淺談城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)

1、 淺談城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)學(xué) 生 姓 名： 1 學(xué) 號(hào)： 1 專 業(yè) 班 級(jí)： 1 指 導(dǎo) 教 師： 1 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 摘 要城市軌道交通是緩解現(xiàn)代城市交通壓力的重要方式。近年來，我國各大城市紛紛加快了軌道交通的投資與建設(shè)，以此提高城市公共交通運(yùn)輸能力緩解地面交通壓力。在地鐵工程建設(shè)與發(fā)展中,軌道交通系統(tǒng)作為大容量公共交通工具,其安全性直接關(guān)系到廣大乘客的生命安全,信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，作為保證列車安全、正點(diǎn)、快捷、舒適、高密度不間斷運(yùn)行的重要技術(shù)裝備在軌道交通系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，同時(shí)也是關(guān)系到列車行駛安全的關(guān)鍵?，F(xiàn)就城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行簡要論述，主要介紹

2、信號(hào)系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、控制模式、在我國的應(yīng)用情況以及存在的不足和發(fā)展對(duì)策。關(guān)鍵詞：軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)目 錄摘 要I1 城市軌道交通信號(hào)的發(fā)展- 1 -1.1軌道交通信號(hào)的發(fā)展背景- 1 -1.2軌道交通信號(hào)的發(fā)展現(xiàn)狀- 1 -1.3城市軌道交通的發(fā)展趨勢(shì)- 1 -2 城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成及功能- 3 -2.1 列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）- 3 -2.2 列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）- 3 -2.3 列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)（ATO）- 4 -2.4聯(lián)鎖系統(tǒng)- 5 -結(jié) 論- 6 -致 謝- 7 -參 考 文 獻(xiàn)- 8 -1 城市軌道交通信號(hào)的發(fā)展1.1軌道交通信號(hào)的發(fā)展背景軌道交

3、通通起源于英國，最早的列車指揮是由一位帶紳士禮帽、穿黑大衣和白褲子的鐵路員工騎馬在前引導(dǎo)運(yùn)行的，他邊跑邊以各種手勢(shì)發(fā)出信號(hào)指揮列車的前進(jìn)和停止。為確保安全，人們開始研究使用固定的信號(hào)設(shè)備：用一塊長方形的板子，橫向線路是停車信號(hào)，順向線路是行車信號(hào)?？墒琼樝蚓€路的板子實(shí)際上很難觀察，故又在頂端加塊圓板。當(dāng)必須在晚間開車時(shí)，就以紅色燈光表示停車信號(hào)，白色燈光表示行車信號(hào)。1841年，英國人戈里高利提出用長方形臂板作為信號(hào)顯示，裝設(shè)在倫敦車站，這是鐵路上首次使用臂板式信號(hào)機(jī)。而慢慢隨著科技的發(fā)展出現(xiàn)了色燈信號(hào)機(jī)漸漸代替了臂板信號(hào)機(jī)，直到現(xiàn)在的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。 1.2軌道交通信號(hào)的發(fā)展現(xiàn)狀眾所周知，

4、城市軌道交通系統(tǒng)因基建成本高，往往采用高速度、高密度方式運(yùn)營，這樣就必須依靠先進(jìn)的通信信號(hào)設(shè)備來進(jìn)行控制和管理。城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)，已從早期的固定閉塞發(fā)展到了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，正在向移動(dòng)閉塞方向發(fā)展。傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)即以地面信號(hào)顯示為依據(jù)，司機(jī)按行車規(guī)則操縱列車運(yùn)行?，F(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)有個(gè)基本目標(biāo)：以安全的方式控制列車有條件地前進(jìn)；使本列車與前行車或股道盡頭保持安全距離；防止出現(xiàn)列車沖突進(jìn)路；使列車能夠按要求的時(shí)間間隔運(yùn)行；使列車能夠按時(shí)刻表速度運(yùn)行，以便最大程度地避免危及安全的各種干擾；保證關(guān)鍵點(diǎn)閉鎖在正確位置。目前世界各國的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)大都采用列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（），已基本上滿足上述基本目標(biāo)。

