項(xiàng)目一城市軌道交通信號設(shè)備概述

1、主要內(nèi)容 1.1城市軌道交通信號設(shè)備的特點(diǎn) 1.2城市軌道交通信號系統(tǒng)組成 1.3城市軌道交通信號系統(tǒng)的地域分布 1.4城市軌道交通信號的功能及其實(shí)現(xiàn) 1.5我國城市軌道交通信號技術(shù)的發(fā)展 1.6城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢三亞春節(jié)黃金周變“堵城”你能回答下面三個問題嗎？城市軌道交通是什么？ 在中國國家標(biāo)準(zhǔn)城市公共交通常用名詞術(shù)語中，將城市軌道交通定義為“通常以電能為動力，采取輪軌運(yùn)轉(zhuǎn)方式的快速大運(yùn)量公共交通的總稱?！背鞘熊壍澜煌ㄓ心男?有軌電車 、地下鐵道、輕軌交通、市郊鐵路、單軌交通、磁懸浮交通、新交通系統(tǒng)城市軌道交通信號系統(tǒng)是什么？ 城市軌道交通信號系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指

2、揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。2011.9.27上海地鐵10號線追尾事故第一節(jié) 城市軌道交通信號設(shè)備的特點(diǎn) 一、城市軌道交通的特點(diǎn) 與道路交通相比（優(yōu)點(diǎn)）： 1、容量大 2、運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)、速達(dá) 3、安全，利于環(huán)境保護(hù) 4、節(jié)省土地資源 （缺點(diǎn)）： 成本高，建設(shè)周期長，技術(shù)含量高建設(shè)難度大，一旦遇有自然災(zāi)害尤其是火災(zāi)，乘客疏散困難。第一節(jié) 城市軌道交通信號設(shè)備的特點(diǎn) 與鐵路相比的特點(diǎn)：鐵路城軌運(yùn)營范圍城間，數(shù)千千米城區(qū)及郊區(qū)，幾十千米運(yùn)行速度120km/h80km/h服務(wù)對象客、貨混運(yùn)市內(nèi)客運(yùn)線路與軌道地面地下或高架車站有數(shù)量不等的道岔、股道多數(shù)車站無道岔車輛段只有車輛檢修功能車輛

3、檢修、列車編解、調(diào)車作業(yè)車輛眾多類型車輛電動車組供電電氣化牽引供電和動力照明，直流電力通信信號有時(shí)需要人工獨(dú)立完整的通信網(wǎng)運(yùn)營管理進(jìn)、出、折返、越行、交會等進(jìn)、出、折返，沒有越行與交會第一節(jié) 城市軌道交通信號設(shè)備的特點(diǎn) 二、城市軌道交通對信號系統(tǒng)的要求 1.安全性要求高 2.通過能力大 3.保證信號顯示 4.抗干擾能力強(qiáng) 5.可靠性高 6.自動化程度高 7.限界條件苛刻第一節(jié) 城市軌道交通信號設(shè)備的特點(diǎn) 三、城市軌道交通信號系統(tǒng)的特點(diǎn) 1.具有完善的列車速度監(jiān)控功能 2.數(shù)據(jù)傳輸速率較低 3.聯(lián)鎖關(guān)系較簡單但技術(shù)要求高 4.車輛段獨(dú)立采用聯(lián)鎖設(shè)備 5.自動化水平高德國紐倫堡地鐵：透過列車前部的

4、擋風(fēng)玻璃窗，乘德國紐倫堡地鐵：透過列車前部的擋風(fēng)玻璃窗，乘客們能看到幽深蜿蜒的地鐵隧道，仿佛進(jìn)入時(shí)光隧客們能看到幽深蜿蜒的地鐵隧道，仿佛進(jìn)入時(shí)光隧道道 紐倫堡無人駕駛列車控制中心紐倫堡無人駕駛列車控制中心 工作人員可以通過計(jì)算機(jī)屏工作人員可以通過計(jì)算機(jī)屏幕和巨大的壁式監(jiān)控器監(jiān)視自動運(yùn)行狀況，幕和巨大的壁式監(jiān)控器監(jiān)視自動運(yùn)行狀況， 也可以看到整也可以看到整個車廂以及站臺的情況。個車廂以及站臺的情況。 第二節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)組成 城市軌道交通的信號系統(tǒng)通常由列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)（ATC）和車輛段信號控制系統(tǒng)兩部分組成，用于列車進(jìn)路控制、列車間隔控制、調(diào)度指揮、信息管理、設(shè)備工況監(jiān)測及維護(hù)管理

