城市軌道交通通信系統(tǒng)分析介紹

1、城市軌道交通通信系統(tǒng)分析介紹一、軌道交通通信系統(tǒng)概述 為了保證城市軌道交通系統(tǒng)能可靠、安全、高效運(yùn)營(yíng)，并有效地傳輸?shù)罔F運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理相關(guān)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息，就必須建立可靠的、易擴(kuò)充的、獨(dú)立的通信網(wǎng)。 軌道交通通信網(wǎng)系統(tǒng)是直接為軌道交通運(yùn)營(yíng)、管理服務(wù)的，是保證列車(chē)及乘客安全、快速、高效運(yùn)行的一種不可缺少的智能自動(dòng)化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。 5-1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)1、軌道交通信號(hào)的作用信號(hào)是列車(chē)運(yùn)行的憑證。信號(hào)設(shè)施用于指揮和控制列車(chē)運(yùn)行。盡管投資額在整個(gè)工程中所占的比例低（通常在3以下），但對(duì)于提高列車(chē)通過(guò)能力、提高運(yùn)能、保證行車(chē)安全有著至關(guān)重要的作用。確保列車(chē)運(yùn)行的安全，防止追尾和沖

2、突。提高運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)化。2、城市軌道交通信號(hào)的特點(diǎn)與軌道交通其他設(shè)施、系統(tǒng)一樣，信號(hào)系統(tǒng)也沿用鐵路的概念、設(shè)施和手段。城市軌道交通線路短、站間距小、運(yùn)營(yíng)密度大、運(yùn)營(yíng)線路條件差（隧道、彎道多），不能完全套用鐵路信號(hào)的概念、設(shè)施和手段。信號(hào)系統(tǒng)要根據(jù)城市軌道交通的這些特點(diǎn)加以改進(jìn)、更新和發(fā)展。3、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)組成軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是信號(hào)（顯示）、閉塞、聯(lián)鎖的總稱。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是由各類(lèi)信號(hào)顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主體設(shè)備及其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個(gè)完整的體系。色燈信號(hào)機(jī)4、軌道交通信號(hào)機(jī)上海地鐵色燈信號(hào)機(jī)機(jī)車(chē)信號(hào)將地面信號(hào)傳遞給機(jī)車(chē)，在司機(jī)操作臺(tái)上顯示，這就是機(jī)車(chē)信號(hào)

3、。在線路條件不好、氣候條件不好的情況下，機(jī)車(chē)信號(hào)的作用是不可估量的。機(jī)車(chē)信號(hào)在軌道交通線路中，由于站間距小、運(yùn)營(yíng)線路條件差，僅僅靠機(jī)車(chē)信號(hào)顯示、由司機(jī)來(lái)控制機(jī)車(chē)是很難做到大密度運(yùn)營(yíng)的。較為先進(jìn)的軌道交通系統(tǒng)已摒棄了“用信號(hào)顯示指揮列車(chē)”的舊有概念，引進(jìn)了ATC（Automatic Train Control）系統(tǒng)，司機(jī)臺(tái)上顯示的是反映列車(chē)運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)。5-2閉塞的概念軌道交通運(yùn)營(yíng)中安全問(wèn)題是首要的。 列車(chē)在軌道交通線路上運(yùn)行時(shí)，確定列車(chē)在線路的確切位置是保證安全的關(guān)鍵。閉塞的概念最簡(jiǎn)單的確定位置的方法是劃分一定長(zhǎng)度的“區(qū)段”，在某一時(shí)間段內(nèi)，在此區(qū)間內(nèi)只容許一列車(chē)占有（運(yùn)行、停放），這就是“閉塞

4、”的概念。為保證行車(chē)安全，將列車(chē)正在運(yùn)行、停放的線路區(qū)段予以“封閉” ，不允許其他列車(chē)進(jìn)入此區(qū)段，以防止對(duì)向列車(chē)、后續(xù)列車(chē)的正面沖突或追尾事故的發(fā)生。5-3 閉塞區(qū)段的劃分長(zhǎng)久以來(lái)，均以車(chē)站作為閉塞區(qū)段 1）車(chē)站值班員“眼見(jiàn)為實(shí)” 作為判斷標(biāo)準(zhǔn) ； 2）站間電報(bào)、 多次確定，作為允許列車(chē)通行的先決條件； 3）各種形式的信號(hào)指揮列車(chē)運(yùn)行。隨著軌道交通電路的發(fā)展、完善，逐漸改為以軌道電路作為閉塞區(qū)段。城市軌道交通的閉塞現(xiàn)在已開(kāi)始取消“固定閉塞區(qū)段” 的概念，從固定閉塞向移動(dòng)閉塞方向發(fā)展。 5-4 軌道電路鋼軌是導(dǎo)體，左右兩根鋼軌可以組成閉合電路，用來(lái)檢查列車(chē)占用鋼軌線路的狀態(tài)，這就是軌道電路。軌道

