第五章 城市軌道交通信號系統(tǒng)ppt課件

.,第五章城市軌道交通信號系統(tǒng),主要內(nèi)容：學習信號系統(tǒng)基礎設備學習閉塞、聯(lián)鎖學習列車自動運行控制系統(tǒng),.,概述,城市軌道交通信號系統(tǒng)是指揮列車安全運行的關鍵設備，只有在列車運行前方的軌道區(qū)段沒有列車占用、道岔位置正確、敵對或相抵觸的信號沒有建立等條件滿足，才允許向列車發(fā)出允許前行的信號，所以列車只要嚴格遵循信號的指示運行，就能夠確保安全運行；反之，如果列車不遵循信號的指示運行，將導致事故。所以信號系統(tǒng)擔負著確保運輸安全的重要使命，有了信號系統(tǒng)的保障，可以杜絕和減少列車運行事故。,.,基礎設備,城市軌道交通信號系統(tǒng)的基礎設備包括：信號機、轉(zhuǎn)轍機、軌道電路等。一、信號機城市軌道交通的信號機一般采用色燈信號機。色燈信號機有高柱型和矮柱型之分，不論是高柱型還是矮柱型，其機構(gòu)都分為單顯示、二顯示和三顯示。,.,基礎設備,二、轉(zhuǎn)轍機轉(zhuǎn)轍機是用于轉(zhuǎn)換道岔的裝置，是道岔控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。在電氣集中設備中，它接收到轉(zhuǎn)換命令后即帶動道岔轉(zhuǎn)換。,.,基礎設備,二、轉(zhuǎn)轍機轉(zhuǎn)轍機的主要功能有三項：轉(zhuǎn)換道岔、鎖閉道岔及給出表示。轉(zhuǎn)轍機由動力、傳動、表示和鎖閉等部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)轍機從動力方面分為直流電動機和交流電動機兩種；從傳動機構(gòu)方面分為機械傳動、液壓傳動和風壓傳動三種；從鎖閉機構(gòu)方面分為圓弧鎖、插入鎖和燕尾鎖三種。不管采用何種類型的轉(zhuǎn)轍機，當轉(zhuǎn)轍機故障時，均應能手搖轉(zhuǎn)換道岔。,.,基礎設備,三、軌道電路利用軌道的兩根鋼軌作導體，在一定長度的鋼軌兩端裝設鋼軌絕緣，中間的軌縫用軌端接續(xù)線連接起來，并用引接線連接電源和接收設備的電路叫軌道電路。軌道電路是電氣集中、自動閉塞，車載信號和調(diào)度集中等信號設備的基礎設備。軌道電路又稱軌道空閑及占用的檢測裝置。軌道電路由鋼軌、鋼軌絕緣、鋼軌接續(xù)線、軌道電源、軌道電阻器、軌道繼電器組成。,.,基礎設備,四、計軸器計軸器由傳感器、計數(shù)比較器等組成。計軸器和軌道電路一樣，都是檢查區(qū)間是否有列車或車輛占用的檢查監(jiān)督設備。傳感器是計軸器的基礎設備。其作用是將列車通過的車軸數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。一般采用電磁式。電磁式傳感器由磁頭、發(fā)送器、接收器三部分組成。計數(shù)比較器主要由計數(shù)器、鑒別器、比較器組成。它將進出兩個計軸點之間的車軸電脈沖信號進行計數(shù)和比較，以判斷區(qū)間(或軌道區(qū)段)是否空閑。,.,基礎設備,四、計軸器計數(shù)比較器主要由計數(shù)器、鑒別器、比較器組成。它將進出兩個計軸點之間的車軸電脈沖信號進行計數(shù)和比較，以判斷區(qū)間(或軌道區(qū)段)是否空閑。計軸器工作原理,.,基礎設備,四、計軸器在區(qū)間始端和末端各有一傳感器，當車輪進入始端軌道傳感器作用區(qū)時，傳感器發(fā)出電脈沖信號給計數(shù)器，開始計軸進行加軸運算。當車輪進入末端軌道傳感器作用區(qū)時，傳感器同樣發(fā)出電脈沖給計數(shù)器，進行減軸運算。計數(shù)器顯示如為0，表明此時區(qū)間無車；如不為0，則表明此時區(qū)間有車占用。計軸磁頭,.,閉塞,車站與車站之間的線路為區(qū)間，確保列車在區(qū)間安全、有序運行的技術(shù)措施就是閉塞制度。區(qū)間閉塞方式，由人工(電話)閉塞發(fā)展為半自動閉塞、自動閉塞方式；20世紀90年代發(fā)展準移動閉塞方式，近年來正在推廣移動閉塞方式。,.,閉塞,一、人工閉塞通過發(fā)車站和接車站之間的電話聯(lián)系，在證實區(qū)間空閑的前提下，由行車調(diào)度員向發(fā)車站行車值班員下達簽發(fā)“路票”指令，發(fā)車站行車值班員填寫路票，并交與司機，列車司機根據(jù)路票的指令，允許該列車占用區(qū)間，運行至接車站；列車到達接車站后，司機將路票交還給接車站行車值班員，區(qū)間閉塞解除。這樣一種閉塞方法，在交接憑證和檢查區(qū)間空閑狀態(tài)，都是依靠人來完成，所以稱為人工閉塞；也叫做“電話閉塞”。