城市轨道交通第七章-信号与通信系统

1、第7章 城市轨道交通系统的构成信号与通信系统 城市轨道交通城市轨道交通信号与通信系统本章内容城市轨道交通信号系统城市轨道交通信号系统一一城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统二二城市轨道交通信号系统 1.作用、特点作用、特点组成组成2.信号设备信号设备4.列车自动控制列车自动控制系统系统信号系统是城市轨道交通系统中最重要的设信号系统是城市轨道交通系统中最重要的设备之一。信号是指挥列车运行的命令。备之一。信号是指挥列车运行的命令。信号系统信号系统3.联锁设备联锁设备城市轨道交通信号系统7.1 信号系统的作用、特点和组成信号系统的作用、特点和组成信号系统的作用 保证行车安全和提高效率；保证行车安

2、全和提高效率； 改善行车工作人员的劳动条件。改善行车工作人员的劳动条件。城市轨道交通信号系统 城市轨道交通对信号系统的要求安全性要求高安全性要求高通过能力大通过能力大抗干扰能力强抗干扰能力强可靠性高可靠性高自动化程度高自动化程度高城市轨道交通信号系统 城市轨道交通信号系统的特点 改变了传统的铁路以地面信号显示指挥列改变了传统的铁路以地面信号显示指挥列车的方式，实现了以车的方式，实现了以车载信号车载信号为主体信号，为主体信号，用计算机系统实现了用计算机系统实现了速度控制速度控制、进路选择进路选择和和进路控制进路控制等，并逐步地向无人驾驶的方等，并逐步地向无人驾驶的方向发展。向发展。城市轨道交通信

3、号系统 信号系统的组成 信号机信号机 转辙机转辙机 轨道电路轨道电路 联锁系统联锁系统 列车自动控制系统列车自动控制系统图7-1信号系统的组成城市轨道交通信号系统7.2 信号基础设备信号基础设备1.信号机信号机2.转辙机转辙机3.轨道电路轨道电路基础设备基础设备城市轨道交通信号系统1.信号机信号机信号机的作用是指挥行车，保证列车的行车安信号机的作用是指挥行车，保证列车的行车安全。城市轨道交通的信号机采用色灯信号机。全。城市轨道交通的信号机采用色灯信号机。城市轨道交通信号系统1.信号机信号机(1)色灯信号机色灯信号机 高柱信号机高柱信号机 矮柱信号机矮柱信号机臂板信号机城市轨道交通信号系统(2)

4、地面信号机地面信号机1)地面信号机设置原则地面信号机设置原则 城市轨道交通采用右行车制，地面信号城市轨道交通采用右行车制，地面信号机设于列车运行方向的右侧。机设于列车运行方向的右侧。2)信号机的设置信号机的设置进出站信号机、阻拦信号机进出站信号机、阻拦信号机3)信号显示颜色信号显示颜色 红、黄、绿红、黄、绿城市轨道交通信号系统2.转辙机转辙机 转辙机械 尖轨 轨距拉杆 转辙拉杆 其他零配件城市轨道交通信号系统3.轨道电路轨道电路 轨道电路用来监督线路的占用情况和传递轨道电路用来监督线路的占用情况和传递列车的行车信息。列车的行车信息。 它是以铁路线路轨道作为导体，两端加以它是以铁路线路轨道作为导

5、体，两端加以机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路。机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路。城市轨道交通信号系统 轨道电路的基本原理轨道电路的基本原理l空闲状态空闲状态l分路状态分路状态l断轨状态断轨状态图7-3最简单的轨道电路城市轨道交通信号系统7.3 联锁设备联锁设备 联锁是指联锁是指信号信号、道岔道岔和和进路进路之间相互联系之间相互联系而又制约的关系。而又制约的关系。电气集中联锁电气集中联锁计算机联锁计算机联锁城市轨道交通信号系统1.6502电气集中电气集中(1)控制台控制台 控制台是车站值班员指挥行车、调车控制中心指控制台是车站值班员指挥行车、调车控制中心指挥列车运行和调车作业的控制中

6、心。挥列车运行和调车作业的控制中心。(2)区段人工解锁区段人工解锁 区段人工解锁是在更换继电器、轨道电路停电恢区段人工解锁是在更换继电器、轨道电路停电恢复时解锁设备，恢复电路到正常状态；或者道岔区复时解锁设备，恢复电路到正常状态；或者道岔区段不能解锁时办理故障解锁，取消进路时不能关闭段不能解锁时办理故障解锁，取消进路时不能关闭信号的情况下关闭信号。信号的情况下关闭信号。(3)继电器、继电器组合及组合架继电器、继电器组合及组合架 继电器部分是继电器部分是6502电气集中的逻辑核心。电气集中的逻辑核心。城市轨道交通信号系统2.计算机联锁计算机联锁“故障故障安全安全”性能性能(1) 表示操作层表示操

