项目七任务一城市轨道交通信号系统

1、项目七 城市轨道交通信号与通信系统 轨道交通信号的起源和发展类型 信号的起源 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，他边跑边以各种手势发出信号指挥列车 的前进和停止。 臂板信号 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，横向线路是停车信号，顺向 线路是行车信号。 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。 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。 1841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，这是铁路上首次使用臂 板式信号机。

2、 4-2 色灯信号机 上海地铁色灯信号机 城市轨道交通信号系统组成 轨道交通信号系统是“信号（显示）”、闭 塞、联锁“的总称。 轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道 电路、道岔转辙装置等主题设备及其他有关 附属设施构成的一个完整的体系。 一、信号色及其表示意义 1 基本色 停车、禁止越过，信号处于关闭状态 可按规定速度通过，信号处于正常开放状态 注意减速，信号处于有条件的开放状态 2 2、辅助色、辅助色 月白色-作调车信号 作引导信号 蓝色-调车信号，禁止 二、信号种类 视觉和听觉信号 固定信号 移动信号 地面信号 车载信号 三、信号机的设置及其功能 城市轨道交通系统的信号机指的是设置在线城

3、市轨道交通系统的信号机指的是设置在线 路、车站、车辆基地等处，用于传递运行指路、车站、车辆基地等处，用于传递运行指 挥命令的地面信号机，是一种昼夜均以信号挥命令的地面信号机，是一种昼夜均以信号 灯的颜色显示信号意义的色等信号机，主要灯的颜色显示信号意义的色等信号机，主要 是指固定信号机。是指固定信号机。 进、出站信号机 设置在车站入口或出口外适当距离处，用来确保车站内作业安全，设置在车站入口或出口外适当距离处，用来确保车站内作业安全， 指示列车能否由区间进入车站或者由车站进入区间的信号机。指示列车能否由区间进入车站或者由车站进入区间的信号机。 允 许 调车信号机 蓝或红色： 不允许越过 调车信

4、号机 白色：允许 防护信号机 一个绿色灯光：道岔开通允许按规定速度越 过该信号机进入区间。 一个白色灯光：开通折返线，允许按规定速 度越过该信号机，运行至折返点。 一个红色灯光：不准越过该信号机，该道岔 开通无空闲。 一个白色灯光加一个红色闪光：表示防护的 区间要求列车以不超过20km/h越过该信号机， 有条件进入区间。 出 站 信 号 机 的 复 式 信 号 机 遮断信号机 引导信号机 主体信号机故障： 人工办理一个白 色灯光加一个红 色闪光：表示防 护的区间要求列 车以低速（不超 过20km/h）越过 该信号机，并随 时做好停车准备。 列车速度表 红色：最大允许速度 黄色：即时实际运行速度

5、 信号表示器 道岔表示器 紫色：代表道岔在直向开通位置 黄色：代表道岔在侧向开通位置 警冲标：列车停车位置，防止车辆侧面冲撞 进路表示器：股道上进路开通方向 发车表示器发车表示器 白色闪光：离发车还有白色闪光：离发车还有5s5s，提示司机关门。，提示司机关门。 白色灯光：可以发车白色灯光：可以发车 无显示：不能关门，不能发车无显示：不能关门，不能发车 四、转辙机 手动转辙机 电动转辙机电动转辙机 五、轨道电路 一、轨道电路的工作原理 轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。 轨道电路 一、轨道电路的工作原理 1.轨道电路的组成 钢轨绝 缘 轨道 电阻 轨道继 电器 轨道电源 导体导体：钢轨

6、、连接线（减少接触电阻） 钢轨绝缘钢轨绝缘：安装在相邻两个轨道电路衔接处 送电设备送电设备：电源或电子设备（能够发送一定信息） 受电设备受电设备：轨道继电器、电子设备（能够接 收并鉴别电流特性） 限流电阻限流电阻：可调电阻器（调整轨道电路的电压） 轨 道 电 路 钢轨、绝缘节、轨端接续线、发送端、接受端（轨道 继电器）等 2、 作用： 钢轨传送电信息 绝缘节划分各轨道区段 轨端接续线保持电信息延续 轨道继电器 反映轨道的状况 轨道电路的作用 1、监督列车占用、监督列车占用：监督线路的占用状态，为开放信号，建立：监督线路的占用状态，为开放信号，建立 进路提供依据。进路提供依据。 2、传输行车信息

7、、传输行车信息：实现对追踪列车的控制。：实现对追踪列车的控制。 二、轨道电路的分类 工频连续式轨道电路 音频轨道电路 1.按传输电流特性分 只用于监督轨道占用， 不能传输列车控制信息 可传输更多信息 模拟式音频轨道电路 数字编码式轨道电路 可传输较多信息 有绝缘轨道电路 无绝缘轨道电路 2.按绝缘性质分 钢轨绝缘（增加乘客不 舒适感，不利于牵引回 流），多用于车辆段 谐振式电气隔离，正线 线路上得到广泛应用 六、UPS电源设备 v什么是UPS？ vUPS的功能是什么？ 1、城市轨道交通信号系统组成 v联锁系统 v列车自动控制系统（ATC） 联锁：为保证行车、站内安全将车站的所有信 号机、轨道电

