城市轨道交通信号设备培训讲义(共146页).ppt

1、LOGO第十三章第十三章 城市轨道交通信号设备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、保证行车平安、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。13.1 城市轨道交通信号设备概述城市轨道交通信号设备概述 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平安、速度、输送能力和效率密切相关。选择适宜的信号系统可以产生巨大的经济效率和社会效益。v城市轨道交通对信号系统的要求城市轨道交通对信号系统的要求v 城市轨道交通对其信号系统提出与铁路不尽城市轨道交通对其信号系统

2、提出与铁路不尽相同的要求。相同的要求。v平安性要求高平安性要求高v通过能力大通过能力大v保证信号显示保证信号显示v抗干扰能力强抗干扰能力强v可靠性高可靠性高v自动化程度高自动化程度高v城市轨道交通信号系统的特点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具有完善的列车速度监控功能联锁关系较简单联锁关系较简单车辆段独立采用联锁设备车辆段独立采用联锁设备自动化水平高自动化水平高不要求兼容不要求兼容v城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通信号系统的组成v 城市轨道交通的信号系

3、统通常由列车运行自城市轨道交通的信号系统通常由列车运行自动控制系统动控制系统ATC和车辆段信号控制系统两局和车辆段信号控制系统两局部组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调部组成，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，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。由此构成一个高效的综合自动化系统。 列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统ATC ATC包括列车自动防护包括列车自动防护ATP、列车自动运、列车自动运行行ATO及列车自动监控及列车自动监控ATS三个系统。三个系统。 为确保行车平安和线路最大通过能力，一般为确保行车平

4、安和线路最大通过能力，一般最大通过能力小于最大通过能力小于30对对/h的线路宜采用的线路宜采用ATS和和ATP系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的调度员人工控制为主的CTC系统。最大通过能力系统。最大通过能力大于大于30对对/h的线路，应采用完整的的线路，应采用完整的ATC系统，实现系统，实现行车指挥和列车运行自动化。行车指挥和列车运行自动化。 ATP子系统 功能与实现 对列车运行进行超速防护，对与平安有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证

5、列车间的平安间隔，保证列车在平安速度下运行，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。 ATP子系统不断将来自联锁设备和操作层面上得信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过轨道电路等传至车上，从而由车载设备计算得到当前允许速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车实行监督，使之始终在平安速度下运行，以缩短列车运行间隔，保证行车平安。组成 采用轨道电路传送ATP信息时，ATP子系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，以及与ATS

6、、ATO、联锁设备的接口设备。 ATO子系统 功能与实现 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正确工况正点、平安、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正确运行状态，高质量地自动驾驶，提高列车运行效率，防止了不必要的、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。 组成 ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备两局部。地面设备有站台电缆环线、车-地通信设备以及和ATP、联锁系统的接口设备。 ATO还装有双向通信系统，

7、使列车能直接与车站内的ATS系统接口，保证实现最正确的运行图控制。 ATS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，包括：调度区段内列车运行情况的集中监视与控制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作，按行车方案自动控制轨旁信号设备以接发列车，列车运行实迹的自动记录，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调度员操作记录，运输方案管理等，还具有列车车次号自动传递等功能。ATS 工作方式为集中管理，分散控制。 组成 ATS 子系统包括控制中心设备和 ATS 车站、车辆段分机。此外，在 ATC 范围内的各正线

8、控制站各设一套联锁设备，正线有岔站原那么上独立设置联锁设备，当然也可以采用区域控制方法。 车辆段联锁设备车辆段联锁设备 车辆段设一套联锁设备，用以实现车辆段的车辆段设一套联锁设备，用以实现车辆段的进路控制，并通过进路控制，并通过 ATS 车辆段分机与行车指挥中车辆段分机与行车指挥中心交换信息。车辆段联锁设备前期曾采用心交换信息。车辆段联锁设备前期曾采用 6502 继继电集中联锁，近来均采用计算机联锁。电集中联锁，近来均采用计算机联锁。 车辆段内试车线设假设干段与正线相同的车辆段内试车线设假设干段与正线相同的 ATP 轨道电路和轨道电路和 ATO 地面设备，用于对车载地面设备，用于对车载 ATC

9、 设备用进静、动态试验。设备用进静、动态试验。v城市轨道交通信号系统的地域分布城市轨道交通信号系统的地域分布v 按地域城市轨道交通信号系统分成五局部：按地域城市轨道交通信号系统分成五局部：控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、试车线设备、车载设备。试车线设备、车载设备。v控制中心设备控制中心设备 v 控制中心设备属于控制中心设备属于 ATS 子系统，是子系统，是 ATC 的的核心。核心。v 控制中心设备主要包括中心计算机系统、综控制中心设备主要包括中心计算机系统、综合显示屏、调度员及调度长工作站、运行图工作合显示屏、调度员及调度长工作站、运行图工作

10、站、培训站、培训/模拟工作站、绘图仪和打印机、维修工模拟工作站、绘图仪和打印机、维修工作站、作站、 UPS 及电池。及电池。 其中，综合显示屏、调度员及调度长工作站设于主控制室。控制主机、通信处理器、数据库效劳器、维修工作站设于设备室。运行图工作站设于运行图室。绘图仪和打印机设于打印室。培训/模拟工作站设于培训室。控制中心配备在线式UPS 及可提供30min后备电源的蓄电池。UPS设于电源室，蓄电池设于蓄电池室。 车站及轨旁设备车站及轨旁设备 车站分集中联锁站和非集中联锁站。集中联锁站一般为有道岔车站，也可能是无道岔的车站。非集中联锁站一般为无道岔的车站。有道岔车站根据需要和可能也可以由邻近车

