地铁CBTC系统控制设计

1、西南交通大学本科毕业设计（论文）城市轨道交通信号系统控制设计_rJ年级：2012级学号：12823154姓名：许勇专业：电气工程及其自动化指导老师：高国强2014年6月院系西南交通大学网络教育学院专业电气工程及其自动化年级2012-20班（专本）学号12823154姓名许勇学习中心重庆轨道交通学习中心指导教师高国强题目城市轨道交通信号系统控制设计指导教师评语是否同意答辩过程分（满分20）指导教师签章）评阅人评语评阅人（签章）成绩答辩组组长签章）年月毕业论文任务书班级2012-20班（专本）学生姓名许勇学号12823154开题日期：2014年01月20日完成日期：年月日题目城市轨道交通信号系统控

2、制设计1. 本论文的目的、意义1对信号系统的整体认知2. 对信号系统中各子系统功能作用的分析3. 对以CI、ATS、ATO、ATP构成分析与设计2、学生应完成的任务1查阅各信号子系统资料2. 了解各子系统的作用和功能3. 结合工作了解及熟悉信号系统的构成4. 开始资料的收集及初稿的写作5. 在老师的指导下完成终稿3、论文各部分内容及时间分配：（共12周）第一部分毕业论文（设计）开题（1周）第二部分技术资料、相关资料准备（2周）第三部分毕业设计正文的书写和图表制作及绘制、内容校核、排版（3-7周）第四部分毕业设计内容校核、排版（8-9周）第五部分根据指导老师的修改意见进行修改、完善及定稿（10-

3、11周）评阅及答辩（12周）备注指导教师：年月日审批人：年月日诚信承诺一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩（评阅）资格。承诺人（钢笔填写）年月日目录摘要I第一章前言1第二章信号控制方式要求5第一节放大电路的主要性能指标6第二节频率的应用8第三节信号处理方法9第三章联锁系统11第一节联锁与行车11第二节联锁功能实现的原则12第四章EI32-JD型计算机联锁子系统14第一节设备机构与信息传递14第二节系统的操作与表示内容15第三节联锁功能17第四节机械结构和工艺标21第五节系统安全性能23第五章信号机25第一节信号机构成25第二节其

4、它性能指标25第六章轨道电路27第一节计轴设备技术方案概述27第二节计轴设备技术方案特点27第三节系统构成28第四节室内主机柜28第五节对外接口29第六节电源要求29第七节复零方式29第八节防雷和接地30第九节站间通信30第十节电缆要求30第十一节室外设备传感器30第七章转辙机32第一节ZD(J)9系列电动转辙机32第八章继电器设备要求34第一节电符号和触点形式34第二节继电器的工作原理或结构特征35第三节多种用途继电器选用35第九章信号控制不间断电源系统39第一节供变电系统信号电路与操作电源39第二节电源系统设置40第三节电源系统总体要求40第四节内部接口41第五节系统内部通讯43第十章列车

5、控制系统45第一节轨道交通信号运行与管理45第二节列车自动防护45第三节列车自动控制48第四节监督与控制49第十一章控制中心配置52第一节显示技术与工作原理52第二节控制室图形控制器TRANSFORM53第三节显示墙管理软件Apollo概要55总结59致谢61参考文献62西南交通大学网络教育毕业设计（论文）I摘要轨道交通信号是组织、指挥、控制行车的技术设备，是信号、联锁、闭塞设备的总称信号控制的主要任务是：一方面要集中控制站内信号、到查、进路，发出行车命令去指挥列车安全迅速地运行，另一方面要完成站内信号、道岔、进路之间的联锁任务，保证行车安全，提高行车效率。轨道交通客运是高度集中统一的指挥，才

6、能保证列车安全、迅速不间断地运行。由于车站信号在保证行车安全、提高行车密度、改善劳动条件、降低建设成本和节约运营费用用于占有重要的地位，所以在轨道交通现代化的进程中，计算机联锁技术受到日益重视和发展。城市轨道交通信号系统化是现代运量、高密度的轨道交通自动控制系统中的重要主城部分，是一个严谨、科学、安全、可靠和先进的列车自动控制系统（ATC）,由计算机联锁系统（故障-安全系统）、列车自动防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）和列车自动监督系统化（ATS）四个主要子系统。各个系统间相互关联，实现地面控制和车载自动控制箱结合、现地控制欲中心控制结合，构成一个安全设备为基础，集行车和运行调控等

7、功能为一体的列车自动控制系统。通过信息交换网络构成闭环系统，充分发挥了保证行车安全、提高效率、缩短行车间隔、促进管理现代化、提高综合运营能力。本文着重阐述信号系统的功能的需求，为设备定型提供依据。关键字：信号，控制，联锁，移动闭塞西南交通大学网络教育毕业设计（论文）第10页第一章前言城市轨道交通信号是组织指挥列车运行，保障行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键设施，信号设备是轨道交通主要技术装备之一。而信号控制设备的装备水平和技术顺祝你也是铁路现代化设施的重要标志。轨道交通行车设备组成主要由联锁、继电设备、轨道电路、道岔（转辙机）、信号机及移动闭塞技术等构成信号系统基础，

