《城市轨道交通联锁系统维护》课件 第1-6章 绪论、城轨联锁的技术基础-接口电路

第一章绪论1、自我介绍2、课程前导学习目标：1、了解城市轨道交通的定义、范围2、掌握城市轨道交通信号系统的定义3、掌握城市轨道交通信号系统的组成4、了解城市轨道交通信号系统的特点5、了解城轨信号系统的发展趋势6、掌握联锁的定义7、掌握CI的一般要求、硬件要求、软件要求和性能要求8、了解CI的环境条件和其它要求（1）正线（2）基地车载（3）基地信号工（4）ATS1、城轨信号技术人员的主要工作任务是什么？答：城轨信号系统组织指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件。（投资额在整个工程中所占的比例低通常在3％以下）2、城轨信号系统在整个城轨运输行业中的主要作用是什么？CompanyLogo

3、城市轨道交通信号设备？城市轨道交通（包括地下铁道和轻轨铁路）信号设备是城市轨道交通的主要技术装备，它担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的重要任务。现代化的城市轨道交通要求城市轨道交通信号设备的现代化。信号系统作为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，对城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率密切相关。选择合适的信号系统可以产生巨大的经济效率和社会效益。信号系统作为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，对城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率密切相关。选择合适的信号系统可以产生巨大的经济效率和社会效益。CompanyLogo1234567保证信号显示。

限界条件苛刻。

自动化程度高。信息网络化。

抗干扰能力强。

通过能力大。安全性、可用性和可靠性高。

4、城市轨道交通对信号系统的要求?5、.城市轨道交通信号系统的特点？具有完善的列车速度监控功能。31542数据传输速率较低。联锁关系较简单但技术要求高。车辆段独立采用联锁设备。自动化水平高。6、考核形式

答：①城轨信号联锁系统维护②城轨ATP及ATO系统维护③城轨ATS与网络系统维护④城轨信号电源及防雷设备维护⑤城轨信号设计与施工⑥故障处理技能实训7、城轨信号专业的主要专业课程和技能是什么？8、城轨联锁的课程地位课程定位城轨联锁承前启后《城轨信号基础》、《电工基础》、《单片机应用系统设计及调试》和《城市轨道交通概论》《城轨ATS与DCS系统维护》、《信号设计与施工》《城市轨道交通列车自动控制系统维护》，同期学习的课程有《6502电气集中》8、加入学习通1、城市轨道交通的定义和组成2、城市轨道交通信号系统的定义和组成城市轨道交通信号系统组成范围指应用于城市轨道交通系统中，人工或自动实现行车指挥和列车运行控制、安全间隔控制技术的总称。城市轨道交通信号系统组成范围3、城市轨道交通信号系统的定义和组成4、了解城市轨道交通信号系统的特点城市轨道交通信号系统具有以下特点：1、城市轨道交通行车密度大、站间距离短。2、以机车速度信号为主体信号。3、由计算机系统自动地实现速度控制和定位（点）停车控制。4、技术先进。城轨信号系统与国铁信号系统的区别1、运营范围2、运行速度3、服务对象4、线路与轨道5、车站6、车辆段7、供电8、运营管理9、通信信号5、城轨信号系统的发展趋势1CBTC系统的互联互通2统一的LTE-M平台互联互通示意图5、城轨信号系统的发展趋势3全自动驾驶5、城轨信号系统的发展趋势4车车通信车车通信车载子系统原理图6、联锁的定义联锁：联锁是指为了保证铁路车站行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。R1D1S1R2R37、CI的一般要求、硬件要求、软件要求和性能要求(1)CI系统满足24h不间断运行的要求。(2)CI系统的监控容量应满足正线车站、车辆段/停车场的建设规模和运输作业的需要。(3)CI系统应具有与ATS校核时钟的能力。(4)CI系统可与ATS系统配合，实现站控/遥控的转换。(5)CI系统主要通过进路控制列车的运行。在CBTC模式下，CI系统允许多列车运行到同一条进路内，按照移动闭塞行车；在降级模式下，CI系统只允许一列列车运行到该进路内，按照固定闭塞行车。1）