5、，由此構(gòu)成一個高效的綜合自動化系統(tǒng)。Company LCompany Logo第二節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)組成 ATC(Automatic Train Control)（列車自動控制系統(tǒng)） 包括： ATP(Automatic Train Protection)子系統(tǒng) ATS(Automatic Train Supervision)子系統(tǒng) ATO(Automatic Train Operation)子系統(tǒng) 列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)（列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)（ATC） ATC包括列車自動防護(hù)（ATP）、列車自動運(yùn)行（ATO）及列車自動監(jiān)控（ATS）三個系統(tǒng)。系統(tǒng)需設(shè)置行車控制中心，沿線各車站設(shè)計(jì)為區(qū)域性聯(lián)

6、鎖，其設(shè)備放在控制站，列車上安裝有車載控制設(shè)備?？刂浦行呐c控制站通過有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接，控制中心與列車之間采用無線通信進(jìn)行信息交換。ATC系統(tǒng)直接與列車運(yùn)行有關(guān)，因此ATC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸要求比一般通信系統(tǒng)的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性更高。Company Logo ATP子系統(tǒng) 對列車運(yùn)行進(jìn)行超速防護(hù)，對與安全有關(guān)的設(shè)備實(shí)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)列車位置檢測，保證列車間的安全間隔，保證列車在安全速度下運(yùn)行，完成信號顯示、故障報(bào)警、降級提示、列車參數(shù)和線路參數(shù)的輸入，與ATS、ATO及車輛系統(tǒng)接口進(jìn)行信息交換。Company Logo ATO子系統(tǒng) 用于實(shí)現(xiàn)“地對車控制”，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對列車驅(qū)動、制動的控制

7、，包括列車自動折返，根據(jù)控制中心的指令使列車按最佳工況正點(diǎn)、安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，自動完成對列車的啟動、牽引、惰行和制動，送出車門和屏蔽門同步開關(guān)信號。 使用ATO后，可使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，高質(zhì)量地自動駕駛，提高列車運(yùn)行效率，避免了不必要的、過于劇烈的加速和減速，提高了旅客舒適度、列車正點(diǎn)率以及減少了能耗和輪軌磨損。Company Logo 組成 ATO子系統(tǒng)包括車載ATO單元和地面設(shè)備兩部分。地面設(shè)備有站臺電纜環(huán)線、車-地通信設(shè)備以及和ATP、聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口設(shè)備。 ATO還裝有雙向通信系統(tǒng)，使列車能直接與車站內(nèi)的ATS系統(tǒng)接口，保證實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行圖控制。Company Logo ATS子

8、系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助調(diào)度人員對全線列車進(jìn)行管理，包括：調(diào)度區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行情況的集中監(jiān)視與控制，監(jiān)測進(jìn)路控制、列車間隔控制設(shè)備的工作，按行車計(jì)劃自動控制軌旁信號設(shè)備以接發(fā)列車，列車運(yùn)行實(shí)跡的自動記錄，時(shí)刻表自動生成、顯示、修改和優(yōu)化，運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及報(bào)表自動生成，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，設(shè)備狀態(tài)及調(diào)度員操作記錄，運(yùn)輸計(jì)劃管理等，還具有列車車次號自動傳遞等功能。ATS 工作方式為集中管理，分散控制。Company Logo 組成 ATS 子系統(tǒng)包括控制中心設(shè)備和 ATS 車站、車輛段分機(jī)。此外，在 ATC 范圍內(nèi)的各正線控制站各設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備，正線有岔站原則上獨(dú)立設(shè)置聯(lián)鎖設(shè)備，當(dāng)然也可

9、以采用區(qū)域控制方法。Company Logo車輛段聯(lián)鎖設(shè)備車輛段聯(lián)鎖設(shè)備 車輛段設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)車輛段的進(jìn)路控制，并通過 ATS 車輛段分機(jī)與行車指揮中心交換信息。車輛段聯(lián)鎖設(shè)備前期曾采用 6502 繼電集中聯(lián)鎖，近來均采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。 聯(lián)鎖： 為了保證行車安全，通過技術(shù)方法，使進(jìn)路、進(jìn)路道岔和信號機(jī)之間按一定程序、一定條件建立起的既相互聯(lián)系，而又制約關(guān)系，這種制約關(guān)系即聯(lián)鎖。Company Logo 1.3 城市軌道交通信號系統(tǒng)的地域分布 按地域城市軌道交通信號系統(tǒng)分成五部分：控制中心設(shè)備、車站及軌旁設(shè)備、車輛段設(shè)備、試車線設(shè)備、車載設(shè)備?？刂浦行脑O(shè)備控制中心設(shè)備 控制中心設(shè)備屬于

