城市轨道交通通信系统分析介绍

1、城市轨道交通通信系统分析介绍一、轨道交通通信系统概述 为了保证城市轨道交通系统能可靠、安全、高效运营，并有效地传输地铁运营、维护、管理相关的语音、数据、图像等各种信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。 轨道交通通信网系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的智能自动化综合业务数字通信网。 5-1城市轨道交通信号系统1、轨道交通信号的作用信号是列车运行的凭证。信号设施用于指挥和控制列车运行。尽管投资额在整个工程中所占的比例低（通常在3以下），但对于提高列车通过能力、提高运能、保证行车安全有着至关重要的作用。确保列车运行的安全，防止追尾和冲

2、突。提高运行效率。实现列车运行的自动化。2、城市轨道交通信号的特点与轨道交通其他设施、系统一样，信号系统也沿用铁路的概念、设施和手段。城市轨道交通线路短、站间距小、运营密度大、运营线路条件差（隧道、弯道多），不能完全套用铁路信号的概念、设施和手段。信号系统要根据城市轨道交通的这些特点加以改进、更新和发展。3、城市轨道交通信号系统组成轨道交通信号系统是信号（显示）、闭塞、联锁的总称。轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电路、道岔转辙装置等主体设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。色灯信号机4、轨道交通信号机上海地铁色灯信号机机车信号将地面信号传递给机车，在司机操作台上显示，这就是机车信号

3、。在线路条件不好、气候条件不好的情况下，机车信号的作用是不可估量的。机车信号在轨道交通线路中，由于站间距小、运营线路条件差，仅仅靠机车信号显示、由司机来控制机车是很难做到大密度运营的。较为先进的轨道交通系统已摒弃了“用信号显示指挥列车”的旧有概念，引进了ATC（Automatic Train Control）系统，司机台上显示的是反映列车运营的状态。5-2闭塞的概念轨道交通运营中安全问题是首要的。 列车在轨道交通线路上运行时，确定列车在线路的确切位置是保证安全的关键。闭塞的概念最简单的确定位置的方法是划分一定长度的“区段”，在某一时间段内，在此区间内只容许一列车占有（运行、停放），这就是“闭塞

4、”的概念。为保证行车安全，将列车正在运行、停放的线路区段予以“封闭” ，不允许其他列车进入此区段，以防止对向列车、后续列车的正面冲突或追尾事故的发生。5-3 闭塞区段的划分长久以来，均以车站作为闭塞区段 1）车站值班员“眼见为实” 作为判断标准 ； 2）站间电报、 多次确定，作为允许列车通行的先决条件； 3）各种形式的信号指挥列车运行。随着轨道交通电路的发展、完善，逐渐改为以轨道电路作为闭塞区段。城市轨道交通的闭塞现在已开始取消“固定闭塞区段” 的概念，从固定闭塞向移动闭塞方向发展。 5-4 轨道电路钢轨是导体，左右两根钢轨可以组成闭合电路，用来检查列车占用钢轨线路的状态，这就是轨道电路。轨道

5、电路的出现，代表铁路自动信号的诞生。没有列车进入的轨道电路列车进入后的轨道电路5-5 半自动闭塞人工开启信号，列车经过时自动关闭信号的闭塞方式。在进站和出站处各安装一个轨道电路，就可实现半自动闭塞。1、半自动闭塞的基本概念 半自动闭塞是人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。利用继电器电路来实现分界点间联系的半自动闭塞叫做继电半自动闭塞。以单线铁路继电半自动闭塞为例：单线继电半自动闭塞示意图 在一个区间的相邻两站设一对半自动闭塞机（BB），并经过两站间的闭塞 线连接起来，通过两站半自动闭塞机的相互控制，并保证一个区间同时只有一列列车运行。 1、半自动闭塞的基本概念

6、2、半自动闭塞的技术要求一、认证行车安全方面1、单线继电半自动闭塞，只有在区间空闲时，由发车站发出请求信号并收到接车站的同意信号后，发车站的闭塞机才能开通，出站信号机才能开放。接车站发出同意接车信号后，闭塞机应处于闭塞状态。2、当列车出发进入发车轨道电路区段时，双方站的闭塞机处于闭塞状态。3、列车到达车站，进入并出清轨道电路区段，接车进路解锁并办理到达复原后，才能使双方站的闭塞机复原。4、闭塞机处于闭塞状态后，在接车站未发送到达复原信号或事故复原信号之前，当发生各种故障或错误办理时，均不能使发车站闭塞机复原，更不能使发车站闭塞机开通。2、半自动闭塞的技术要求5、发车站闭塞机开放出站信号后，如果

