城市轨道交通信号设备技术培训

第十三章城市轨道交通信号设备城市轨道交通（包括地下铁道和轻轨铁路）信号设备是城市轨道交通的主要技术装备，它担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的重要任务。现代化的城市轨道交通要求城市轨道交通信号设备的现代化。信号系统作为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，对城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率密切相关。选择合适的信号系统可以产生巨大的经济效率和社会效益。CompanyLogo城市轨道交通对信号系统的要求城市轨道交通对其信号系统提出与铁路不尽相同的要求。安全性要求高通过能力大保证信号显示抗干扰能力强可靠性高自动化程度高CompanyLogo城市轨道交通信号系统的特点城市轨道交通信号系统沿袭铁路的制式，但由于其自身的特点，与铁路的信号系统有一定的区别。城市轨道交通信号系统的特点是：具有完善的列车速度监控功能联锁关系较简单车辆段独立采用联锁设备自动化水平高不要求兼容CompanyLogo城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通的信号系统通常由列车运行自动控制系统（ATC）和车辆段信号控制系统两部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理，由此构成一个高效的综合自动化系统。CompanyLogoCompanyLogo列车运行自动控制系统（ATC）ATC包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三个系统。为确保行车安全和线路最大通过能力，一般最大通过能力小于30对/h的线路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。最大通过能力大于30对/h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。CompanyLogoATP子系统功能

对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，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入，与ATS、ATO及车辆系统接口进行信息交换。

CompanyLogoATO子系统功能

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，包括列车自动折返，根据控制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，送出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，高质量地自动驾驶，提高列车运行效率，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，提高了旅客舒适度、列车正点率以及减少了能耗和轮轨磨损。CompanyLogoATS子系统功能与实现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，CompanyLogo城市市轨轨道道交交通通信信号号系系统统的的地域域分分布布按地地域域城城市市轨轨道道交交通通信信号号系系统统分分成成五五部部分分：：控控制制中中心心设设备备、、车车站站及及轨轨旁旁设设备备、、车车辆辆段段设设备备。。控制制中中心心设设备备控制制中中心心设设备备属属于于ATS子系系统统，，是是ATC的核核心心。。控制制中中心心设设备备主主要要包包括括中中心心计计算算机机系系统统、、综综合合显显示示屏屏、、调调度度员员及及调调度度长长工工作作站站、、运运行行图图工工作作站站、、培培训训/模拟拟工工作作站站、、绘绘图图仪仪和和打打印印机机、、维维修修工工作作站站、、UPS及电电池池。。CompanyLogoCompanyLogo其中中，，综综合合显显示示屏屏、、调调度度员员及及调调度度长长工工作作站站设设于于主控控制制室室。