5、電路的出現(xiàn)，代表鐵路自動(dòng)信號(hào)的誕生。沒(méi)有列車(chē)進(jìn)入的軌道電路列車(chē)進(jìn)入后的軌道電路5-5 半自動(dòng)閉塞人工開(kāi)啟信號(hào)，列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)的閉塞方式。在進(jìn)站和出站處各安裝一個(gè)軌道電路，就可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)閉塞。1、半自動(dòng)閉塞的基本概念 半自動(dòng)閉塞是人工辦理閉塞手續(xù)，列車(chē)憑信號(hào)顯示發(fā)車(chē)后，出站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉的閉塞方法。利用繼電器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)分界點(diǎn)間聯(lián)系的半自動(dòng)閉塞叫做繼電半自動(dòng)閉塞。以單線鐵路繼電半自動(dòng)閉塞為例：?jiǎn)尉€繼電半自動(dòng)閉塞示意圖 在一個(gè)區(qū)間的相鄰兩站設(shè)一對(duì)半自動(dòng)閉塞機(jī)（BB），并經(jīng)過(guò)兩站間的閉塞 線連接起來(lái)，通過(guò)兩站半自動(dòng)閉塞機(jī)的相互控制，并保證一個(gè)區(qū)間同時(shí)只有一列列車(chē)運(yùn)行。 1、半自動(dòng)閉塞的基本概念

6、2、半自動(dòng)閉塞的技術(shù)要求一、認(rèn)證行車(chē)安全方面1、單線繼電半自動(dòng)閉塞，只有在區(qū)間空閑時(shí)，由發(fā)車(chē)站發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)并收到接車(chē)站的同意信號(hào)后，發(fā)車(chē)站的閉塞機(jī)才能開(kāi)通，出站信號(hào)機(jī)才能開(kāi)放。接車(chē)站發(fā)出同意接車(chē)信號(hào)后，閉塞機(jī)應(yīng)處于閉塞狀態(tài)。2、當(dāng)列車(chē)出發(fā)進(jìn)入發(fā)車(chē)軌道電路區(qū)段時(shí)，雙方站的閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)。3、列車(chē)到達(dá)車(chē)站，進(jìn)入并出清軌道電路區(qū)段，接車(chē)進(jìn)路解鎖并辦理到達(dá)復(fù)原后，才能使雙方站的閉塞機(jī)復(fù)原。4、閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)后，在接車(chē)站未發(fā)送到達(dá)復(fù)原信號(hào)或事故復(fù)原信號(hào)之前，當(dāng)發(fā)生各種故障或錯(cuò)誤辦理時(shí)，均不能使發(fā)車(chē)站閉塞機(jī)復(fù)原，更不能使發(fā)車(chē)站閉塞機(jī)開(kāi)通。2、半自動(dòng)閉塞的技術(shù)要求5、發(fā)車(chē)站閉塞機(jī)開(kāi)放出站信號(hào)后，如果

7、軌道電路發(fā)生故障，應(yīng)使雙方站閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)；列車(chē)到達(dá)接車(chē)站，如果軌道電路發(fā)生故障，允許使用事故按鈕辦理事故復(fù)原。6、繼電半自動(dòng)閉塞專用的軌道電路，其長(zhǎng)度不少于25m。半自動(dòng)閉塞專用的軌道電路最好能避免人為無(wú)意分路的影響。7、繼電半自動(dòng)閉塞的外線，任何一處發(fā)生斷線、接地、混線以及外電干擾故障時(shí)，或錯(cuò)誤辦理時(shí)，均應(yīng)保證閉塞機(jī)不能錯(cuò)誤開(kāi)通。8、繼電半自動(dòng)閉塞與站間閉塞 共用外線時(shí)，應(yīng)該保證 振鈴電流不干擾閉塞機(jī)的正常運(yùn)行；使用閉塞機(jī)時(shí)也不應(yīng)該降低通話質(zhì)量和影響振鈴信號(hào)。9、繼電半自動(dòng)閉塞電源設(shè)備停電恢復(fù)時(shí)，閉塞機(jī)應(yīng)處于閉塞狀態(tài)。只有兩站值班員確認(rèn)區(qū)間空閑后，用事故按鈕才能使閉塞機(jī)復(fù)原。2、半自動(dòng)