8、他们的质量和可靠性直接影响信号系统效能的发挥、可靠性的提高，在轨道交通运输现代化的进程中，信号基础设备在不断的发展更新和改造。轨道交通运输已经向高速、高密度、重载发展需要现代化信号设备，计算机技术啊、网络技术、现代通信技术等现代化技术的发展为轨道交通信号构成了实现现代化的平台。信号系统现代化技术越来越成为轨道交通现代化的重要标志和主要内容。轨道交通的发展方向是数字化、网络化、智能化、和综合化。计算机联锁运用。控制车站站内的道岔、进路、信号机显示并实现他们之间逻辑关系的系统成为联锁系统。联锁系统经历了机械化联锁、机电联锁和电气集中联锁几个阶段，目前采用计算机联锁技术已经很成熟。国内外计算机联锁发

9、展情况，我国因整体工业技术水平落后于西方，工业起步较晚，在联锁及整个铁路和轨道交通行业的发展相对落后。我国的相关技术主要以引进、消化、仿制、创新为主。国内的联锁主要有铁科院研制的TYJL-II/III型,TYJL-TR9型。通号信号研究所早期的DS6-11/20现在的DS6-60。交大微联与日本信号联合研制的EI32-JD计算机联锁系统。世界主要技术发达国家的计算机联锁情况如下：德国,西门子公司,SIMIS系统。日本，日本信号，SMILK-I/II/III型及K/N型。美国，通用信号，GRS的VPI系统和信号公司的US&S的MICROLOCK系统。瑞典，EBILOCK950系列。英国，SSI系

10、统。无论是国内国外的计算机联锁系统，它们都有一个共性及要么是双机热备，要么是三取二表决模式。在安全性及可靠性方面，各个系统表现都相当不错。移动闭塞技术。在轮轨交通中,为保证列车运行安全,须保证列车间以一定的安全间隔运行。早期,人们通常将线路划分为若干闭塞分区,以不同的信号表示该分区或前方分区是否被列车占用等状态,列车则根据信号显示运行。不论采取何种信号显示制式,列车间都必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。地铁的信号原理也基于此。但由于地铁的特殊条件,对安全的要求更加严格,因此必须配备列车自动保护（ATP）系统。ATP通过列车间的安全间隔、超速防护及车门控制来保证列车运行的安全畅通。在固定

11、划分的闭塞分区中,每一个分区均有最大速度限制。若列车进入了某限速为零或被占用的分区,或者列车当前速度高于该分区限速,ATP系统便会实施紧急制动。ATP地面设备以一定间隔或连续地向列车传递速度控制信息。该信息至少包含两部分:分区最高限速和目标速度（下一分区的限速）。列车根据接收到的信息和车载信息等进行计算并合理动作。速度控制代码可通过轨道电路、轨间应答器、感应环线或无线通信等传输,不同的传递方式和介质也决定了不同列车控制系统的特点。为了保证安全,地铁ATP在两列车之间还增加了一个防护区段,即双红灯区段防护。后续列车必须停在第二个红灯的外方,保证两列车之间至少间隔一个闭塞分区。传统的固定闭塞制式下

12、,系统无法知道列车在分区内的具体位置,因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全,必须在两列车间增加一个防护区段,这使得列车间的安全间隔较大,影响了线路的使用效率。准移动闭塞在控制列车的安全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安全制动的地点,从而可改善列车速度控制,缩小列车安全间隔,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

13、塞技术则在对列车的安全间隔控制上更进了一步。通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信,控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离,便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离,两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进,这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行,从而提高运营效率。移动闭塞的线路取消了物理层次上的分区划分,而是将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元,每个单元长度为几米到十几米之间,移动闭塞分区即由一定数量的单元组成,单元的数目可随着列车的速度和位置而变化,分区的长度也是

14、动态变化的。线路单元以数字地图的矢量表示。线路拓扑结构的示意图由一系列的节点和边线表示。任何轨道的分叉、汇合、走行方向的变更以及线路的尽头等位置均由节点（Node）表示,任何连接两个节点的线路称为边线。每一条边线有一个从起始节点至终止节点的默认运行方向。一条边线上的任何一点均由它与起点的距离表示,称为偏移。因此所有线路上的位置均可由【边线,偏移】矢量来定义,且标识是唯一的。移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度,轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔,并将相关信息（如先行列车位置,移动授权等）传递给列车,控制列车

15、运行。目前,世界上诸多信号供应商如阿尔卡特、阿尔斯通、西门子、庞巴迪和西屋等,均开发出了各自的移动闭塞技术并已在全球广泛应用。典型的移动闭塞线路中,线路被划分为若干个区域,每一个区域由一定数量的线路单元组成。区域的组成和划分预先定义,每一个区域均由本地控制器和通信系统控制。本地控制器和区域内的列车及联锁等子系统保持连续的双向通信,控制本区域内的列车运行。列车从一个控制区域进入下一个区域的移交是通过相邻区域控制器之间的无线通信实现。当列车到达区域边界,后方控制器将列车到达信息传递给前方控制器,同时命令列车调整其通话频率;前方控制器在接收并确认列车身份后发出公告,移交便告完成。两个相邻的控制区域有