5、我國軌道交通的ATC系統(tǒng)目前大多采用進(jìn)口設(shè)備，主要來自德國SIEMENA、英國WESTINGHOUSE、美國US&S、法國ALSTON等公司。國產(chǎn)信號(hào)系統(tǒng)由于多種原因尚未形成完整的產(chǎn)品，近年來ATP系統(tǒng)等開始逐步在正線得到應(yīng)用。1.3城市軌道交通的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)下我國城市軌道交通建設(shè)正處于高速發(fā)展階段，各種各樣交通信號(hào)系統(tǒng)紛紛踏入中國軌道交通市場(chǎng)，那么如何選擇先進(jìn)、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、使用性的信號(hào)系統(tǒng)成為了當(dāng)前我國城市軌道交通的一項(xiàng)重要課題。當(dāng)前國外主流的城市軌道交通通信系統(tǒng)主要有數(shù)字軌道電路系統(tǒng)、分析模擬軌道電路系統(tǒng)和基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)模式，我們要結(jié)合國內(nèi)外各類軌道交通信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)，尋找出

6、適合我國國情的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，在未來城市軌道交通系統(tǒng)國產(chǎn)化建設(shè)才是正確的發(fā)展方向。城市軌道交通國產(chǎn)化，不僅能降低建設(shè)成本（國產(chǎn)的CBTC比引進(jìn)國外的系統(tǒng)造價(jià)低20），而且能降低運(yùn)營成本，更重要的是促進(jìn)我國城市軌道交通技術(shù)水平的大幅提升，有利于人才培養(yǎng)。并且參與國際競(jìng)爭。那么，參與技術(shù)服務(wù)，國內(nèi)硬件加工，逐步吸收熟悉國外技術(shù)是首要的。其次，通過技術(shù)引進(jìn)，掌握系統(tǒng)功能單元間接口協(xié)議和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最后要積極跟蹤并參與CBTC的研究。城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)，已從早期的固定閉塞發(fā)展到了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，正在向移動(dòng)閉塞方向發(fā)展。傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)即以地面信號(hào)顯示為依據(jù)，司機(jī)按行車規(guī)則操縱列車運(yùn)行?，F(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)有

7、六個(gè)基本目標(biāo)：以安全的方式控制列車有條件地前進(jìn)；使本列車與前行車或股道盡頭保持安全距離，防止出現(xiàn)列車沖突進(jìn)路；使列車能夠按照要求的時(shí)間間隔運(yùn)行；使列車能夠按時(shí)刻表速度運(yùn)行，以便最大程度地避免危及安全的各種干擾，保證關(guān)鍵點(diǎn)鎖閉在正確位置。ATP的主要作用是根據(jù)故障-安全原則，執(zhí)行列車間安全間距的監(jiān)控、列車的超速防護(hù)、安全開關(guān)門的監(jiān)督和進(jìn)路的安全監(jiān)控等功能，確保列車和乘客的安全；ATO主要執(zhí)行站間自動(dòng)運(yùn)行、列車在車站的定點(diǎn)停車、在終點(diǎn)的自動(dòng)折返等功能；ATS的主要作用是監(jiān)督列車狀態(tài)、產(chǎn)生列車時(shí)刻表、自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行時(shí)刻和保證列車按時(shí)刻表正點(diǎn)運(yùn)行、生成運(yùn)行報(bào)告和統(tǒng)計(jì)報(bào)告、向旅客向?qū)到y(tǒng)提供信息等。由