控控制制主主机机、、通通信信处处理理器器、、数数据据库库服服务务器器、、维维修修工工作作站站设设于于设备备室室。运行行图图工工作作站站设设于于运运行行图图室室。绘图图仪仪和和打打印印机机设设于于打打印印室室。培培训训/模拟拟工工作作站站设设于于培培训训室室。。控控制制中中心心配配备备在在线线式式UPS及可可提提供供30min后备备电电源源的的蓄蓄电电池池。。UPS设于于电电源源室室，，蓄蓄电电池池设设于于蓄蓄电电池池室室。。CompanyLogo车站站及及轨轨旁旁设设备备车站站分分集中中联联锁锁站站和非集中联联锁站。集中联联锁站一一般为有有道岔车车站。非非集中联联锁站一一般为无无道岔的的车站。。有道岔岔车站根根据需要要和可能能也可以以由邻近近车站控控制，而而成为非非集中联联锁站。。CompanyLogoCompanyLogo集中联锁锁站及轨轨旁设备备集中联锁锁站设有有ATS车站分机机、车站联联锁设备备、ATP/ATO系统地面面设备、、电源设设备、维维修终端端、乘客客向导显显示牌、、紧急关关闭按钮钮以及信信号机及及发车指指示器、、转辙机机。CompanyLogo集中联锁锁车站配配备一套套适用于于联锁设设备、ATS、ATP、ATO设备的在在线式UPS及可提供供15min后备电源源的蓄电电池组。。在站台适适当位置置设乘客向导导显示牌牌，用以显显示接近近列车的的到站时时间等。。紧急关闭闭按钮用于在遇遇到紧急急情况危危及行车车安全时时，关闭闭信号，，使列车车停车。。CompanyLogo非集中联联锁站及及轨旁设设备非集中联联锁站的的设备只只有发车指示示器、紧紧急关闭闭按钮和和乘客向向导显示示牌。CompanyLogo车辆段设设备车辆段信信号设备备包括ATS分机、车车辆段终终端、联联锁设备备、维修修终端、、信号机机、转辙辙机、轨轨道电路路、电源源设备。。车辆段设设一台ATS分机。车辆段派派班室和和信号楼楼控制台台室各设设一台终终端，与与车辆段段ATS分机相连连。车辆段设设一套联锁设备备，实现车车辆段的的进路控控制。联联锁设备备只受车车辆段值值班员人人工控制制。CompanyLogoCompanyLogo13.2信号基础础设备城市轨道道交通信信号基础础设备主主要包括括信号机机、转辙辙机、轨轨道电路路、计轴轴器等，，它们是是城市轨轨道交通通信号系系统的重重要基础础设备。。信号机城市轨道道交通采采用色灯灯信号机机。除了了车辆段段和有岔岔站外，一般不不设信号号机。在城市市轨道交交通中，，列车的运运行速度度不取决决于信号号显示，即信号号为非速速差信号号。允许许信号的的绿灯、、黄灯并并不表示示列车的的运行速速度，而而是代表表列车的的运行进进路是走走道岔直直股还是是弯股。。CompanyLogo信号机的的设置信号机的的设置原原则设于列车车运行方方向右侧侧城市轨道道交通的的地面信信号机设设于列车车运行方方向右侧侧，在地下部部分一般般安装在在隧道壁壁上。特殊情况况可设于于列车运运行方向向的左侧侧或其他他位置。。信号机柱柱的选择择高柱信号号机具有有显示距距离远，，观察位位置明确确等优点点，因此车辆辆段的进进段、出出段信号号机（以以及停车车场的进进场、出出场信号号机）均均采用高高柱信号号机。而其他他信号机机由于对对显示距距离要求求不远，，以及隧隧道内安安装空间间有限，，一般采采用矮型型信号机机。CompanyLogo正线上的的信号机机的设置置在ATC控制区域域正线上上的道岔岔区设防防护信号号机。防防护信号号机设于于道岔岔岔前和岔岔后的适适当地点点。CompanyLogo车站一般般不设进进、出站站信号机机，在正正向出站站方向的的站台侧侧列车停停车位置置前方适适当地点点设置发发车指示示器。也也可以根根据需要要设进站站、出站站信号机机以及进进站信号号机的预预告信号号机。CompanyLogo车辆段（（停车场场）的信信号机设设置在车辆段段（停车车场）入入口处设设进段（（场）信信号机，，在车辆辆段（停停车场））出口处处设出段段（场））信号机机。在同同时能存存放两列列及以上上列车的的停车线线中间进进段方向向设列车车阻挡信信号机（（可兼作作调车信信号机））。车辆辆段（停停车场））内其他他地点根根据需要要设调车车信号机机。CompanyLogo信号显示示色灯信号号机的机机构有单单显示、、二显示示、三显显示。单单显示机机构仅用用于阻挡挡信号机机。二显显示和三三显示可可以单独独使用，，也可以以组合（（以及与与单显示示机构组组合）构构成各种种信号显显示。