轨道交通信号系统知识介绍(PPT55)

地铁信信号系系统知知识介介绍主要内内容一、地地铁信信号系系统基基础知知识介介绍二、信信号系系统的的运营营模式式三、信信号系系统故故障降降级对对地铁铁运营营的影影响四、ATS系统知知识介介绍一、地地铁信信号系系统基基础知知识介介绍1.概述2.信号系系统功功能3.信号系系统分分类4.XX地铁二二号线线正线线信号号系统统(1)XX地铁二二号线线正线线信号号系统统原理理(2)XX地铁二二号线线正线线信号号系统统组成成(3)XX地铁二二号线线正线线信号号基础础设备备1.概述在城市市轨道道交通通系统统中，，信号号系统统是一一个集集行车车指挥挥和列列车运运行控控制为为一体体的非非常重重要的的机电电系统统，它它直接接关系系到城城市轨轨道交交通系系统的的运营营安全全、运运营效效率以以及服服务质质量。。它保保证乘乘客和和列车车的安安全，，实现现列车车快速速、高高密度度、有有序运运行的的功能能。地铁信信号系系统的的核心心是列列车自自动控控制（（ATC）系统统。它它由计计算机机联锁锁子系系统（（CBI）、列列车自自动防防护（（ATP）子系系统、、列车车自动动驾驶驶（ATO）子系系统、、列车车自动动监控控（ATS）子系系统构构成。。各子子系统统之间间相互互渗透透，实实现地地面控控制与与车上上控制制相结结合、、现地地控制制与中中央控控制相相结合合，构构成一一个以以安全全设备备为基基础，，集行行车指指挥、、运行行调整整以及及列车车驾驶驶自动动化等等功能能为一一体的的自动动控制制系统统。它它是现现代城城市轨轨道交交通核核心控控制技技术之之一。。计算机联锁（CBI）子系统列车自动防护（ATP）子系统列车自动监控（ATS）子系统列车自动运行（ATO）子系统ATC系统ATC系统构构成示示意图图系统满满足以以下要要求：：信号系系统必必须确确保列列车运运行安安全。。满足运运营及及行车车组织织的要要求。。需严格格按照照预定定的时时刻表表（运运行图图）组组织列列车运运行。。在控制制中心心能对对全线线列车车集中中监控控，自自动/人工运运行调调整。。实现列列车自自动驾驾驶或或有超超速防防护的的人工工驾驶驶。具有必必要的的降级级/后备控控制模模式。2.信号各各子系系统功功能（1）列车车自动动监控控（ATS）子系系统列车识识别号号追踪踪、传传递和和显示示列车运运行图图编制制及管管理列车运运行的的自动动调整整列车进进路的的控制制实时监监视在在线列列车运运行和和信号号设备备的状状态(其中含含道岔岔、信信号机机、电电源等等)实现与与无线线通信信、乘乘客导导向、、综合合监控控等系系统的的接口口提供司司机发发车指指示培训和和运行行模拟拟统计、、管理理与记记录等等（2）列车车自动动保护护（ATP）（含含正线线联锁锁）子子系统统列车定定位/测速安全列列车间间隔控控制列车速速度和和方向向的监监督防防护经济制制动使使能（（实施施）列车完完整性性监督督轮径确确认及及磨损损补偿偿车门/屏蔽门门监控控轨道终终点、、工作作区域域和折折返作作业的的防护护列车筛筛选（3）列车车自动动运行行（ATO）子系系统列车在在区间间运行行的自自动控控制及及调整整控制列列车按按运行行图规规定的的区间间走行行时分分行车车，自自动实实现对对列车车的启启动、、加速速、巡巡航、、惰性性、减减速和和停车车的合合理控控制。。在正线线车站站、折折返线线和试试车线线自动动实现现列车车的精精确停停车控控制。。在ATP子系统统的允允许下下，向向列车车和屏屏蔽门门控制制系统统发送送开/关车门门和屏屏蔽门门的命命令。。向车辆辆自动动广播播系统统提供供相关关信息息。记录和和统计计系统统事件件的时时间和和日期期。3.信号系系统分分类尽管各各类信信号系系统在在实现现列车车控制制方式式、车车地数数据传传输方方式、、列车车定位位方式式和信信息量量等方方面各各有不不同，，但基基本上上可按按以下下方式式分类类：按各信信号设设备所所处地地域、、实现现功能能又可可分为为：控控制中中心ATS子系统统、车车站及及轨旁旁子系系统、、车载载设备备子系系统。。