11、站控制，而成为非集中联锁站。 集中联锁站及轨旁设备 集中联锁站设有ATS车站分机、车站联锁设备、ATP/ATO系统地面设备、电源设备、维修终端、乘客向导显示牌、紧急关闭按钮以及信号机及发车指示器、转辙机。 ATP地面设备包括轨道电路，ATP地面编码发码设备，与ATS、ATO、联锁设备的接口，用于实现列车占用的检测和发送ATP信息，实现列车运行超速防护。 ATO地面设备包括站台电缆环路，TWC车-地通信设备，及与ATP、联锁设备的接口设备，以发送ATO命令，实现列车最正确控制或列车自动驾驶。 集中联锁车站配备一套适用于联锁设备、ATS、ATP、ATO设备的在线式UPS及可提供15min后备电源的

12、蓄电池组。 设维修用彩色显示器、键盘及鼠标，显示与控制用显示器相同的内容及必要的维修信息，并能对信号设备进行自动、手动测试，但不能进行控制。 在站台适当位置设乘客向导显示牌，用以显示接近列车的到站时间等。 紧急关闭按钮用于在遇到紧急情况危及行车平安时，关闭信号，使列车停车。 正线上防护信号机设于道岔区段，线路尽头设阻挡信号机，用于指示列车运行，防护列车进路。 在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方设置发车指示器，指示列车出站。 转辙机用以转换道岔。 非集中联锁站及轨旁设备 非集中联锁站的设备只有发车指示器、紧急关闭按钮和乘客向导显示牌。无道岔的非集中联锁站轨旁仅有轨道电路的耦合单元等。有道岔的

13、非集中联锁站除了轨旁的耦合单元外，有防护信号机和转辙机。 车辆段设备车辆段设备 车辆段信号设备包括ATS分机、车辆段终端、联锁设备、维修终端、信号机、转辙机、轨道电路、电源设备。 车辆段设一台ATS分机。 车辆段派班室和信号楼控制台室各设一台终端，与车辆段ATS分机相连。 车辆段设一套联锁设备，实现车辆段的进路控制，并通过ATS分机与控制中心交换信息。联锁设备只受车辆段值班员人工控制。 设备室内设维修用彩色显示器、键盘及鼠标，显示与控制室相同的内容及维修、监测有关信息，并能对信号设备进行自动或手动测试，但不能控制进路。 车辆段人口处设进段信号机，出口处设出段信号机。存车库线中间进段方向设列车阻

14、挡信号机，段内其他地点根据需要设调车信号机。 车辆段内每组道岔设一台转辙机。 车辆段内轨道电路采用50Hz相敏轨道电路，检查列车的占用和空闲。 车辆段信号楼内设置适合于联锁设备、 ATS设备的UPS及蓄电池。 试车线设备试车线设备 试车线上设假设干段与正线相同的试车线上设假设干段与正线相同的ATP/ATO地面设备，用于对车载地面设备，用于对车载ATC设备的试验。试车线设备的试验。试车线设备室内设用于改变试车线运行方向和速度的控设备室内设用于改变试车线运行方向和速度的控制台。试车线设备室配备一套适合于制台。试车线设备室配备一套适合于ATP/ATO设设备的备的UPS，不设蓄电池。，不设蓄电池。 车

15、载车载ATC设备设备 车载设备包括车载设备包括ATP和和ATO两局部，用来接收两局部，用来接收轨旁设备传送的轨旁设备传送的ATP信息，计算列车运行曲线，测信息，计算列车运行曲线，测量列车运行速度和走行距离，实行列车运行超速量列车运行速度和走行距离，实行列车运行超速防护以及列车自动运行，来保证行车平安和为列防护以及列车自动运行，来保证行车平安和为列车提供最正确运行方式。车提供最正确运行方式。13.2 信号根底设备信号根底设备 城市轨道交通信号根底设备主要包括信号机、城市轨道交通信号根底设备主要包括信号机、转辙机、轨道电路、计轴器等，它们是城市轨道交转辙机、轨道电路、计轴器等，它们是城市轨道交通信

16、号系统的重要根底设备。通信号系统的重要根底设备。信号机信号机 城市轨道交通采用色灯信号机。除了车辆段和城市轨道交通采用色灯信号机。除了车辆段和有岔站外，一般不设信号机。在城市轨道交通中，有岔站外，一般不设信号机。在城市轨道交通中，列车的运行速度不取决于信号显示，即信号为非速列车的运行速度不取决于信号显示，即信号为非速差信号。允许信号的绿灯、黄灯并不表示列车的运差信号。允许信号的绿灯、黄灯并不表示列车的运行速度，而是代表列车的运行进路是走道岔直股还行速度，而是代表列车的运行进路是走道岔直股还是弯股。是弯股。 信号机的设置信号机的设置 信号机的设置原那么信号机的设置原那么 设于列车运行方向右侧设于

17、列车运行方向右侧 城市轨道交通的地面信号机设于列车运行方城市轨道交通的地面信号机设于列车运行方向右侧，在地下局部一般安装在隧道壁上。特殊向右侧，在地下局部一般安装在隧道壁上。特殊情况可设于列车运行方向的左侧或其他位置。情况可设于列车运行方向的左侧或其他位置。 信号机柱的选择信号机柱的选择 高柱信号机具有显示距离远，观察位置明确高柱信号机具有显示距离远，观察位置明确等优点，因此车辆段的进段、出段信号机以及等优点，因此车辆段的进段、出段信号机以及停车场的进场、出场信号机均采用高柱信号机。停车场的进场、出场信号机均采用高柱信号机。而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧而其他信号机由于对显示距离要

