武汉地铁1号线信号系统概述(ppt)

1、武汉地铁控制中心武汉地铁控制中心武汉地铁武汉地铁1号线号线 信号系统概述信号系统概述第2页课程内容课程内容信号系统简介1管理层SMC设备2操作层VCC设备3执行层设备4车场、车辆段接口5第3页信号系统简介信号系统简介v 信号系统概述信号系统概述 武汉地铁1号线正线信号系统引进了泰雷兹公司（原ALCATEL 加拿大运输自动化公司）基于交叉感应电缆环线通信的移动闭塞信号系统（Seltrac S40），它是CBTC （Communication Based Train Control System，基于通信的列车自动控制系统）的一个应用实例，最早应用于加拿大的SkyTrain。 该系统主要分为： 管

2、理层： SMC设备 操作层： VCC设备 执行层： STC、VOBC、道岔、信号机及通信环线等第4页ATC系统层次图系统层次图系统管理中心（SMC）车辆控制中心（VCC）车站控制器（STC）车载控制器（VOBC）管理层操作层执行层感应环线（LOOP）道岔、信号机第5页SMC的功能的功能v 系统管理中心（系统管理中心（SMC，System Management Centre）提供列车自动）提供列车自动监督（监督（ATS）功能，对列车自动控制系统）功能，对列车自动控制系统ATC进行全面的协调管理，能连续进行全面的协调管理，能连续地监视列车运行状态获取信号系统信息并进行图形化显示，提供报警信息。地监

3、视列车运行状态获取信号系统信息并进行图形化显示，提供报警信息。SMC还向站台旅客向导系统还向站台旅客向导系统PPG提供列车服务信息，以便通知车站上的乘提供列车服务信息，以便通知车站上的乘客；现地客；现地SMC工作站在授权后也可以进行运营控制，比如扣车、现地模式时工作站在授权后也可以进行运营控制，比如扣车、现地模式时操作道岔、为线路重新复位计轴闭塞分区操作道岔、为线路重新复位计轴闭塞分区ACB。现地。现地 SMC工作站还向站台工作站还向站台发车指示器提供距离发车还有多少时间的信息。发车指示器提供距离发车还有多少时间的信息。v SMC提供下列各项功能提供下列各项功能 从服务队列中增加或删除列车 分

4、配列车进路 对道岔位置进行正确设定 在系统中调整列车运行 监督列车运行状况 VCC 终端输出显示 与外部系统的数据交换v SMC发给发给VCC的命令有：进路办理请求、计划的速率、临时限速、车站开的命令有：进路办理请求、计划的速率、临时限速、车站开放放/关闭等等。反之，关闭等等。反之，SMC从从VCC接收运行状态，如列车位置、设备状态。接收运行状态，如列车位置、设备状态。v SMC的功能是非安全的！的功能是非安全的！第6页SMC的设备构成的设备构成v 在控制中心，在控制中心，SMC的主要设备有：的主要设备有： 局域网络设备、 运行图调整服务器SRS、 系统数据记录服务器Data logger、

5、系统维护工作站、 通信传输单元、 调度长工作站、 调度员工作站、 运行图编辑工作站、 仿真模拟系统、 投影模拟显示屏系统、 运行图打印设备等。 第7页SMC部分设备外观部分设备外观vSMC工作站界面：工作站界面：第8页SMC部分图标说明部分图标说明非控制区域非控制区域 SMCSMC工作站控制工作站控制 中央控制中央控制 ( (调度员调度员) ) 现地现地控制控制 ( (车站控制车站控制) ) （黄色）（黄色） ( (绿色绿色) () (蓝色蓝色) () (灰色灰色) ) 早点列车 准点列车 晚点列车(绿色) (黑色) (红色) 第9页VCC的功能的功能v 车辆控制中心（车辆控制中心（VCC，V

6、ehicle Control Centre）提供列车自动）提供列车自动防护（防护（ATP）和列车自动运行（）和列车自动运行（ATO）功能，）功能，VCC负责计算列车的负责计算列车的安全间隔和移动限制。列车移动与列车办理进路所要求的道岔位置进安全间隔和移动限制。列车移动与列车办理进路所要求的道岔位置进行联锁。这些功能通过报文发给行联锁。这些功能通过报文发给VOBC和和STC的命令来完成。的命令来完成。VCC从从SMC接收排路和服务运营命令，然后向接收排路和服务运营命令，然后向SMC提供服务和设备的状提供服务和设备的状态。态。VCC计算每列车的目标点并相应地向计算每列车的目标点并相应地向VOBC发