8、于通信技術(shù)的發(fā)展，ATC系統(tǒng)中ATS子系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)，已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的“列車自動(dòng)監(jiān)督”，ATS子系統(tǒng)正在向集成化方向發(fā)展；維修管理更加重要為了提高系統(tǒng)的可靠性、減少維護(hù)費(fèi)用，信號(hào)系統(tǒng)的監(jiān)控管理以及維修管理信息系統(tǒng)都非常重要。2 城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成及功能2.1 列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）ATS系統(tǒng)由控制中心、車站、車場(chǎng)以及車載設(shè)備組成。ATS系統(tǒng)在ATP系統(tǒng)的支持下完成對(duì)列車運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)以下基本功能：（1）通過ATS車站設(shè)備，能夠采集軌旁及車載ATP提供的軌道占用狀態(tài)、進(jìn)路狀態(tài)、列車運(yùn)行狀態(tài)以及信號(hào)設(shè)備故障等控制和監(jiān)督列車運(yùn)行的基礎(chǔ)信息。（2）根據(jù)聯(lián)鎖表、計(jì)劃運(yùn)行圖及列

9、車位置，自動(dòng)生成輸出進(jìn)路控制命令，傳送至車站聯(lián)鎖設(shè)備，設(shè)置列車進(jìn)路、控制列車停站時(shí)分。（3）列車識(shí)別跟蹤、傳遞和顯示功能。系統(tǒng)能自動(dòng)完成正線區(qū)段內(nèi)列車識(shí)別號(hào)（服務(wù)號(hào)、目的地號(hào)、車體號(hào)）跟蹤，列車識(shí)別號(hào)可由中央ATS自動(dòng)生成或調(diào)度員人工設(shè)定、修改，也可由列車經(jīng)車地通信向ATS發(fā)送識(shí)別號(hào)等信息。（4）列車計(jì)劃與實(shí)跡運(yùn)行圖的比較和計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度功能。能根據(jù)列車運(yùn)行實(shí)際的偏離情況，自動(dòng)生成調(diào)整計(jì)劃供調(diào)度員參考或自動(dòng)調(diào)整列車停站時(shí)分，控制發(fā)車時(shí)間。（5）ATS中央故障情況下的降級(jí)處理，由調(diào)度員人工介入設(shè)置進(jìn)路，對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，由ATS車站完成自動(dòng)進(jìn)路或根據(jù)列車識(shí)別號(hào)進(jìn)行自動(dòng)信號(hào)控制，由車站人工進(jìn)行進(jìn)

10、路控制。（6）在計(jì)算機(jī)輔助下完成對(duì)列車基本運(yùn)行圖的編制及管理，并具有較強(qiáng)的人工介入能力。通過設(shè)在車輛段的終端，向車輛段管理及行車人員提供必要的信息，以便編制車輛運(yùn)用計(jì)劃和行車計(jì)劃。（7）列車運(yùn)行顯示屏及調(diào)度臺(tái)顯示器，能對(duì)軌道區(qū)段、道岔、信號(hào)機(jī)和在線運(yùn)行列車等進(jìn)行監(jiān)視，能在行調(diào)工作站上給出設(shè)備故障報(bào)警及故障源提示。（8）能在中央專用設(shè) 備上提供模擬和演示功能，用于培訓(xùn)及參觀。能自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)要求進(jìn)行顯示打印。（9）能在車站控制模式下與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備結(jié)合，將部分或所有信號(hào)機(jī)置于自動(dòng)模式狀態(tài)。（10）向通信無線、廣播、旅客向?qū)到y(tǒng)提供必要的信息。2.2 列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）AT

11、P系統(tǒng)由地面設(shè)備、車載設(shè)備組成，監(jiān)督列車在安全速度下運(yùn)行，確保列車一旦超過規(guī)定速度，立即施行制動(dòng)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）自動(dòng)連續(xù)地對(duì)列車位置進(jìn)行檢測(cè)，并向列車發(fā)送必要的速度、距離、線路條件等信息，以確定列車運(yùn)行的最大安全速度。提供列車速度保護(hù)，在列車超速時(shí)提供常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)，保證前行與后續(xù)列車之間的安全間隔，滿足正向行車時(shí)的設(shè)計(jì)行車間隔和折返間隔。對(duì)反向運(yùn)行列車能進(jìn)行ATP防護(hù)。（2）確保列車進(jìn)路正確及列車的運(yùn)行安全。確保同一徑路上的不同列車之間具有足夠的安全距離，以及等防止列車側(cè)面沖撞。（3）防止列車超速運(yùn)行，保證列車速度不超過線路、道岔、車輛等規(guī)定的允許速度。（4）為列車車門的開啟提