10、ATS 子系統(tǒng)，是 ATC 的核心。 控制中心設(shè)備主要包括中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、綜合顯示屏、調(diào)度員及調(diào)度長工作站、運(yùn)行圖工作站、培訓(xùn)/模擬工作站、繪圖儀和打印機(jī)、維修工作站、 UPS 及電池。Company LCompany Logo西班牙地鐵控制中心內(nèi)景局部 第三節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的地域分布 車站及軌旁設(shè)備車站及軌旁設(shè)備 車站分集中聯(lián)鎖站和非集中聯(lián)鎖站。集中聯(lián)鎖站一般為有道岔車站，也可能是無道岔的車站。非集中聯(lián)鎖站一般為無道岔的車站。有道岔車站根據(jù)需要和可能也可以由鄰近車站控制，而成為非集中聯(lián)鎖站。Company Logo第三節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的地域分布 三、車輛段設(shè)備 1.ATS分機(jī)

11、：采集內(nèi)存車庫線的列車占用及進(jìn)/出車輛段的列車信號機(jī)狀態(tài) 2.車輛段終端：兩臺終端與ATS分機(jī)相連 3.聯(lián)鎖設(shè)備：車輛段的進(jìn)路控制 4.維修終端：顯示與控制室相同內(nèi)容及維修、檢測信息 5.信號機(jī)：顯示信號 6.轉(zhuǎn)轍機(jī)：扳動道岔 7.軌道電路：檢查列車的占用和空閑 8.電源設(shè)備：提供電源第三節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的地域分布 四、試車線設(shè)備：試驗(yàn)車載ATC設(shè)備 五、車載ATC設(shè)備：包括ATP和ATO兩大部分，接收軌旁設(shè)備傳送的信息，計(jì)算列車運(yùn)行曲線，測量列車運(yùn)行速度和行走距離，實(shí)行列車運(yùn)行超速防護(hù)和列車自動運(yùn)行。第四節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能及實(shí)踐 一、聯(lián)鎖及其實(shí)現(xiàn) 聯(lián)鎖是車站范圍內(nèi)進(jìn)路、信

12、號、道岔之間互相制約的關(guān)系。 聯(lián)鎖的基本內(nèi)容是： （1）進(jìn)路上個道岔位置必須正確且被鎖閉，進(jìn)路空閑，敵對進(jìn)路未建立且被鎖閉在未建立狀態(tài)，防護(hù)該進(jìn)路的信號機(jī)才能開放。 （2）信號機(jī)開放后，它們防護(hù)的進(jìn)路上的各道岔不能轉(zhuǎn)換，與該進(jìn)路敵對的所有進(jìn)路不能建立。第四節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能及實(shí)踐 二、閉塞及其實(shí)現(xiàn) 通過相鄰車站，線路所、閉塞分區(qū)的設(shè)備或人為控制，使列車與列車相互間保持一定時(shí)空間隔，以保證列車運(yùn)行安全的行車方法稱為行車閉塞法。第四節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能及實(shí)踐 三、列車控制及其實(shí)現(xiàn) 列車控制包括：列車進(jìn)路控制和列車速度控制，進(jìn)路控制由聯(lián)鎖設(shè)備實(shí)現(xiàn)，列車速度控制由ATC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

13、ATC系統(tǒng)分為ATP和ATO兩個技術(shù)層次。第四節(jié) 城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能及實(shí)踐 四、行車調(diào)度指揮及其實(shí)現(xiàn) 列車調(diào)度指揮主要包括跟蹤丶列車運(yùn)行實(shí)跡的自動記錄丶時(shí)刻表管理丶自動排列進(jìn)路丶列車運(yùn)行自動調(diào)整，這些都由ATS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。思考題 （1）與其他交通方式相比，軌道交通具有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ （2）世界最早的電氣化地鐵在哪里？什么時(shí)候開始通車的？ （3）請按時(shí)間順序?qū)懗鲋袊ㄔO(shè)地鐵的城市名稱（4個城市，包括通車時(shí)間）？第五節(jié) 我國城市軌道交通的發(fā)展中國領(lǐng)土首條鐵路吳淞鐵路 清政府拒絕修筑鐵路 鐵路是工業(yè)革命的產(chǎn)物，1825年，世界上首條鐵路在英國建成。但清政府視鐵路如“洪水猛獸”，而李鴻章是清朝高級

