城市轨道交通概论课件：城市轨道交通信号与通信系统

城市轨道交通信号与通信系统目录CONTENTS认识信号系统认识信号基础设备认识信号系统组成认识CBTC系统认识通信系统0102030405认识信号系统任务一信号设备故障影响列车运行近些年，根据地铁运营公司的不完全统计，信号基础设备包含信号继电器、信号机、转辙机、计轴器、应答器等，维护工作量占所有信号维护人员维护工作量的50%以上。在轨道交通运营历史过程中，由于信号基础设备故障造成的行车事故数不胜数。如2016年8月，北京地铁1号线因信号故障导致列车间隔加大，影响部分列车晚点；2023年12月，上海地铁3、4号线因信号设备故障导致列车延误，发车班次间隔延长等。一、信号系统作用1.保障列车运营安全列车的运行安全不在依赖人的主观因素，而是依靠设备来保证安全，最大限度地减少了人为出差的概率。城市轨道交通在体系结构、关键设备、传输通道、信息传输等方面保证系统的可靠性和安全性。2.提高运输能力传统的轨道交通以地面信号显示为依据，司机按行车规则操纵列车运行。现代装备了信号系统的轨道交通依靠先进的设备来进行控制和管理，可以更贴近土建限速运行，能够按要求的时间间隔运行，能够实现较短的追踪间隔。3.实现快速、有序、高密度行车调度指挥装备信号系统的轨道交通系统具备监督列车状态、产生列车时刻表、自动调整列车运行时刻和保证列车按时刻表正点运行、生成运行报告和统计报告、向旅客向导系统提供信息等功能，可实现快速、有序、高密度行车调度指挥。二、信号系统发展历程1.地面人工信号地面人工信号是19世纪铁路诞生之初最早采用的信号系统。铁路具有列车自重大、轮轨摩擦力小、列车制动距离长这一基本特点，为保证行车安全，人们在运输生产实践中摸索出了行车闭塞法。起初只有白天行车，且线路上只有一列列车来回运行，所以不必考虑列车相撞的问题。二、信号系统发展历程2.地面自动信号1872年，美国人鲁宾逊发明了轨道电路，实现了列车占用状态的自动检查。与此同时，