16、一定的重叠,保证了列车移交时无线通信不中断。移动闭塞系统通过列车与地面间连续的双向通信,实时提供列车的位置及速度等信息,动态地控制列车运行。固定闭塞、准移动闭塞与移动闭塞三种闭塞方式的比较见文献3。移动闭塞制式下后续列车的最大制动目标点可比准移动闭塞和固定闭塞更靠近先行列车,因此可以缩小列车运行间隔,使运营公司有条件实现“小编组,高密度”,从而使系统可以在满足同等客运需求条件下减少旅客候车时间,缩小站台宽度和空间,降低基建投资。此外,由于系统采用模块化设计,核心部分均通过软件实现,因此使系统硬件数量大大减少,可节省维护费用。移动闭塞系统的安全关联计算机一般采取三取二或二取二的冗余配置,系统通过

17、故障安全原则对软、硬件及系统进行量化和认证,可保证系统的可靠性、安全性和可用度。无线移动闭塞的数据通信系统对所有的子系统透明,对通信数据的安全加密和接入防护等措施可保证数据通信的安全。由于采取了开放的国际标准,可实现子系统间逻辑接口的标准化,从而有可能实现路网的互联互通。采取开放式的国际标准也使国内厂商可从部分部件的国产化着手,逐步实现整个系统的国产化。在对既有点式ATP或数字轨道电路系统的改造中,移动闭塞系统能直接添加到既有系统之上,因此对于混合列车运行模式来说,移动闭塞技术是非常理想的选择。第二章信号控制方式要求无论是铁路信号还是轨道交通信号控制方式大体都分为两种：一种是感应接收方式，另一

18、种则是通过无线传输通信方式。信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号声信号和电信号等。古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。对信号的分类方法很多，信号按数学关系、取值特征、能量功率、处理分析、所具有的时间函数特性、取值是否为实数等，可以分为确定性信号和非确定性信号（又称随机信号）、连续信号和离散信

19、号（即模拟信号和数字信号）、能量信号和功率信号、时域信号和频域信号、时限信号和频限信号、实信号和复信号等。边沿速率，信号的边沿速率是信号沿变化的响应时间，通常用信号的上升时间和下降时间来度量。器件的输出驱动电流和信号的接口标准等都会影响该参数。由于器件的速度在不断提高，所以可能导致差模电流增大，发生串扰和阻尼振荡（振铃）。信号的边沿特性，快速的信号切换时间（边沿速率）将导致回流、串扰、阻尼振荡（振铃）及反射等问题的增加。信号的边沿速率与信号的工作频率是两个不同的概念，高的边沿速率不一定是高的频率。例如在实际的应用中，可能系统的工作频率并不高。但如果信号的上升速率过快的话，将会产生较大振铃现象，

20、同样会带来信号完整性的问题。当振铃信号达到器件所能容忍的极限值时会使器件内部的半导体特性发生变化（电子迁移）、器件发热及功耗加大等现象，造成系统的可靠性降低，并且较快的边沿速率其功耗也越大。信号的边沿速率与器件的输出强度（输出驱动电流）有直接的关系，过强的输出驱动电流除了能够提高信号的边沿速率之外，还会对周围的器件及传输线造成干扰（Crosstalk）。因此对电磁兼容性（EMI）非常敏感的系统，信号边沿速率是重点需要考虑的，而系统的时钟频率反而放在第二位考虑。模拟信号与数字信号的转换。模拟信号与数字信号。不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号（AnalogSign

21、al）,例如用一系列连续变化的电磁波（如无线电与电视广播中的电磁波），或电压信号（如电话传输中的音频电压信号）来表示；数字数据则采用数字信号（DigitalSignal），例如用一系列断续变化的电压脉冲（如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0），或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如电话网、有线电视网）来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节

22、点传到另一个节点。模拟信号与数字信号之间的相互转换。模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制（PulseCodeModulation）方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。信号源的等效电路主要有：戴维宁等效电路：电压源等效电路，以理想电压源和源内阻串联的等效信号源。诺顿等效电路：电流源等效电路。以理想电流源和源内阻并联的等效信号源。第一节放大电路的主要性能指标放大电路（amp

23、lificationcircuit）能够将一个微弱的交流小信号（叠加在直流工作点上），通过一个装置（核心为三极管、场效应管），得到一个波形相似（不失真），但幅值却大很多的交流大信号的输出。实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能源是直流电源，但有的放大器也利用高频电源作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代电子系统中，

24、电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。放大电路的前置部分或集成电路元件变质引起高频振荡产生咝咝声，检查各部分元件，若元件无损坏，再在磁头信号线与地间并接一个1000PF0.047F的电容，咝咝,声若不消失，则需要更换集成块。放大电路本身的特点：有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。放大倍数，放大倍数又称增益，它是衡量放大电路放大能力的指标。输入电阻，放大电路的输入电阻是从输入端向放大电路内看进去的等效电阻，它等于放大电路输出端