18、求不远，以及隧道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。 信号机限界 信号机不得侵人设备限界。设备限界是用以限制设备安装的控制线。 正线上的信号机的设置 在ATC控制区域正线上的道岔区设防护信号机。防护信号机设于道岔岔前和岔后的适当地点。具有出站性质的道岔防护信号机应设引导信号。具有两个以上运行方向的信号机可设进路表示器。 区间分界点不设信号机。只有行车间隔较大采用自动闭塞作为过渡方式才设区间通过信号机。 车站一般不设进、出站信号机，在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方适当她点设置发车指示器。也可以根据需要设进站、出站信号机以及进站信号机的预告信号机，或者只

19、设出站信号机。 线路尽头设阻挡信号机。 车辆段停车场的信号机设置 在车辆段停车场入口处设进段场信号机，在车辆段停车场出口处设出段场信号机。在同时能存放两列及以上列车的停车线中间进段方向设列车阻挡信号机可兼作调车信号机。车辆段停车场内其他地点根据需要设调车信号机。 信号显示信号显示 色灯信号机的机构有单显示、二显示、三显色灯信号机的机构有单显示、二显示、三显示。单显示机构仅用于阻挡信号机。二显示和三示。单显示机构仅用于阻挡信号机。二显示和三显示可以单独使用，也可以组合以及与单显示显示可以单独使用，也可以组合以及与单显示机构组合构成各种信号显示。机构组合构成各种信号显示。 信号显示意义信号显示意义

20、 一般，除预告信号机外，所有正线信号机的一般，除预告信号机外，所有正线信号机的主体信号均为绿、红两显示，绿灯表示进行，红主体信号均为绿、红两显示，绿灯表示进行，红灯表示停车。进站信号机带引导月白灯。预告信灯表示停车。进站信号机带引导月白灯。预告信号机为黄、绿、红三显示。站台还设有发车表示号机为黄、绿、红三显示。站台还设有发车表示器，发车前器，发车前5s闪白光，发车时间到亮白色稳定光，闪白光，发车时间到亮白色稳定光，列车出清后灭灯。列车出清后灭灯。 信号机灯光配列 防护信号机采用三显示机构，自上而下灯位为黄或月白、绿、红。假设设正线出站信号机灯光配列同防护信号机。 阻挡信号机采用单显示机构，为一

21、个红灯。 进段场信号机灯光配列可用防护信号机，亦可采用双机构两个二显示带引导机构，自上而下灯位为黄、绿、红、黄、月白。 出段场信号机灯光配列可同防护信号机，红、绿，带调车白灯。 列车阻挡信号机三显示，绿灯封闭，红带调车白灯。 调车信号机采用二显示机构，自上而下灯位为白、蓝或红。 假设采用自动闭塞，其通过信号机为三显示机构，自上而下灯位为黄、绿、红。 信号显示距离 行车信号和道岔防护信号应不小于400m； 调车信号和道岔状态表示器应不小于200m； 引导和道岔状态表示器以外的各种表示器应不小于100m。v转辙机转辙机v 城市轨道交通的正线上一般采用城市轨道交通的正线上一般采用9号道岔，车号道岔，

22、车辆段停车场一般采用辆段停车场一般采用7号道岔，通常一组道岔号道岔，通常一组道岔由一台转辙机牵引。如果正线上采用的是由一台转辙机牵引。如果正线上采用的是9号号AT道岔，其为弹性可弯道岔，需要两点牵引，即一道岔，其为弹性可弯道岔，需要两点牵引，即一组道岔需两台转辙机牵引，称为双机牵引。组道岔需两台转辙机牵引，称为双机牵引。v 可采用外锁闭装置，也可采用内锁闭方式。可采用外锁闭装置，也可采用内锁闭方式。对于前者采用对于前者采用S700K型电动转辙机或型电动转辙机或ZYJ7型电液型电液转辙机，后者采用转辙机，后者采用ZD6系列电动转辙机，单机牵系列电动转辙机，单机牵引时采用引时采用ZD6-D型，双机

23、牵引时采用一台型，双机牵引时采用一台ZD6-E型和一台型和一台ZD6-J型。型。 城市轨道交通运行速度不高，可采用普通的直流转辙机，但采用三相交流转辙机优点十清楚显：由于采用三相交流电动机，线路上的电能损失大大减少；又由于采用摩擦力非常小的滚珠丝杠传动装置，因此机械效率高。这样，在同样的控制电流下，可增大控制距离，或减小电缆芯线的截面。采用三相电动转辙机后，由于没有直流电动机的整流子，维修工作量大为减少。v轨道电路轨道电路 对于城市轨道交通，除车辆段内可采用50Hz相敏轨道电路外，需要采用音频轨道电路，不仅用来检测列车是否占用，更重要的是传输ATP信息。轨道电路的作用 监督列车的占用 传递行车

24、信息 轨道电路的分类轨道电路的分类 按所传送的电流特性分类，轨道电路分为工频连按所传送的电流特性分类，轨道电路分为工频连续式轨道电路和音频轨道电路。续式轨道电路和音频轨道电路。 工频连续式轨道电路唯一功能是监督轨道的工频连续式轨道电路唯一功能是监督轨道的占用与否，不能传送更多信息。占用与否，不能传送更多信息。 音频轨道电路又分为模拟式和数字编码式。音频轨道电路又分为模拟式和数字编码式。模拟音频轨道电路用低频调制载频，除监督轨道模拟音频轨道电路用低频调制载频，除监督轨道区段的占用外，可传输较多信息，主要是运行前区段的占用外，可传输较多信息，主要是运行前方三个或四个闭塞分区的占用与否。数字编码式方