7、作层(2) 逻辑层逻辑层(3) 执行表示层执行表示层 执行表示层是逻辑层和设备驱动层的接口，它执行表示层是逻辑层和设备驱动层的接口，它分解逻辑层的命令，控制设备驱动层驱动设备，分解逻辑层的命令，控制设备驱动层驱动设备，将采集设备驱动层的表示信息给逻辑层。将采集设备驱动层的表示信息给逻辑层。(4) 设备驱动层设备驱动层 (5) 现场设备层现场设备层城市轨道交通信号系统3.联锁系统的控制联锁系统的控制(1) 进路的建立进路的建立 进路建立指进路开始办理到防护该进路的信号机进路建立指进路开始办理到防护该进路的信号机开放的这一阶段。开放的这一阶段。(2) 进路解锁进路解锁1) 取消进路取消进路 取消进

8、路是指进路建立后，因人为需要而取消进取消进路是指进路建立后，因人为需要而取消进路的一种解锁方式。路的一种解锁方式。2) 正常解锁正常解锁 正常解锁是指列车通过进路中的轨道区段后自动正常解锁是指列车通过进路中的轨道区段后自动解锁。解锁。城市轨道交通信号系统7.4 列车自动控制系统列车自动控制系统 列车自动控制（ATCATC）系统实现列车指挥和运行的自动化，最大程度地保证列车安全，提高运输效率。城市轨道交通信号系统1.列车自动防护系统（列车自动防护系统（ATP）ATPATP系统是保证行车安全、系统是保证行车安全、防止列车进入前方防止列车进入前方列车占用区段列车占用区段和和防止超速运行防止超速运行的

9、设备。的设备。 它将线路信息、前方目标点距离、允许速度信它将线路信息、前方目标点距离、允许速度信息等通过轨道电路传至车上；息等通过轨道电路传至车上； 车载设备根据所传输的信息计算当前所允许的车载设备根据所传输的信息计算当前所允许的速度，由测速器测得列车实际的运行速度；速度，由测速器测得列车实际的运行速度； 如果列车速度大于如果列车速度大于ATPATP装置指示速度，装置指示速度，ATPATP车载车载设备发出制动指令，列车自动制动，当列车速设备发出制动指令，列车自动制动，当列车速度降至指示速度以下时，自动缓解。度降至指示速度以下时，自动缓解。城市轨道交通信号系统ATP的工作原理的工作原理1)1)列

10、车检测列车检测 轨道电路作为检测设备。轨道电路作为检测设备。2)2)列车自动限速列车自动限速3)3)制动模式制动模式A.A. 分级制动分级制动B.B. 一级制动一级制动城市轨道交通信号系统图7-10分级制动城市轨道交通信号系统图7-11一级制动城市轨道交通信号系统2.列车自动驾驶系统（列车自动驾驶系统（ATO） ATOATO系统主要实现系统主要实现“地对车的控制地对车的控制”，即，即用地面信息实现对列车的控制，根据控制用地面信息实现对列车的控制，根据控制中心的指令自动使列车正点、安全、平稳中心的指令自动使列车正点、安全、平稳运行。运行。 ATOATO模拟最佳的驾驶员，实现自动驾驶。模拟最佳的驾

11、驶员，实现自动驾驶。城市轨道交通信号系统(1)ATO的工作原理 ATO ATO系统从系统从ATPATP系统获得最大允许速度和列系统获得最大允许速度和列车实时速度，并根据车实时速度，并根据ATSATS系统和定位系统系统和定位系统的信息，的信息，发出牵引和制动命令发出牵引和制动命令，驾驶车辆，驾驶车辆运行。运行。(2)车门控制 ATO ATO只在自动模式下执行车门开启。只在自动模式下执行车门开启。(3)ATO和ATP的关系 ATPATP是是ATOATO的基础，的基础，ATOATO也不能脱离也不能脱离ATPATP，必，必须从须从ATPATP系统获得基础信息。系统获得基础信息。城市轨道交通信号系统图7

12、-12ATO和ATP的关系城市轨道交通信号系统3.列车自动监控系统（列车自动监控系统（ATS）ATSATS系统主要实现对列车运行的监督和控制。系统主要实现对列车运行的监督和控制。(1)ATS(1)ATS系统的构成系统的构成p 控制中心设备控制中心设备p 车站车站( (车辆段车辆段) )设备设备城市轨道交通信号系统图7-13ATS系统控制中心设备城市轨道交通信号系统(2)ATS(2)ATS系统的主要功能系统的主要功能1)1)列车监视列车监视2)2)时刻表处理时刻表处理3)3)自动建立进路自动建立进路4)4)列车运行调整列车运行调整上讲内容回顾 信号系统的组成信号系统的组成 列车自动控制系统的组成