,.,閉塞,二、半自動閉塞使用閉塞設備，人工辦理兩個車站之間的閉塞手續(xù)，列車憑出站信號機的允許信號顯示，作為發(fā)車憑證；列車進入出站信號機內(nèi)方后，出站信號機會自動關閉，這樣一種閉塞制度稱為半自動閉塞。這種方法，既要行車值班員辦理手續(xù)、開放出站信號，又依靠列車占用軌道電路，自動關閉信號，而解除閉塞又要行車值班員參與，所以將這種閉塞制度稱為半自動閉塞。,.,閉塞,三、自動閉塞將站間區(qū)間劃分成若干個閉塞分區(qū)，在每個閉塞分區(qū)的入口處，設置相應的通過信號機予以防護，而通過信號機的顯示，是根據(jù)列車的運行而自動變換，這樣一種閉塞制度就是自動閉塞。按所采用的信號顯示制度的不同，傳統(tǒng)自動閉塞可分為三顯示自動閉塞、四顯示自動閉塞和多信息自動閉塞。,.,閉塞,四、準移動閉塞(quasi-movingblock)前方列車與后續(xù)列車之間的最小安全追蹤間隔距離單元預先設定且固定不變，并根據(jù)前方目標狀態(tài)設定列車的目標距離和速度，是介于固定閉塞和移動閉塞之間的一種閉塞方式。傳統(tǒng)的固定閉塞制式下，系統(tǒng)無法知道列車在分區(qū)內(nèi)的具體位置，因此列車制動的起點和終點總在某一分區(qū)的邊界。準移動閉塞在控制列車的安全間隔上比固定閉塞進了一步。但準移動閉塞中后續(xù)列車的最大目標制動點仍必須在先行列車占用分區(qū)的外方，因此它并沒有完全突破軌道電路的限制。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)在城市軌道交通中，移動閉塞是一種采用先進的通信技術(shù)（Communication）、計算機技術(shù)（Computer）、控制技術(shù)（Control）（合稱為3C）相結(jié)合的列車控制技術(shù)，所以國際上習慣稱之為基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC(CommunicationBasedTrainControl)。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)1、移動閉塞的概念移動閉塞是相對于固定閉塞而言的。固定閉塞有固定的閉塞分區(qū)，移動閉塞與固定閉塞相比最顯著的特點是，取消了以通過信號機分隔的固定閉塞分區(qū)，列車間的最小運行間隔距離由列車在線路上的實際運行位置和運行狀態(tài)確定，閉塞分區(qū)隨著列車的行駛，不斷地向前移動和調(diào)整，所以稱為移動閉塞。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)2、移動閉塞的基本要素列車定位(TrainPosition)、安全距離(SafetyDistance)和目標點(TargetPoint)是移動閉塞技術(shù)中最重要的三個概念，可以稱為移動閉塞的三個基本要素。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)（1）列車定位列車定位由地面設備和車載設備共同完成。列車定位信息的主要作用是：為保證安全列車間隔提供依據(jù)，CBTC系統(tǒng)對在線的每一列車能計算出距前行列車尾部距離，或距進站信號點的距離，從而對它實施有效的速度控制；作為列車在車站停車后打開車門以及屏蔽門的依據(jù)。目前，在列車自動控制系統(tǒng)中得到應用的列車定位技術(shù)主要有：測速定位法、查詢應答器法、交叉感應線圈法、衛(wèi)星定位法。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)（2）安全距離安全距離是后續(xù)追蹤列車的命令停車點與其前方障礙物之間的一個固定距離。該距離是基于列車安全制動模型計算得到的一個附加距離，它保證追蹤列車在最不利條件下能夠安全地停止在前行列車的后方不發(fā)生沖撞。所以，安全距離是移動閉塞系統(tǒng)中的關鍵，是整個系統(tǒng)設計的理論基礎和安全依據(jù)。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)（3）目標點目標點是列車運行的行車憑證，如同固定閉塞系統(tǒng)中的允許信號，列車只有獲得了目標點，才能夠向前移動。目標點通常是設在列車前方一定距離的某個位置點，一旦設定，即表明列車可以安全運行至該點，但不能超過該點。移動閉塞系統(tǒng)就是通過不斷前移列車的目標點，引導列車在線路上安全運行。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)3、移動閉塞系統(tǒng)的組成和特點（1）移動閉塞系統(tǒng)的組成移動閉塞系統(tǒng)主要包括無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、車載設備、區(qū)域控制器和控制中心等。