25、接实际负载电阻后，输入电压与输入电流之比。输入电阻的大小反映了放大电路对信号源的影响程度。输入电阻越大，放大电路从信号源汲取的电流（即输入电流）就越小，信号源内阻上的压降就越小，其实际输入电压就越接近于信号源电压，常称为恒压输入。反之，当要求恒流输入时，则必须使RiRs；若要求获得最大功率输入，则要求Ri=Rs，常称为阻抗匹配。输出电阻，对负载而言，放大电路的输出端可等效为一个信号源。输出电阻越小，输出电压受负载的影响就越小，若Ro=0，则输出电压的大小将不受RL的大小影响，称为恒压输出。当RLRo时即可得到恒流输出。因此，输出电阻的大小反映了放大电路带负载能力的大小。根据放大电路的作用可以将

26、其分为：电压放大电路、电流放大电路和功率放大电路。根据放大电路的组成元件可以分为晶体管放大电路和场效应管放大电路。晶体管放大电路的基本形式有三种：共射放大电路，共基放大电路和共集放大电路；场效应管放大电路基本形式有两种：共源放大电路，共漏放大电路。在构成多级放大器时，这几种电路常常需要相互组合使用。共发射极放大电路，共发射极放大电路简称共射电路，输入端AA外接需要放大的信号源；输出端BB外接负载。发射极为输入信号ui和输出信号uo的公共端。公共端通常称为“地”（实际上并非真正接到大地），其电位为零，是电路中其他各点电位的参考点，用“丄”表示。功率放大电路，功率放大电路的基本概念功率放大电路的任

27、务是输出足够的功率，推动负载工作。功率放大电路和电压放大电路都是利用三极管的放大作用将信号放大，不同的是功率放大电路以输出足够的功率为目的，工作在大信号状态；而电压放大电路的目的是输出足够大的电压，工作在小信号状态。集成功率放大电路是将功率放大电路中的各个元件及其联线制作在一块半导体芯片上的整体。多级放大电路，实际应用中，放大电路的输入信号都是很微弱的，一般为毫伏级或微伏级。为获得推动负载工作的足够大的电压和功率，需将输入信号放大成千上万倍。由于前述单级放大电路的电压放大倍数通常只有几十倍，所以需要将多个单级放大电路联结起来，组成多级放大电路对输入信号进行连续放大。第二节频率的应用频率，是单位

28、时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量，常用符号f或u表示，单位为秒分之一。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学和无线电技术中也常用。交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，叫做电流的频率。物质在1秒内完成周期性变化的次数叫做频率，常用f表示。单位，交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）,与周期成倒数关系。日常生活中的交流电的频率一般为50赫兹或60赫兹，而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大，达到千赫兹（KHz

29、）甚至兆赫兹（MHz）的度量。换算，物理中频率的基本单位是赫兹（Hz）,简称赫，也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）或GHz做单位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz1GHz=1000MHz。工频，我国使用的电是一种正弦交流电，其频率是50Hz，也就是它速度惊人的地方，一秒钟内做了50次周期性变化。交流电的频率，工业术语叫做工频。2013年,全世界的电力系统中，工频有两种，一种为50Hz，还有一种是60Hz。声频，声音是机械振动，能够穿越处于各种物态的物质。这些能够传播声音的物质称为介质。声音不能传播于真空。我们听到的声音也是一种有一定频率的声波。人耳听觉的频率范围约为202

30、0000HZ，超出这个范围的就不为我们人耳所察觉。低于20Hz为次声波,高于20kHz为超声波。声音的频率越高，则声音的音调越高，声音的频率越低，则声音的音调越低。角频率，交流电周期的倒数叫做频率（用符号f表示），即f=1/T。它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数，即表征交流电交替变化的速率（快慢）。频率的国际单位制是赫兹（Hz）。角频率与频率之间的关系为：3=2nf。由于组成物质的原子与分子始终在做无规则运动，因此可以猜想物质本身始终在一定频率范围内振动。由于不存在绝对静止，而且物质始终振动，所以人类已知的频率范围远远不及实际存在的频率范围。已知空间不存在真正的“空”，则空间

31、必由物质所填充，物质的振动同时可引起空间共振，因此空间在振动，而由其频率的不同，从形成不同层面的空间。不同层面的空间所具有的频率不同，因此其空间所在光波频率非人类可见光波频率，所以不同层面空间不可见。转角频率，在控制工程学科中，当T3=1时，3=1/T,此时具有的3值称为转角频率。多普勒效应，一种声音尽管只有一个恒定的频率，但是对听者来说，他有时却是变化的。当波源和听者之间发生相对运动时，听者所感到的频率改变的这种现象称为多普勒效应。统计频率，又称相对次数，即某一事件发生的次数被总的事件数目除，亦即某一数据出现的次数被这一组数据总个数去除。频率通常用比例或百分数表示。频率测量编辑，为了定量分析

