信号系统的基本构成和功能

1、【能力目标能力目标】1掌握各种信号设备故障的应急处理程序；2能进行各种信号设备故障应急处理的演练。【学习任务学习任务】1了解城市轨道交通信号系统的基本结构和作用；2按应急处理程序处理各种信号设备故障；3按各种信号设备故障应急处理演练方案分组进行模拟演练。【任务书任务书】 1了解城市轨道交通信号系统的基本组成； 2.掌握列车自动控制系统各子系统的基本功能。1城市轨道交通对信号系统的要求 (1)安全性要求高 (2)通过能力大 (3)保证信号显示 (4)抗干扰能力强 (5)可靠性高 (6）自动化程度高 (7) 限制条件苛刻 (1)具有完善的列车速度监控功能 城市轨道交通所承担的客运量巨大，对行车间隔

2、的要求远高于一般铁路，最小行车间隔能达到90S甚至更小，因此对列车运行速度监控的要求极高。 (2)数据传输速率较低 城市轨道交通的列车运行速度远低于铁路干线的列车运行速度，最高运行速度通常为80km/h，所以信号系统可以采用速率较低的数据传输系统。但是，随着城市轨道交通信号自动化技术的不断发展，对信息需求越来越多，信号系统也逐步采用速率较高且独立的数据传输系统。(3)联锁关系较简单但技术要求高城市轨道交通的大多数车站没有配线，不设道岔，甚至也不设地面信号机，仅在少数有岔联锁站及车辆基地才设置道岔和地面信号机，故联锁设备的监控对象，远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远没有铁路复杂。城市轨道交通线

3、路除折返线外，全部作业仅为旅客乘降，非常简单，通常一个调度中心即可实现全线的联锁功能。(4)车辆基地采用独立的联锁设备城市轨道交通的车辆基地具有类似于铁路区段站的功能，办理的作业远较正线复杂，其中主要有列车的编解、接发和试车等，为适应各种作业的需要，车辆基地必须具有较多的线路、道岔和信号设备。也正因为上述原因，城市轨道交通车辆基地的信号设备不需要实现高度的自动控制功能，因而一般采用独立的联锁设备。城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制（ATC, Automatic Train Control)系统和车辆基地信号控制系统两大部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工

4、况监测及维护管理，由此构成了一个高效的综合自动化系统，如图3-1所示。 列车运行自动控制（ATC）系统包括列车自动防护（ATP, Automatic TrainProtection)、列车自动运行（ATO, Automatic Train Operation）及列车自动监控(ATS) 3个子系统，简称“3A”系统。系统需设置行车调度中心，沿线各车站设计为区域性联锁，其设备放在控制站（一般为有岔站），列车上安装有车载控制设备。OCC与控制站通过有线数据通信网连接，OCC与列车之间可采用无线通信进行信息交换。ATC系统直接与列车运行有关，因此ATC系统中的数据传输要求具有比一般通信系统更高的安全性

5、、可靠性、实时性。(1) ATP子系统ATP子系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实施列车位置监测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输人，与ATS, ATO及车辆系统连接并进行信息交换。采用轨道电路传送ATP信息时，ATP子系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，并包括与ATS,ATO、联锁设备的接口设备。 ATP子系统将从地面获得的前行列车位置信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度等信息，通过轨道电路等不断地传至车上，由车载设备计算得到当前所允许

6、的速度，或由行车调度中心计算出目标速度传至车上，并和车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行，以缩短列车运行间隔，保证行车安全。ATO子系统主要实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括列车自动折返，根据调度中心的指令使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行，自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，传送车门和屏蔽门同步开关信号。 使用ATO后，可使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，因此明显提高了乘客的舒适度，提高了列车正点率并减少了能量消耗和轮轨磨损。ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备两部分。ATS子系

7、统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理，其功能包括：调度区段内列车运行情况的集中监督与控制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作，按行车计划自动控制轨旁信号设备以接发列车，列车运行实迹的自动记录，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调度员操作记录，运输计划管理等，还具有列车车次号自动传递等功能。ATS子系统包括调度中心设备和ATS车站、车辆基地分机。调度中心ATS设备有中心计算机系统、工作站、显示屏、绘图仪、打印机、UPS等。每个控制站设一台ATS分机，用于采集车站设备的信息和传送控制命令，并实现车站进路自动控制功

