深圳地铁三号线正线信号系统

1、深圳地铁三号线正线信号系统介绍陈浩莹安全小知识安全小知识 安全第一，预防为主 故障安全 逃生知识问题思考 1、系统组成，原理？ 2、红-M信号机显示定义？ 3、进路类型？ 4、控制权交接？ 5、KS开关的操作过程及原理目 录 系统概述 运行和设计指标 系统原理 控制权交接 列车运行进路 与外系统接口 系统功能与构成 降级运行模式 KS开关操作过程及原理 目前系统存在的局限性一、系统概述 1、深圳地铁三号线正线信号系统采用具有当前国际先进水平的庞巴迪（Bombardier）运输集团 的CITYFLO 650 基于无线通信技术的移动闭塞系统，分别由以下几个子系统构成：正线联锁(CBI)子系统列车自

2、动保护ATP子系统列车自动驾驶ATO子系统列车自动监控ATS子系统通信传输DTS子系统无线传输TWC子系统一、系统概述 2、贯穿在信号系统设计中的基本原则是：安全、可靠，最大限度地实现功能，最大限度地减少系统故障的发生。正线信号系统提供了降级或紧急运营模式。在CBTC系统出现故障时，所有在正线范围内作业的列车仍可被系统探测及追踪；并在正线线路适当位置设置轨旁信号机协助司机驾驶，以维持列车服务。同时也可让没有安装车载信号设备的列车在正线安全作业。 一、系统概述 3、三号线信系统工程包括： 首期线路全长32.94km、22座正线车站、一条试车线、一座控制中心、一座车辆段与综合基地。初期配置24列列

3、车，6辆编组。近期配置33列列车，远期配置52列列车。并配备6辆工程车。 西延线线路全长8.7Km、8座车站、一座停车场。配置19列列车，6辆编组。 一、系统概述 一期工程中，区域控制站2个，分别是塘坑站（塘坑-双龙）和大芬站（红岭-六约）；设备集中站5个（红岭、田贝、草埔、爱联、双龙）；其中设有信号机111架，道岔46组，计轴点210个，等。 二期工程中，区域控制站1个，即莲花村站；设备集中站3个（益田、福田、华新）；其中设有信号机47架，道岔22组，计轴点64个，等。ATPRM一、系统概述一、系统概述ATSRATP/RATO Balise信标其他其他DTS通信通信 VATOVATOMMIM

4、MINRM(旁路模式)VATPVATPVATPMMIATOATS列车自动监控列车自动监控轨旁组件轨旁组件通信通信车载组件车载组件联锁联锁VATO 4、CBTC系统组成示意图系统组成示意图一、系统概述 5、CBTC原理 基于通信的CBTC的移动闭塞系统的主要设计目标是在维持系统安全性的同时，通过改善位置分辨能力和移动授权更新率，来缩短列车间隔距离，提供更大的运能。 列车在移动授权的范围内安全运行，考虑了最不利情况下的停车距离，以及不确定的前方障碍物位置后生成速度曲线。 二、运行和设计指标二、运行和设计指标 线路设计最高行车速度为90km/h。 运行最小列车追踪间隔为90秒；列车折返运行间隔最小至

5、105秒；全线按 16 对车/小时的通过能力设计。 四种列车驾驶模式：列车自动驾驶ATO模式，带防护的人工驾驶ATP模式，限制人工驾驶RM模式和非限制的人工驾驶NRM模式。 复线/双向，通常情况下为右线行车，轨旁信号机在正常运行方向的右侧。 各个车站安装有站台安全门/屏蔽门。 本系统采用可靠的组件、开放式的接口以及严格的软、硬件设计和品质标准。基于通信的列车控制系统（CBTC）：车地实时双向通信；-无线传输列车精确定位；-多传感器信息融合移动闭塞；适用于METRO/APM系统，能够实现STO、DTO和UTO模式。142. 列车B的车载无线设备传送其实时位置和虚拟占用给轨旁无线设备。3. 区域控

6、制器设备计算冲突点()，到列车B的车尾，给出移动授权。4. 轨旁无线设备连续的把冲突点()和移动授权传送给列车A。5. 列车A的车载CBTC设备计算安全曲线并应用到对列车的防护上() 。轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁DTS设备区域控制器CBTC车载RADIOBCBTC车载RADIOA1. 基于轮速传感器和多普勒雷达，列车B连续的计算其位置() （经过信标点时重置其误差），生成虚拟占用。CBTC 运营关键技术：关键技术：精确定位虚拟占用车地通信15信标读取器位移方向车辆位置位置处理轨道数据库速度处理多 普 勒雷达测速电机列车精确定位原理图16列车运行方向信标点位置位置误差定位误差的校正