25、三个或四个闭塞分区的占用与否。数字编码式轨道电路采用一个假设干比特的一群调制频率方轨道电路采用一个假设干比特的一群调制频率方式，根据编码去调频，编码包含速度码、线路坡式，根据编码去调频，编码包含速度码、线路坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。度码、闭塞分区长度码、纠错码等。 按使用处所分类，轨道电路分为正线区间轨道电路和车辆段内轨道电路。 区间轨道电路主要用于正线，监督各闭塞分区是否空闲，同时传输有关行车信息。 车辆段内轨道电路，用于段内各区段，一般只监督本区段是否空闲，不能发送其他信息。 按分割方式分类，轨道电路分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。 车辆段内轨道电路为有绝缘轨道电路，正线区间轨

26、道电路为无绝缘轨道电路。 按轨道电路内有无道岔分类，车辆段内轨道电路分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。 交流工频轨道电路交流工频轨道电路 城市轨道交通一般采用直流牵引，所以轨道电路可以采用50Hz电源，用于城市轨道交通的交流工频轨道电路为50Hz相敏轨道电路，另有引进的美国US&S公司PF轨道电路。它们只有监督列车占用的功能，不能发送ATP信息。 50Hz相敏轨道电路 50Hz相敏轨道电路用于城市轨道交通的车辆段内，包括继电式和微电子式。 50Hz相敏轨道电路的组成 50Hz相敏轨道电路由送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、钢轨接续线、回流线以及钢轨组成。 送电端包括轨道变压器

27、、变阻器以及断路器或熔断器，安装在室外的变压器箱内。轨道电源从室内通过电缆送至送电端。 受电端包括中继变压器、变阻器、断路器或熔断器、轨道继电器、电容器、防雷元件等。其中中继变压器、变阻器及断路器或熔断器安装在室外的变压器箱或电缆盒内，其他安装在室内的组合架上。 送、受电端视相邻轨道电路的不同组合，有双送、一送一受、双受以及单送、单受等不同情况，除双受、单受可采用电缆盒外，其他情况必须采用变压器箱。 变压器箱或电缆盒用钢轨引接线接向钢轨。 钢轨接续线用来连接相邻钢轨，以减小钢轨接头处的接触电阻。 钢轨绝缘设于轨道电路分界处，用以隔离相邻的轨道电路。 回流线连接相邻的不同侧钢轨，为牵引回流提供越

28、过钢轨绝缘节的通路。 50Hz相敏轨道电路的工作原理 50Hz相敏轨道电路为有绝缘双轨条轨道电路，牵引回流为单轨条流通。 电源屏分别供出50Hz轨道电源和局部电源。送电端轨道电源经轨道变压器降压后送至钢轨。受电端由钢轨来的电压经中继变压器升压后送至轨道继电器 RGJ的轨道线圈。轨道继电器RGJ的局部线圈接局部电源。 当轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时，RGJ吸起，轨道电路处于调整状态，表示轨道电路空闲。列车占用时，轨道电源被分路，RGJ落下。假设频率、相位不符合要求时，RGJ也落下。这样，50Hz相敏轨道电路就具有相位鉴别能力，即相敏特性，抗干扰性能较高。 50Hz微电子相敏轨

29、道电路 由于50Hz相敏轨道电路的接收设备为交流二元继电器，存在较多问题。50Hz微电子相敏轨道电路接收器采用微电子技术构成相敏轨道电路接收器，代替交流二元继电器。保存了原相敏轨道电路的优点，克服其缺点，成为具有高可靠、高抗干扰能力的一种新型相敏轨道电路。50Hz微电子相敏轨道电路 50Hz微电子相敏轨道电路，其轨道电源、局部电源、调相防雷器、微电子相敏接收器、轨道继电器设在室内。节能器、轨道变压器、送电端防护电阻及熔断器设在室外送电端变压器箱内。中继变压器、受电端防护电阻及熔断器设在室外受电端变压器箱内。室内、外设备用电缆相连。 轨道电源、局部电源分别由电源屏提供，并且局部电源超前轨道电路9

30、0。送电端轨道电源经节能器、轨道变压器降压后送至钢轨。受电端经中继变压器升压后送至调相防雷器，再送至两台微电子相敏接收器。两台接收器双机并用，只要有一台接收器有输出，轨道继电器GJ即吸起，以提高轨道电路的可靠性。当25Hz微电子相敏轨道电路接收器接收到25Hz轨道信号，且局部电压超前轨道电压一定范围的角度时，微电子接收器使轨道继电器吸起。在=90时，处于最正确接收状态。当收到的信号不能完全满足以上条件时，轨道继电器落下。 调相防雷器内设电容器和防雷元件，用于调整轨道电路的相位和防雷。 R1、R2为送、受电端防护电阻，R1同时是限流电阻。在一送多受时，每个分支用一个接收器和轨道继电器，在主接收器

31、的轨道继电器电路中串接其他分支轨道继电器的前接点。 音频轨道电路音频轨道电路 音频轨道电路具有检测列车占用和传递ATP/ATO信息两个功能。为便于牵引电流流通，提高线路性能，方便维修，音频轨道电路是无绝缘的。音频轨道电路多采用调频方式，近年来采用的是高可靠性、多信息量的数字编码式音频轨道电路。 音频无绝缘轨道电路概述 无绝缘轨道电路 无绝缘轨道电路多采用谐振式。早期的无绝缘音频轨道电路采用短路联接式。该轨道电路通过轨道区段两侧的短路钢条用来确保相邻轨道电路区段互不干扰，并使两条钢轨中的牵引电流平衡。该轨道电路在接收端存在“死区，具有一定的危险性。 为了克服上述缺陷，目前一般采用S形联接音频轨道