一般要求7、CI的一般要求、硬件要求、软件要求和性能要求2）

硬件要求7、CI的一般要求、硬件要求、软件要求和性能要求3）

软件要求7、CI的一般要求、硬件要求、软件要求和性能要求4）

性能要求RAMS取值范围计算机联锁系统(CI)安全完整度等级SIL4计算机联锁系统(CI)平均无故障间隔时间(MTBF)小于10E+5h计算机联锁系统(CI)可用性99.99%计算机联锁系统(CI)平均恢复时间小于30min计算机联锁系统(CI)系统的处理周期不大于1s8、CI的环境条件5）

环境条件(1)CI设备应安装于信号机械室内，信号机械室应符合GB/T2887所规定开机时的C级要求。(2)温度：0℃～40℃。(3)相对湿度：不大于90%（室温＋25℃）。(4)大气压力：74.8～106.2kPa（相当于海拔高度不超过2500m）。(5)外电网引入电源屏的零地电位差不大于1.0V。(6)室内应采取防静电、防尘等措施。周围无腐蚀性和引起爆炸危险的有害气体。1信号的含义，和公路上信号机有区别吗？闭塞的定义，联锁和闭塞的关系？信号系统只有联锁可以运行吗？作业：课后题1、4、5和6讨论和作业谢谢第二章城轨联锁的技术基础学习目标：1、了解工业控制计算机的原理、结构、主要特点2、了解分布式控制系统和集中控制系统的定义和组成3、掌握容错与冗余的定义4、掌握容错与冗余实现方法5、掌握城轨信号系统中提高RAMS的常用方法6、掌握城轨联锁计算机的硬件层次结构7、计算机联锁可靠性和安全性保障方法1、工业控制计算机的原理、结构、主要特点IPC有以下特点：可靠性：实时性，兼容性1、工业控制计算机的原理、结构、主要特点可编程序控制器（PLC）2、分布式控制系统和集中控制系统的定义和组成分布式系统示例2、分布式控制系统和集中控制系统的定义和组成集中式系统示例二冗余结构原理图3、容错与冗余控制的定义提高系统的可靠性一般有两种办法：1、采用缜密的设计和质量控制方法来尽量减少故障出现的概率。2、以冗余资源为代价来换取可靠性。容错：就是容许错误，是指设备的一个或多个关键部分法生故障时，能够自动地进行检测与诊断，并采取相应措施，保证设备维持其规定功能，或牺牲性能来保证设备在可接受范围内继续工作。所谓冗余（Redundancy）就是多余资源，冗余技术可供用来处理故障。4、城轨信号系统中提高可靠性的常用方法冗余技术分为:（1）硬件冗余法，硬件冗余HR（HardwareRedundancy）就是依靠附加硬件的冗余性和互补性来实现故障容错，附加硬件通常采用储备形式，当设某个或某些关键部件发生故障后，可以用备份硬件替代故障部件，以削弱或消除故障的影响。（2）软件冗余法，软件冗余SR(SoftwareRedundancy)可以通过增加软件功能来实现（3）时间冗余（4）信息冗余5、城轨信号系统中提高RAMS的常用方法方法三：二乘二取二方法一：双机热备方法二：三取二5、城轨信号系统中提高RAMS的常用方法方法一：双机热备