7、17运行方向占用定位误差定位误差时延距离超行距离惰行距离紧急制动 虚拟占用倒溜防护距离列车传输虚拟占用以定位车尾的位置。占用等于列车长度加上积累的定位误差时延距离在通信时延的过程中列车行驶的距离惰行距离惰行后，在紧急制动建立前列车行驶的距离紧急制动从紧急制动实施到列车获得零速，列车行驶的距离180501001502002503003504004500510152025303540455055606570速度 (km/h)距离 (m)倒溜防护距离车尾定位误差列车长度车头定位误差时延距离超行距离惰行距离紧急制动距离19地下段LOS天线LOS天线LOS天线地面/高架段漏缆车地通信车地通信-TWC-T

8、WC：2.4G公共频段采用私有协议频率主动切换机制202. 联锁可以连续的检测计轴占用信息，并提供给轨旁CBTC设备。3. 区域控制器随时监控所有CBTC列车和非CBTC列车，对于非CBTC列车B，轨旁CBTC设备把冲突点()放置在列车B最后占用计轴区段的始端。4. 轨旁无线设备连续的把冲突点()信息传送给跟随的列车A。5. 列车A的车载CBTC设备基于冲突点信息计算安全曲线。轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁DTS设备区域控制器联锁BCBTC车载无线A1. 一个非CBTC列车B不能实时的传送其位置，但占用了计轴区段。非CBTC列车混合运行模式四、控制权交接 1、系统正常时，设备的监控均

9、在OCC的中央ATS工作站上。系统启动时，默认的权限在区域控制区ATS工作站上，紧急情况下可以强行获得控制权。 2、中央ATS可以同时分别向三个区域控制区授权,亦可单一区域授权。OCC莲花村站大芬站塘坑站莲花村站大芬站莲花村站塘坑站大芬站莲花村站四、控制权交接 3、区域内的车站授权 具有“站群管理”模式功能，各站的监控权已经被设置。 可以同时有多个有控制权限的车站获得授权。 获得控制权的车站可以控制整个区域也可以选择控制指定的控制范围。 一个被控制范围内同时只允许被第一个获得控制权的车站控制，而其后登录的该范围权限只能获得监视权。四、控制权交接 例如大芬区域控制区中，丹竹头、草埔、红岭站、老街

10、站和田贝站均有监控权，而丹竹头老街为非设备集中站的轴心站。红岭站老街站田贝站四、控制权交接 1）当红岭站获得红岭晒布站区的控制权后，老街站只能再获得该区监视权。反之亦然。红岭站老街站田贝站老街站监视红岭站控制晒布站草埔站四、控制权交接 2）当红岭站获得红岭田贝站区的控制权后，老街、田贝站只能再获得监视权。红岭站老街站田贝站田贝站监视老街站监视红岭站控制晒布站翠竹站四、控制权交接 3）当老街站获得红岭晒布站区的控制权后，田贝站只能获得剩余站区的控制权。红岭站老街站田贝站田贝站控制老街站控制晒布站翠竹站五、列车运行进路列车运行进路类型有两种：一种是标准进路 进路随列车的运行而逐段解锁。标准进路是默

11、认的进路类型. 所有进路类型都具有标准进路功能。进路可以自动设置，也可以手动设置。标准进路只允许一条进路里运行一辆列车。 标准进路具有引导功能。五、列车运行进路另一种是Fleeting进路列车运行过后，进路不解锁，只有在信号取消时才解锁。联锁仅允许在相应标准进路建立之后办理Fleeting 进路。但不是所有进路都能办理Fleeting进路，由联锁表规定。Fleeting 进路通过自动模式或人工模式办理。Fleeting 进路允许进路中同时运行多辆CBTC 列车。Fleeting 进路没有引导功能。 通常，正常的列车运行交路是这两种进路类型的组合。五、列车运行进路 1、列车出段信号机不能设为Fl