32、电路。该轨道电路把短路钢条联成S形。发送器和接收器的一个输出、输出端接在S形导线的中间。电容器C1与钢轨L1组成谐振于区段1音频频率f1的并联谐振电路；C2与L2组成谐振于区段2音频频率f2的并联谐振电路；C3与L3组成谐振于区段3音频频率f3的并联谐振电路。 音频无绝缘轨道电路分类 按信息处理技术分为模拟轨道电路和数字编码轨道电路 模拟音频轨道电路用代表不同速度信息的低频调制载频，该调制信号是模拟量，以实现对列车速度的控制。它只能传输速度信息，只能实现阶梯式分级制动模式的固定闭塞。 数字编码轨道电路那么用报文形式，通过数字编码对载频进行数字调频，该调制信号是数字量，以实现列车控制用各种信息包

33、括目标速度、目标距离、线路坡度、区间限制、轨道电路长度等信息的传输。通过这种轨道电路可实现曲线型分级制动模式的准移动闭塞。 按调制方式分为调幅轨道电路和调频轨道电路 调幅轨道电路采用调幅的方式将低频信号载在载频上予以传送。GRS音频无绝缘轨道电路即采用调幅方式，它用2Hz、3Hz去调制2625Hz、2925Hz、3375Hz、4275Hz，检测列车占用。 调频轨道电路采用调频和数字调频的方式将低频信号或报文载在载频上，多数音频轨道电路均采用此种方式。例如FTGS917型轨道电路采用9.5kHz、10.5kHz、11.5kHz、12.5kHz、13.5kHz、14.5kHz、15.5kHz、16

34、.5kHz作为载频，偏频为64Hz,+64Hz为l，-64Hz为0，进行数字调频。 按功能分为检测列车占用与传输ATP信息分开和检测列车占用与传输ATP信息合一两种方式 检测列车占用与传送ATP信息分开的方式是检测列车占用采用一种方式，而ATP信息采用另一种方式。例如FTGS轨道电路用位模式调制载频作为检测列车占用用，用报文调制载频发送ATP信息。 检测列车占用与传送ATP信息合一的方式是检测列车占用和传送ATP信息由同一种方式实现。例如FS-2500轨道电路，用14种速度码传送ATP信息，同时作为检测列车占用，在接收端收不到信号，即为列车占用本区段，但发送端照样可为列车传送ATP命令。 无绝

35、缘轨道电路的根本形式 无绝缘轨道电路的发送和接收有感应互耦方式和直接注入自耦方式。 感应方式是用阻抗连接器耦合。感应方式亦有两种，一是发送器、接收器经阻抗连接器接至钢轨；二是将连接器布置成S形电缆，其两端焊接到钢轨上，由一匝电线构成的环线与连接器耦合。发送的轨道信号电流在S形电缆中形成环流，并感应进入钢轨，接收的信号也从钢轨感应进入电缆。借助其外形尺寸，可提供很强的方向性，以设定轨道电路电流的方向。 直接注入方式是轨道电路的发送器和接收器经调谐单元直接由引接线焊接到钢轨上。 电气绝缘节 音频轨道电路一般由电气绝缘节分隔，它由钢轨间的“棒和调谐单元组成，调谐单元位于轨旁连接箱内。 “棒有S棒、O

36、棒、I棒等三种。I棒棒O棒棒S棒棒调整短路棒调整短路棒 一般情况下主要是正线区间的轨道电路相邻的轨道电路通过S棒隔离。它是镜像对称的，以S棒的中心线作为轨道区段的物理划分。S棒长7.8m左右，模糊区段长3.9m。S捧还起平衡两个走行轨牵引电流的作用。 在两个轨道电路区段之间需清晰别离或由于缺少空间道岔处无法安装S棒时，使用机械绝缘节。此时电气节由终端短路棒O棒和一个机械绝缘节共同组成，来划分两个轨道电路，它主要应用在双轨条牵引回流区段。终端棒长约3.5m，距机械纳缘节0.30.6m。 短路棒I棒用于一端为轨道电路区段，另一端为非轨道电路区段的情况。棒长约4.2m。 调整短路棒是短路棒的改进型，

37、主要应用于车站站台区段两端。 音频无绝缘轨道电路举例 GRS公司的音频无绝缘轨道电路 GRS公司的音频无绝缘轨道电路，是模拟音频轨道电路，调幅方式，载频为2625Hz、2925Hz、3375Hz、4275Hz，两种调制频率码率为2Hz和3Hz，可组成8种不同的组合，作为列车检测用。相邻轨道电路采用不同频率不同码率的组合，可防止干扰，提高平安性。 利用双轨条传输ATP速度命令和门控命令，还可用作牵引电流回路。 ATP速度命令采用调幅方式，载频为2250Hz，有8种不同的调制频率，6种用于ATP速度命令，2种用于门控命令开左门4.5Hz，开右门5.54Hz)，频率范围020Hz。6个ATP速度命令

38、分别为20km/h、30km/h、45km/h、55km/h、65km/h、80km/h。每个闭塞分区的速度命令选择要符合平安和列车间隔要求，只有当平安制动距离所要求的运行前方轨道电路出清时，才向该分区的列车发送适当的速度命令。音频无绝缘轨道电路设备典型框图 轨道电路设备包括室内、轨旁两局部。 集中站ATC设备：每段轨道电路有4块PC板，其中三块用在发送端，即码率振荡板，轨道和列车调制/驱动板、线性功放板；一块用在受电端，即接收板。轨道继电器为GRS公司的RNPN型继电器。 轨旁设备：包括小型调谐阻抗连接变压器，用于双发或双收，还可发送ATP命令和TWC信息；调谐双接收连接器，用在双收端；调谐