双机热备的的系统结构图1+2=31+2=3主机备机主备5、城轨信号系统中提高RAMS的常用方法方法二：三取二三取二结构图1+2=31+2=31+2=33333AB+AB=0×5、城轨信号系统中提高RAMS的常用方法方法三：二乘二取二二乘二取二结构图1+3=41+3=41+3=41+3=4446、城轨联锁计算机的硬件层次结构6、城轨联锁计算机的硬件层次结构可靠性冗余结构图安全性冗余结构图1国内做城轨联锁的厂家有哪些？正线联锁必须用二乘二取二吗？是所有设备吗？作业：课后题8、11、14讨论和作业谢谢第三章城轨联锁原理学习目标：1、掌握城轨联锁的组成；2、理解城轨联锁的两种架构；3、掌握城轨联锁和其他系统的数据交换；4、掌握城轨联锁的基本功能；5、了解城轨联锁的其他功能；6、掌握城轨联锁的接口；7、了解城轨联锁的电磁防护；8、掌握联锁的技术基础；9、掌握室外设备布置的通用原则；10、了解室外设备的具体布置原则；11、掌握进路表编制原则；12、掌握联锁表的制作。1、城轨联锁的组成2、城轨联锁的两种架构集中式系统示例2、城轨联锁的两种架构分散式系统示例3、城轨联锁和其他系统的数据交换4、城轨联锁的基本功能1基本功能（1）区段（2）信号机（3）道岔（4）进路(5)保护区段功能2其他功能6、城轨联锁的接口1CI子系统与地面ATP子系统接口要求2CI子系统与车载ATP子系统接口要求3CI子系统与ATS子系统接口要求7、联锁的电磁防护机柜防静电手环8、联锁的技术基础联锁：？指车站内信号（机）、道岔、进路（轨道区段），这三者必须建立的一种制约关系称为联锁关系。列车运行的路径；决定列车运行的进路；防护列车运行的进路。其中：进路：？道岔：？信号机：？8、联锁的技术基础1道岔控制功能2信号机控制功能3进路控制功能8、联锁的技术基础3.1单列车进路3.2多列车进路8、联锁的技术基础3.3ATS自排3.4追踪进路8、联锁的技术基础3.6保护区段8、联锁的技术基础3.5侧防8、联锁的技术基础3.7折返进路9、室外设备布置的通用原则（一）信号机不表示列车的运行速度，而是代表列车的运行进路是道岔直股还是弯股（二）信号机的设置红灯－?；蓝灯－?绿灯－?；黄灯－?；黄灯＋红灯?；不允许列车越过该架信号机；当前为CBTC模式；允许通过，进路中所有的道岔开通直向；允许通过，进路中至少有一组道岔开通侧向；列车应以限制速度通过道岔侧向。允许列车以不大于规定速度（如25km/h）的速度越过该信号机，并随时准备停车；1出站信号机、出站兼道岔防护信号机、防护信号机、区间信号机9、室外设备布置的通用原则2.出场/段信号机或出联络线信号机3.存车线信号机4.终端信号机9、室外设备布置的通用原则计轴设备1无岔区段设置两个计轴点组成的无岔区段单个计轴三个计轴点组成的无岔区段两个计轴9、室外设备布置的通用原则计轴设备1有岔区段设置单一道岔有岔区段设置两个单动道岔有岔区段设置9、室外设备布置的通用原则计轴设备1有岔区段设置单渡线设置交叉渡线设置11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（1）轨道区段的命名及编号11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（2）信号机的命名及编号11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（3）道岔的命名及编号11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（4）计轴的命名及编号11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（5）屏蔽门的命名及编号11、进路表编制原则（一）进路元素的命名及编号（6）紧停的命名及编号11、进路表编制原则（三）信号平面布置图11、进路表编制原则（二）道岔的位置定义道岔定位

道岔反位

12、联锁表的制作城轨1站联锁表12、联锁表的制作城轨1站联锁表12、联锁表的制作城轨5站联锁表1制作城轨1站的联锁表？作业：课后题5、6讨论和作业谢谢第四章城轨联锁系统软件学习目标：1、掌握计算机联锁软件的功能和总体结构；2、了解联锁数据和数据结构；3、掌握联锁控制程序和调度方法；4、了解重要命令的执行条件。1．人机界面信息处理功能（1）操作信息处理（2）表示信息处理（3）维护与管理信息处理

1、计算机联锁软件的功能和总体结构2．进路控制功能（基本联锁控制）能够完成规定的联锁功能，主要包括：（1）进路选出（建立）；（2）进路锁闭；（3）信号开放；（4）信号保持开放；（5）进路解锁；（6）进路正常解锁；（7）进路非正常解锁；（8）道岔单独操纵；（9）进路引导总锁闭等。