8、路及道岔等相对独立的信号设备 构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系。 闭塞：为了保证区间内列车运行安全，防止列车发生 对向冲突（单线）或同向尾追，而规定的区间两端车 站在向区间发车前必须办理的行车手续即闭塞，用于 完成闭塞手续的设备即闭塞设备。 v时间间隔法 v空间间隔法：同一时间，同一区间只有一个 列车占用。 v人工闭塞:值班员确认区间空间，发行车凭证。 v半自动闭塞：有人有信号机 v较为先进的轨道交通系统已摒弃了“用信号 显示指挥列车”的旧有概念，引进了ATC （Automatic Train Control）系统，司机台 上显示的是反映列车运营的状态。 ATC系统 v列车按地面传送的

9、速度（或距离）信息，自 动控制列车运行的信号设备。 v后续列车根据与先行列车之间的距离和进路 条件，在车内连续地显示出容许的速度信息， 或按设定的运行条件达到容许速度的距离信 息。 v根据上述信息，列车自动地控制运行速度， 进行超速防护，确保列车高效、安全的运行。 城市轨道交通ATC系统的特点 v传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传 递不同的行车命令，这种制式基本上是依赖司机进 行速度控制和调整，依靠司机保证行车安全。 vATC系统将机车信号作为主体信号，传递给列车的信 号是具体的速度或距离信息，列车按调度人员设置 的时刻表，实现自动运行、自动折返、自动调整停 站时分，以及运用程序定位

10、实现列车在车站的停车 控制。 列车自动控制（ATC）系统 v列车自动控制（ATC）系统 Automatic Train Control 列车自动防护（ATP）子系统 Automatic Train Protection 列车自动监控（ATS）子系统 Automatic Train Supervision 列车自动运行（ATO）子系统 Automatic Train Operation ATO列车自动运行子系统 vATO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。 v使用ATO子系统后，可以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

11、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。 vATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能 的消耗。 ATS列车自动监控子系统 vATS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。 v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）。 v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）。 ATP列车自动防护子系统 vATP子系统是ATC系统的核心和关键。 vATP子系统具有实现列车的间隔控制、超速防 护、进

12、路的安全监控、车门和站台屏蔽门的 控制等功能。 中央控制室 车站控制室 车载ATC 第二节 轨道交通通信系统 城市轨道交通专用通信系统应是一个独立 的、既能传输语音信号，又能传输文字、 数据和图像等各种信息的综合业务数字通 信网。 通讯网的组成部分 v城市轨道交通专用通信系统，按其功能来分， 大致可分为： 1.光纤数字传输子系统 ； 2.数字程控交换子系统 ； 3.闭路电视监控子系统 ； 4.车站广播子系统； 5.无线通信子系统 (1) 光纤数字传输系统 v光纤是光导纤维的简称，光纤通信是以光波 为载体，以光导纤维为传输介质的一种通信 方法。光纤传输系统主要由光端机、光缆、 光中继器以及PCM

13、（脉冲编码调制-Pulse Code Modulation decoding）复接设备等组 成。 通讯网的组成部分 (2)数字程控交换系统 v（1 1）专用电话系统）专用电话系统 v专用电话系统是为控制中心调度员、车站值 班员、车辆段值班员、以及车站保安人员等 使用的内部专用电话提供自动交换功能。 1. 调度电话 2. 站间行车电话（两个车站） 3. 轨道沿线电话 4. 车站集中电话机 调度电话 总调度室 车控室 车控室 数字程控交换系统 v（2）传真通信与数据通信 (3) 车站广播系统 (4) 闭路电视监控系统 为了确保列车的运行安全，及时向有关人员提供车站各部位的 安全情况以及客流、列车停

14、站、售、检票情况、列车门开启、 关闭等现场实时图象信息，所以设置闭路电视监控系统。 v（1）控制中心的集中监控系统 在控制中心的各调度台上，配备一定数量的监视器，和一个带 键盘的控制台，调度员可通过键盘，来选择所希望了解的车站， v（2）车站闭路电视监控系统 车站闭路电视监控系统为，车站值班人员提供车站现场的实时 图象，它不仅受车站值班人员的控制，也受控制中心的控制。 闭路电视监控系统 闭路电视控制室 闭路电视 (5) 无线通信系统 v无线通信系统由基地台、天线及射频电线、 隧道内的漏泄同轴电缆、列车无线电台设备、 控制台、电源及便携式无线电台等组成。 票务管理票务管理 票制和票价是轨道交通系