32、物理学上的频率，势必涉及频率测量。频率测量一般原理，是通过相应的传感器，将周期变化的特性转化为电信号，再由电子频率计显示对应的频率，如工频、声频、振动频率等。除此之外，还有应用多普勒效应原理，对声频的测量测量频率的方法一般分为无源测频法、有源测频法及电子计数法三种。无源测频法（又可分为谐振法和电桥法），常用于频率粗测，精度在1%左右。有源比较法可分为拍频法和差频法，前者是利用两个信号线性叠加以产生拍频现象，再通过检测零拍现象进行测频，常用于低频测量，误差在零点几Hz。第三节信号处理方法在计算机科学、药物分析、电子学等学科中，信号处理（英语：signalprocessing）是指对信号表示、变换

33、、运算等进行处理的过程。模拟信号处理，处理未被数字化的信号，包括传统收音机、电话、雷达以及电视系统。数字信号处理，处理已经经过数字化的信号，可经由数字电路如ASIC、FPGA、一般用途的微处理器或是电脑、数字信号处理芯片来进行处理。在事件变化过程中抽取特征信号，经去干扰、分析、综合、变换和运算等处理，从而西南交通大学网络教育毕业设计（论文）第21页得到反映事件变化本质或处理者感兴趣的信息的过程第三章联锁系统联锁（interlocking）在铁路车站上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制和远程控制、计算机

34、等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。第一节联锁与行车随科学技术的进步，旧的联锁设备不断被安全可靠性更高、操纵和维护更简单、技术更先进的联锁设备代替。从发展角度看，计算机联锁是发展的方向；从经济角度看，电气集中联锁在相当长的一段时间内仍被广泛采用。目前轨道交通使用的联锁设备按操纵的方式可以分为集中联锁和非集中联锁，按主要设备工作方式的不同可分为电锁器联锁、继电联锁和计算机联锁。为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序，一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，这种制约关

35、系即联锁。联锁是铁路车站联锁的简称，是铁路信号设备的重要组成部分。列车进路和调车进路是由道岔的不同开通位置所确定，进路的防护则由设于进路入口处的信号机来担当。进站信号机防护的范围是车站和列车接车进路；出站信号机防护的范围是区间；调车信号机防护的范围是调车进路和机车车辆所进入的线路。联锁规则：1、进路上的有关道岔开通位置不对或敌对信号机未关闭时，防护该进路的信号机不能开放；2、防护该进路的信号机开放后，该进路上的道岔即不能扳动，其敌对信号机均不能开放；3、主体信号机未开放时，预告信号机不能开放，正线上的出站信号机未开放时，进站信号机不能显示正线通过信号；4、列车或机车车辆驶入进路后，防护该进路的

36、信号机立即关闭，禁止其他列车或机车车辆再驶入。联锁功能，计算机联锁子系统（CI子系统）是以计算机为主要技术手段实现车站联锁的信号设备。计算机联锁能够满足各个设备集中站及其控制范围、车辆段的控制范围的规模和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，改善劳动条件，并具备大信息量和联网能力。CI子系统主要完成以下功能，车站联锁设备与ATS子系统结合，实现车站和中心两级控制的转换。经车站值班员申请，中心行车调度人员同意后，改由车站现地控制。当ATS子系统（含通道）故障或需要的情况下,不经中心同意,由车站强行取得控制权。在车站现地控制模式下，可将进路设为自动模式或人工模式，自动模式下联锁设备就将预先设

37、定的进路设置为自动进路，根据列车位置及运行方向自动排列进路。在需要情况下车站值班员可人工操作联锁设备，进行进路控制、临时限速设置等操作。正线设备集中站和车辆段设置操作员工作站，提供各种操作和表示功能；并完成本站范围内车辆位置的显示跟踪、本站信号机状态、紧急关闭、引导信号的办理、扣车、跳停区间限速及站间自动闭塞的办理等功能。第二节联锁功能实现的原则联锁子系统运作命令原则：1、据进路的始端、终端办理进路。2、进路的锁闭分为预先锁闭和接近锁闭。预先锁闭应在进路选通，有关联锁条件具备时构成。接近锁闭在信号开放，进路的移动授权（列车与信号机之间的安全防护距离）占用时构成。3、能够办理引导进路的锁闭4、锁

38、闭的进路应能随着列车的正常运行，在满足安全防护距离后自动解锁。是否需要延时解锁在设计联络时确定。5、能够办理取消进路、人工解锁、引导进路解锁。6、防护道岔的信号机关闭后，未经再次办理，不得重复开放。但当正线办理了自动进路后，应使该进路保持锁闭，信号机随着列车的运行自动变换显示。7、不允许信号出现乱显示（即不符合规定的信号显示）。在组合灯光开放和关闭时，应同时点灯或灭灯。8、可单独操纵道岔转换。另外，可随着进路的排列自动地转换。单独转换优先于进路自动设定。9、联锁道岔可进路锁闭、区间锁闭、人工锁闭。10、道岔转换结束时、自动切断转辙机电源。转辙机起动时、道岔应能转到指定位置。由于某种情况被阻止时