基于固固定闭闭塞阶阶梯式式速度度控制制方式式示意意图固定闭闭塞ATC系统：：固定闭闭塞又又称分分级速速度控控制方方式或或阶梯梯式速速度控控制模模式。。其特特点是是采用用固定定划分分区段段的轨轨道区区段、、计轴轴区段段，提提供分分级速速度信信息，，实施施台阶阶式的的速度度监督督，使使列车车由最最高速速度逐逐步降降至零零。列列车超超速时时由设设备自自动实实施最最大常常用制制动或或紧急急制动动。采用阶阶梯式式速度度控制制方式式的ATC系统设设备构构成简简单，，具有有投资资成本本低，，性能能可靠靠等优优点。。固定定闭塞塞轨道道电路路传输输的信信息是是模拟拟信号号，抗抗干扰扰能力力差。。此外外，轨轨道电电路传传输的的信息息量有有限，，速度度信息息划分分为若若干等等级，，因此此，采采用阶阶梯式式速度度控制制方式式的ATC系统控控制精精度不不高，，不易易实现现列车车优化化和节节能控控制，，也限限制了了行车车效率率的提提高。。基于准准移动动闭塞塞连续续曲线线速度度控制制方式式示意意图准移动动闭塞塞ATC系统：：固定闭闭塞又又称分分级速速度控控制方方式或或阶梯梯式速速度控控制模模式。。其特特点是是采用用固定定划分分区段段的轨轨道电电路，，提供供分级级速度度信息息，实实施台台阶式式的速速度监监督，，使列列车由由最高高速度度逐步步降至至零。。列车车超速速时由由设备备自动动实施施最大大常用用制动动或紧紧急制制动。。采用阶阶梯式式速度度控制制方式式的ATC系统设设备构构成简简单，，性能能可靠靠。但但固定定闭塞塞轨道道电路路传输输的信信息是是模拟拟信号号，抗抗干扰扰能力力差。。此外外，轨轨道电电路传传输的的信息息量有有限，，速度度信息息划分分为若若干等等级。。因此此，采采用阶阶梯式式速度度控制制方式式的ATC系统控控制精精度不不高，，不易易实现现列车车优化化和节节能控控制，，也限限制了了行车车效率率的提提高。。基于移移动闭闭塞连连续曲曲线速速度控控制方方式示示意图图移动闭闭塞ATC系统：：移动闭闭塞没没有固固定的的闭塞塞分区区，无无需轨轨道电电路装装置判判别闭闭塞分分区列列车占占用与与否。。移动动闭塞塞ATC系统利用无无线电台实实现车地数数据传输。。轨旁ATC设备根据控控制区列车车的连续位位置、速度度及其它信信息计算出出列车移动动授权，并并传送给列列车，车载载ATC设备根据接接收到的移移动授权信信息和列车车自身运行行状态计算算出列车运运行速度曲曲线，对列列车进行牵牵引、巡航航、惰行、、制动控制制。在移动动闭塞ATC系统中，列车之之间保持最最小“安全全距离”进进行追踪运运行。该安安全距离是是指后续列列车安全行行车间隔停停车点与前前行列车尾尾部位置之之间的动态态距离。由于在移动动闭塞制式式下，列车车安全行车车间隔停车车点较准移移动闭塞和和固定闭塞塞更靠近前前行列车，，因此安全全行车间隔隔距离也较较短，在保保证安全的的前提下，，能最大程程度地提高高列车区间间通过能力力。并且由由于轨旁设设备数量的的减少，降降低了设备备投资、运运营及维护护成本。4.XX地铁二号线线正线信号号系统XX地铁二号线线信号系统统可根据供供货商及地地理位置分分为正线信信号和车辆辆段信号两两大部分。。其中：正线信号系系统：正线信号系系统为浙大大网新公司司集成，采采用基于无无线通信技技术的、移移动闭塞制制式的、具具有完整ATC功能的列车车自动控制制系统，即即CBTC信号系统。。同时还提提供了连续续式ATP功能丧失情情况下的点点式ATP列车超速防防护系统。。满足二号号线一期工工程的技术术指标、功功能以及行行车组织和和运营要求求。车辆段信号号系统：车辆段信号号系统由北北京国铁信信通科技发发展有限公公司生产的的DS6-K5B计算机联锁锁系统、TJWX-2006-hh微机监测系系统、DSG2电源系统组组成。