城市轨道交通通信与信号课件：城市轨道交通通信与信号系统初识

城市轨道交通通信与信号系统初识【思维导图】【项目描述】市轨道交通信号与通信系统城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和节约用地等特点，优先发展以轨道交通为主的城市公共交通系统成为解决城市交通拥堵、乘车困难、空气污染等问题的有效途径，也为城市的综合发展提供了重要支撑。城市轨道交通信号和通信系统是整个城市轨道交通运营的大脑与神经系统，具有不可替代的作用。通过本项目的学习，了解城市轨道交通信号和通信系统的特点、作用和组成，能初步识别信号设备和通信设备，分析信号系统和通信系统的应用场景，通过了解我国城市轨道交通信号和通信系统技术发展，激发爱国情怀和民族自豪感。任务一初识城市轨道交通信号系统【学习目标】了解我国城市轨道交通信号系统发展历程，熟悉其作用与组成结构。知识目标掌握信号系统设备基础识别方法，具备初步分析判断能力。能力目标通过我国城市轨道交通信号系统发展史的学习，激发爱国情感和民族自豪感。素质目标【任务描述】城市轨道交通信号系统通过信号设备给线路和列车发送命令，指挥列车按照规定速度运行、进站上下客等作业。随着城市轨道交通网的逐步扩大，信号系统在保证行车安全前提下，在提高运输效率、以及改善和行车有关的技术人员作业条件等方面起到至关重要的作用。通过本任务学习，了解我国城市轨道交通信号的发展史，对城市轨道交通信号系统的组成和作用形成整体认知，为正确应用和操作相关设备打下基础。【相关知识】一、城市轨道交通信号系统的作用城市轨道交通信号系统是城市轨道交通最重要的设备之一，利用列车和轨道设备之间的通信进行交通管理和基础设施控制。它不仅保证列车运行的安全，防止列车追尾、正向和侧向撞车和超速等安全事故的发生，同时能够在有限的建设规模下，通过小编组、大密度，实现最大限度的发挥线路的运输能力，提高列车速度、运输效率和服务质量，还能够通过现代化的设备大大降低工作人员的劳动强度，降低运营成本等。可以说信号系统是城市轨道交通的中枢系统，指挥着列车安全、正点、有序的运行【相关知识】二、城市轨道交通信号系统的特点城市轨道交通信号系统基于传统铁路框架，但针对高密度与短间距运营需求进行优化调整。系统制式沿革城市轨道交通车辆段独立使用联锁设备，承担列车编解、接发及调车作业。车辆段独立采用联锁设备城市轨道交通需极高的列车速度监控，最小行车间隔低至90秒。具有完善的列车速度监控功能以速度控制为核心的列车自动控制系统成为主流，实现精准制动与动态限速管理。核心控制方式城市轨道交通信号系统自动化程度高，含自动排列进路和运行调整功能，人工介入极少。自动化水平高城市轨道交通联锁监控对象少，技术融合ATP，含特殊功能，难度增加。联锁关系较简单但技术要求较高【相关知识】三、城市轨道交通信号系统的组成随着经济的发展，特别是城市发展带来的城市人口快速增长,对城市轨道交通的运载能力提出了更高的要求,即在保证安全的前提下要逐渐地缩短列车的行车间隔、提高列车速度。现在的城市轨道交通信号系统已经发展成一个以信号机、转辙机等设备为基础，以联锁系统进行集中控制，以列车自动控制系统（ATC）为核心的综合自动化系统。其系统组成如图1-1所示图1-1城市轨道交通信号系统组成【相关知识】三、城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通信号基础设备包括信号机、转辙机、轨道电路、计轴器、应答器，用于列车运行控制与信息采集。