1、计算机联锁软件的功能和总体结构3．执行控制功能（1）输出控制：根据联锁软件生成的控制命令来驱动现场设备控制电路。（2）输入控制：采集现场设备的状态信息，为联锁运算提供数据。

1、计算机联锁软件的功能和总体结构3．软件的总体结构1、计算机联锁软件的功能和总体结构2、联锁数据与数据结构1．数据的编码对于涉及安全的逻辑量，取一个字节（1Byte）的全8位编码作为一个逻辑量值，并取其中的相间码10101010和01010101作为有效值。因为10101010和01010101间具有最大的码距，且具有更高的故障—安全值。2．数据的传输二、静态数据及其结构一、联锁数据2、联锁数据与数据结构1.操作输入变量2.状态输入变量三、动态数据及其结构3．表示输出变量4．控制变量5．中间变量3、联锁控制程序及其任务调度方式（1）进路选排一致性检查及道岔控制命令形成子模块。该模块的基本功能是检查道岔位置是否符合进路要求，如果不符则形成相应的道岔控制命令。（2）进路锁闭模块。该模块的基本功能是检查进路的锁闭条件是否满足，若满足时给出进路锁闭变量及提示信息（如白光带等）。（3）信号开放子模块。该模块的基本功能是检查进路信号开放条件是否满足，若满足时形成防护该进路信号机的开放命令。（4）信号保持子模块。在信号开放后，该模块不间断地检查信号开放条件，条件满足时使信号保持开放，否则使信号关闭。（5）自动解锁子模块。该模块的基本功能是实现进路正常解锁和调车进路的中途返回解锁。3．进路处理模块4、进路处理程序1．进路操作命令2．取消进路命令3．人工延时解锁命令4．进路故障解锁5．区段故障解锁命令6．重复开放信号命令7．非常关闭信号命令8．开放引导信号命令12．道岔单独锁闭命令3．重要的操作命令及其执行条件1信号的含义，和公路上信号机有区别吗？闭塞的定义，联锁和闭塞的关系？信号系统只有联锁可以运行吗？作业：课后题1、4、5和6讨论和作业谢谢第五章城轨联锁上位机的操作学习目标：1、了解上位机的操作基础;2、掌握联锁的操作方法；3、了解ATS操作方法；4、了解联锁命令；5、了解线路监控元素种类；

1、上位机的操作基础上位机组件布置图

车站操作员工作站由一个工控机、一到两个显示器、一个鼠标、一个键盘以及扬声器组成。车站操作员工作站（LOW）的组件布置图。

1、上位机的操作基础显示器的屏幕上显示三个区域。1管理窗口2监视窗口3操作窗口1、上位机的操作基础显示器的屏幕上显示三个区域。1管理窗口2监视窗口1、上位机的操作基础显示器的屏幕上显示三个区域。3操作窗口1、上位机的操作基础报警列表结构列数列名含义第一列级别警报等级，其取值范围为A、B或C第二列日期/时间发生报警的日期和时间，第三列操作员未确认前，显示操作员名称，是接收到该报警时的操作员的登录名，如果没有操作员登录，则为空。确认后，显示”K**操作员名称”，操作员名称是确认该报警的操作员的登录名。第四列联锁名显示发生故障的元素所在的联锁名称第五列元素名显示发生故障的元素名称第六列信息显示所发生的故障的详细信息第七列已恢复显示该故障是否已经恢复

2、联锁操作一单元素的普通操作

2、联锁操作二多元素的普通操作

2、联锁操作三联锁基本操作联锁基本操作是指针对整个联锁区信号元素的操作。用户无需在轨道详图中选择元素，系统启动时默认的联锁操作对话框上的命令按钮自动显示联锁基本操作命令，执行完成单元素操作或多元素操作之后，也会自动恢复成联锁基本操作对话框。