该技技术较为成成熟，已应应用于我国国多条地铁铁线路中。。（由于车辆辆段信号系系统技术成成熟，和国国铁信号原原理较为接接近，故本本节主要针针对正线信信号系统进进行介绍。。）(1)XX地铁二号线正正线信号系统统原理车载控制器负负责列车安全全定位。CC通过速度传感感器和加速度度传感器来确确定列车的安安全位置，该该安全位置通通过数据通信信子系统(DCS)，传输到区域域控制器(ZC)以及列车自动动监控(ATS)系统。CC通过检测安装装在轨道中间间的静态信标标的来修正列列车的位置误误差。区域控制器基基于该区域内内所有列车的的位置和方向向，发出移动动权限(MAL)指令，并持续续更新和传输输。计算移动动权限，以保保证列车安全全隔离，并达达到最小的列列车运行间隔隔。车载控制制器利用MAL信息来执行ATP和ATO功能。每个区域控制制器通过DCS，与区域内的的轨旁联锁控控制器单元接接口。每个设设备集中站都都配备联锁控控制器。联锁锁控制器控制制和监测轨旁旁设备，诸如如转辙机、计计轴器、信号号机和屏蔽门门等，并将状状态信息传递递到区域控制制器和ATS。ATC列车在线位置置＋进路条件生成移动授权权终点计算制动曲线线制动曲线制动控制与列车的位置置、速度比较较列车位置信息息基于线路数据据和停车点信息息逐次生成制动曲曲线车载设备车载控制设备备防护距离车头位置车尾位置追踪列车的停停车点停车点的信息息XX地铁二号线正正线信号系统统原理示意图图17APCCAPZCRadioRadioATS1.联锁控制轨旁旁道岔动作，，并将道岔的的状态信息传传递给ZC。2.ZC(基于列车位置置和道岔状态态信息)给车载传送移移送授权，并并将列车位置置信息传递给给ATS联锁3.CC计算制动曲线线，防止列车车超速。正线信号原理理动态示意图图(2)XX地铁正线信号号系统组成(3)XX地铁二号线正正线信号基础础设备◆正线轨旁子系系统设备包括括：正线信号号联锁主机、、区域控制器器、转辙机、、信号机、计计轴、应答器器等。◆正线车载子系系统设备包括括：车载ATP/ATO、人机界面TOD、测速传感器器、加速度计计、车载MR天线、车载应应答器天线等等。◆正线ATS子系统设备包包括：ATS中央服务器、、ATS各工作站、人人机界面MMI、现地控制工工作站LCW、发车指示器器PDI等。◆正线DCS子系统设备包包括：轨旁AP、骨干交换机机、接入交换换机、光/电缆等。整个个正线信号系系统由DCS统一组网。下面就XX地铁二号线正正线信号系统统使用的“室室外三大件””设备（即转转辙机及道岔岔、信号机、、计轴）进行行简单介绍。。①ZDJ9型转辙机功能：转换道岔锁闭道岔表示道岔位置置挤岔保护道岔转辙机安装装置锁闭系统表示系统转辙机安装示示意图二.道岔转换换系统组成和和功能多点多机一机多点②LED信号机LED信号机是在地地铁站场、区区间作为进站站、出站、进进路、防护、、预告、调车车、复示、遮遮断、通过及及引导等地面面灯光信号之之用，具有结结构紧凑、能能耗低、寿命命长、无需调调焦等特点。。国铁中信号机机是给司机提提供信号指示示的最主要的设备备。而在地铁铁正线信号系系统中，正常CBTC信号模式下信信号机是没有有作用的（亮蓝灯或直直接灭灯），，司机只依靠靠车载人机界面上的的信号显示来来行车，不用用观看轨旁信号机机指示。只有有在CBTC故障降级的情况下，正正线信号机才才发挥指示行行车的作用。③计轴计轴是正线信信号系统重要要设备之一，，具有轨道区区段空闲检查查、列车完整整性检查等功功能，是正线线信号系统降降级后的重要要设备。图中中给出计轴系系统的主要设设备：1、磁头2、电子盒3、安装盒4、计轴评估器器（ACE）1234二、信号系统的运运营模式1、ATS自动监控模式式正常情况下ATS系统自动监控控在线列车的的运行，自动动向联锁设备备下达列车进进路命令，列列车在ATP的安全保护下下由司机按规规定的运行图图时刻表驾驶驶列车运行。。