7、轨道电路发生故障，应使双方站闭塞机处于闭塞状态；列车到达接车站，如果轨道电路发生故障，允许使用事故按钮办理事故复原。6、继电半自动闭塞专用的轨道电路，其长度不少于25m。半自动闭塞专用的轨道电路最好能避免人为无意分路的影响。7、继电半自动闭塞的外线，任何一处发生断线、接地、混线以及外电干扰故障时，或错误办理时，均应保证闭塞机不能错误开通。8、继电半自动闭塞与站间闭塞 共用外线时，应该保证 振铃电流不干扰闭塞机的正常运行；使用闭塞机时也不应该降低通话质量和影响振铃信号。9、继电半自动闭塞电源设备停电恢复时，闭塞机应处于闭塞状态。只有两站值班员确认区间空闲后，用事故按钮才能使闭塞机复原。2、半自动

8、闭塞的技术要求二、提高行车效率方面 1、闭塞机开通后和列车未出发之前，允许发车站在出站信号机关闭状态下取消已办好的闭塞或变更发车进路。2、闭塞机开通后，在发车站未开放出站信号或接车站信号之前，允许进行站内调车作业。3、闭塞机应该动作迅速，办理简便，表示清楚。具有请求，开通，闭塞，列车出发通知和列车到达等表示。4、闭塞机能区分一般通话的呼叫信号和请求发车信号。5、闭塞机具有便于检查闭塞设备、轨道电路和外线的性能，以便能及时发现故障，迅速修复，保证正常运行。6在保证“故障安全”原则下，应该尽量减少元件，简化电路，提高闭塞机的可靠性，保证设备安全运行。3、办理闭塞手续 单线继电半自动闭塞要求两个车站

9、的值班员共同办理闭塞手续，其办理手续分为正常办理，取消复原、事故复原三种。根据列车运行情况和设备状态分别采用之。 一、正常办理 设甲站为发车站，乙站为接车站，办理步骤如下： 1、甲站请求发车 2、乙站同意甲站发车 3、列车从甲站出发 4、列车到达乙站 5、到达复原 3、办理闭塞手续二、取消复原 取消复原是指办理闭塞手续后，列车因故不能发车时，而采用的取消闭塞的方法。取消复原有以下三种情况： 1、发车站请求发车。收到接车站的回执信号后， 取消闭塞复原 2、发车站收到对方站的同意接车信号后，但其出站信号机尚未开放以前取消闭塞复原 3、在电气集中联锁的车站，发车站开放出站信号机后，列车尚未出发之前取

10、消闭塞复原3、办理闭塞手续三、事故复原 使用事故按钮使闭塞机复原的方法，叫事故复原。事故复原是在闭塞机不能正常复原时，所采用的一种特殊的复原方法。由于事故复原不检查任何条件，行车安全全靠人为保护，因此两站车站值班员必须共同确认区间没有被占用（列车没有出发、区间没有车运行、列车整列到达），双方出站信号机均关闭，并应在行车设备检查登记薄中登记，然后由发生故障的一方车站值班员打开铅封，按下事故按钮使闭塞机复原。在下列情况下，允许使用事故按钮使闭塞机复原： 、闭塞电源断电后重新恢复供电时； 、车到达接车站，因轨道电路故障不能办理到达复原时； 3、装有钥匙路签的车站，必须由区间返回原发车站的路用列车时。

11、 5-6 自动闭塞如果全线分段铺设轨道电路，每段轨道电路都设置信号，在列车占用该轨道电路线路时，信号自动显示红灯；前一段线路信号自动显示黄灯；再前一段线路信号自动显示绿灯。闭塞区段突破了“站”的限制，若车站区间8km，一段轨道电路，理论上站间可以同时有三列车。自动闭塞示意图5-7 轨道电路的连接接头轨头夹板3夹板螺栓绝缘套管绝缘垫圈绝缘垫层金属垫圈有绝缘接头轨道电路的缺点有绝缘移频轨道电路的优点是传输距离长、信息量大。但随着无缝线路的出现，有绝缘轨道电路在运营中的最薄弱环节是其轨端绝缘节，故障率比较高，逐步暴露出其在自动闭塞系统中的不适应性。因此，需要将有绝缘轨道电路进行无绝缘改造。无绝缘轨道