12、供安全、可靠的信息。（5）根據(jù)聯(lián)鎖設(shè)備提供的進(jìn)路上軌道區(qū)間運(yùn)行方向，確定相應(yīng)軌道電路發(fā)碼方向。（6）任何車地通信中斷以及列車的非預(yù)期移動(dòng)（含退行）、任何列車完整性電路的中斷、列車超速（含臨時(shí)限速）、車載設(shè)備故障等均將產(chǎn)生安全性制動(dòng)。（7）實(shí)現(xiàn)與ATS的接口和有關(guān)的交換信息。（8）系統(tǒng)的自診斷、故障報(bào)警、記錄。（9）列車的實(shí)際速度、推薦速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等信息的記錄和顯示。具有人工或自動(dòng)輪徑磨耗補(bǔ)償功能。2.3 列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)（ATO）ATO子系統(tǒng)是控制列車自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，在ATP系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動(dòng)駕駛、速度的自動(dòng)調(diào)整、列車車門控

13、制。（1）自動(dòng)完成對(duì)列車的啟動(dòng)、牽引、巡航、惰行和制動(dòng)的控制，以較高的速度進(jìn)行追蹤運(yùn)行和折返作業(yè)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)間隔及旅行速度。（2）在ATS監(jiān)控范圍的入口及各站停車區(qū)域（含折返線、停車線）進(jìn)行車地通信，將列車有關(guān)信息傳送至ATS系統(tǒng)，以便于ATS系統(tǒng)對(duì)在線列車進(jìn)行監(jiān)控。（3）控制列車按照運(yùn)行圖進(jìn)行運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能及自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行的目的。（4）ATO自動(dòng)駕駛時(shí)實(shí)現(xiàn)車站站臺(tái)定點(diǎn)停車控制、舒適度控制及節(jié)省能源控制。（5）能根據(jù)停車站臺(tái)的位置及停車精度，自動(dòng)地對(duì)車門進(jìn)行控制。（6）與ATS和ATP結(jié)合，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛、有人或無人駕駛。 信號(hào)ATC系統(tǒng)依據(jù)控制方式以及信息傳輸方式的不同，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和

14、配置方式也完全不同，在工程設(shè)計(jì)中選擇何種配置，須根據(jù)行車組織、車輛性能、車站規(guī)模、線路條件等，以安全性、可靠性為基本原則，兼顧成熟性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，以發(fā)揮最大效能為目標(biāo)，并需適當(dāng)考慮先進(jìn)性等。三個(gè)子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。 2.4聯(lián)鎖系統(tǒng) 在鐵路車站上，為了保證機(jī)車車輛和列車在進(jìn)路上的安全，有效利用站內(nèi)線路， 高效率地指揮行車和調(diào)車，改善行車人員的勞動(dòng)條件，利用機(jī)械、電氣自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)和設(shè)備，使車站范圍內(nèi)的信號(hào)機(jī)、進(jìn)路