7、送指令。发送指令。VCC还还定期从定期从VOBC和和STC取得状态报告（主要是列车位置和道岔位置）。取得状态报告（主要是列车位置和道岔位置）。v VCC根据实时信息给控制区域内的每列列车发布命令报文根据实时信息给控制区域内的每列列车发布命令报文 最新的列车速度和位置信息 运行方向 最新确认的前行列车的位置 轨旁设备的状态 列车前方未锁闭或未占用的道岔 列车限速和停站、v VCC的功能是安全的！的功能是安全的！第10页VCC的设备构成的设备构成v VCC的物理组成如下：的物理组成如下： VCC中央计算机架; VCC I/O机架; VCC数据通信（DT）架; VCC调度员终端 （CCOT）; 中央

8、紧急停车按纽（CESB）仪表盘。v VCC中央计算机系统由中央计算机系统由3个互相连结的中央处理单元个互相连结的中央处理单元（CPU）组成。每个）组成。每个CPU接收来自列车及现场设备的相接收来自列车及现场设备的相同输入报文。在确认输入报文有效后，每个同输入报文。在确认输入报文有效后，每个CPU产生相产生相应的指令报文。原则是应的指令报文。原则是3取取2，即在至少，即在至少2个个CPU的运算的运算结果一致时执行操作。结果一致时执行操作。 第11页VCC中央计算机架外观中央计算机架外观vVCC中央计算机架中央计算机架 是重要的子系统 提供列车安全距离 控制车辆运行和路径设定 是位于中央的计算机房

9、间的柜装仪器3个CPU处理器，分别实时获取列车数据进行计算，运算结果至少2个CPU相符时才会执行操作命令。第12页CCOT界面界面v CCOT是调度员操作是调度员操作VCC的控制终端，通过输入相应的的控制终端，通过输入相应的VCC命令来命令来完成对列车、道岔等设备的安全控制。完成对列车、道岔等设备的安全控制。第13页STC的功能的功能v 车站控制器（车站控制器（STC，Station Controller）是）是ATC系系统的安全型轨旁子系统，提供轨旁设备的控制功能，从道统的安全型轨旁子系统，提供轨旁设备的控制功能，从道岔和信号机采集状态信息并把它们转发给岔和信号机采集状态信息并把它们转发给V

10、CC及现地及现地SMC工作站。它还根据工作站。它还根据VCC或现地或现地SMC工作站的命令来工作站的命令来转动道岔，转动道岔，STC根据运营模式（根据运营模式（ATC自动控制模式或后自动控制模式或后退模式）的需要来控制信号机。退模式）的需要来控制信号机。 为车辆控制中心VCC提供联锁逻辑信息、 控制道岔转动、 控制地面信号机信号开/闭、 计轴区段的信息传递、 控制站台紧急停车按钮等其它轨旁设备。 第14页感应环线的功能感应环线的功能v感应环线电缆敷设于轨道之间，每感应环线电缆敷设于轨道之间，每25米交叉一次。米交叉一次。车载车载VOBC在其经过每个交叉时检测到信号相位在其经过每个交叉时检测到信

11、号相位的变化，并以此来进行其定位计算，列车位置的的变化，并以此来进行其定位计算，列车位置的最小精度为最小精度为1个交叉的个交叉的1/4，即，即6.25米。米。v通信环线（通信环线（LOOP）提供双向通信和列车定位功）提供双向通信和列车定位功能。能。v感应环线数据通信系统是感应环线数据通信系统是VCC和车载控制器和车载控制器VOBC之间交换信息的媒介。之间交换信息的媒介。 第15页感应环线的设备构成感应环线的设备构成v感应环线通信系统由以下设备组成：感应环线通信系统由以下设备组成： 馈电设备（FID，Feed-In Device）； 入口馈电设备（EFID，Entry Feed-In Devic

12、e）； 远端环线盒（远程终端盒和远程馈电盒）； 感应环线电缆和支架。第16页感应环线部分设备外观感应环线部分设备外观v 感应环线感应环线 每25M一个交叉，安装于轨旁，最长不超过3.2KM。v 馈电设备馈电设备FID 编解码VOBC对VCC数据电文并监督感应环线的完整性（监听9kHz环线完整性信号），安装于信号设备房。第17页VOBC的功能的功能v 车载控制器（车载控制器（VOBC，Vehicle On-Board Controller）通过通）通过通信环线与信环线与VCC通信通信,控制列车实现控制列车实现ATP及及ATO功能。每列列车配备功能。每列列车配备2个车载控制器个车载控制器VOBC（