8、能。车辆基地ATS分机用于采集车辆基地内库线的列车占用情况及进出车辆基地的列车信号机的状态。 此外，在ATC范围内的各正线控制站各设一套联锁设备，用以实现车站进路控制。峡锁设备接收车站值班员和ATS控制。考虑到运行的灵活性，正线有岔站原则上独立设置联锁设备，当然也可以采用区域控制方法。车辆基地设一套联锁设备，用以实现车辆基地的进路控制，并通过ATS车辆基地分机与行车调度中心交换信息。车辆基地联锁设备前期采用 6502电气集中联锁，近来均采用计算机联锁。先进的车辆基地信号控制系统的特点是信号一体化，包括联锁系统、进路控制设备、接近通知、终端过走防护和车次号传输设备，由局域网连接并经过光缆与OCC

9、相通。列车的整备、维修与运行相互衔接成一个整体，保证了城市轨道交通的高效率和低成本。车辆基地内试车线设若干段与正线相同的ATP轨道电路和ATO地面设备，用于对车载ATC设备进行静、动态试验。 在车辆基地停车库，一般还设有日检月检设备，用来对列车进行上线前的常规检测。由于不同制式的城市轨道交通信号设备组成不尽相同，在本项目中将以西门子公司的ATC系统和作为其基础的SICAS信号联锁系统为例来阐述各种城市轨道交通信号系统故障的应急处理方法。【任务书任务书】1了解城市轨道交通信号设备故障的基本特点；2了解城市轨道交通信号设备故障给运营工作带来的影响；3收集其他典型城市轨道交通信号故障案例并加以分析。

10、2009年12月22日，上海地铁1号线发生了一起严重的由于信号系统故障导致的列车侧面冲撞事故，造成徐家汇至上海火车站双线中断运营3h、徐家汇至上海火车站单线运营中断5h、大量乘客长时间被困隧道的严重后果。 12月22日5时40分，1号线陕西南路站人民广场站区段上行线接触网失电，10312次0147车停在故障区段上行区间，接到事故报告后，调度员立即命令维保人员进行设备抢修，并于6:20命令人民广场站人员下区间疏散。147车的乘客。同时行车调度员对运行方案进行调整，萃庄至徐家汇、富锦路至火车站开行小交路，上海南至火车站启动公交预案。调整方案如图3-2所示。正当调度员全力处理接触网失电事故时，执行富

11、锦路至火车站小交路运行任务的12696次0117#车在上海火车站下行站台停站清客后，火车站值班员手动排列折4线进路，司机掉头后以人工驾驶模式动车准备进人折返线。此时后续12896次。150车以ATO方式从中山北路开往火车站，速度为60km/h。由于中山北路至火车站区间是弯道，0150车通过弯道后司机发现火车站防护信号机为红灯，而此时列车无明显减速现象，0150车司机立即紧急制动，在惯性作用下0150车左侧车头以l Okm/h的速度与0117车第4节车厢发生碰撞。事故发生时的情况如图3-3所示。碰撞事故发生后，行调立即通知全线车站，将本线运营调整为萃庄至徐家汇，富锦路至汉水路小交路运行，并申请启

12、动徐家汇至汉水路公交应急预案。同时安排在0150车后运行的0140车清客到事故区间转运0150车上的受困乘客。到中午11时，救援和乘客转运工作基本完成，行车秩序逐步恢复。在这起信号设备故障引起的碰撞事故中，上海地铁的运营人员表现出高度的工作责任心和高超的指挥水平，尤其是调度员和列车司机在事故中表现突出、反应迅速、措施采取得当，调度员临场指挥镇定、命令清晰准确，故障处置的程序符合预案要求，最大限度地减小了事故给运营工作带来的影响。在事后的事故原因分析中，事故调查组也对1号线当班职工在事故发生后应急处理的表现给予充分肯定。事故调查组在事后调阅了列车事故记录、信号数据、视频监控图像等相关资料，并于当

13、日运营结束后组织了事故现场动车复测和验证，最后得出一致的结论：碰撞事故的发生是由于信号系统向列车发出了错误的速度码，导致列车制动距离不足，两列车发生侧面冲撞。事故调查组认定：该项目的总承包方卡斯柯信号公司承担事故责任。据美国媒体报道，当地时间2009年6月22日，美国首都华盛顿两列地铁列车发生相撞事故（图3-4)，目能造成至少9人丧生，另有：6人受伤。事故原因尚在调查之中。这是华盛顿地铁交通史上最严重的一次事故 死者中包括脱轨列车的司机两辆地铁列车22日在美国首都华盛顿东北部的地面路段托滕堡站相撞，两列列车多节车厢发生严重变形扭曲。事故发生在华盛顿哥伦比亚特区和马里兰州交界处附近，当时正值下班