39、、在规定的时间（比如15s）内没有转到正常位置时、自动地切断转辙机电路、并报警。道岔可返回到原来位置。11、道岔转辙机的电路发生故障时、自动地切断道岔电路。保证列车运行安全，实现列车进路上保护区段、道岔、信号机之间的正确联锁关系，对于来自操作设备的错误操作，具备有效的防护能力。系统在不影响安全与效率的前提下，具有对室内继电设备及其他相关设备如ATP地面设备、电源屏等的监测功能，监测功能由维修工作站完成。CI子系统提供与相邻有关其他子系统间的通信接口。CI子系统完成CBTC系统后备模式和工程车在夜间运行时，根据轨道占用/空闲检测设备提供的列车位置实现联锁功能和固定闭塞。在设备集中站和车辆段设置应

40、急盘，在计算机联锁子系统失效时控制道岔和引导信号，能显示道岔位置等关键信息；经人工确认列车定位设备故障时，提供单操道岔功能（安全由人工保障）。对于关键按钮，在应急盘上为有铅封的按钮；在联锁操作表示机人机界面上以密码确认的方式实施铅封保护。第四章EI32-JD型计算机联锁子系统计算机联锁子系统概述子系统组成部分，设备集中站设置，包括联锁机、驱采机、操作表示机。1、操作表示机、联锁机作用于所辖区域，分别为所辖区域内的人机接口设备（操作表示机）、联锁运算计算机（联锁机）。2、驱采机作用于所辖区域内车站的道岔、信号机、轨道占用/空闲检测设备、紧急停车按钮等信号设备的控制、监测以及状态采集。非设备集中站

41、将站台紧急停车按钮、轨道占用/空闲检测设备等设备的状态通过电缆引入设备集中站，然后经设置在设备集中站的驱采机采集各非设备集中站信号设备送入联锁机，经过联锁运算对其进行驱动控制。3、系统结构分为人机对话层、联锁运算层、执行层三层结构：联锁机与操作表示机通过操作网互联；联锁机、驱采机通过冗余的联锁网互联，联锁网采用100MBbps光通信网；操作表示机通过维修网将计算机联锁子系统相关信息传送至维修工作站。第一节设备机构与信息传递 2X2取2联锁主机系统联锁主机系统主要设备为联锁机，设置在设备集中站，采用日本信号株式会社（以下简称日本信号）EI32L型2取2冗余型联锁专用计算机。两套共4个CPU构成2

42、X2取2冗余系统。联锁机接收来自操作表示机传来的操作命令、接收驱采机传来的轨旁信号设备状态、接收ATP子系统传来的列车位置信息，进行联锁运算，并向驱采机传输轨旁信号设备的动作命令，向ATP子系统传送进路信息，同时向操作表示机传输表示信息。 2X2取2驱采系统驱采系统的主要设备有驱采计算机和驱采板。驱采计算机也采用日本信号EI32L型计算机联锁子系统系列产品，同为2取2冗余结构。其作用为采集轨旁信号设备的状态，驱动轨旁信号设备动作，为安全型系统。 操作表示主机操作表示机设置在设备集中站。它和联锁计算机构成上下位控制的分层结构。操作表示机采用PC系列工业控制计算机。根据系统具体配置和要求的不同可插

43、入不同的电路板。CPU采用P4或以上的处理器。操作表示机的主要作用是为车站值班员提供操作显示界面，操作表示机从联锁计算机取得站场当前状态，驱动站场屏幕显示器、采集车站值班员的操作信息传输给联锁计算机、将当前联锁状态信息传输给维修工作站。操作表示机完成所辖区域内车辆位置的显示跟踪、所辖区域内信号机状态、紧急关闭、引导信号的办理、扣车、跳停、区间限速及站间自动闭塞的办理。操作表示机为双机热备。设备的倒接无需人工干预，不对正常行车造成干扰。操作表示机可支持单元控制台、鼠标器、显示器等多种操作显示工具。操作表示机与ATS子系统接口进行数据通信、信息交换。 电源系统EI32-JD型计算机联锁子系统全部设

44、备均由设于信号设备室的信号电源屏提供电力，电源屏需提供两路独立的带UPS输出的AC220V电源，每路电源2.5KVA总容量为5KVA。EI32-JD计算机联锁设备电源入口处加浪涌保护器，防止电源屏产生的浪涌电压对联锁设备的影响。 以上各组成部分相互独立，各计算机之间通过网络实现互联、交换数据。 除计算机及电源系统外，EI32-JD型计算机联锁子系统设备集中站中还包括操作表示机倒机单元、操作终端台等非计算机模块。 应急盘在设备集中站设置应急盘，当计算机联锁子系统失效时显示道岔位置等关键信息、对道岔和引导信号进行实时控制。计算机联锁子系统失效的情况下，经人工确认列车定位设备故障时，提供单操道岔功能

45、。第二节系统的操作与表示内容1、屏幕显示器上以彩色光带和图形符号模拟表示整个站场线路、区段占用、信号机以及道岔等设备的位置及实时状态，给出各种操作表示。显示方式可以根据用户的需求进行变更。2、以文字方式显示操作错误提示、联锁状况提示、执行失败原因提示（如单操道岔不到位）等信息。3、联锁机、操作表示机、网络通信线（包括与ATP、ATS子系统的网络通信状态）的工作状态表示。4、操作表示机正常工作（未死机）的脉动表示。5、提示和报警信息办理功能，完成所辖范围内进路的办理、取消，信号机紧急关闭，道岔单操及站间自动闭塞的办理等功能。扣车、跳停、区间限速的设置和取消：1、联锁子系统可接收扣车/中止站停的设

