概论概论 城市轨道交通信号系统的特点： 1、具有完善的列车速度监控功能 2、速度传输速率较低 3、联锁关系较简单但技术要求高。城市轨道交通信号自动控 制最大的特点是把联锁关系和ATP编/发码功能结合在一起， 且包含一些特殊

5、的功能，如自动折返、自动进路、紧急关闭、 扣车等，增加了技术难度 4、车辆段独立采用联锁设备 5、自动化水平高 第第 15 页页 第一章 系统组成系统组成 运行线列车自动控制 （ATC，Automatic train control） 车辆段信号控制系统 第第 16 页页 第一章 系统组成系统组成 第第 17 页页 第一章 系统组成系统组成 ATC组成组成 列车自动防护子系统列车自动防护子系统ATP(Automatic Train Protection) 列车自动驾驶子系统列车自动驾驶子系统ATO (Automatic Train Operation) 列车自动监控子系统列车自动监控子系统AT

6、S(Automatic Train Supervision) 车站联锁系统车站联锁系统IS(Station Inter Lock System) 第第 18 页页 第一章 系统组成系统组成 系统满足以下要求：系统满足以下要求： 信号系统必须确保列车运行安全安全。 满足运营及行车组织的要求。 需严格按照预定的时刻表（运行图）组织列车运行。 在控制中心能对全线列车集中监控，自动/人工运行 调整。 实现列车自动驾驶或有超速防护的人工驾驶。 具有必要的降级/后备控制模式。 第第 19 页页 第一章 系统组成系统组成 上海地铁5种ATC形式 1号线：采用美国GRS的ATC系统（模拟）； 2号线：采用美国

7、USS(美国钢铁公司）的 ATC系统； 3、4号线：采用法国ALSTOM（阿尔斯通） 公司的ATC系统； 5号线：采用SIEMENS 公司的点式ATC系统； 8号线：采用ALCATEL公司的基于无线通信 CBTC系统。 第第 20 页页 第一章 系统组成系统组成 ATP子系统主要作用 ATP子系统是ATC系统的核心和 关键。 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。 第第 21 页页 第一章 系统组成系统组成 ATO子系统的作用 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。 使用ATO子系统后，可以

8、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。 ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电 能的消耗。 第第 22 页页 第一章 系统组成系统组成 ATS子系统的作用 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。 它给行车调度人员显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）。 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）。 第第 23 页

9、页 第一章 系统组成系统组成 ATS界面 第第 24 页页 第一章 系统组成系统组成 联锁系统作用 实现联锁关系 将联锁的有关消息传送至 ATP/ATO系统，并接受ATS系统的 命令 第第 25 页页 第一章 系统组成系统组成 了解了解 厂修段修分厂修段修分修制，修制， 厂修段厂修段修合修修合修制制 第第 26 页页 第一章 车辆段线路车辆段线路 出入线出入线 一般按双进路设计，但规模不大的辅助停车场也可只设一条一般按双进路设计，但规模不大的辅助停车场也可只设一条 线。为保证行车作业安全，出入线与正线设计为立交。出入线。为保证行车作业安全，出入线与正线设计为立交。出入 线平、纵断面设计执行线平

10、、纵断面设计执行地铁设计规范地铁设计规范的规定。出入线应的规定。出入线应 为列车留有信号（列车驾驶模式）转换作业的长度。为列车留有信号（列车驾驶模式）转换作业的长度。 车辆段咽喉道岔区头部的两条平行线路间一般都设有一组交车辆段咽喉道岔区头部的两条平行线路间一般都设有一组交 叉渡线或叉渡线或“八八”字形单渡线。这是场内行车进路所必需的，字形单渡线。这是场内行车进路所必需的， 还能实现出入线临时调整运行进路。而对接轨于线路中途的还能实现出入线临时调整运行进路。而对接轨于线路中途的 且为侧式站台车站（不兼折返站）的出入线中的一条以立交且为侧式站台车站（不兼折返站）的出入线中的一条以立交 的方式跨越正

11、线，同时在其接岔前设置一组交叉渡线。的方式跨越正线，同时在其接岔前设置一组交叉渡线。 第第 27 页页 第一章 车辆段线路车辆段线路 停车列检线停车列检线 包括停车线、列检线，由于功能相近，通常设在同一库（棚）内。停包括停车线、列检线，由于功能相近，通常设在同一库（棚）内。停 车检线群的设计保证列车出入段顺畅，每条线路都应接通出入线。车检线群的设计保证列车出入段顺畅，每条线路都应接通出入线。 有条件时应设置出入线两个线群，使两线出入作业量较为均衡有条件时应设置出入线两个线群，使两线出入作业量较为均衡。 月检线月检线 具有停车功能。不论月检线与运用库组合或与检修库组合，每条月检具有停车功能。不论