控制中心行行车调度员仅仅需监督列车车和设备的运运行状况。每每天开班前，，控制中心调调度员选择当当日的行车运运行图/时刻表，经确确认或作必要要的修改，作作为当日行车车指挥的依据据。2、调度员人工工介入模式调度员可通过过工作站发出出有关行车命命令，对全线线列车运行进进行人工干预预。调整列车车运行计划包包括对列车实实施“扣车””、“终止站站停”、改变变列车进路、、增减列车等等。3、列车出入车车场调度模式式车辆调度员根根据当日列车车运行图/时刻表编制车车辆运用计划划和场内行车车计划，并传传至控制中心心。车场信号号值班员按车车辆运用计划划设置相应的的进路，以满满足列车出入入段作业要求求。4、车站现地控控制模式除设备集中站站其他车站不不直接参与运运营控制，车车站联锁和车车站ATS系统结合实现现车站和中央央两级控制权权的转换。在在中央ATS设备故障或经经车站值班员员申请，中央央调度员同意意放权后，可可改由车站现现地控制。在在现现地控制模式式下，车站值值班员可直接接操从车站联联锁设备，可可将部分信号号机置于自动动模式状态，，也可将全部部信号机设为为自动模式状状态，控制中中心行车调度度员应通过通通信调度系统统与列车驾驶驶员、车站值值班员保持联联系。5、车场控制模模式列车出入场和和场内的作业业均由场值班班员根据用车车计划，直接接排列进路。。车场与正线线之间设置转转换轨，出入入场线与正线线间采用联锁锁照查联系保保证行车安全全。6、列车运行控控制模式列车在正线、、折返线上的的运行作业时时，常用ATO自动驾驶模式式和ATP监督下的人工工驾驶模式，，限制人工驾驾驶和非限制制人工驾驶模模式均为非常常用模式。（（1）ATO自动驾驶模式式列列车启动后，，在ATP设备安全保护护下，车载ATO设备自动控制制列车加速、、巡航、惰行行、制动，并并控制列车在在车站的停车车位置，开关关车门，司机机仅需监督ATP/ATO车载设备运行行状况。（（2）ATP监督下的人工工驾驶模式列列车车启动后，车车载ATP设备根据地面面提供的信息息，自动生成成连续监督列列车运行的一一次速度模式式曲线，实时时监督列车运运行。司机根根据ATP显示的速度信信息驾驶列车车，当列车运运行速度接近近限制速度时时，提出报警警；当列车运运行速度超过过限制速度时时，ATP车载设备将对对列车实施制制动。（3）限制人工驾驾驶模式司司机以以不超过车载载ATP的限制速度行行车，列车运运行安全由司司机负责，当当列车超过该该限制速度时时，ATP车载设备则对对列车实施制制动。

（4）非限制人工工驾驶模式在在车车载ATP设备故障状态态下运用，ATP将不对列车运运行起监控作作用。列车运运行安全由司司机、调度员员、车站值班班员共同负责责。7、列车折返模模式列车在ATP监督人工驾驶驶模式下折返返时，列车由由人工驾驶自自到达股道牵牵出至折返线线，由司机转转换驾驶端，，并折返至发发车股道。在在ATO有人驾驶模式式下折返时，，列车能以较较合理的速度度从到达股道道牵出至折返返线，由司机机转换驾驶端端和启动列车车，然后从折折返线进入发发车股道。三、信号系统统故障降级对对地铁运营的的影响信号系统故障障由于种类较较多、影响较较大、处理较较难、预见性性较差，一直直以来都是地地铁运营工作作的难点。信信号故障一般般会造成列车车晚点、行车车间隔较大、、列车舒适度度较差等问题题，关键设备备故障甚至会会造成危及行行车安全的大大事故。近些年来各大大信号集成商商越来越重视视信号系统降降级后备模式式的应用问题题，信号故障障降级模式的的性能已作为为一个信号系系统好坏的重重要参考指标标。基于无线通信信的列车控制制系统（CBTC）故障降级模模式较复杂，，在其他城市市地铁的应用用情况已渐渐渐趋向成熟，，但相对于正正常运营模式式而言，降级级模式依然对对行车安全、、行车效率、、行车质量具具有一定的影影响。