46、置和取消命令，并在操作表示机中标记出进行相应操作的显示区域，同时将设置或取消命令及范围发送给ATS计算机。2、当因线路维修保养或其他原因需要对某段线路实施临时限速时，车站值班员可根据OCC行车调度员指令在操作员工作站上对要求的限速区域以站间或道岔区域为单元设置单一的临时低速区以确保行车安全。故障排除后，车站值班员可解除设置的限制速度，但此操作必须慎重并需得到OCC行车调度员的授权。3、如果在操作表示机中设置或取消扣车、跳停、区间限速，需要进行用户权限检查。4、扣车、跳停、区间限速的设置和取消命令在维修工作站中记录下来。5、具体实现方式在设计联络确定。信号元素封锁及解封功能，可实现对道岔、线路等

47、信号控制元素实施封锁，以阻止列车通过该元素。同时在屏幕显示器上有相应表示，封锁后的信号元素不可以使用。带铅封按钮的防护使用鼠标器作为操作工具，凡对应带铅封的按钮，必须在输入口令后才能使按下的按钮有效。操作表示机和维修工作站同时记录每种带铅封按钮的操作次数。显示器的单双屏切换设备集中站显示器使用双屏以屏幕拼接的方式显示线路状态信息，为避免某台显示器故障导致站场显示不完整，本系统允许值班员在控制台上切换显示方式，即两台可以互为备用方式。语音提示系统具有通过语音或音响在控制台上播放提示信息的能力。当有多条信息需要同时播放时，这些信息轮流播放。两条信息的播放间隔时间在10s左右。各条信息的播放次数和播

48、放方式不尽相同，例如“接近”、“闭塞”信息当首次出现后立即播放，然后停止。“道岔报警”信息产生后立即开始播放，直至操作“关闭语音提示”后才停止播放。语音提示信息的内容可以根据用户的需求进行更改。第三节联锁功能EI32-JD型计算机联锁子系统可在规定的联锁条件和规定的时序下对列车进路上保护区段、信号和道岔实行控制，保证列车运行安全、实现正确的联锁关系。对于来自操作设备的错误操作具备有效的防护能力。进路建立1、联锁具有正反向运行的自动排列进路功能；具体技术条件和范围在设计联络时确定。2、联锁设备根据操作依次确定进路的始端和终端后，只能自动地选出一条与操作意图相符的列车基本进路或通过进路；依次确定进

49、路的始端、变更点和终端后、能选出相应的列车变更进路。根据需要，所有可能的变更进路均可选出，变更进路的数量对系统的容量没有影响。3、联锁设备集中站、非设备集中站中的敌对进路须相互照查，不能同时开通。4、向设备集中站与非设备集中站间、非设备集中站与非设备集中站间的区间、两个联锁区域的区间，办理进路时满足区间的各项技术条件。5、与车辆段相邻的正线车站与车辆段的敌对进路须相互照查，不能同时开通。6、联锁设备在对正常进路防护的同时，能建立列车进路的保护区段并予以防护。7、办理引导进路。进路锁闭1、进路锁闭分为预先锁闭和接近锁闭。预先锁闭在进路选通，有关联锁条件具备时构成。接近锁闭在信号开放，进路的移动授

50、权占用时构成。2、列车接近时进路保持在接近锁闭状态。办理取消进路时，当列车未位于联锁预定的接近区段，进路可立即取消；当列车位于联锁预定的接近区段且收到ATP子系统发出的接近列车能够安全停车的确认时，进路立即解锁；当列车位于联锁预定的接近区段且未收到ATP子系统发出的接近列车能够安全停车的确认时，进路保持接近锁闭。3、经操作可实现引导进路锁闭。进路锁闭时须检查道岔位置正确,并锁闭进路中的道岔和敌对信号。进路解锁1、进路正常解锁进路的解锁必须在信号关闭后进行，进路解锁的方式规定为：锁闭的进路应能随列车车列的正常运行而自动解锁；进路应按分段解锁方式设计。解锁时，有条件的区段均应满足三点检查，延时3s

51、自动解锁（也可以根据需要不设延时或调整时间）。2、已锁闭的进路不会因丢失列车信息错误解锁。3、取消进路进路在预先锁闭状态时，在检查信号机关闭和进路空闲后能办理取消解锁，取消解锁不延时；4、人工延时解锁当列车位于联锁预定的接近区段时，需办理人工延时解锁进路，当联锁子系统收到ATP子系统发出的接近列车能够安全停车的确认时，进路可不经延时立即解锁；当列车位于联锁预定的接近区段且未收到ATP子系统发出的接近列车能够安全停车的确认时，进路保持接近锁闭，延时一定时间后方可解锁。是否需要延时解锁和延时时间在设计联络时确定。5、引导进路建立后，可在人工确认后办理引导进路的解锁。信号机监控1、正常办理进路或办理