13、热备冗余配置），当其中（热备冗余配置），当其中1个出现故障时自动个出现故障时自动切换到冗余的备用切换到冗余的备用VOBC上继续进行列车控制，若上继续进行列车控制，若2个均发生故障将个均发生故障将对列车实施紧急制动确保安全。对列车实施紧急制动确保安全。 通过控制列车的牵引和制动系统来控制列车运行。 把列车位置、速度、运行方向和设备状态数据传送给VCC。 当停车到站时控制列车门开闭。 通过转速计和加速度计来测量列车速度。 从VCC接收旅客向导信息并将其转发给车载旅客向导系统（列车广播、到站信息等）。 与车载列车管理系统TMS（Train Management System）交换健康状态和性能数据信

14、息。 在列车司机操作面板TOD上显示列车运营状态（如实际速度、最高限速等）以及报警信息来指导司机。 第18页 VCC和和VOBC间的通信间的通信VCCVOBC通信流程图通信流程图VCC和VOBC间通过感应环线通信命令报文命令报文运行方向最大速度目标点车门指令制动曲线回应报文回应报文运行方向位置速度系统状态36kHz信号56kHz信号第19页其他轨旁设备其他轨旁设备v正线采用正线采用9号道岔号道岔 在ATC模式下，道岔是分动的，即每1副道岔单独动作 在后退模式下，道岔是联动的，一条渡线上的2副道岔同时动作v正线信号机采用正线信号机采用4色灯信号机色灯信号机 在ATC模式下显示蓝灯，与列车运行无联

15、锁关系，仅有指示作用 在后退模式下显示红、绿、黄等色灯信号，与计轴区段、列车位置、道岔位置均有联锁关系第20页车场、车辆段接口车场、车辆段接口v车场位于崇仁路与硚口路区间，车场西口与正线车场位于崇仁路与硚口路区间，车场西口与正线交界处设有转换区（轨）交界处设有转换区（轨）v车辆段位于古田一路与竹叶海区间，车辆段出段车辆段位于古田一路与竹叶海区间，车辆段出段线、入段线分别设有线、入段线分别设有2处转换区（轨）处转换区（轨）v列车由车场、车辆段进入正线运行，或由正线退列车由车场、车辆段进入正线运行，或由正线退回车场、车辆段均须经过转换区（轨），并在转回车场、车辆段均须经过转换区（轨），并在转换区（

16、轨）内停车完成正线与车场、车辆段信号换区（轨）内停车完成正线与车场、车辆段信号系统的转换系统的转换第21页列车投入列车投入v车场、车辆段内列车进入正线时的列车投入：车场、车辆段内列车进入正线时的列车投入：车场、车辆段车场、车辆段转换轨转换轨正线正线1. 人工车开启VOBC2. 驶入转换轨停稳请求自动驾驶模式系统开始自检列车通过自检1. 信号系统给出速度码、目标点2. 驶入正线运行第22页列车退出列车退出v 正线列车返回车场、车辆段时的列车退出：正线列车返回车场、车辆段时的列车退出：正线正线转换轨转换轨车场、车辆段车场、车辆段1. 自动车驶入转换轨停稳请求变更为人工驾驶关闭VOBC列车转为人工模

17、式1. 车场、车辆段开放入库信号2. 驶入车场、车辆段库内v注意：注意：车场必须先开放入库信号，使转换轨防护进路取消，方能使自动列车正常驶入转换轨；车辆段无需开放接车信号，自动列车亦能正常驶入转换轨。武汉地铁控制中心武汉地铁控制中心第24页附录附录1v 移动闭塞（移动闭塞（Moving Block） 在移动闭塞系统中，与前一列车之间的安全间隔是根据列车当前运行速度、制动曲线以及列车在线路上的位置而动态计算出来的。由于列车位置定位精度高，因此后续列车可以在该线路区段最大允许速度安全地接近前一列车最后一次确认的尾部位置，并与之保持安全制动距离。移动闭塞安全列车间隔原理详细解释见下图：返回返回第25

18、页附录附录2v CBTC： 该系统不依赖传统的轨道电路向列车车载控制设备传递信息，而是利用通信技术实现“车地通信”并实时传递“列车定位”信息。通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。 实现方式有： 基于交叉感应环线技术 基于无线电台通信技术 基于泄漏电缆无线传输技术 基于裂缝波导管无线传输技术返回第26页附录附录3v列车自动防护系统列车自动防护系统ATP 包含了ATC系统中的安全功能，并负责列车安全运行。ATP系统将防止列车敌对移动造成的冲突。ATP系统将防止道岔错误转动/设置而造成的冲突。ATP系统将防止因车门意外打开、列车倒溜而造成的乘客伤害。ATP系统将防止因列车超过线路限速或指令速度而造成对线路的损害。ATP系统通过车地双向通信系统连续不断地监督列车在整个系统中的位置。ATP系统根据所需的最短安全停车距离来提供安全列车间隔。安全距离根据线路限速、车辆和ATC特性进行计