2、联锁操作四安全操作

4、命令一览表一联锁基本操作

命令缩写命令含义命令类型备注接收控制接收控制权RC

交出控制建议交出控制权RC

强行站控车站强行取得控制权CC

重启令解联锁系统重新启动，恢复相关命令操作功能CC

追踪全开设置联锁区所有信号机处于联锁自动排列进路模式RC

追踪全关取消联锁区所有信号机处于由联锁自动排列进路模式RC

关区信号封锁联锁区全部信号机RC

自排全开为联锁区所有信号机启动自排功能RC

自排全关为联锁区所有信号机关闭自排功能RC

4、命令一览表一联锁基本操作

安全命令说明命令描述强行站控一个联锁系统可以控制可能包含几个站的某条线路的一个区段。仅一个操作员站负责此联锁区段的操作。在普通操作时，通过一个提供和控制程序可以进行职责的转换。在紧急情况下，本地操作员有机会通过该命令强制获得该职责。该命令不会使联锁安全逻辑的任何联锁生效或被忽略。重启令解联锁系统重新启动，恢复相关命令操作功能。重启令解以恢复联锁正常操作之前，操作员必须确保联锁系统已正常恢复，具备使用条件。

4、命令一览表二轨道操作

4、命令一览表三道岔操作

4、命令一览表四信号机操作

4、命令一览表六车站操作

4、命令一览表七进路操作

5、线路监控种类一车次号显示

序号符号描述1车次号2ATR状态3偏离时间4车组号5乘务组号6偏离时间显示5、线路监控种类二车站显示

序号符号描述1车站编号和名称2车站扣车和越站设定3列车停车4屏蔽门5站台屏蔽门6站台名称7紧急停车按钮8发车指示器5、线路监控种类二车站显示序号符号描述1轨道两侧2轨道中段3临时限速4轨道编号轨道显示5、线路监控种类二车站显示道岔显示序号符号描述1道岔头部延长2道岔头部3道岔左向4左向延长5道岔右向6右向延长7临时限速8轨道编号9道岔编号5、线路监控种类二车站显示信号机显示序号符号描述1灯位12灯位23信号机座4信号机编号5、线路监控种类二车站显示信号机显示序号符号描述1灯位12灯位23信号机座4信号机编号1安全操作的定义是什么？？办理S0102至S0202的引导进路？作业：课后题1、4、5和6讨论和作业谢谢第六章接口电路学习目标：1、掌握CI和信号机接口;2、掌握CI和转辙机的接口；3、掌握CI和轨道电路的接口；4、掌握CI的驱动采集接口电路；1、CI和信号机的接口1、CI和信号机的接口（一）信号机不表示列车的运行速度，而是代表列车的运行进路是道岔直股还是弯股（二）信号机的设置红灯－不允许列车越过该架信号机；蓝灯－当前为CBTC模式；绿灯－允许通过，进路中所有的道岔开通直向；黄灯－允许通过，进路中至少有一组道岔开通侧向；列车应以限制速度通过道岔侧向。黄灯＋红灯----允许列车以不大于规定速度（如25km/h）的速度越过该信号机，并随时准备停车；1、CI和信号机的接口信号显示定位点灯电路类型备注单显红

1

两显示红、黄红2

三显示红、绿、黄、红黄红3

四显示红、绿、黄、红黄、蓝红4（一）点灯电路类型1图1-3终端阻挡信号机典型点灯电路图1、CI和信号机的接口和CI的继电器接口CI输出信号机命令CI输入（采集前接点）信号机状态故障指示无无1DJ

1红灯无

0红灯断丝有1、CI和信号机的接口（一）点灯电路类型1图1-3终端阻挡信号机典型点灯电路图和CI的继电器接口CI输出信号机命令CI输入（采集前接点）信号机状态故障指示无无1DJ

1红灯无

0红灯断丝有图1-3二显信号机典型点灯电路图1、CI和信号机的接口（二）点灯电路类型2和CI的继电器接口CI输出信号机命令CI输入信号机状态故障指示UJ

1DJUJ

0打开红灯10红灯无0打开红灯00红灯灯丝断丝有1打开黄灯11黄灯无1打开黄灯01黄灯灯丝断丝有三显信号机典型点灯电路图1、CI和信号机的接口（二）点灯电路类型31、CI和信号机的接口（三）点灯电路类型3表1三显示信号机真值表和CI的继电器接口CI输出信号机命令CI输入信号机状态故障指示LJUJYXJ