,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)典型的CBTC系統(tǒng)的基本功能框圖,.,閉塞,五、移動閉塞(MovingBlock)（2）移動閉塞系統(tǒng)的特點移動閉塞與傳統(tǒng)的固定閉塞相比，具有以下特點：1）線路沒有固定劃分的閉塞分區(qū)，列車間隔是動態(tài)的，并隨前一列車的移動而移動。2）列車間隔是按后續(xù)列車在當前速度下所需的制動距離，加上安全余量計算和控制的，這樣可確保不追尾。3）制動的起點和終點是動態(tài)的，軌旁設備的數(shù)量與列車運行間隔關系不大。4）可實現(xiàn)較小的列車運行間隔。5）采用地車雙向數(shù)據(jù)傳輸，信息量大，易于實現(xiàn)無人駕駛。,.,聯(lián)鎖,一、基本原理聯(lián)鎖是指進路、進路上的道岔、防護進路的信號機之間相互制約的關系。實現(xiàn)聯(lián)鎖的設備稱為聯(lián)鎖設備。聯(lián)鎖設備是為保證行車安全而設置的設備，控制命令必須經(jīng)由聯(lián)鎖設備進行邏輯運算，確認符合安全要求時，才允許控制命令實施執(zhí)行。為了進行邏輯運算，現(xiàn)場設備的狀態(tài)必須反映到聯(lián)鎖設備中來，即聯(lián)鎖設備要根據(jù)控制命令和現(xiàn)場設備的狀態(tài)來進行是否符合安全要求的邏輯運算。,.,聯(lián)鎖,一、基本原理車站聯(lián)鎖設備的組成框圖,.,聯(lián)鎖,二、聯(lián)鎖邏輯的主要內(nèi)容1、進路鎖閉與解鎖當進路排列完成，此時進路即進入預鎖閉，所謂預鎖閉，第一是指進路已被鎖閉(即進路上的有關道岔不能被轉(zhuǎn)換)；第二是指只要關閉信號，進路即可解鎖。當進路排列完成、信號開放，且列車已抵達接近區(qū)段，此時進路被完全鎖閉。進路在完全鎖閉條件下就不能輕易地進行人工解鎖，必須在列車按進路方向依次通過后，進路才能被逐段解鎖。,.,聯(lián)鎖,二、聯(lián)鎖邏輯的主要內(nèi)容2、信號機的開放與關閉信號機只有在檢查了道岔位置準確、進路空閑、敵對信號機處在關閉狀態(tài)以及進路已完全鎖閉之后，在未進行人工解鎖時才能開放，且不間斷地對上述條件進行檢查。,.,聯(lián)鎖,二、聯(lián)鎖邏輯的主要內(nèi)容3、道岔轉(zhuǎn)換正常情況下，道岔是按照排列進路的要求自動轉(zhuǎn)換的，必要時也可單獨操縱轉(zhuǎn)換，單獨轉(zhuǎn)換優(yōu)先于自動轉(zhuǎn)換。在進路被鎖閉或者道岔軌道電路區(qū)段被占用時，道岔不能轉(zhuǎn)換；道岔軌道電路區(qū)段故障時，在排除故障之前道岔不能轉(zhuǎn)換；,.,聯(lián)鎖,二、聯(lián)鎖邏輯的主要內(nèi)容4、引導信號的開放與關閉引導信號是在異常情況下信號無法開放時的一種輔助信號，可以允許司機以安全的低速(例如10千米/小時)緩緩駛?cè)胲囌?。城市軌道交通通常以黃燈加紅燈作為引導信號，也有以月白色燈加紅燈作為引導信號的情況。,.,聯(lián)鎖,三、微機聯(lián)鎖若聯(lián)鎖邏輯和有關的輸入、輸出控制及表示主要由計算機來完成，則稱為微機聯(lián)鎖，其聯(lián)鎖邏輯和繼電器聯(lián)鎖是相同的。城市軌道交通正線普遍采用微機聯(lián)鎖。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),列車自動運行控制系統(tǒng)簡稱ATC（AutomaticTrainControl）系統(tǒng)是列車自動運行全過程的控制系統(tǒng)，包括列車自動防護(ATP，AutomaticTrainProtection)、列車自動駕駛(ATO，AutomaticTrainOperation)及列車自動監(jiān)控(ATS，AutomaticTrainSupervision)三個子系統(tǒng)。,.,一、ATP子系統(tǒng)ATP子系統(tǒng)由地面設備、車載設備組成，主要用于對列車駕駛進行防護，對與安全有關的設備或系統(tǒng)實行監(jiān)控，實現(xiàn)列車間隔保護、超速防護等功能，監(jiān)督列車在安全速度下運行，確保列車一旦超過規(guī)定速度，立即施行制動。,列車自動運行控制系統(tǒng),.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATP子系統(tǒng)具有以下功能：1、停車點防護保證列車停靠在設定的停車點。