12、eeting，由时刻表自动触发五、列车运行进路 列车自动折返 红岭、双龙两个站的自动折返进路，在ATS正常工作时，利用时刻表和目的地号自动排列折返进路；当OCC ATS故障时，红岭、双龙、田贝、草埔则利用LCW人机界面的自动折返（三种方式）模式选择按钮，由本地应用服务器请求联锁为每列车自动排列折返进路。 方式3方式2方式1六、与外系统接口 3号线正线信号系统与车辆、站台屏蔽门/安全门、防火门、旅客信息、综合监控、通信广播、时钟、无线等的设备接口中央车站七、系统功能与构成系统配置示意图1 信号机采用LED信号机(12束X5个LED），并具有结构紧凑、能耗低、寿命长、无需调焦等特点。工作环境:温度

13、：-4070相对湿度：不大于95(25)大气压力：不低于54Kpa（海拔高度不超过5000m）振动频率：102000Hz，加速度幅值10m/s2 机构采用硅铝合金材料压铸而成具有强度高、重量轻、组合灵活、安装方便、外形美观等优点。光源为整体透镜组：由点灯变压器、点灯模板、超高亮度发光二极管点阵、光学透镜、钢化玻璃前置镜、灯架等组成。LED 信号机可实现2030的故障模拟，与LED 信号机报警仪结合，可实现故障报警功能。设计使用寿命：大于10 万小时。具有抗强光干扰性能，能防止由于外部光线的照射导致信号错误显示。2 道岔正线上大部采用60Kg的9#道岔。为增加列车的的折返能力和出段能力，分别在双

14、龙站（4组）和塘坑站（2组）设置了12#道岔。渡线上的道岔为双动道岔，但均分别采用了单独的控制回路和表示回路。采用ZD（J）9型三相交流电动转辙机电机采用三相交流380V电源接点系统采用铍青铜静接点组和铜钨合金动接点环伸出杆件用镀铬防锈，伸出处用聚乙烯堵孔圈和油毛毡防尘圈支承和防尘转动和滑动面均用SF2复合材料衬套和衬垫 转换时间5.8s工作电流 1.5A3 计轴正线采用AzS(M)350 U计轴系统 ，由计轴主机(EC) 和ZP43计轴点组成。 计轴主机具有以下特点：具有灵活的系统配置：一个计轴主机可以直接连接5个ZP43 计轴点，每个计轴主机可以检测4个线路区段。计轴主机可以通过“级联”的

15、形式进行任意数量的连接，可以处理相邻系统的信息。最远传输距离达80KM。 预复位(vAzGrT)功能：在设备集中站的车控室的复位盘上进行“预复位”操作，在操作预复位按钮后先不进行计轴空闲显示，需再通过一次列车后，才能进行空闲显示。面板上提供运行状态指示灯，不同灯位点亮可组合表示故障代码。3 计轴计轴室外设备（ZP43计轴点） 探测所有符合规定尺寸的车轮适应所有类型的钢轨防雷部件的一体化高机械强度在车轮作用时间很短时具有高可靠性（车轮直径865 mm时，列车最大速度可为400km/h)在环境温度为-40 C+80 C以及冰、雪和潮湿（包括洪水）影响时，都能无故障地使用对磁轨制动机和涡流减速器的影

16、响不敏感4 CBI 联锁子系统 按照一定的联锁（道岔、进路和信号机的访问）关系完成联锁的进路命令处理。以及完成与其它子系统之间的通信，持续地监控轨旁信号目标，并将行车状态和信号设备状态反馈给控制中心。确保在CBTC设备失效的情况下的列车的安全运行。4.1 R4计算机联锁 采用庞巴迪R4计算机联锁 EBI Lock 950 采用2乘2取2冗余结构 完成进路中轨道区段、信号机、道岔、PSD、PEP、KS等元素的联锁关系的逻辑处理。 与OC、维修工作站等设备构成CBI联锁子系统。 R4与OC之间采用独立的物理通信通道。4.2 目标控制器 目标控制器（OC） 目标控制器系统控制轨旁设备（例如计轴、信号

17、机和转辙机），从中央联锁系统接收和执行命令，监控目标状态并且发送状态信息给中央联锁系统。 提供与计轴、信号机、转辙机、PEP、KS、ATB、FD、门控柜等设备接口1）R4联锁通过目标控制器（OC）完成对信号机、转辙机、计轴、KS、ATB、PEP等的控制驱动与状态采集2） 经过联锁关系处理后完成进路的排列进路的锁闭以及进路的取消与解锁。、进路封锁5 RATP子系统 RATP是ATC系统中的重要设备，是保证行车安全的主要设备。它允许列车在系统的制动率、线路条件、等级、速度、曲线等物理条件允许范围内尽可能的接近其它列车。 RATP特点 采用2乘2取2冗余结构 允许在同一区域内同时处理60辆列车 软件