8、閉塞的技術(shù)要求二、提高行車(chē)效率方面 1、閉塞機(jī)開(kāi)通后和列車(chē)未出發(fā)之前，允許發(fā)車(chē)站在出站信號(hào)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)下取消已辦好的閉塞或變更發(fā)車(chē)進(jìn)路。2、閉塞機(jī)開(kāi)通后，在發(fā)車(chē)站未開(kāi)放出站信號(hào)或接車(chē)站信號(hào)之前，允許進(jìn)行站內(nèi)調(diào)車(chē)作業(yè)。3、閉塞機(jī)應(yīng)該動(dòng)作迅速，辦理簡(jiǎn)便，表示清楚。具有請(qǐng)求，開(kāi)通，閉塞，列車(chē)出發(fā)通知和列車(chē)到達(dá)等表示。4、閉塞機(jī)能區(qū)分一般通話的呼叫信號(hào)和請(qǐng)求發(fā)車(chē)信號(hào)。5、閉塞機(jī)具有便于檢查閉塞設(shè)備、軌道電路和外線的性能，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，迅速修復(fù)，保證正常運(yùn)行。6在保證“故障安全”原則下，應(yīng)該盡量減少元件，簡(jiǎn)化電路，提高閉塞機(jī)的可靠性，保證設(shè)備安全運(yùn)行。3、辦理閉塞手續(xù) 單線繼電半自動(dòng)閉塞要求兩個(gè)車(chē)站

9、的值班員共同辦理閉塞手續(xù)，其辦理手續(xù)分為正常辦理，取消復(fù)原、事故復(fù)原三種。根據(jù)列車(chē)運(yùn)行情況和設(shè)備狀態(tài)分別采用之。 一、正常辦理 設(shè)甲站為發(fā)車(chē)站，乙站為接車(chē)站，辦理步驟如下： 1、甲站請(qǐng)求發(fā)車(chē) 2、乙站同意甲站發(fā)車(chē) 3、列車(chē)從甲站出發(fā) 4、列車(chē)到達(dá)乙站 5、到達(dá)復(fù)原 3、辦理閉塞手續(xù)二、取消復(fù)原 取消復(fù)原是指辦理閉塞手續(xù)后，列車(chē)因故不能發(fā)車(chē)時(shí)，而采用的取消閉塞的方法。取消復(fù)原有以下三種情況： 1、發(fā)車(chē)站請(qǐng)求發(fā)車(chē)。收到接車(chē)站的回執(zhí)信號(hào)后， 取消閉塞復(fù)原 2、發(fā)車(chē)站收到對(duì)方站的同意接車(chē)信號(hào)后，但其出站信號(hào)機(jī)尚未開(kāi)放以前取消閉塞復(fù)原 3、在電氣集中聯(lián)鎖的車(chē)站，發(fā)車(chē)站開(kāi)放出站信號(hào)機(jī)后，列車(chē)尚未出發(fā)之前取

10、消閉塞復(fù)原3、辦理閉塞手續(xù)三、事故復(fù)原 使用事故按鈕使閉塞機(jī)復(fù)原的方法，叫事故復(fù)原。事故復(fù)原是在閉塞機(jī)不能正常復(fù)原時(shí)，所采用的一種特殊的復(fù)原方法。由于事故復(fù)原不檢查任何條件，行車(chē)安全全靠人為保護(hù)，因此兩站車(chē)站值班員必須共同確認(rèn)區(qū)間沒(méi)有被占用（列車(chē)沒(méi)有出發(fā)、區(qū)間沒(méi)有車(chē)運(yùn)行、列車(chē)整列到達(dá)），雙方出站信號(hào)機(jī)均關(guān)閉，并應(yīng)在行車(chē)設(shè)備檢查登記薄中登記，然后由發(fā)生故障的一方車(chē)站值班員打開(kāi)鉛封，按下事故按鈕使閉塞機(jī)復(fù)原。在下列情況下，允許使用事故按鈕使閉塞機(jī)復(fù)原： 、閉塞電源斷電后重新恢復(fù)供電時(shí)； 、車(chē)到達(dá)接車(chē)站，因軌道電路故障不能辦理到達(dá)復(fù)原時(shí)； 3、裝有鑰匙路簽的車(chē)站，必須由區(qū)間返回原發(fā)車(chē)站的路用列車(chē)時(shí)。