39、环线耦合器，用在道岔区段的音频轨道电路发送端。 FTGS音频无绝缘轨道电路 FTGS型轨道电路，是报文式数字编码轨道电路。FTGS轨道电路用于检测轨道电路的占用状态，并发送ATP报文。 当区段空闲时，由室内发送设备传来移频键控信号，通过轨旁单元在轨道电路始端馈入轨道，并由轨道电路终端接收传至室内接收设备，经过信号鉴别判断幅值计算、调制检验、编码检验，完成轨道区段的空闲检测。当接收器计算出接收的轨道电压的幅值足够高，并且解调器鉴别到发送的编码调制是正确时，接收器产生一个“轨道空闲状态信息，这时轨道继电器吸起表示“轨道空闲。 列车占用时，由于列车车轮分路，降低了终端接收电压，以致接收器不再响应，轨

40、道继电器达不到相应的响应值而落下，发出一个“轨道占用状态信息。当轨道区段被占用时，发送器将ATP报文送入轨道，供车上接收。 为提高对牵引回流的谐波干扰，FTGS采用移频键控方式。载频频率有12个，分配给两种型号的FTGS，即FTGS46和FTGS917。FTGS46的载频频率为4.75kHz、5.25kHz、5.75kHz、6.25kHz。FTGS917的载频频率为9.5kHz、10.5kHz、11.5kHz、12.5kHz、13.5kHz、14.5kHz、15.5kHz、16.5kHz。 轨道电路由15个不同的位模式进行频率调制，偏频64Hz。位模式是数码组合，以15ms为一位，用+64Hz

41、为1，-64Hz为0，构成不同的数码组合，即带有位模式。接收器把+64Hz作为一个位，而-64Hz不作为一个位。最少的4比特，最多的8比特。 15种位模式是：2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，3.2，3.3，3.4，3.5，4.2，4.3，4.4，5.2，5.3，6.2。 例如2.2位模式即每个周期共4比特，连续2比特为1，另外2比特为0，频率为：+64Hz、+64Hz、-64Hz、-64Hz、+64Hz、+64Hz，。 报文式数字编码从ATP轨旁设备向ATP车载设备传输，传输速率200波特。电码有效长度136位，含车站停车点、下一个轨道电路的制动曲线、运行方向、开门、入口速度、允许速度

42、、紧急停车、限速区段速度、目标速度、目标距离、当前轨道电路识别、下一个轨道电路识别、轨道电路长度、下一个轨道电路的坡度、下一个轨道电路的频率等信息。 FTGS轨道电路由室内设备和室外设备两局部组成。每段轨道电路之间由S棒隔开,不需要绝缘节。 室内设备主要是发送器和接收器，室外设备为耦合单元和S棒。发送器和接收器被集中安装在控制室内，从控制室到轨道区段的最大距离可达6km。室外设备有电气绝缘节和轨旁盒。室内、外设备通过电缆连接。发送电缆和接收电缆分开使用，排除了由于芯线的接触而引起的电气干扰。v计轴器计轴器v 在采用在采用CBTC的城轨线路，当无线传输设备的城轨线路，当无线传输设备发生故障，可用

43、计轴器检查列车的位置，构成发生故障，可用计轴器检查列车的位置，构成“降级降级信号。信号。v 对于无岔区段，在其两端各设一个测轴点，对于无岔区段，在其两端各设一个测轴点，如图如图(a)所示。对于数个无岔区段构成的带形区段，所示。对于数个无岔区段构成的带形区段，其测轴点的设置如图其测轴点的设置如图(b)所示。对于无岔区段构成所示。对于无岔区段构成的重叠区段，其测轴点的设置如图的重叠区段，其测轴点的设置如图(c)所示。所示。 对于道岔区段，在其岔前、岔后直向和岔后侧向各设一个测轴点，如图(a)所示。对于交叉点，其测轴点的设置如图(b)所示。对于交叉渡线，其测轴点的设置如图(c)所示。13.3 联锁设

44、备联锁设备 联锁设备是城市轨道交通的重要信号设备，用来在车站或车辆段实现联锁关系，建立进路、控制道岔的转换和信号机的开放，以及进路解锁，以保证行车平安。联锁设备分为正线车站联锁设备和车辆段联锁设备。联锁设备早期采用继电集中联锁，现在多采用计算机联锁。v继电集中联锁继电集中联锁v 6502继电集中联锁继电集中联锁v 早期的城市轨道交通，如北京、上海、广州早期的城市轨道交通，如北京、上海、广州地铁的车辆段曾采用地铁的车辆段曾采用6502继电集中联锁。继电集中联锁。v 根据城轨行车作业的需要，上海地铁一号线根据城轨行车作业的需要，上海地铁一号线正线道岔联锁区段采用的正线道岔联锁区段采用的6502继电

45、集中设备在原继电集中设备在原电路根底上，设计了与电路根底上，设计了与ATP子系统的接口电路，子系统的接口电路，亲增了如下功能：亲增了如下功能：v自动信号，用于自动排列进路；自动信号，用于自动排列进路；v自动进路，用于正向连续通过的进路；自动进路，用于正向连续通过的进路；v区间封锁，禁止列车进人某区间，用于区间维修区间封锁，禁止列车进人某区间，用于区间维修作业等；作业等； 区间限速，限速为45km/h； 站台紧急关闭，乘客不慎坠下站台时使用，通过安装在该站台侧的紧急关闭按钮使足够数量的轨道电路发零速度命令，使列车不能进入站台； 扣车，控制列车停站时间； 发车表示器，发车5s前闪白光，发车时间到亮