轨旁信号基础设备计算机联锁系统通过逻辑运算控制信号设备，确保行车安全，实现故障-安全实时控制。计算机联锁系统【相关知识】三、城市轨道交通信号系统的组成列车自动控制系统列车自动控制系统(AutomaticTrainControl,ATC)包含列车自动防护系统(AutomaticTrainProtection，ATP)、列车自动运行系统(AutomaticTrainOperation，ATO)和列车自动监控系统(AutomaticTrainSupervision，ATS)3个子系统ATP系统功能ATP实时监控列车速度，执行紧急制动，确保行车安全，控制车门及停车精度。ATO系统功能ATO自动控制列车运行，优化停车精度，管理车门启闭，提升准点率与舒适度。ATS系统功能ATS统筹列车调度，管理运行图，支持仿真培训及乘客引导，保障运营高效有序。【相关知识】三、城市轨道交通信号系统的组成车辆段信号控制系统城市轨道交通的车辆段类似于铁路区段站的功能，包括列车编解、接发列车和频繁的调车作业，线路、道岔和信号设备都较多，所以一般独立采用一套联锁设备。车辆段的联锁设备用以实现车辆段的进路控制，并通过ATS车辆段分机与行车指挥中心交换信息。车辆段内的试车线通常设置若干段与正线相同的ATP轨道电路和ATO地面设备以用于对车载ATC设备进行静、动态试验。在车辆段停车库，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。【相关知识】四、我国城市轨道交通信号系统的发展系统发展历程我国城市轨道交通信号系统随北京地铁兴建起步，自主研发设备应用于1号线一期，涵盖自动闭塞、调度集中及继电联锁等。核心技术突破70年代结合北京地铁1号线二期，研发ATP和ATO系统，实现列车自动控制，但可靠性不足影响自动驾驶功能应用。技术应用挑战调度集中设备1984年大修后使用至1996年，自动驾驶因性能不稳定，1969年试用4年后未全面推广。1.自主研发阶段【相关知识】四、我国城市轨道交通信号系统的发展2.设备改造阶段1998年自主研发ATP车载系统，强化列车运行安全，降低操作强度，实现设备国产化突破。1990年环线调度集中设备改造，构建分布式微机网络，设6个工作站，车站采用主从双主机独立通道结构。1986年北京地铁引进消化技术，研制列车信号系统并全面替换旧设备，显著提升车载可靠性。早期设备改造调度系统升级ATP系统研发【相关知识】四、我国城市轨道交通信号系统的发展3.快速发展阶段01信号系统发展现状21世纪初，北京、上海等城市引入国外先进信号设备，缩短行车间隔并提升效率，但面临高成本、维护困难及制式混杂等问题。02国产化策略实施1999年起推行国产化，吸收国外技术并自主研发，实现本土化生产，降低对外依赖，典型案例如大连3号线全国产信号系统。【相关知识】四、我国城市轨道交通信号系统的发展4.新发展阶段信号系统发展特征国产化与智慧化为核心，突破CBTC模式，实现列车自主协同控制，推动轨道交通智能化升级。5G技术赋能转型依托5G新基建，构建智慧运营服务体系，优化行车组织、大客流疏导及应急处理等场景应用。基于车车通信的列控系统以车载移动体为核心，融合双向无线通信、多传感器测速定位及自主决策技术。第五代列控技术突破【任务实施】"任务工单详情：姓名、班级与日期，团队成员及其分工。"任务概述学习城市轨道信号系统，识别设备，调研线路组成。任务目标与内容【任务实施】【任务评价】【巩固与练习】一、填空题1.现在城市轨道交通信号系统是以