信号显示示意义一般，除除预告信信号机外外，所有有正线信信号机的的主体信信号均为为绿、红红两显示示，绿灯灯表示进进行，红红灯表示示停车。。站台还还设有发发车表示示器，发发车前5s闪白光，，发车时时间到亮亮白色稳稳定光，，列车出出清后灭灭灯。CompanyLogo轨道电路路对于城市市轨道交交通，除除车辆段段内可采采用50Hz相敏轨道道电路外外，需要要采用音频轨道道电路，，不仅用用来检测测列车是是否占用用，更重重要的是是传输ATP信息。CompanyLogo13.3联锁设备备联锁设备备是城市市轨道交交通的重重要信号号设备，，用来在在车站或或车辆段段实现联联锁关系系，建立立进路、、控制道道岔的转转换和信信号机的的开放，，以及进进路解锁锁，以保保证行车车安全。。联锁设备备分为正正线车站站联锁设设备和车车辆段联联锁设备备。联锁设备备早期采采用继电电集中联联锁，现现在多采采用计算算机联锁锁。CompanyLogo继电集中中联锁6502继电集中中联锁早期的城城市轨道道交通，，如北京京、上海海、广州州地铁的的车辆段段曾采用用6502继电集中中联锁。。CompanyLogo计算机联联锁计算机联联锁应用用于城市市轨道交交通城市轨道道交通对对计算机机联锁有有特殊的的要求，，如列车车运行的的三级控控制、多多列车进进路、追追踪进路路、折返返进路、、联锁监监控区、、保护区区段和侧侧面防护护。CompanyLogo计算机联联锁系统统应用举举例用于我国国城市轨轨道交通通的计算算机联锁锁主要有有国产的的TYJL-Ⅱ型计算机机联锁，，DS6-11型计算机机联锁，，VPI型计算机机联锁和和iLOCK型计算机机联锁[卡斯柯信信号有限限公司由由从阿尔尔斯通信信号（美美国）公公司——即原美国国GRS公司引进进专利技技术、结结合中国国铁路运运营技术术条件经经过二次次开发]、从国外外引进的的SICAS计算机联联锁（SIEMENS公司研制制，为双双机热备备方式））、MI-CROLOCKⅡ计算机联联锁（US&S公司研制制，双机机热备方方式）。。前四种种主要用用于车辆辆段，后后两种主主要用于于正线。。CompanyLogo与现场主主要设备备的结合合与ATS系统的结结合联锁系统统可与ATS设备互联联，以便便于向ATS中央系统统提供车车辆段的的进路状状态、信信号机状状态、道道岔位置置、轨道道电路状状态、股股道状态态等信息息。CompanyLogo13.4列车自动动控制（（ATC）系统列车自动动控制（（ATC）系统是是城市轨轨道交通通信号系系统的最最重要的的组成部部分，它它实现行行车指挥挥和列车车运行自自动化，，能最大大限度地地保证列列车运行行安全，，提高运运输效率率，减轻轻运营人人员的劳劳动强度度，发挥挥城市轨轨道交通通的通过过能力。。目前用于于我国城城市轨道道交通的的ATC系统大多多是从国国外引进进的，有有US&S公司的、、西门子子公司的的、阿尔尔斯通公公司的和和阿尔卡卡特公司司的等。。CompanyLogoATP子系统ATP子系统是是保证行行车安全全、防止止错误进进路、防防止列车车进入前前方列车车占用区区段和防防止速度度码升级级的设备备。ATP负责全部部的列车车运行保保护，是是列车安安全运行行的保障障。ATP是ATC的基本本环节节，属属于故故障-安全系系统，，必须须符合合故障障-安全的的原则则。CompanyLogoATP功能ATP子系统统执行行以下下安全全功能能：速速度限限制的的接收收和解解码、、超速速防护护、车车门管管理、、自动动和手手动模模式的的运行行、司司机控控制台台接口口、车车辆方方向保保证、、永久久车辆辆标识识。ATP功能分分为ATP轨旁功功能、、ATP传输功功能、、ATP车载功功能。。CompanyLogoATP轨旁功功能：：负责责负责责列车车安全全间隔隔和生生成报报文，，完成成对列列车安安全运运行授授权许许可的的发布布和报报文的的准备备。ATP传输功功能：负责发发出报报文信信号，，包括括报文文和ATP车载设设备所所需要要的其其他数数据。。ATP车载载功功能能：负责责列列车车安安全全运运行行，，自自动动驾驾驶驶，，并并提提供供信信号号系系统统和和司司机机间间的的接接口口。。