46、白色稳定光，列车出清站台后灭灯。 其他继电集中联锁其他继电集中联锁 北京地铁一号线改造信号工程的联锁正线车站采用9101型整架式联锁电路。该电路可以实现中心控制及车站控制，并在其中的一方控制时，另一方不能实施进路控制。电路可以实现用于ATC列车的正常的自动闭塞运行方式；也可提供为非运营时间内的非ATC列车的运行的自动站间闭塞电路，站间闭塞时出站信号机的开放显示为绿色闪光。同时还具有在站控条件下，实现车站值班员的自动进路、自动折返进路以及全自动折返进路控制的功能，其中全自动折返进路为先进先出方式。 北京地铁复八线正线采用非定型继电联锁设备，零散组合继电联锁设备不但完成了联锁技术条件，而且完成了A

47、TP编码功能。v计算机联锁计算机联锁 计算机联锁应用于城市轨道交通计算机联锁应用于城市轨道交通 城市轨道交通对计算机联锁有特殊的要求，如列车运行的三级控制、多列车进路、追踪进路、折返进路、联锁监控区、保护区段和侧面防护。列车运行控制 列车运行进路控制采用三级控制，即控制中心控制、远程控制终端控制和车站工作站控制。 控制中心控制为全自动的列车监控模式，在该模式下，列车进路设置命令由自动进路设定系统发出，其信息来源于时刻表和列车运行自动调整系统。控制中心列车调度员也可以人工干预，对列车进行调整，操作非平安相关命令，排列和取消进路。 在控制中心设备故障或控制中心与下级设备的通信线路故障时，自动转入远

48、程控制终端控制模式。此时，由司机在车上输入目的地码，通过列车上的车次号发送系统发出的带有列车去向的车次号信息，远程控制终端自动产生进路控制命令，联锁系统根据来自远程控制终端的进路号排列进路。 在站级控制模式下，列车运行的进路在车站工作站控制。 多列车进路 城市轨道交通运行间隔小，车流密度大，在一条进路中可能出现多列车在运行。对于多列车进路，当第1列车离开进路始端信号机后的监控区后，可以排列第2条相同终端的进路。第2条进路排出，第l列车通过后进路中的轨道区段直到第2列车通过后才解锁。 追踪进路 追踪进路为联锁系统本身的一种自动排列进路功能。列车接近信号机，占用其前方第1个接近区段也可能是第2个接

49、近区段时，列车运行所要通过的进路自动排出。 折返进路 列车需折返时通过列车自动选路、追踪进路或人工排列的进路，从指定的折返线出发。 联锁监控区段 在装备准移动闭塞的城市轨道交通中开放信号机前联锁设备不需要检查全部区段，只要检查局部区段，这些被检查的区段叫做联锁监控区段。只要监控区段空闲，进路防护信号机便可正常开放。 保护区段 为了保证列车的运行平安，防止列车由于某种原因不能在信号机停住而导致事故的发生，充分考虑了列车的制动距离及线路等因素，在停车点后设置了保护区段，即终端信号机前方的一至两个区段为保护区段。 侧面防护 城市轨道交通的道岔控制全部用单动，不设双动道岔，所有的渡线道岔均按单动处理。

50、也不设带动道岔。这些都靠采取侧面防护来防止列车的侧面冲突。侧面防护是指为了防止其他列车从侧面进入进路，与列车发生侧向冲突。 计算机联锁系统应用举例计算机联锁系统应用举例 用于我国城市轨道交通的计算机联锁主要有用于我国城市轨道交通的计算机联锁主要有国产的国产的TYJL-型计算机联锁，型计算机联锁，DS6-11型计算机联型计算机联锁，锁，VPI型计算机联锁和型计算机联锁和iLOCK型计算机联锁型计算机联锁卡卡斯柯信号由从阿尔斯通信号美国公司斯柯信号由从阿尔斯通信号美国公司即即原美国原美国GRS公司引进专利技术、结合中国铁路运公司引进专利技术、结合中国铁路运营技术条件经过二次开发营技术条件经过二次开

51、发、从国外引进的、从国外引进的SICAS计算机联锁计算机联锁SIEMENS公司研制，为双机热备方公司研制，为双机热备方式、式、MI-CROLOCK计算机联锁计算机联锁US&S公司公司研制，双机热备方式。前四种主要用于车辆段，研制，双机热备方式。前四种主要用于车辆段，后两种主要用于正线。后两种主要用于正线。 与现场主要设备的结合与现场主要设备的结合 与ATS系统的结合 联锁系统可与ATS设备互联，以便于向ATS中央系统提供车辆段的进路状态、信号机状态、道岔位置、轨道电路状态、股道状态等信息。 计算机联锁系统与车辆段ATS设备间，采用可靠的隔离措施，以确保不影响联锁设备的正常工作。 与试车

52、线设备的结合 试车线的联锁受车辆段计算机联锁设备统一控制，当需要对列车进行动态试验时，计算机联锁设备按非进路调车方式下放对试车线的控制权；试车完毕后，经试车线控制室交权，信号楼控制室重新收回对试车线的控制权，有关信号机关闭，道岔延时30s解锁。 与正线联锁设备的结合 正线车站与车辆段之间的出、入段按列车方式办理；车辆段与正线车站间的接口电路考虑出段和利用转换轨调车时的联锁敌对照查条件以及对方防护信号机的状态显示；进、出段作业转换轨至段内停车库按列车方式办理。13.4 列车自动控制列车自动控制ATC系统系统 列车自动控制ATC系统是城市轨道交通信号系统的最重要的组成局部，它实现行车指挥和列车运行