12、电路示意（1）无绝缘轨道电路示意（2）无绝缘轨道电路示意（3）无绝缘轨道电路示意（4）轨道电路中再并联一个同样的电路则可以在这个电路中产生振荡信号，这就是接收端。无绝缘轨道电路列车进入则产生短路（车轴短路），振荡信号消失，发出另一种信号。在相连的轨道电路中，使用不同的信号加以区分，可以不相互干扰。可以区分不同的轨道交通线路区段，进而将控制信息通过轨道电路送到机车上。无绝缘轨道电路的应用6-1 联锁定义联锁是指为保证行车安全，而将轨道交通线路中的所有信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系，即“联锁”关系。联锁办法及作用列车进站的进路，或出站的进路，都是

13、由道岔的不同开通位置所确定的。因此，在进路入口处须有信号机。进站信号机防护的进路范围为一整条站线，出发信号机防护的进路是应去区间，调车信号机则只是用于防护道岔区。当进路上的道岔开通位置符合进路要求，进路的线路空闲，并未安排同一股道的敌对进路，信号机才能开放，显示绿灯或黄灯；否则，信号机不能开放，即显示红灯，禁止列车进入。信号机开放后，进路上的道岔被锁在进路要求的位置；而敌对进路也必须锁闭，同时敌对进路的信号机不开放，显示红灯。列车驶入进路后，防护这条进路的信号机立即关闭，显示红灯，不允许其他列车再驶入。这种信号机，进路空闲情况和进路道岔的联锁关系，成为保证列车和机车车辆在车站范围内的运行安全，

14、以及有效地利用车站行车设备，提高车站通过能力的重要措施。ATC系统ATC系统：列车按地面传送的速度（或距离）信息，自动控制列车运行的信号设备。 后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件，在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行条件达到容许速度的距离信息。 根据上述信息，列车自动地控制运行速度，进行超速防护，确保列车高效、安全的运行。7-1 城市轨道交通ATC系统的特点传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车命令，这种制式基本上是依赖司机进行速度控制和调整，依靠司机保证行车安全。ATC系统将机车信号作为主体信号，传递给列车的信号是具体的速度或距离信息，列车按调度人员设置

15、的时刻表，实现自动运行、自动折返、自动调整停站时分，以及运用程序定位实现列车在车站的停车控制。7-2 ATC系统的组成ATC 系统的设备组成 现场轨旁设备、车载信号设备、控制中心及车站信号设备ATC系统的功能组成 ATO、ATS、ATPATO列车自动运行子系统ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制。使用ATO子系统后，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速，因此明显提高了乘坐的舒适度，提高了列车准点率及减少轮轨磨损。ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能的消耗。ATS列车自动监控子系统ATS子系统主要实现对列车运行

16、的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理。它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时及时做出反应（提出调整建议或者自动修整运行图）。通过ATO的接口，向旅客提供运行信息通报（列车到达、出发时间、运行方向、中途停靠站名）。ATP列车自动防护子系统ATP子系统是ATC系统的核心和关键。ATP子系统具有实现列车的间隔控制、超速防护、进路的安全监控、车门和站台屏蔽门的控制等功能。7-3 中央控制室 车站控制室车载ATC列车自动防护（ATP）接收天线列车自动防护（ATP）接收天线7-4 向列车传送控制信号目前我国已建成的地铁、轻轨，基本上都采用

17、轨道电路向列车传递控制信息的方式。除采用钢轨或设置环线来连续地传递信息外，也可以通过设置于运行线路上的点式传感器向车上传递点式信息（上海莘闵线）。7-5 车地信息传递列车在线信息、车次号信息以及道岔、信号状态信息等，传送至控制中心，通过显示屏及调度员工作站的CRT显示。 列车上的车载设备接收并解译地面送来的调度指令和ATP速度命令或距离信息，实现列车的自动运行；并将列车的运行状态和设备状态信息，经车站服务器传送给控制中心。车次多次交换信息保证停车位置准确当列车进入站台区域，站台区段轨道电路的ATP接收器检测到列车到达车站；列车到达停车点，经列车ATO系统确认，保证列车的制动；当检测到列车的速度为零，列车向地面送出列车停站信号，列车收到开门信息，使相应的门控继电器动作；司机按压与门控继电器相对应的门控按钮后，才可