XX地铁二号线信信号系统故障障降级模式XX地铁二号线信信号系统故障障后有多个降降级运营等级级，在与列车车没有通信时时，运营等级级有点式ATP降级模式、联联锁控制降级级模式、站间间闭塞降级模模式3种。列车在降降级模式下有有3种驾驶模模式：iATP、RM、NRM。其中NRM不提供保保护，司司机对列列车的安安全运行行完全由由司机负负责，RM提供25kph的超速防防护并可可转换到到iATP，iATP提供了冒冒进信号号防护、、超速防防护等功功能。当当ATS不可用，联锁锁系统的默认认模式是自动动模式，也可可以手动通过过LCW设置进路，自自动模式使用用默认的进路路设置。1.CBTC通信故障下的的点式ATP降级模式后备系统运行行基本原理如如下图所示。。轨旁信号机机设置在每个个车站正常运运行方向站台台区段的末端端，计轴将负负责对列车占占用的检测。。如果CBTC列车和区域控控制器的通信信连接中断，，当列车以iATP模式运行时，，后备系统将将执行超速防防护和将出站站信号机亮红红灯。只有在在站间计轴区区段无车占用用的情况下，，安全的联锁锁逻辑允许车车站(上图S2站)的出站信号机机显示允许信信号。每个车车站使用一个个与出站信号号机相关联的的动态信标。。Distance®SpeedEnforcedOverspeedFTS1S280kphEBprofilePerformanceprofileCBTCTrainwithFailedCommunicationandwaysidedynamictagoperationAxleCounterHeadOneaxlecounterblockDistance®SpeedEnforcedOverspeedPerformanceprofile动态信标CBTCTrainwithFailedCommunicationandwaysidedynamictagoperationAxleCounterHeadS1S2此模式是CBTC信号系统中比比较常用到的的降级模式，，根据信号技技术合同所示示，此降级模模式下应能保保证行车间隔隔在4分钟左右。联联锁系统具备备自动追踪排排列进路功能能，也可以人人工进行排路路。在列车折折返作业时，，比较影响行行车效率。同同时站台紧急急停车按纽功功能不可用，，站台区域的的行车安全性性相对较低。。在进站过程程中由于没有有ATO功能，对司机机的驾驶水平平要求比较高高。此外，该模式式无法实现信信号与屏蔽门门的联动，需需要由司机或或屏蔽门操作作员控制屏蔽蔽门的开启与与关闭。2.联锁控制降级级模式联锁控制降级级模式提供固固定闭塞列车车间隔和联锁锁防护，具有有联锁系统的的基本功能。。不提供其他他ATC功能。在RM驾驶模式下，，车载ATO/ATP提供25km/h超速防护。除除联锁外，不不需要其他ATC子系统存在或或工作。如下下图所示，在在RM模式下，司机机需遵守轨旁旁信号机显示示和值班员的的命令。DistanceSpeedCBTCTrainwithFailedCommunicationsandRMmodeofoperationAxleCounterHeadDriverEnforcedStopatredsignal25kph®ATPEnforcedOverspeedFTS1S23.站间闭塞降级级模式联锁故障，系系统将降级成成为站间闭塞塞模式。在此此模式下，ATC系统功能以及及联锁功能均均无法实现，，一个车站区区间只能运行行一列车辆，，司机需通过过车载无线电电台时刻与行行调保持联系系，确认前方方站台区间情情况。当列车车到达一个车车站停稳后，，司机需向车车站站务人员员出示在前一一车站所获得得的“路票””，获得行调调及站务人员员批准方可行行车。司机可可由RM驾驶模式或NRM驾驶模式行车车，完全依靠靠车载电台中中的行调指挥挥驾驶列车。。如转辙机故障障，站务人员员需人工给道道岔加钩锁器器，保证道岔岔状态的稳定定，以免造成成挤岔事故。。