13、列车自动控制系统的组成本章内容城市轨道交通信号系统城市轨道交通信号系统一一城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统二二信号与通信系统城市轨道交通通信系统 通信系统按用途可分为通信传输系统、电通信系统按用途可分为通信传输系统、电话系统、调度系统、时钟系统、闭路电视话系统、调度系统、时钟系统、闭路电视系统、广播系统、商用通信系统和旅客信系统、广播系统、商用通信系统和旅客信息系统。息系统。城市轨道交通通信系统通信传输系统通信传输系统1.1. 传输系统的结构传输系统的结构2.2. 传输系统的运行方式传输系统的运行方式3.3. 光纤通信光纤通信城市轨道交通通信系统1.1. 传输系统的结构传输系统的结构传

14、输系统是系统各站点与控制中心及站与传输系统是系统各站点与控制中心及站与站之间的信息传输和信息交换的通道站之间的信息传输和信息交换的通道。a)a)光纤骨干网光纤骨干网b)b)网络节点网络节点c)c)用户接口卡用户接口卡d)d)网络管理系统网络管理系统城市轨道交通通信系统2.2.传输系统的运行方式传输系统的运行方式 传输系统采用双环路运行方式：一个环路传输系统采用双环路运行方式：一个环路运行，负责传送信息；另一环路备用。运行，负责传送信息；另一环路备用。 两个环路功能一致，同时运行。两个环路功能一致，同时运行。城市轨道交通通信系统3.3.光纤通信光纤通信城市轨道交通通信系统3.3.光纤通信光纤通信

15、(1)(1)光纤的结构及其原理光纤的结构及其原理 光纤是用石英玻璃光纤是用石英玻璃(SiO2)(SiO2)制成的双层同心制成的双层同心圆柱，在包层外有两层涂覆物来保护光纤。圆柱，在包层外有两层涂覆物来保护光纤。(2)(2)光纤通信的安全光纤通信的安全城市轨道交通通信系统电话系统电话系统1.1. 公务电话公务电话2.2. 调度电话调度电话3.3. 站内和轨旁电话站内和轨旁电话城市轨道交通通信系统 无线调度系统无线调度系统 无线调度系统是调度与驾驶员通信的唯一无线调度系统是调度与驾驶员通信的唯一手段，也是移动作业人员和抢险人员实现手段，也是移动作业人员和抢险人员实现通信的重要手段。通信的重要手段。

16、 无线调度系统有两种形式：专用频道方式无线调度系统有两种形式：专用频道方式和集群方式和集群方式城市轨道交通通信系统 闭路电视闭路电视 闭路电视系统是控制中心调度管理人员、闭路电视系统是控制中心调度管理人员、车站值班员、站台管理人员和驾驶员实时车站值班员、站台管理人员和驾驶员实时监控车站客流、列车出入站、旅客上下车监控车站客流、列车出入站、旅客上下车等情况，以提高运营组织管理效率，保证等情况，以提高运营组织管理效率，保证列车安全、正点运送乘客的系统。列车安全、正点运送乘客的系统。城市轨道交通通信系统车站级闭路电视应满足以下要求：车站级闭路电视应满足以下要求：(1)(1)图像显示图像显示 (2)(

17、2)录像功能录像功能(3)(3)图像文字叠加图像文字叠加 (4)(4)驾驶员监视功能驾驶员监视功能城市轨道交通通信系统 广播系统广播系统 广播系统是城市轨道交通运营行车组织的广播系统是城市轨道交通运营行车组织的必要手段，它的主要作用有：对乘客广播，必要手段，它的主要作用有：对乘客广播，通知列车到站、离站、线路换乘、时间表通知列车到站、离站、线路换乘、时间表变更、列车误点、安全状况，播放音乐以变更、列车误点、安全状况，播放音乐以改善候车环境。改善候车环境。城市轨道交通通信系统 时钟系统时钟系统1.1.时钟系统的组成时钟系统的组成2.2.时钟系统的控制模式时钟系统的控制模式(1)(1)中央控制运行模式中央控制运行模式(2)(2)车站级控制模式车站级控制模式城市轨道交通通信系统 商用通信系统商用通信系统 商用通信系统是为旅客提供在地铁内的无商用通信系统是为旅客提供在地铁内的无线通信、广播和无线上网等服务，具体包线通信、广播和无线上网等服务，具体包括城市广播、中国移动括城市广播、中国移动GSMGSM通信、通信、GPRSGPRS上网、上网、中国联通中国联通GSMGSM、CDMACDMA通信以及通信以及3G3G服务等。服