CompanyLogoATP设备备组组成成采用用轨轨道道电电路路传传送送ATP信息息时时，，ATP子系系统统由由设设于于控控制制站站的的轨轨旁旁单单元元，，设设于于线线路路上上各各轨轨道道电电路路、、调调谐谐单单元元和和车车载载ATP设备备组组成成，，以以及及与与ATS、ATO、联联锁锁设设备备的的接接口口设设备备。。CompanyLogoATP工作作原原理理列车车检检测测采用用轨轨道道电电路路等等作作为为列列车车检检测测设设备备。。当当轨轨道道电电路路区区段段空空闲闲时时，，发发送送轨轨道道电电路路检检测测电电码码，，此此时时轨轨道道电电路路的的功功能能是是检检测测是是否否空空闲闲，，检检测测结结果果送送往往联联锁锁装装置置。。CompanyLogo列车车自自动动限限速速ATP轨旁旁单单元元根据据获获得得的的驾驶驶指指令令形成成计划划数数据据后后传传输输至至ATP车载载设设备备，ATP车载载设设备备通通过过此此数数据据计计算算现现有有位位置置的的列列车车允允许许速速度度。。ATP可对对列列车车运运行行速速度度进进行行分分级级或或连连续续监监督督。。当当列列车车实实际际速速度度超超过过列列车车允允许许速速度度时时，，ATP车载载设设备备发发出出制制动动命命令令，，发发出出报报警警后后控控制制列列车车进进行行常常用用全全制制动动或或实实施施紧紧急急制制动动，，使使列列车车自自动动地地制制动动；；当当列列车车速速度度降降至至ATP所指指示示的的速速度度以以下下时时，，便便自自动动缓缓解解。。而而运运行行操操作作仍仍由由司司机机完完成成。。CompanyLogo车门门开开关关当列列车车在在站站台台停停稳稳且且停停车车点点的的误误差差在在允允许许范范围围内内时时，，车车载载对对位位天天线线和和地地面面对对位位天天线线才才能能很很好好地地感感应应耦耦合合并并进进行行车车门门开开关关操操作作。。这这需需要要地地面面和和车车载载ATC设备备以以及及车车辆辆门门控控电电路路共共同同配配合合。。地面面ATP设备备还还将将列列车车停停准准、、停停稳稳信信息息送送至至控控制制中中心心作作为为列列车车到到站站的的依依据据。。门门关关闭闭后后，，车车载载ATP才具具备备安安全全发发车车条条件件。。CompanyLogo测速速与与测测距距测速速列车车运运行行速速度度的的测测量量非非常常重重要要，，列列车车实实际际运运行行速速度度是是速速度度控控制制的的依依据据。。该该速速度度值值的的准准确确和和精精度度直直接接影影响响调调速速效效果果。。测速速有有车车载载设设备备自自测测和和系系统统测测量量两两种种方方法法，，车车载载设设备备自自测测有有测测速速发发电电机机、、路路程程脉脉冲冲发发生生器器、、光光电电式式传传感感器器和和霍霍尔尔式式脉脉冲冲转转速速传传感感器器等等方方法法。。系系统统测测量量有有卫卫星星测测速速和和雷雷达达测测速速等等方方法法。。测距距如何何测测量量距距停停车车点点的的精精确确距距离离是是列列车车运运行行超超速速防防护护系系统统的的重重要要任任务务。。测测距距是是通通过过测测速速与与轮轮径径完完成成的的。。必必须须不不断断地地对对轮轮径径进进行行修修正正。。CompanyLogo设置置速速度度限限制制ATP通过过设设置置区区域域限限速速或或闭闭塞塞分分区区限限速速来来设设置置速速度度限限制制。。区域域速速度度限限制制区域域限限速速由由ATP轨旁旁设设备备设设置置，，也也可可在在需需要要时时由由控控制制中中心心控控制制。。设设置置限限速速后后，，ATP轨旁旁设设备备就就将将产产生生到到限限速速区区的的新新的的““目目标标””距距离离和和实实际际的的目目标标限限制制速速度度，，并并传传送送给给接接近近限限速速区区域域的的列列车车。。闭塞塞分分区区限限速速闭塞塞分分区区限限速速是是对对单单独独的的轨轨道道电电路路设设置置最最大大的的线线路路和和目目标标速速度度。。通通过过ATP轨旁旁设设备备选选择择最最大大速速度度。。所所选选的的速速度度作作为为轨轨道道电电路路的的最最大大速速度度。。CompanyLogo紧急急制制动动和和常常用用制制动动紧急急制制动动紧急急制制动动是是将将压压缩缩空空气气全全部部排排入入大大气气，，使使副副风风缸缸内内压压缩缩空空气气很很快快推推动动活活塞塞，，施施行行制制动动，，使使列列车车很很快快停停下下来来。。紧紧急急制制动动时时，，列列车车冲冲击击大大，，中中途途不不能能缓缓解解，，充充风风时时间间长长，，不不能能使使列列车车安安全全平平稳稳地地运运行行。。