15、统票务管理票制和票价是轨道交通系统票务管理 中相辅相成的两项内容。中相辅相成的两项内容。 票制的制定票制的制定 1.票制种类票制种类 票制是指票价的结构，目前国内外轨道交通现行的票制大体上可分票制是指票价的结构，目前国内外轨道交通现行的票制大体上可分 为两大类，即基本票制和辅助票制，其中应用较为广泛的是单一票制为两大类，即基本票制和辅助票制，其中应用较为广泛的是单一票制 和计程票制。和计程票制。 （1）单一票制）单一票制 不论乘客乘车距离的远近都支付相同的票价。不论乘客乘车距离的远近都支付相同的票价。 （2）里程计程票制）里程计程票制 以一公里作为基本计价单位，累积加价的集成以一公里作为基本计

16、价单位，累积加价的集成 票制。票制。 （3）区段计程票制）区段计程票制 区段计程票制是以规定的历程作为基本计价单区段计程票制是以规定的历程作为基本计价单 位，累计加价的计程票制。位，累计加价的计程票制。 2.票制制定的考虑因素票制制定的考虑因素 （1）轨道交通特点）轨道交通特点 轨道交通相对于其他公交方式最大的特点在于轨道交通相对于其他公交方式最大的特点在于 其运营速度。地铁的运输能力可以达到每小时其运营速度。地铁的运输能力可以达到每小时46 万人次，轻轨的运输能力可以达到每小时万人次，轻轨的运输能力可以达到每小时13万人万人 次。次。 （2）乘客出行距离差异。）乘客出行距离差异。 （3）线路

17、长度）线路长度 （4）其他公交方式的票价。）其他公交方式的票价。 （5）城市公交）城市公交“一体化一体化”。 票价的制定票价的制定 1.票价制定方法票价制定方法 城市轨道交通系统票价制定应考虑：城市轨道交通系统票价制定应考虑： （1）城市轨道交通系统运营成本。）城市轨道交通系统运营成本。 （2）城市交通其他交通方式的票价水平。）城市交通其他交通方式的票价水平。 （3）城市经济发展水平、市民生活水平以及乘客承）城市经济发展水平、市民生活水平以及乘客承 受力。受力。 （4）政策因素：物价因素，交通费补贴政策等。）政策因素：物价因素，交通费补贴政策等。 以运输成本定价，侧重于投资的回收；视运输市场供

18、需以运输成本定价，侧重于投资的回收；视运输市场供需 关系定价，侧重于谋取最大利润；从乘客的出行支付能力入关系定价，侧重于谋取最大利润；从乘客的出行支付能力入 手制定票价，其目的是为了占据客运市场，获取长期利润的手制定票价，其目的是为了占据客运市场，获取长期利润的 增长。增长。 1）基于运输成本的定价方法）基于运输成本的定价方法 核心是票价必须以成本为基础，在此基础上再加上平均核心是票价必须以成本为基础，在此基础上再加上平均 利润。利润。 2）基于运输市场供需关系的定价方法）基于运输市场供需关系的定价方法 3）基于乘客出行支付能力的定价方法）基于乘客出行支付能力的定价方法 运输成本定价实际上是一

19、种供给票价，而乘客出行负担运输成本定价实际上是一种供给票价，而乘客出行负担 能力定价则是一种需求票价。能力定价则是一种需求票价。 售检票方式售检票方式 目前国内城市轨道交通采用的售票、检票系统有目前国内城市轨道交通采用的售票、检票系统有人工售人工售 检票和自动售检票两种系统。检票和自动售检票两种系统。 人工售票、检票系统是单一的采用纸质车票作为介质，人工售票、检票系统是单一的采用纸质车票作为介质， 通过人工出售、人工检验票、人工统计的一种售票、通过人工出售、人工检验票、人工统计的一种售票、 检票系统。检票系统。 自动售票、检票系统式通过计算机集中控制的，以磁卡自动售票、检票系统式通过计算机集中

20、控制的，以磁卡 及非接触器或及非接触器或IC卡为介质的一种售检票方式。卡为介质的一种售检票方式。 自动售票设备主要有以下三种系统：自动售票设备主要有以下三种系统： （1）磁卡型自动售检票系统。）磁卡型自动售检票系统。 （2）接触式）接触式IC卡型自动售检票系统。卡型自动售检票系统。 （3）非接触式）非接触式IC卡型自动售检票系统。卡型自动售检票系统。 二自动售检票系统二自动售检票系统 自动售检票系统自动售检票系统AFCAFC是轨道交通的窗口是轨道交通的窗口. . 1)AFC1)AFC系统组成系统组成 中央计算机中央计算机 车站网络控制器车站网络控制器车站操作终端车站操作终端 GATE TVM BOM AFCAFC车站设备系统图车站设备系统图 自动售票机自动售票机 进进/ /出口闸机出口闸机 地铁环境控制的主要特点 v基本与外界隔绝 v列车设备及乘客释放大量的热 v地层蓄热作用 v异味和二氧化碳 v“活塞效应” v发生事故不易救援