52、了重复开放手续，防护该进路的信号机必须检查其进路空闲、有关道岔位置正确、进路已锁闭、未施行人工解锁、敌对进路未建立以及照查联锁条件正确。照查联锁条件包括结合电路技术条件中包括的全部内容。2、信号机开放后，若信号机故障或者灯丝断丝，该信号机自动关闭。3、信号机关闭后，未经再次办理，不得重复开放。4、对于正向经常有连续通过列车的车站设置自动通过功能，能使该通过进路内的有关列车、信号机随列车运行自动变换相应显示。此时进路中的道岔保证处于锁闭状态。5、正线岔区设道岔防护信号机，线路末端设阻挡信号机，车站设置出站信号机。对于全线设置的信号机，原则上设置于行车方向的右侧，CBTC模式下信号机为点灯状态。6

53、、在相应运营模式下，信号机显示方式为：红灯进路未开通，禁止越过该架信号机。黄灯准许列车按车内限速要求越过该信号机，准备停车。绿灯准许列车按车内限速要求越过该信号机，表示运行前方有足够的安全行车间隔。绿色闪光：直向开通站间闭塞黄色闪光：侧向开通站间闭塞红灯+黄灯引导信号，准许列车在该信号机前方不停车，以不超过规定速度运行，并随时准备停车。7、信号机不出现不符合规定的信号显示和升级显示，在组合灯光开放和关闭时，同时点灯或灭灯。8、信号开放应检查信号机的红灯灯丝完好。道岔监控1、设置道岔防护信号机，对道岔实施有效防护。2、信号系统控制道岔模式有三种：联锁系统进路控制、车站值班员手动控制及现场人工控制

54、。3、集中联锁的道岔受进路锁闭、区段锁闭及人工锁闭。4、道岔动作控制命令符合下列要求：信号系统负责向道岔系统发布道岔动作控制命令。道岔转换完毕后道岔系统向信号系统提供相应表示信息。道岔转换控制命令，须与值班员的操纵意图一致；道岔在任一种锁闭状态下不得发出道岔启动命令；道岔需要启动时，根据联锁运算输出正确的同意动作道岔信息。采取有防止列车信息丢失导致道岔错误控制命令发出的措施。具体道岔监控技术条件可在设计联络阶段确定。紧急停车按钮当站台按压紧急停车按钮后，联锁设备将关闭相应范围内的信号机。在故障已排除后，车站值班员可操作紧急停车按钮恢复列车的正常通行。站间闭塞模式下的联锁控制功能当ATP功能丧失

55、时，联锁设备可通过轨道占用/空闲检测设备提供的区段占用/出清条件，进行联锁进路、信号机、道岔控制，实现站间闭塞的列车追踪运行模式。此时联锁设备还能够支持后备运营模式下折返站列车进路的自动设置。当折返站的折返信号机被设置为自动折返模式时，自动排列列车的折返进路（含折入和折出进路），开放相应信号机。安全操作权限控制、限制功能当联锁机接收到这些安全操作权限要求比较高的命令时，需要严格按照联锁安全逻辑要求进行合法性检查后才能执行相应任务。联锁机一旦执行一次高安全性操作任务后，即恢复操作的初始状态，当需要再次进行高安全性操作时，还需要严格执行安全操作权限控制、限制检查，以确保操作员的操作意图和实际相符。

56、应急盘在设备集中站设置应急盘，当计算机联锁子系统失效时进行控制道岔和开放引导信号，并能显示道岔位置信息。应急盘的关键按钮设置为有铅封的按钮，当需要对应急盘进行操纵时，必须进行人工确认和破封手续。应急盘与计算机联锁不能同时操作。其他功能EI32-JD型计算机联锁子系统具有完全意义的现场脱机测试功能，当遇有站场改造等情况时，可以使用单套系统进行工作，冗余的另外一套系统脱机后，更换新的联锁软件利用仿真程序进行现场联锁试验，测试结束后恢复正常使用。联锁子系统的性能子系统主要的性能参数EI32-JD型2X2取2冗余计算机联锁设备有如下的主要性能参数：1、上电自动跟踪时间W30S2、LAN网络双网切换时间

57、=03、无极继电器驱动参数 驱动电压22V； 电压不足报警值=17V；4、驱动采集周期=200mS。5、动态驱动切换时间：Os（无缝）6、接插件插拔次数400次传输性能联锁系和驱采系之间采用100M双通道光网；联锁系与操作表示机之间采用带光隔离的同步双串行接口通信；操作表示机和维修工作站之间采用LAN通信，安全通信网络和维修网络之间完全独立。设备集中站联锁设备之间采用10M双通道光网通信，双网切换时间为0s；车辆段与相邻的设备集中站联锁设备之间采用10M双通道光网通信，双网切换时间为0s。机械结构、工艺标准第四节机械结构和工艺标1、联锁子系统和驱采系统占一个机柜，操作表示系统占一个机柜。2、采用航空插件，该插件插接牢固，接触可靠。3、本机所有插件板均为单面走线，正面为模板面板，每块模板（印刷板）均设有若干指