为核心，包含

、

和

3个子系统。二、简答题1.简述城市轨道交通信号系统的组成。2.简述城市轨道交通信号系统的作用。【知识拓展】信号控制系统是轨道交通的“大脑”，在过去的100多年，我国长期处于被国外技术和设备“卡脖子”的状态。但采用国外信号设备不仅费用昂贵，而且在核心技术问题上备受限制。历经三代人努力，CBTC系统实现国产化，摆脱国外技术垄断。从“跟跑”到“领跑”，中国信号系统覆盖全国，技术达国际先进水平。“信号人”砥砺前行，打破国外垄断走向国产化任务二初识城市轨道交通通信系统【学习目标】通过学习城市轨道交通通信系统的历史，激发学生的创新精神和思考能力。素质目标深入理解城市轨道交通通信系统发展历程，掌握其核心组成部分及功能。熟练区分并识别城市轨道交通中的各类通信子系统，提升专业技能。能力目标知识目标【任务描述】城市轨道交通通信设备是实现运输集中统一指挥、行车调度自动化的必备工具和手段，它会将各种控制、调度指令通过通信系统向下传送,并在列车、车站与车辆段将票务、客运流量、列车/设备运行状态监控画面等信息向上传送。通过本任务学习，使学生对城市轨道交通通信系统的组成和作用形成初步认知，能够分辨不同的通信子系统，为正确使用相关设备打下基础。【相关知识】一、城市轨道交通信号系统的作用城市轨道交通通信系统是指挥列车运行、公务联络和传递各种信息，实现运输集中统一指挥、行车调度自动化，提高运行效率的必备工具与手段，是保证列车安全、快速、高效运行不可缺少的综合通信系统。在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务；在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求【相关知识】二、城市轨道交通通信系统的组成城市轨道交通通信系统允许运营、管理及维修人员或其他系统设备通过它来传输诸如语音、数据、图像等电信号，实现一定距离内的通信。这些通信的服务范围包括运营控制中心、车站、车辆段、隧道及列车。城市轨道交通通信系统按其用途来分，主要包括传输系统、电话系统、无线调度系统、广播系统、视频监控系统、乘客信息系统、时钟系统和电源系统等，如图1-2所示图1-2城市轨道交通通信系统组成【相关知识】三、城市轨道交通通信系统的要求1.行车组织与信息传输01信息传输要求通信系统需实时传输车站客流、设备状态及列车运行数据至控制中心，确保信息准确性和时效性。02调度指令执行控制中心调度命令与控制信号须可靠传输至各车站及行进列车，保障轨道交通系统高效有序运转。【相关知识】三、城市轨道交通通信系统的要求确保城市轨道交通通信系统信息交流畅通、有效、可靠。部门间信息交流通信系统应具自检功能，冗余配置，故障自动切换报警，控制中心可监测设备运行状态。系统可靠性与自检在对外联络方面，通信系统应能保证本系统与外部系统之间便捷、畅通的联系。对外联络保障010203【相关知识】四、我国城市轨道交通通信系统的发展我国城市轨道交通通信系统发展初探我国城市轨道交通通信系统的建设始于北京地铁1号线的一期工程,当时是边研究、边设计、边投产、边安装的,70%以上的设备属于试验性产品。在通信业务上只考虑了单一模拟制,一律采用语音实线传输,设备统一为机电式,设备组网基本上是分散多址封闭型状态,通信手段只有有线一种方式。虽然1981年建成150MHz调频、三话路、数话兼容、异频、双工电台,但是面对巨大沉重的运输任务,在联动上显现出很多不协调、不适应的局限性。但这一阶段的探索为我国大规模发展城市轨道交通也提供了可供参考的实践经验地铁通信系统升级20世纪90年代初,为了满足地铁安全、大容量、快捷运营的要求,必须更换陈旧、损耗重、质量低劣、故障频繁的设备,增加通信设备容量,扩大通信能力,提高通信的安全保障,建立光纤传输系统,光电复用,电视图像和文字、数据和传真兼容，有线和无线立体通信的多种业务的一体化网络。但是,这个阶段的设备仍然存在故障多、性能不稳定、设备功能不完善的状况【相关知识】四、我国城市轨道交通通信系统的发展光纤通信与城市轨道交通进入21世纪,随着现代通信技术的快速发展和城市轨道交通的大规模兴建,通信系统也进入了快速发展期。光纤通信的发展为城市轨道交通的通信奠定了基础,光纤通信是通信传输的主要方式。光纤通信技术是以光信号作为信息载体，以光纤作为传输介质的通信技术。在光纤通信系统中,因光波频率极高以及光纤介质损耗极低,故而光纤通信的容量极大,要比微波等通信方式带宽大上几十倍。智慧轨道通信系统升级随着5G、物联网等通信技术和图像、AI等视觉技术的发展和应用,通过计算机图像分析视觉的技术可对图片或视频进行检测、分类、识别，提高视频分析准确率,通过高速率、低时延的网络与地铁综合监控平台进行联动。未来城市轨道交通通信系统将形成一个功能强大的、一体化的智慧化的集语音、文字、图像等多种媒体综合的系统。【思考】城市轨道交通信号系统与通信系统之间有关联吗？车站、区间、列车控制及行车调度指挥自动化的一体化，使通信、信号系统相互融合，冲破了功能单一、控制分散、通信与信号相对独立的传统技术理念，推动了通信、信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。【任务实施】【任务实施】【任务评价】【考评单】认识城市轨道交通通信系统设备日期：姓名：班级：学号：教师签名：自评：□熟练□不熟练互评：□熟练□不熟练师评：□合格□不合格日期：日期：日期：认识城市轨道交通通信系统设备【评分细则】序号评分项得分条件分值自评互评师评1接受任务明确工作任务，理解任务在后续课程学习中的重要程度5

2知识评价本次任务前需要掌握的知识程度25