14、官員中主動提出修路的第一人。 英商和洋行在上海瞞著道臺擅自修建吳淞鐵路。其為單線，全長145千米，軌距0762米，鋼軌每米重13千克，機(jī)車自重15噸，牽引小型客貨車，每小時(shí)行駛2432千米。 迫于來自保守派和民間的壓力，清政府出白銀285萬兩，買下吳淞鐵路，拆除后運(yùn)往臺灣。第五節(jié) 我國城市軌道交通的發(fā)展中國自建并保存下來的第一條鐵路唐胥（xu）鐵路 1881年6月，唐胥鐵路（唐山至胥各莊 ）開始鋪軌，年末竣工。1882年初，唐胥鐵路啟用，用騾馬牽引車輛，當(dāng)時(shí)被人戲稱為“馬車鐵道”。 唐胥鐵路長92千米，軌重每米15千克，是中國自建并保存下來的第一條鐵路。唐胥鐵路中國第一條鐵路西苑鐵路 中國的第

15、一條鐵路北京西苑鐵路，于光緒十四年（1888年）開始興建，第二年竣工。包括岔道在內(nèi)全長2330米。從紫光閣的車庫出發(fā)，一路北進(jìn)，穿過福華門，離開中南海進(jìn)入陽澤門后，沿北海西岸向北，到達(dá)極樂世界后轉(zhuǎn)向東，到鏡清齋前的碼頭而到達(dá)終點(diǎn)。西苑鐵路是李鴻章為了說服慈禧修建鐵路，而專門為她修建的鐵路。中國自行設(shè)計(jì)第一條鐵路京張鐵路 京張鐵路全長200余公里，要穿越燕山山脈，沿途地勢陡峭，地形險(xiǎn)要，施工艱難為它處罕見。這是中國第一條不借助外國，完全由中國工程人員自建的鐵路。 1909年9月24日京張鐵路全線通車。 詹天佑創(chuàng)造性地運(yùn)用“折返線”原理，在山多坡陡的青龍橋路段，設(shè)計(jì)了“人字形”（或稱“之字形”）展

16、線方案，使展線坡度降低到千分之三十以下，八達(dá)嶺隧道長度減少了一半。京張鐵路詹天佑（1861-1919） 談到中國的軌道交通就必須提到詹天佑 1861年4月23日出生于廣東南海縣。 12歲便離開中國來到美國東部沿?？的腋裰莸募~哈文城赴美留學(xué)。 17歲進(jìn)入耶魯大學(xué)雪菲爾科學(xué)學(xué)院專攻鐵路。 1888年詹天佑受聘為中國鐵路公司工程師，參與修筑（天）津（塘）沽鐵路。 1894年，詹天佑當(dāng)選為英國土木工程師學(xué)會會員（MICE）。 1904年指派詹天佑負(fù)責(zé)京張鐵路的籌建工程。 辛亥革命期間，孫中山邀請詹天佑協(xié)助制訂修建十萬公里大鐵路的計(jì)劃。 詹天佑 詹天佑是工程技術(shù)專家，為官一生，不僅在工程技術(shù)上創(chuàng)造出輝

17、煌業(yè)績，而且在道德上，也以忠貞愛國，剛正不阿為后世垂范。 詹天佑逝世后，交通部在京綏鐵路八達(dá)嶺附近為詹天佑建立銅像、頒給碑文。 “貞石磨崖，刊垂不朽，以案往哲，而勵將來貞石磨崖，刊垂不朽，以案往哲，而勵將來”清末修建鐵路 從1876年至1912年的清末36年間，中國共修筑鐵路9968.5公里，其中有21.9公里被拆毀，保存下來的有9946.6 公里。 中國的鐵路有五種軌距，其中以1.435米的標(biāo)準(zhǔn)距為主，有7036.7公里，占總里程的70.68,1.524米的寬軌為1720.5米。窄軌有三種：0.762 米的為9.6公里，1米的為748.3公里，1.067米的為429.7公里。孫中山的“大鐵路

18、計(jì)劃” 孫中山一再向袁世凱表示要：“舍政事，專心致志于鐵路之建設(shè)，于十年之內(nèi)筑20萬里之線?！?他認(rèn)為：“凡立國鐵路俞多，其國必強(qiáng)而富。（中國）茍能造成鐵路三千五十萬里，即可成為全球第一強(qiáng)國”。 孫中山鐵路計(jì)劃的總體目標(biāo)是使中國成為具有10萬英里鐵路的現(xiàn)代強(qiáng)國。 中華人民共和國成立前夕，舊中國鐵路總里程為21949km。電的出現(xiàn)和運(yùn)用 對電的認(rèn)識可以追溯到很早之前，但真正具有實(shí)用意義的是1831年英國科學(xué)家Faraday發(fā)現(xiàn)的電磁效應(yīng)，以及1820年法國物理學(xué)家證明的電磁作用。這些發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的出現(xiàn)，徹底改變了人類的生活。 1881年首輛有軌電車出現(xiàn)在柏林街頭。 倫敦地鐵是世界