常用制制动常用制制动是是直接接控制制列车车主管管压力力使机机车制制动与与缓解解，不不影响响原有有列车车制动动系统统的功功能。。它缩缩短了了制动动空走走时间间，大大大减减小了了制动动时的的纵向向冲击击加速速度，，使列列车运运行更更安全全、舒舒适。。在常用用制动动失效效后，，可施施行紧紧急制制动。。CompanyLogoATO子系统统ATO即列车车自动动驾驶驶，它它代替替司机机操纵纵列车车驱动动、制制动设设备，，自动动实现现列车车的起起动、、加速速、匀匀速惰惰行、、制动动等驾驾驶功功能。。ATO功能自动驾驾驶自动调调整列列车运运行速速度停车点点的目目标制制动从车站站自动动发车车区间内内临时时停车车限速区区间的行车车控制制CompanyLogoATO功能无人自自动折折返自动控控制车车门开开闭列车位位置功功能允许速速度功功能巡航/惰行功功能PTI支持功功能CompanyLogoATO设备组组成ATO子系统统包括括地面面和车车载ATO单元两两部分分。ATO地面设设备是是设在在每个个车站站ATC设备室室内的的车站站停车车模块块或ATO通信器器、沿沿每个个站台台设置置的一一组地地面标标志线线圈或或环路路，以以及和和ATP、联锁锁系统统的接接口设设备。。ATO车载设设备包包括每每一端端司机机室内内的一一个由由微型型计算算机构构成的的ATO控制器器，以以及车车底部部的标标志线线圈和和对位位天线线（接接收、、发送送天线线）。。CompanyLogoATO与ATP的关系系ATP系统主主要负负责““超速速防护护”，，起保保证安安全的的作用用，是是不可可少的的安全全保障障；ATO系统主主要负负责正正常情情况下下列车车高质质量地地运行行，是是提高高列车车运行行水平平的质质量（（准点点、平平稳、、节能能）的的技术术措施施。在ATP系统的的基础础上安安装了了ATO系统，，列车车就可可采用用手动动方式式或自自动方方式进进行驾驾驶。。在选选择自自动驾驾驶方方式时时，ATO系统代代替司司机操操纵。。然而而，不不论是是由司司机手手动驾驾驶还还是由由ATO系统自自动驾驾驶ATP系统始始终是是执行行其速速度监监督和和超速速防护护功能能。CompanyLogoATS子系统统ATS子系统统能与与ATP子系统统、计计算机机联锁锁设备备或继继电联联锁设设备配配套使使用，，并预预留与与时钟钟系统统、旅旅客向向导系系统和和综合合监控控系统统的接接口。。ATS系统功功能ATS系统在在ATP和ATO系统的的支持持下，，根据据运行行时刻刻表完完成对对列车车运行行的自自动监监控，，可自自动或或由人人工监监督和和控制制正线线（车车辆段段、试试车线线除外外），，及向向调度度员和和外部部系统统提供供信息息。CompanyLogoATS系统具具有下下列主主要功功能：：列车监监视和和追踪踪时刻表表处理理自动建建立进进路列车运运行调调整旅客信信息显显示系系统列车确确实位位置识识别服务操操作遥控联联锁报告、、登记记、档档案、、统计计数据据监测与与报警警CompanyLogo系统组组成ATS子系统统应由由控制制中心心设备备、车车站设设备、、车辆辆段设设备、、列车车识别别系统统及列列车发发车计计时器器等组组成。。因用用户要要求不不同，，ATS的硬件、软软件配置差差别很大。控制中心设设备控制中心设设备属于ATS子系统，是是ATC的核心，设设于控制中中心。控制中心ATS设备主要包包括中心计计算机系统统、综合显显示屏、调调度员及调调度长工作作站、运行行图工作站站、培训／／模拟工作作站、绘图图仪和打印印机、维修修工作站、、UPS及电池。CompanyLogo车站设备车站分集中中联锁站和和非集中联联锁站。集集中联锁站站设有一台台ATS分机，用于于采集车站站设备的信信息、传送送控制命令令，车站联联锁设备能能接收ATS系统的控制制，以实现现车站进路路的自动控控制。为从从联锁设备备取得所需需数据，配配备了可编编程控制器器型远程终终端单元。。采用模块块化设计，，扩展十分分容易。它它还控制站站台上的列列车目的显显示器和下下一列车到到发和出发发时间显示示器。CompanyLogoATS系统基本原原理自动列车跟跟踪列车追踪系系统是监视视受控区域域内列车的的移动的。。当某一列车车出现在列列车追踪系系统所监视视区域时，，该列车识识别号必须须报告给列列车追踪系系统。列车车识别号报报告给列车车追踪系统统的方法有有：手动输输人；用读读点（PTI）读入；从从列车时刻刻表