2、速度監(jiān)督與超速防護在城市軌道交通中，列車運行的速度限制分為兩種，一種是固定速度限制；另一種是臨時性的速度限制。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATP子系統(tǒng)具有以下功能：3、列車間隔控制列車間隔控制是一種既能保證行車安全(防止兩列車發(fā)生追尾事故)，又能提高運行效率(使兩列車的時間間隔最短)的信號概念。4、測速與測距ATP子系統(tǒng)利用裝在輪軸上的測速傳感器來測量列車的即時速度，并在駕駛室內(nèi)顯示出來。ATP子系統(tǒng)的列車定位是以軌道電路為基礎的，而在軌道電路內(nèi)的運行距離測量則可依賴于所記錄的車輪轉(zhuǎn)數(shù)及預知的車輪直徑加以轉(zhuǎn)換。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATP子系統(tǒng)具有以下功能：5、車門控制城市軌道交通列車的車門控制是重要的安全措施之一；只有在ATP子系統(tǒng)檢查所有安全條件均已滿足時，給出許可信號，車門才能被打開。6、其他功能（1）緊急停車功能（2）給出發(fā)車命令（3）列車退行控制,.,二、ATS子系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)主要是實現(xiàn)對列車運行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度員對全線列車運行進行管理，它由控制中心、車站、車輛段以及車載設備組成。ATS子系統(tǒng)給行車調(diào)度員顯示出全線列車的運行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運行圖時及時做出反應(提出調(diào)整建議或者自動修整運行圖)，通過ATO子系統(tǒng)的接口，向乘客提供運行信息通報。,列車自動運行控制系統(tǒng),.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATS子系統(tǒng)具有以下功能：1、列車監(jiān)控和追蹤功能每列列車與一個列車號相關聯(lián)，ATS子系統(tǒng)根據(jù)來自聯(lián)鎖系統(tǒng)的信息進行計算，隨著列車的前進，列車車次號被適時沿著線路從一個軌道區(qū)段向下一個軌道區(qū)段步進。2、時刻表功能ATS子系統(tǒng)能實現(xiàn)計劃時刻表與實際時刻表的比較，編輯和安裝時刻表，時刻表在線或離線修改，運行圖顯示和打印等。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATS子系統(tǒng)具有以下功能：3、進路自動建立ATS子系統(tǒng)的主要功能是形成控制道岔位置的指令和在適當時間發(fā)出道岔轉(zhuǎn)換的命令。4、列車調(diào)整通過時刻表比較功能(不斷地對計劃時刻表所需狀態(tài)與實際時刻表的狀態(tài)進行比較)，自動實現(xiàn)自動列車調(diào)整功能。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATS子系統(tǒng)具有以下功能：5、乘客信息顯示通過ATS子系統(tǒng)捉供的數(shù)據(jù)將列車的目的地、列車具體位置、列車將要到達的預計時間等信息送到站臺和列車上的顯示裝置。6、遙控聯(lián)鎖設備ATS子系統(tǒng)可以監(jiān)視和控制各種類型的聯(lián)鎖設備(電氣集中或微機聯(lián)鎖)。,.,列車自動運行控制系統(tǒng),ATS子系統(tǒng)具有以下功能：7、監(jiān)控記錄ATS子系統(tǒng)能記錄設備狀態(tài)信息、人工操作和系統(tǒng)自動操作信息及其執(zhí)行結(jié)果，具備數(shù)據(jù)備份和回放查詢功能。,.,三、ATO子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)“地對車控制”，即用地面信息實現(xiàn)對列車驅(qū)動、制動的控制。1、停車點的目標控制車站停車點作為目標點，ATO子系統(tǒng)采用最合適的減速度(制動率)使列車準確、平穩(wěn)地停在規(guī)定的停車點。與列車定位系統(tǒng)相配合，可使停車位置的誤差達到0.5米以下。,列車自動運行控制系統(tǒng),.,2、自動打開車門由ATP子系統(tǒng)監(jiān)督開門條件，當ATP子系統(tǒng)給出開門命令時，按功能設定由ATO子系統(tǒng)自動地打開車門。3、列車從車站出發(fā)列車停