12、月检线与运用库组合或与检修库组合，每条月检 线都需挂设接触网。由于列车靠自身动力行驶，因此月检线应与出入线都需挂设接触网。由于列车靠自身动力行驶，因此月检线应与出入 线有直接的通路，使按计划进行月检的列车能从线上直接进入月检库。线有直接的通路，使按计划进行月检的列车能从线上直接进入月检库。 同时月检线束还需接通牵出线，对需要转线的列车利用牵出线进行作同时月检线束还需接通牵出线，对需要转线的列车利用牵出线进行作 业。业。 第第 28 页页 第一章 车辆段线路车辆段线路 洗车线和不落轮镟轮线洗车线和不落轮镟轮线 洗车线可设计为贯通式和尽头式两种类型。洗车线可设计为贯通式和尽头式两种类型。 检修检修

13、线线 工程车工程车线及平板车线线及平板车线 牵出线牵出线 为段内调车作业而设的线路。段内需要用调机牵引推送列车的有关线为段内调车作业而设的线路。段内需要用调机牵引推送列车的有关线 路应集中在牵出线上出岔。对于实现全自动化运行的线路车辆段，牵路应集中在牵出线上出岔。对于实现全自动化运行的线路车辆段，牵 出线作为段内全自动化运行区和人工驾驶区的联络线路，以实现驾驶出线作为段内全自动化运行区和人工驾驶区的联络线路，以实现驾驶 模式的转换。模式的转换。 牵出线数量应根据调车作业方式和工作量确定，一般是一条。对仅承牵出线数量应根据调车作业方式和工作量确定，一般是一条。对仅承 担列车运行、停放、列检工作并

14、有洗车线的停车场，应根据出入线的担列车运行、停放、列检工作并有洗车线的停车场，应根据出入线的 通过能力决定是否设置牵出线。通过能力决定是否设置牵出线。 第第 29 页页 第一章 车辆段线路车辆段线路 走行线走行线 当停车列检线设为贯通式时，宜在车库外侧设一条走行线，当停车列检线设为贯通式时，宜在车库外侧设一条走行线， 以连接两端咽喉道岔区，便于列车转线。以连接两端咽喉道岔区，便于列车转线。 试车试车线线 为减少调车行程，避免列车转线而切割出入线，宜设在联合为减少调车行程，避免列车转线而切割出入线，宜设在联合 检修库外侧的适当位置。检修库外侧的适当位置。 往往先选择试车线线位，再进行车辆段总图布

15、置往往先选择试车线线位，再进行车辆段总图布置 材料线材料线 主要是为运输新到列车和物资而设置。主要是为运输新到列车和物资而设置。 第第 30 页页 第一章 设备设备 第第 31 页页 第一章 设备设备 控制中心 第第 32 页页 第一章 设备设备 中心计算机系 统 第第 33 页页 第一章 运营模式运营模式 1、ATS自动监控模式自动监控模式 正常情况下正常情况下ATS系统自动监控在线列车的运行，自动系统自动监控在线列车的运行，自动 向联锁设备下达列车进路命令，列车在向联锁设备下达列车进路命令，列车在ATP的安全保护的安全保护 下由司机按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。控制下由司机按规定的运行

16、图时刻表驾驶列车运行。控制 中心行车调度员仅需监督列车和设备的运行状况。每中心行车调度员仅需监督列车和设备的运行状况。每 天开班前，控制中心调度员选择当日的行车运行图天开班前，控制中心调度员选择当日的行车运行图/时时 刻表，经确认或作必要的修改，作为当日行车指挥的刻表，经确认或作必要的修改，作为当日行车指挥的 依据。依据。 2、调度员人工介入模式、调度员人工介入模式 调度员可通过工作站发出有关行车命令，对全线列调度员可通过工作站发出有关行车命令，对全线列 车运行进行人工干预。调整列车运行计划包括对列车车运行进行人工干预。调整列车运行计划包括对列车 实施实施“扣车扣车”、“终止站停终止站停”、改

17、变列车进路、增减、改变列车进路、增减 列车等。列车等。 第第 34 页页 第一章 运营模式运营模式 3、列车出入车场调度模式、列车出入车场调度模式 车辆调度员根据当日列车运行图车辆调度员根据当日列车运行图/时刻表编制车辆运用计划时刻表编制车辆运用计划 和场内行车计划，并传至控制中心。车场信号值班员按车辆和场内行车计划，并传至控制中心。车场信号值班员按车辆 运用计划设置相应的进路，以满足列车出入段作业要求。运用计划设置相应的进路，以满足列车出入段作业要求。 4、车站现地控制模式、车站现地控制模式 除设备集中站其他车站不直接参与运营控制，车站联锁和除设备集中站其他车站不直接参与运营控制，车站联锁和