18、的设计可满足安全完整性等级（SIL）4的要求 软件周期时间为312毫秒，一般从输入到输出的反应时间大约为600毫秒 ， RATP功能 执行系统自测 列车初始化和移除 轨道电路、道岔、信号机、屏蔽门、站台紧急停车和运行方向控制 列车移动授权 、安全列车间隔、列车追踪、临时限速、区域交接和混合模式运行 与其他子系统接口通信6 RATO子系统 区域自动列车运行(RATO)是CITYFLO 650 列车自动控制系统的一部分 RATO特点 采用双机热备的冗余结构 软件周期时间为250毫秒 通讯使用基于10/100 BaseT的以太网端口 RATO功能 列车管理：更新列车位置信息、控制车辆ATC和限速 车

19、站管理：车站停站时间、运营间隔调整，门操作、扣车、跳停和下一站功能 与其他子系统接口通信7 ATS子系统列车自动监控系统ATS，实现列车运行自动追踪、调整，进路自动或人工控制；进行列车运行时刻表管理及自动调整，实现行车指挥自动化；系统设备监视以及对运行图的管理。具体功能如下： 工作站大屏幕7 ATS子系统1、显示全线区域站场图显示全线区域站场图2、操作指令、操作指令（1）进路设置（2）设定调整（3）指定信号进路运行模式（4）站台列车的扣车/放行和跳停（5）车站停车时间调整（6）临时限速调整（7）道岔位置转换（8）信号封锁和解封（9）分配列车追踪和分配时刻表（10）控制区域分配（11）在线时刻表

20、修改7 ATS子系统3、权限管理权限管理 和控制权转换和控制权转换4、事件记录和报警处理、事件记录和报警处理5、噪音控制（、噪音控制（采用慢速、普通、快速三个速度等级采用慢速、普通、快速三个速度等级）6、远程诊断、远程诊断7、与其它子系统接口通信、与其它子系统接口通信8 ATS-RTUATS-RTUATS_RTU用于与用于与CCTV、PIS、PA系统接口系统接口9 DTS网络DTS是数据传输网络，用于为信号系统提供专有有线信息传输，为中心与车站之间、车站与车站之间、控制中IP寻址将遵循IPv4协议，其中包含子网掩码和三层路由的所有规则心设备之间、车站设备之间提供信息的高速通道，确保信息的安全、

21、可靠、及时传输。由多个冗余千兆位以太网网络组成。这些网络包含分布式的交换机，它们由发散性单模光纤缆线和数据类级别铜质缆线互联。每一处的ATC 设备都将连接两个存储转发类型的千兆位以太网交换机。这些交换机为模块化工业设计，支持热插拔。IP寻址遵循IPv4协议，其中包含子网掩码和三层路由的所有规则。使用了单播、多播和广播。套接字通信使用TCP和UDP协议网络内部安全将通过隔离的VLAN、三层路由和访问控制列表(四层)来进行维护。千兆位以太网核心系统以冗余的方式进行相互连接，利用二层和三层冗余协议的组合来将故障/恢复时间最小化至小于4秒（通常小于 2 秒）。通过使用内部接入控制列表和VLANs（AT

22、C DTS中最大支持500 个VLAN）进行外围设备的访问控制。通过在网络的逻辑区域互联中使用三层路由连接来限制广播域。外围设备需要支持10 或 100 mbps的以太网接口，支持半双工或全双工传输，接口类型为RJ-45。核心交换机：Hirschmann Mach 4000型DTS交换机：Hirschmann Mice 4128型控制中心DTS交换机：Cisco Catalyst 3560-24以太网交换机10 TWC网络TWC为车地无线传输网络，用于轨旁设备与车载设备的无线信息传输。本项目使用的TWC系统采用业界公认的安全可靠的漏缆传输网络（地下段）或采用LOS天线（地面段、高架段）进行车-地双向通信，基于ISM的2.4G开放频段，利用专用的工业级无线设备组件，构建一个高可靠性、高可用性和高维护性的车地无线通信网络。采用商业通用设备Afar无线通信设备，它并不同于802.11“Wi-Fi”设备。Afar无线设备使用了唯一用于庞巴迪列车控制应用的私有协议。空中传输速率500kbps，消息时延小于3ms无线频道采用5段，频段间隔为 6 MHz（2448-2472 MHz）轨旁和车载之间的轮询-响应序列大约每15ms进行一次无线设备