19、上第一條地下鐵道。總長超過400千米。1856年開始修建，1863年1月10日正式投入運(yùn)營。它長約7.6千米，隧道橫斷面高5.18米、寬8.69米，為單拱形磚砌結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)是以蒸汽機(jī)車牽引列車。1890年又建成一條地下鐵道，長5.2千米，隧道為圓形，內(nèi)徑3.103.20米，鑄鐵管片襯砌。用電力機(jī)車牽引列車，為世界上第一條電氣化地鐵。 8、軌道交通的衰落 隨著現(xiàn)代汽車制造業(yè)飛速發(fā)展和高速公路網(wǎng)的形成，激發(fā)了“自主交通”的熱忱奪取了短途運(yùn)輸?shù)姆蓊~； 鐵路內(nèi)部的“傾扎、競爭”以及“不思上進(jìn)”，沒有及時(shí)將新科技新手段運(yùn)用于軌道交通領(lǐng)域； 現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展奪走了中遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸量。 軌道交通一度每況俞下，

20、日薄西山，陷入了“夕陽產(chǎn)業(yè)”的窘境。世界鐵路營業(yè)里程（萬公里）軌道交通的復(fù)蘇與再發(fā)展 人們在長期使用中發(fā)現(xiàn)軌道交通有不可替代的優(yōu)越性。 能耗方面 旅客運(yùn)輸中的能耗比較： 鐵路：1 公共汽車：1.4 小汽車：7.5 飛機(jī)：6.9 貨物運(yùn)輸中的能耗比較： 鐵路：1 內(nèi)河水運(yùn)：1.6 重載汽車: 9.6軌道交通的復(fù)蘇與再發(fā)展 能源方面： 軌道交通車輛可采用煤、核能產(chǎn)生的二次能源電力，而非一定使用石油制品。 環(huán)保方面： 采用電力牽引的軌道交通在噪聲、廢氣、塵埃等環(huán)保方面更具競爭力。 安全方面： 軌道交通的安全可靠是航空、公路所無法競爭的。如：日本新干線高速鐵道運(yùn)營以來已運(yùn)送70億旅客，無一人事故。軌道

21、交通的復(fù)蘇與再發(fā)展 速度方面： 1964年日本北海道新干線聯(lián)系了東京和大阪，全長515.4km，光號高速列車運(yùn)營的最高速度210km，平均速度也達(dá)160km，運(yùn)營時(shí)間由剛開始的3小時(shí)10分縮短為現(xiàn)在的2.5小時(shí)，使得維系兩地的民航被迫關(guān)閉。 法國TVG于1989年12月創(chuàng)造了515.3km/h的行車速度記錄。 究竟是飛機(jī)快還是火車快的問題又提了出來。9、軌道交通在城市交通中的作用 鐵路還在城市交通中拓展了用武之地。人類文明的發(fā)展是從農(nóng)村到城市，再從城市到農(nóng)村的過程，世界城市在增加（除美國外）。大城市乃至特大城市不斷涌現(xiàn)，各種交通手段都無法解決堵車、混亂的狀況，只有發(fā)展軌道交通，這已成為定論。中國的城市軌道交通 解放前各大城市都沒有建設(shè)地鐵。 有軌電車幾乎和世界同步發(fā)展，上海、北京、天津、沈陽、大連、哈爾濱等外延城市都建有有軌電車線路。 由于各種各樣原因，除大連等東北城市外有軌電車線路基本上均拆除。解放后的城市軌道交通 思想觀念、決策的問題，我國城市軌道交通的發(fā)展一波三折，一直不能真正在城市交通中發(fā)揮應(yīng)有的作用。 北京1968年第一條地鐵通車后近四十年，軌道交通運(yùn)營里程尚未達(dá)到100km。 上海這樣的特大城市解放近四十年剛剛建成第一條城市軌道交通線路。 在突然悟到軌道交通系統(tǒng)作用后，盲目上馬、不切實(shí)際地大上特上。 全國大大小小39個城市均提出要建地鐵。 第六節(jié) 城市軌道交通