14、晚高峰时间。地铁运营方总经理卡托伊说：“一辆列车当时停着等待通行命令，它后面的车不知道什么原因撞到了它的尾部。”1.美国地铁列车发生追尾惨剧美国地铁列车发生追尾惨剧华盛顿市市长芬蒂证实，目前已经有9人在事故中死亡。据一名地铁工作人员说，死者中包括脱轨列车的司机。 受轻伤的乘客在现场接受简单护理后离开，一些伤势严重的乘客则被送往当地医院，其中6人情况危急。记者在其中一家医院的特护病房里了解到，一名14岁的女孩在事故中双腿骨折，另一名受伤的20岁男士“从头到脚都是擦伤”。1.美国地铁列车发生追尾惨剧美国地铁列车发生追尾惨剧 统计部门称，随着搜救工作的继续，死伤人数可能会进一步上升。另据地铁运营方介

15、绍，两辆列车都各有6节车厢，总计可以容纳120。人左右，但因为是驶往郊区，所以不太可能满载。目前已被封锁的事故现场附近停满了消防车、救护车和警车。来自华盛顿特区、马里兰州和弗吉尼亚州的200多名消防人员在现场进行紧急营救。1.美国地铁列车发生追尾惨剧美国地铁列车发生追尾惨剧2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全2009年6月22日，美国华盛顿两列地铁列车发生追尾事故，最终造成9人死亡80人受伤；2009年12月22日，上海地铁出现相撞事故。这让南京不少市民有点担心：南京的地铁安全吗，是否也存在这种相撞的隐患？昨天，南京地铁表示，这种相撞的概率是微乎其微的，尤其国内地铁都

16、比较新，而且全有“ATP保护系统”，即两辆列车相距一定距离时，列车会自动停下。至于上海地铁的这起意外，地铁专家称很可能是人为原因。2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全(1)“小交路”时易发生意外据介绍，我国的地铁线路设计，在运载乘客过程中，来往地铁所行驶的轨道大多都是错开的。发生对撞的可能性只会发生在地铁终点站，就是地铁需要折返行驶的时候。但这个时间段由于没有载客，不会发生大规模的伤亡事件，而且进人终点站后折返行驶的列车速度都比较缓慢，很容易规避事故的发生。其次就是非正常运营的“小交路”，昨天，上海地铁事故就是这样的例子。2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意

17、外南京地铁很安全所谓“小交路”，即地铁在某一区间发生故障后，为了尽快疏散市民，采取的一种常见的运营方式，南京地铁也多次采用这个模式，比如，地铁三山街站突然出现供电触网跳闸故障，地铁选择在新街口站与迈皋桥站“小交路”，来回折返跑，利用奥体中心站到迈皋桥方向正常运营列车进行快速疏散客流。“这种情况下，就会出现地铁相撞的事故，有一定风险，假如列车在折返，又有救援列车过来，就容易发生相撞事故。”2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全(2)相撞，人为原因造成？上海地铁相撞，虽然原因尚没有公布，但是上海官方解释中有一句话：上海地铁150车冒进信号。记者歌悉，冒进信号，其实就相当于汽

18、车闯了红灯，在地铁非正常运营的情况下司机犯了大忌。2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全事实上，国内地铁都有“ATP保护系统”，这个系统在很大程度上避免了追尾或相撞的发生。例如当一列地铁在运行时，如果前方l km处有另一列地铁在运行，系统就会提示司机注意控制车速保持间隔，即便是司机因为驾驶失误忽略了这一点，当两列地铁相隔一定距离时，ATP保护系统”也会自动切断地铁行驶动力，并采取紧急制动刹车，使地铁停止运行。 2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全这起“意外”是几起失误叠加到了一起，首先可以肯定的是出事地铁150车的ATP保护系统没有启动，有可能失灵或者处于救援状态下的临时运营切断了这个保护系统，在这一道保护没有的情况下，司机又没有注意信号，闯了红灯。2上海事故纯属意外南京地铁很安全上海事故纯属意外南京地铁很安全(3)“小交路”时怎么做：南京地铁司机的必修课就地铁来说，