11、 5-6 自動(dòng)閉塞如果全線分段鋪設(shè)軌道電路，每段軌道電路都設(shè)置信號(hào)，在列車(chē)占用該軌道電路線路時(shí)，信號(hào)自動(dòng)顯示紅燈；前一段線路信號(hào)自動(dòng)顯示黃燈；再前一段線路信號(hào)自動(dòng)顯示綠燈。閉塞區(qū)段突破了“站”的限制，若車(chē)站區(qū)間8km，一段軌道電路，理論上站間可以同時(shí)有三列車(chē)。自動(dòng)閉塞示意圖5-7 軌道電路的連接接頭軌頭夾板3夾板螺栓絕緣套管絕緣墊圈絕緣墊層金屬墊圈有絕緣接頭軌道電路的缺點(diǎn)有絕緣移頻軌道電路的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離長(zhǎng)、信息量大。但隨著無(wú)縫線路的出現(xiàn)，有絕緣軌道電路在運(yùn)營(yíng)中的最薄弱環(huán)節(jié)是其軌端絕緣節(jié)，故障率比較高，逐步暴露出其在自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的不適應(yīng)性。因此，需要將有絕緣軌道電路進(jìn)行無(wú)絕緣改造。無(wú)絕緣軌道

12、電路示意（1）無(wú)絕緣軌道電路示意（2）無(wú)絕緣軌道電路示意（3）無(wú)絕緣軌道電路示意（4）軌道電路中再并聯(lián)一個(gè)同樣的電路則可以在這個(gè)電路中產(chǎn)生振蕩信號(hào)，這就是接收端。無(wú)絕緣軌道電路列車(chē)進(jìn)入則產(chǎn)生短路（車(chē)軸短路），振蕩信號(hào)消失，發(fā)出另一種信號(hào)。在相連的軌道電路中，使用不同的信號(hào)加以區(qū)分，可以不相互干擾?？梢詤^(qū)分不同的軌道交通線路區(qū)段，進(jìn)而將控制信息通過(guò)軌道電路送到機(jī)車(chē)上。無(wú)絕緣軌道電路的應(yīng)用6-1 聯(lián)鎖定義聯(lián)鎖是指為保證行車(chē)安全，而將軌道交通線路中的所有信號(hào)機(jī)、軌道電路及道岔等相對(duì)獨(dú)立的信號(hào)設(shè)備構(gòu)成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關(guān)系，即“聯(lián)鎖”關(guān)系。聯(lián)鎖辦法及作用列車(chē)進(jìn)站的進(jìn)路，或出站的進(jìn)路，都是

13、由道岔的不同開(kāi)通位置所確定的。因此，在進(jìn)路入口處須有信號(hào)機(jī)。進(jìn)站信號(hào)機(jī)防護(hù)的進(jìn)路范圍為一整條站線，出發(fā)信號(hào)機(jī)防護(hù)的進(jìn)路是應(yīng)去區(qū)間，調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)則只是用于防護(hù)道岔區(qū)。當(dāng)進(jìn)路上的道岔開(kāi)通位置符合進(jìn)路要求，進(jìn)路的線路空閑，并未安排同一股道的敵對(duì)進(jìn)路，信號(hào)機(jī)才能開(kāi)放，顯示綠燈或黃燈；否則，信號(hào)機(jī)不能開(kāi)放，即顯示紅燈，禁止列車(chē)進(jìn)入。信號(hào)機(jī)開(kāi)放后，進(jìn)路上的道岔被鎖在進(jìn)路要求的位置；而敵對(duì)進(jìn)路也必須鎖閉，同時(shí)敵對(duì)進(jìn)路的信號(hào)機(jī)不開(kāi)放，顯示紅燈。列車(chē)駛?cè)脒M(jìn)路后，防護(hù)這條進(jìn)路的信號(hào)機(jī)立即關(guān)閉，顯示紅燈，不允許其他列車(chē)再駛?cè)搿＿@種信號(hào)機(jī)，進(jìn)路空閑情況和進(jìn)路道岔的聯(lián)鎖關(guān)系，成為保證列車(chē)和機(jī)車(chē)車(chē)輛在車(chē)站范圍內(nèi)的運(yùn)行安全，