由继电器作为基本器件的逻辑电路也逐渐成熟。包含轨道电路、信号机控制电路及道岔表示电路的继电逻辑电路，不仅可以根据轨道占用情况，自动控制防护该轨道区段的信号机显示状态，还可以完成复杂的联锁逻辑处理，代替机械式联锁器件实现信号、轨道、道岔的联锁关系，确保列车运行路径的安全。二、信号系统发展历程3.机车信号地面自动信号的信号机只能在固定地点向司机提供地面视觉信号。由于地面信号显示有时受到自然环境的影响，以及地形的限制，司机往往不能在规定的距离上及时了望前方的信号机的信号显示，因而有冒进信号的危险。二、信号系统发展历程4.自动停车装置无论地面信号还是机车信号，都只能通过信号显示向司机传递限速信息，提醒司机按照规定的限速驾驶列车，但无法代替司机控制列车，无法防止由于司机失去警惕而发生危及列车运行安全的事故。5.自动列车防护系统自动停车装置的使用，产生了列车运行控制系统的雏形。但自动停车装置只能在固定点起作用。随着高密度、大运量的城市轨道交通蓬勃发展，对信号系统提出了更高的要求。三、信号系统原理认识信号基础设备任务二一、信号继电器信号继电器是信号设备的主要器件之一，它是一种电子控制器件，即电磁开关，通常应用于自动控制电路中，包括控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），它在运用中的安全和可靠是保证各种自动控制，远程控制信号设备正常使用的必要条件。轨道交通信号对继电器提出了严格的要求：动作可靠、准确；使用寿命长；足够的闭合和断开电路能力；稳定的时间和电气参数等；轨道交通信号继电器种类繁多，如图所示的JPXC-1000型继电器，是我国广泛应用在轨道交通中的偏极继电器。二、信号机在轨道交通线路上装设信号，是为了迅速、准确的组织列车运行和保证调车作业安全，提高运输效率，改善行车工作人员的劳动条件，利用信号机的显示，能够向列车或者调车车列发出指示运行条件、线路状况、列车车辆的位置等信息。信号是一种指挥命令，相关行车工作人员必须严格执行，以便安全的按照计划组织列车运行。信号机的显示由信号联锁设备结合轨道、道岔、进路、列车位置等多种因素综合决定。如图所示是目前地铁线路常用的二显示调车信号机。三、转辙机转辙机是重要的信号基础设备，用于可靠的转换道岔位置，改变道岔开通方向，锁闭道岔尖轨，反映道岔位置。转辙机对于保证行车安全、提高运输效率、改善行车人员的劳动强度起到了非常重要作用。四、轨道电路轨道电路是轨道交通信号的重要基础设备，它不仅用来检查线路空闲，还可以向列车传输信息，成为信号和列控车载设备工作的基础。轨道电路的性能直接影响行车安全和运输效率，在我国及世界大多数干线，轨道电路仍然是主要的列车位置检测手段。五、计轴设备计轴技术是以计算机为核心，辅以外部传感器等设备，利用统计车辆通过某一轨道区段的轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态的技术。六、查询应答器查询应答器主要用于车地之间的数据交换，其交换的形式可以是单向的也可以是双向的。现代轨道交通系统中查询应答器可为列车ATP提供其所需的各种控车信息，通过车载天线与应答器之间的电磁耦合原理进行工作，当列车上的查询器通过地面应答器时，应答器被查询器瞬态功率激活进入工作状态，并向查询器连续发送存储于应答器的行车数据。认识信号系统组成任务三一、信号系统功能城市轨道交通运营系统一般主要包括通信信号、车辆、运营管理、土建工务、供电、机电几大部分。假如城市轨道交通运营系统是一个人的整体，那么信号系统就相当于是人的“神经中枢”，它在保证行车安全的前提下，缩短了行车间隔，提高了线路通过能力，实现列车运行的自动化。二、信号系统基本构成城市轨道交通信号系统主要包括列车运行自动控制系统（ATC，AutomaticTrainControl）和车辆段信号控制系统两大部分组成。其中列车自动控制系统包括列车自动防护系统（ATP，AutomaticTrainProtection）、列车自动驾驶系统（ATO，AutomaticTrainOperation）及列车自动监控系统（ATS，AutomaticTrainSupervision）三大子系统组成。城市轨道交通信号系统用于完成列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况检测及维护管理等，构成一个高效的综合自动化系统。认识CBTC信号系统任务四基于通信的列车自动控制系统CBTCCBTC系统是一个连续数据传输的自动控制系统，利用高精度的列车定位，实现双向连续、大容量的车—地数据通信，能够执行列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）以及列车自动监控（ATS）。CBTC系统主要由移动设备（车载设备）、轨旁设备、通信网络、控制中心等组成。1.列车自动监控系统ATS列车自动监控系统（ATS—AutomaticTrainSupervisionSystem）是监督列车运行，根据列车时刻表为列车自动设定进路，并对列车运行进行自动调整，实施列车运行管理，从而保证列车的计划运行，使列车运行最佳化和稳定化的控制系统。基于通信的列车自动控制系统CBTC2.数据通信系统DCS数据通信系统DCS可以实现地面设备、地车设备间的数据传输。通常包括有线通信方式和无线通信方式。基于通信的列车自动控制系统CBTC3.微机联锁系统CI联锁设备是保证列车和调车作业的安全，以及提高列车通过能力的信号设备，联锁设备必须符合故障-安全原则。联锁系统功能包括：进路控制、道岔/信号机控制、人工解锁等。基于通信的列车自动控制系统CBTC4.区域控制器ZCZC子系统是CBTC中ATP子系统的轨旁部分。ZC子系统主要负责根据通信列车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨旁设备提供的轨道占用/空闲信息，为其控制范围内的通信列车计算移动授权（MA），保证其控制区域内通信列车的安全运行。5.车载控制器VOBCVOBC子系统是CBTC系统中车载控制系统，包含ATP、ATO、BTM、车辆接口等。6.信号集中监测系统信号集中监测系统作为信号系统的辅助系统，在后期运营维护中为运营管理与维护人员提供强大的维护与管理信息。基于通信的列车自动控制系统CBTC全自动运行系统FAO全自动运行系统(FullyAutomaticOperation，简称FAO）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等与列车运行相关的设备组成，实现列车运行全过程自动化的系统。图

全自动运行系统架构（交控科技股份有限公司）全自动运行系统FAO认识通信系统任务五一、传输系统传输系统是整个通信网络的纽带，它为通信各子系统以及电力系统、信号系统、AFC自动售检票系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车厂的设备与控制中心的设备连接起来。二、公务电话系统公务电话系统为轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、段厂等也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为有线调度电话的备份，一旦调度电话故障，临时应急使用。三、专用电话系统专用电话系统是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。主要包括：调度、站内、站间和区间（轨旁）电话子系统。四、无线集群通信系统城市轨道交通通信中包括有线与无线两类调度指挥系统，其中，无线调度指挥系统称为无线集群通信系统。它在城市轨道交通系统中发挥了十分重要的作用。五、闭路电视监控系统闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台监视亭值班员等提供对车站的站厅、站台、出入口等主要区域的监视服务。六、有线广播系统有