1DJ2DJLJUJYXJ

000打开红灯10000红灯无000打开红灯00000红灯断丝有100打开绿灯10100绿灯无100打开绿灯00100绿灯断丝有010打开黄灯10010黄灯无010打开黄灯00010黄灯断丝有001打开红灯和黄灯11001（引导）红灯和黄灯无001打开红灯和黄灯00001红灯断丝有001打开红灯和黄灯10001黄灯断丝有1、CI和信号机的接口（四）点灯电路类型4四显示典型点灯电路图CI和四显示信号机接口2、CI和转辙机的接口和转辙机接口原理图2、CI和转辙机的接口CI输出DCJFCJSJ道岔操作××0道岔不能操作011操作到反位101操作到定位CI输入DBJFBJSJ道岔状态100定位010反位001道岔在转动,如大于13秒，则停止CI输出道岔控制命令2、CI和转辙机的接口转辙机控制电路控制电路原理分析1、道岔启动电路应满足的技术条件：（1）道岔区段有车时，道岔不应转换。（2）进路在锁闭状态时，进路上的道岔，都不应再转换。此种锁闭的作用叫做进路锁闭。（3）在道岔启动电路已经动作以后，如果车随后驶入道岔区段，则应保证转辙机能继续转换到底，不要受上列（1）的限制而停转。（4）道岔启动电路动作后，如果由于转辙机的自动开闭器接点接触不良或电动机的整流子与电刷接触不良，以致电动机电路不通时，应使启动电路自动停止工作复原，保证道岔不会在转换。（5）为了便于维修试验，以及在尖轨与基本轨之间夹有障碍物，致使道岔转不到底时，能使道岔转回原位，必须保证道岔无论转到什麽位置，都可随时用手动操纵方法使它向回转。（6）道岔转换完毕，应自动切断电动机的电路。2、CI和转辙机的接口反操定操定表反表11121314212223243132333441424344自动开闭器动作示意图2、CI和转辙机的接口3、道岔表示电路如何实现技术条件（1）当外线混线时，可防止DBJ或FBJ的错误励磁，因为此时整流二极管失去作用，偏极继电器中流过交流电不会吸起；（2）当电容器C击穿时，道岔表示继电器被C短路掉，从而不会励磁；当电容器引线断线时，由于失去滤波作用，DBJ或FBJ将会颤动；（3）当外线上混入外界电源时，由于采用BB变压器隔离，混入的电源不能构成闭合回路，可防止道岔表示继电器误动。2、CI和转辙机的接口2、CI和转辙机的接口（三）四线制道岔控制电路故障分析P178一、判断故障的基本方法1.道岔的正常表示电压2.在分线盘上进行测试3.若启动电路发生故障，不能操纵道岔，在分线盘即可直接区分室内外故障二、区分道岔控制电路故障（一）表示电路故障（二）启动电路故障（三）确定道岔控制电路的故障范围（假定道岔在定位，向反位单独操纵）2、CI和转辙机的接口（三）交流转辙机控制电路交流转辙机有很多型号，如S700K，ZYJ7和ZDJ9等，城市轨道交通正线中常用的是ZDJ9，本教材以ZDJ9交流转辙机为例进行说明。1、道岔控制方式（1）道岔进路操纵。（2）道岔单独操纵。2、CI和转辙机的接口（三）交流转辙机控制电路（操纵）反操定操1DQJ34↑1DQJF↑2DQJ12↑ABC1DQJ12↑→→→→2、CI和转辙机的接口（三）交流转辙机控制电路（定表）定表2、CI和转辙机的接口（三）交流转辙机控制电路（反表）反表2、CI和转辙机的接口各线作用：X1：启动电机A线共用线表示表示共用线X2：反—定时接电机B线定表二极管支路X3：定—反时接电机C线反表二极管支路X4：定—反时接电机B线定表继电器支路X5：反—定时接电机C线反表继电器支路路径：定—反：X1、X3、X4接点组11～12、13～14反—定：X1、X2、X5接点组41～42、43～44定表：X1、X2、X4、接点组11～12、15～