此模式非常常影响行车效效率，是信号号系统的最后后一级降级模模式。四、ATS系统知识介绍绍1、概述2、系统设备组组成3、系统功能4、人机界面1、概述列车自动监控控系统是城市市轨道交通信信号系统的一一个重要组成成部分，其核心设备位位于信号系统统的中央层，，用于实现对对高密度、大大流量的城市市轨道交通运运输进行自动动化管理和调调度，是一个个综合的行车车指挥调度控控制系统。是一套集现代代数据通信、、计算机、网网络和信号技技术为一体的的分布式的实实时监督控制制系统，ATS系统通过数数据通信网网络与ATC系统中的其其他子系统统进行数据据交换和命命令及协调调配合，共共同完成对对地铁运营营列车和信信号设备的的管理和控控制。2、ATS系统设备组组成运营控制中中心后备站（市市图书馆））设备集中站站车辆段其他工作站站控制中心工工作站调度工作站站用于监视视、控制线线路和列车车运行，包包括2个行车调度度员和1个调度长ATS工作站。每每个工作台台均配有三三台21英寸彩色液液晶显示器器（LCD），用于显显示信号平平面布置图图、监控信信号系统设设备状态。。调度员可以以根据他的权权限通过这些终终端屏幕选择或者取取消控制区区域，向轨旁联联锁系统发发出指令办办理进路，，指挥列车车按照列车车运行图来来运行，实实时了解和和掌握列车车的实际运运行情况，，以便及时时对行车作作业进行分分析和调整整，保证全全线运营安安全高效有有序进行。。后备站工作作站无论哪种原原因引起的的中心ATS不可用情况况下，备用用服务器（（主机服务务器和通信信服务器））置于某个个指定（市市图书馆站站）的位置置，服务器器计算机设设备与控制制中心的配配置是相同同的。后备备主机服务务器具有和和控制中心心服务器同同样的时刻刻表数据，，不需要在在控制中心心服务器故故障后下载载。当时刻刻表更改完完成，更改改后的时刻刻表被应用用到所有的的主机服务务器上（包包括控制中中心也包括括远程的主主机服务器器）。在线线时刻表调调整也对所所有的主机机服务器有有效，因此此远程的主主机服务器器可以在控控制中心主主机服务器器故障后，，继续根据据时刻表运运行系统。。此时本地地调度员退退出当前登登录，然后后以中央调调度员身份份登录，本本地车站工工作站能用用来控制全全线（就向向控制中心心的调度员员工作站一一样）。设备集中站站设备集中站站的ATS车站工作站站是单机工工作站，各各配有两台台LCD显示器，用用于监视列列车运行。。联锁区域域内的ATS车站工作站站的运行与与ATS中央调度工工作站的运运行相似。。一般情况况下，ATS车站工作站站用户监视视本联锁区区内列车的的移动，而而不需要控控制本联锁锁区域。设设备集中的的ATS车站工作站站是带有本本地控制工工作站（LCW）功能的组组合工作站站，ATS与LCW使用不同的的用户接口口。车辆段工作作站派班工作站站派班工作站站位于停车车库司机派派班室，用用于列车正正线运行以以及返回车车辆段/停车场所需需的换班计计划。ATS车辆段/停车场派班班工作站界界面允许访访问的窗体体中包括存存车线上的的列车列表表，以及根根据当前计计划时刻表表运营所需需要的列车车列表。监视工作站站监视工作站站位于信号号楼内，车车辆段/停车场行车车值班员依依据ATS列车时刻表表，为车辆辆段/停车场的列列车进出计计划提供支支持信息。。本工作站站也用来监监视车辆段段/停车场轨道道占用情况况，以及车车辆段/停车场和正正线之间的的转换区情情况，也用用来监视车车辆段/停车场和转转换区之间间的进路。。培训工作站站培训设备具具有完整的的ATC模拟系统软软件，能对对ATC系统进行功功能演示，，用于培训训行调人员员在日常和和紧急情况况下如何操操作系统，，培训信号号维修人员员。3、ATS主要功能列车监视和和跟踪ATS系统对在线线所有的运运行列车进进行实时的的监视和跟跟踪，并在在相应的轨轨道图上显显示列车的的位置和状状态。系统自动识识别、读取取列车车次次