18、 车站车站ATS系统结合实现车站和中央两级控制权的转换。在中系统结合实现车站和中央两级控制权的转换。在中 央央ATS设备故障或经车站值班员申请，中央调度员同意放权设备故障或经车站值班员申请，中央调度员同意放权 后，可改由车站现地控制。后，可改由车站现地控制。 在现地控制模式下，车站值班员可直接操从车站联锁设备，在现地控制模式下，车站值班员可直接操从车站联锁设备， 可将部分信号机置于自动模式状态，也可将全部信号机设为可将部分信号机置于自动模式状态，也可将全部信号机设为 自动模式状态，控制中心行车调度员应通过通信调度系统与自动模式状态，控制中心行车调度员应通过通信调度系统与 列车驾驶员、车站值班员

19、保持联系。列车驾驶员、车站值班员保持联系。 第第 35 页页 第一章 运营模式运营模式 5、车场控制模式、车场控制模式 列车出入场和场内的作业均由场值班员根据用车计划，直接排列进路。车列车出入场和场内的作业均由场值班员根据用车计划，直接排列进路。车 场与正线之间设置转换轨，出入场线与正线间采用联锁照查联系保证行车场与正线之间设置转换轨，出入场线与正线间采用联锁照查联系保证行车 安全。安全。 6、列车运行控制模式、列车运行控制模式 列车在正线、折返线上的运行作业时，常用列车在正线、折返线上的运行作业时，常用ATO自动驾驶模式和自动驾驶模式和ATP监督监督 下的人工驾驶模式，限制人工驾驶和非限制人

20、工驾驶模式均为非常用模式。下的人工驾驶模式，限制人工驾驶和非限制人工驾驶模式均为非常用模式。 （1）ATO自动驾驶模式自动驾驶模式 列车启动后，在列车启动后，在ATP设备安全保护下，车载设备安全保护下，车载ATO设备自动控制列车加速、设备自动控制列车加速、 巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，开关车门，司机仅需巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，开关车门，司机仅需 监督监督ATP/ATO车载设备运行状况。车载设备运行状况。 （2）ATP监督下的人工驾驶模式监督下的人工驾驶模式 列车启动后，车载列车启动后，车载ATP设备根据地面提供的信息，自动生成连续监督列车设备根据地面提供

21、的信息，自动生成连续监督列车 运行的一次速度模式曲线，实时监督列车运行。司机根据运行的一次速度模式曲线，实时监督列车运行。司机根据ATP显示的速度信显示的速度信 息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运行速息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运行速 度超过限制速度时，度超过限制速度时，ATP车载设备将对列车实施制动。车载设备将对列车实施制动。 第第 36 页页 第一章 运营模式运营模式 （3）限制人工驾驶模式）限制人工驾驶模式 司机以不超过车载司机以不超过车载ATP的限制速度行车，列车运行安全由司机负责，的限制速度行车，列车运行安全由司机负责， 当列车

22、超过该限制速度时，当列车超过该限制速度时，ATP车载设备则对列车实施制动。车载设备则对列车实施制动。 （4）非限制人工驾驶模式）非限制人工驾驶模式 在车载在车载ATP设备故障状态下运用，设备故障状态下运用，ATP将不对列车运行起监控作用。将不对列车运行起监控作用。 列车运行安全由司机、调度员、车站值班员共同负责。列车运行安全由司机、调度员、车站值班员共同负责。 7 、列车折返模式、列车折返模式 列车在列车在ATP监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达股监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达股 道牵出至折返线，由司机转换驾驶端，并折返至发车股道。道牵出至折返线，由司机转换驾驶端，

23、并折返至发车股道。 在在ATO有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股道有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股道 牵出至折返线，由司机转换驾驶端和启动列车，然后从折返线进入发牵出至折返线，由司机转换驾驶端和启动列车，然后从折返线进入发 车股道。车股道。 第第 37 页页 第一章 故障降级故障降级 信号系统故障由于种类较多、影响较大、处理较难、预见性信号系统故障由于种类较多、影响较大、处理较难、预见性 较差，一直以来都是地铁运营工作的难点。信号故障一般会较差，一直以来都是地铁运营工作的难点。信号故障一般会 造成列车晚点、行车间隔较大、列车舒适度较差等问题，关造成列车晚点、行车间隔较大、列车舒适度较差等问题，关 键设备故障甚至会造成