53、自动化，能最大限度地保证列车运行平安，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通过能力。 目前用于我国城市轨道交通的ATC系统大多是从国外引进的，有西屋公司的、US&S公司的、西门子公司的、阿尔斯通公司的和阿尔卡特公司的等。vATC系统综述系统综述vATC系统的功能系统的功能v ATC系统包括五个原理功能：系统包括五个原理功能：ATS功能、联功能、联锁功能、列车检测功能、锁功能、列车检测功能、ATC功能和功能和PTI功能。功能。vATS功能可自动或由人工控制线路，及向行车调功能可自动或由人工控制线路，及向行车调度员和外部系统提供信息。度员和外部系统提供信息。ATS功能由

54、完全位于功能由完全位于控制中心内的设备实现。控制中心内的设备实现。v联锁功能响应来自联锁功能响应来自ATS功能的命令，在随时满足功能的命令，在随时满足平安准那么的前提下，管理进路、道岔和信号的平安准那么的前提下，管理进路、道岔和信号的控制。进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息控制。进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给提供给ATS和和ATC功能。联锁功能由分布在轨旁功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。的设备来实现。 列车检测功能一般由轨道电路完成。 ATC功能在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能有三个ATC子功能：ATC轨旁功能、ATC传输功能和ATC车载

55、功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成。ATP/ATO传输功能负责生成感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据。ATP/ATO车载设备负责列车的平安运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。 PTI功能是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。 闭塞及其实现闭塞及其实现 在城市轨道交通内，闭塞均由列车运行自动在城市轨道交通内，闭塞均由列车运行自动完成，故为自动闭塞。由于采用了完成，故为自动闭塞。由于采用了ATC系统，闭系统，闭塞分区均不设通过信号机，而由车载塞分区均不设通过

56、信号机，而由车载ATP系统予以系统予以显示。也没有铁路那样专用的闭塞设备的概念，显示。也没有铁路那样专用的闭塞设备的概念，闭塞作用由闭塞作用由ATP系统完成。系统完成。 按照闭塞实现的方式，城市轨道交通的闭塞按照闭塞实现的方式，城市轨道交通的闭塞可分为固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。可分为固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。 准移动闭塞式和移动闭塞式准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统技术水系统技术水平较高，可实现较大的通过能力，具有较大的开平较高，可实现较大的通过能力，具有较大的开展前景。固定闭塞式展前景。固定闭塞式ATC系统可满足系统可满足2min通过能通过能力的行车要求，且价格相对低廉，因此也

57、宜选用。力的行车要求，且价格相对低廉，因此也宜选用。 根据实际情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系统是完全必要的。固定闭塞 固定闭塞将线路划分为固定的区段，不管前、后列车的位置，还是前、后列车的间距都是用固定的地面设备如轨道电路等检测和表示的。线路条件和列车参数等均需在闭塞设计过程中加以考虑，并表达在地面固定区段的划分中。 固定闭塞的速度控制模式是分级的。在这种制式中，需要向被控列车传送速度等级的信息码。 固定闭塞方式需要大量的轨旁设备，维护工作量较大，存在较多缺点，无法满足提高系统能力、平安性和互用性的要求。 准移动闭塞 准移动闭塞是介于固定闭塞和移动闭塞之间的闭塞方式。它对前、后列车的

58、定位方式是不同的。前行列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位那么采用连续的或称为移动的方式。 准移动闭塞方式的速度控制模式，既具有无级连续的特点，又具有分级台阶的性质。假设前行列车不动而后续列车前进时，其最大允许速度是连续变化的；而当前行列车前进，其尾部驶过固定区段的分界点时，后续列车的最大速度将按“台阶跳跃上升。 准移动闭塞在控制列车的平安间隔上比固定闭塞进了一步。它通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大；可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延伸至保证其平安制动的地点，从而可改善列车速度控制，

59、缩小列车平安间隔，提高线路利用效率。 但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有完全突破轨道电路的限制。 移动闭塞 移动闭塞是一种新型的闭塞制式，它克服了固定闭塞的缺点。它不设固定闭塞区段，前、后两列车都采用移动式的定位方式。移动闭塞可解释为“列车平安追踪间隔距离不预先设定，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式。 移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方式实现。早期的移动闭塞系统，如武汉轻轨一期和广州地铁三号线等大多采用基于感应环线的移动闭塞技术。现今大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信，构成基于无线通信技术的移动闭塞。 不同结构

60、的不同结构的ATC系统系统 ATP按地面信息的传输方式分为点式和连续式两种结构。点式ATC系统 点式自动列车运行控制系统因其主要功能是实现列车超速防护，所以又称为点式ATP系统，它点式传递信息，用车载计算机进行信息处理。 点式ATC系统的主要优点是采用无源、高信息容量的地面应答器，结构简单，安装灵活，可靠性高，价格明显低于连续式ATC系统。但其难以胜任列车密度大的情况，列车只有抵达运行前方的地面应答器时，才能更新信息，获得新的速度控制信息。点式ATP系统的根本结构 点式ATP系统由车载设备和地面设备组成，主要是地面应答器、轨旁电子单元以及车载设备。地面应答器 地面应答器通常设置在信号机的旁侧或者设置在一段需要降速的