15、和進(jìn)路上的道岔相互具有制約關(guān)系，這種關(guān)系稱為聯(lián)鎖。為完成聯(lián)鎖關(guān)系而安裝的技術(shù)設(shè)備稱為聯(lián)鎖設(shè)備。 （1）聯(lián)鎖的基本內(nèi)容防止建立會(huì)導(dǎo)致機(jī)車車輛相互沖突的進(jìn)路；必須使列車或調(diào)車車列經(jīng)過的所有道岔均鎖閉在與進(jìn)路開通方向相符合的位置；必須使信號(hào)機(jī)的顯示與所建立的進(jìn)路相符合。進(jìn)路上各區(qū)段空閑時(shí)才能開放信號(hào)；進(jìn)路上有關(guān)道岔在規(guī)定位置時(shí)才開放信號(hào)；敵對(duì)信號(hào)未關(guān)閉時(shí)，防護(hù)該進(jìn)路的信號(hào)機(jī)不能開放。同時(shí)這三點(diǎn)也是聯(lián)鎖最基本的三個(gè)個(gè)技術(shù)條件，只有在滿足了這三點(diǎn)條件，聯(lián)鎖才能成立，列車進(jìn)路與調(diào)車進(jìn)路才能安全進(jìn)行。 （2）聯(lián)鎖設(shè)備控制車站的道岔、進(jìn)路和信號(hào)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)它們之間的聯(lián)鎖關(guān)系的設(shè)備，稱之為聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備是軌道

16、交通的重要信號(hào)設(shè)備，用來在車站和車輛段實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖閉塞關(guān)系，建立進(jìn)路，控制道岔的轉(zhuǎn)換和信號(hào)機(jī)的開關(guān)，以及進(jìn)路解鎖，以保證行車安全。聯(lián)鎖設(shè)備分為正線車站聯(lián)鎖設(shè)備合車輛段聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備早期為機(jī)械聯(lián)鎖，后來發(fā)展成為繼電器集中聯(lián)鎖。隨著3C技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖已經(jīng)成為聯(lián)鎖設(shè)備的主要發(fā)展方向。結(jié) 論城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是技術(shù)含量高，行車指揮自動(dòng)化和保障安全的重要技術(shù)裝備，就現(xiàn)在我國的情況而言，城市軌道交通是人們普遍會(huì)選擇的交通出行方式，安全是我們首要考慮的問題，就目前而言，我國在世界的大發(fā)展中還是處于較為落后的局面。對(duì)我國城市軌道交通現(xiàn)代信號(hào)國產(chǎn)化進(jìn)程滯后的現(xiàn)狀，必須引起高度關(guān)注，盡快提高我國信號(hào)

17、裝備的技術(shù)水平，取長補(bǔ)短，吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展具有中國特色的城市軌道交通現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)，使中國的軌道交通通信信號(hào)系統(tǒng)處于國際的前沿。致 謝本文是在王靜老師的精心指導(dǎo)和支持下完成的，所以首先要感謝我的論文老師王靜。通過老師的精心指導(dǎo)以及我這一階段的努力，我的畢業(yè)論文淺談城市軌道交通通信系統(tǒng)終于完成了，這同時(shí)也意味著大學(xué)三年的生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺這除了自身的努力外與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。在本論文的寫作過程中我的導(dǎo)師王靜老師傾注了大量的心血從選題到開題報(bào)告從寫作提綱到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題嚴(yán)格把關(guān)循循善誘在此我表示衷心感謝。同時(shí)感

18、謝我的爸爸媽媽焉得諼草言樹之背養(yǎng)育之恩無以回報(bào)你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際我的心情無法平靜從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助在這里請(qǐng)接受我誠摯謝意。 參 考 文 獻(xiàn)) B5 A6 q- v& Q?+ W3 _! W2 u, o! h, t# N# W: K8 8 _1肖寶弟. 對(duì)我國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略的思考. 6 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 J.現(xiàn)代城市軌道交通 , 20046 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 2何蕾 . 城市軌道交通運(yùn)營管理.6 X- K5

19、# e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 M.北京：中國鐵道出版社 ，20076 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 3徐金祥. 城市軌道交通信號(hào)基礎(chǔ).6 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 M.北京：中國鐵道出版社 ，20146 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 4顏景林 .城市軌道交通設(shè)備.6 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 M.成都：中國鐵道出版社 ，20046 X- K5 # e8 |0 W+ q0 T) t9 5 j6 5呂永宏 .劉紅燕 .3種城市軌道交通控制系統(tǒng).6 X- K5 #