14、以及有效地利用車(chē)站行車(chē)設(shè)備，提高車(chē)站通過(guò)能力的重要措施。ATC系統(tǒng)ATC系統(tǒng)：列車(chē)按地面?zhèn)魉偷乃俣龋ɑ蚓嚯x）信息，自動(dòng)控制列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)設(shè)備。 后續(xù)列車(chē)根據(jù)與先行列車(chē)之間的距離和進(jìn)路條件，在車(chē)內(nèi)連續(xù)地顯示出容許的速度信息，或按設(shè)定的運(yùn)行條件達(dá)到容許速度的距離信息。 根據(jù)上述信息，列車(chē)自動(dòng)地控制運(yùn)行速度，進(jìn)行超速防護(hù)，確保列車(chē)高效、安全的運(yùn)行。7-1 城市軌道交通ATC系統(tǒng)的特點(diǎn)傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置在地面的色燈信號(hào)機(jī)來(lái)傳遞不同的行車(chē)命令，這種制式基本上是依賴司機(jī)進(jìn)行速度控制和調(diào)整，依靠司機(jī)保證行車(chē)安全。ATC系統(tǒng)將機(jī)車(chē)信號(hào)作為主體信號(hào)，傳遞給列車(chē)的信號(hào)是具體的速度或距離信息，列車(chē)按調(diào)度人員設(shè)置

15、的時(shí)刻表，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)折返、自動(dòng)調(diào)整停站時(shí)分，以及運(yùn)用程序定位實(shí)現(xiàn)列車(chē)在車(chē)站的停車(chē)控制。7-2 ATC系統(tǒng)的組成ATC 系統(tǒng)的設(shè)備組成 現(xiàn)場(chǎng)軌旁設(shè)備、車(chē)載信號(hào)設(shè)備、控制中心及車(chē)站信號(hào)設(shè)備ATC系統(tǒng)的功能組成 ATO、ATS、ATPATO列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)“地對(duì)車(chē)控制”，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的控制。使用ATO子系統(tǒng)后，可以使列車(chē)經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免了不必要的、過(guò)于劇烈的加速或減速，因此明顯提高了乘坐的舒適度，提高了列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率及減少輪軌磨損。ATO子系統(tǒng)與列車(chē)的再生制動(dòng)相配合，可以節(jié)省電能的消耗。ATS列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行

16、的監(jiān)督和控制，輔助行車(chē)調(diào)度人員對(duì)全線列車(chē)運(yùn)行進(jìn)行管理。它給行車(chē)調(diào)度人員顯示全線列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況，在列車(chē)因故偏離運(yùn)行圖時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或者自動(dòng)修整運(yùn)行圖）。通過(guò)ATO的接口，向旅客提供運(yùn)行信息通報(bào)（列車(chē)到達(dá)、出發(fā)時(shí)間、運(yùn)行方向、中途停靠站名）。ATP列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)ATP子系統(tǒng)是ATC系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。ATP子系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)列車(chē)的間隔控制、超速防護(hù)、進(jìn)路的安全監(jiān)控、車(chē)門(mén)和站臺(tái)屏蔽門(mén)的控制等功能。7-3 中央控制室 車(chē)站控制室車(chē)載ATC列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）接收天線列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）接收天線7-4 向列車(chē)傳送控制信號(hào)目前我國(guó)已建成的地鐵、輕軌，基本上都采用

17、軌道電路向列車(chē)傳遞控制信息的方式。除采用鋼軌或設(shè)置環(huán)線來(lái)連續(xù)地傳遞信息外，也可以通過(guò)設(shè)置于運(yùn)行線路上的點(diǎn)式傳感器向車(chē)上傳遞點(diǎn)式信息（上海莘閔線）。7-5 車(chē)地信息傳遞列車(chē)在線信息、車(chē)次號(hào)信息以及道岔、信號(hào)狀態(tài)信息等，傳送至控制中心，通過(guò)顯示屏及調(diào)度員工作站的CRT顯示。 列車(chē)上的車(chē)載設(shè)備接收并解譯地面送來(lái)的調(diào)度指令和ATP速度命令或距離信息，實(shí)現(xiàn)列車(chē)的自動(dòng)運(yùn)行；并將列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)信息，經(jīng)車(chē)站服務(wù)器傳送給控制中心。車(chē)次多次交換信息保證停車(chē)位置準(zhǔn)確當(dāng)列車(chē)進(jìn)入站臺(tái)區(qū)域，站臺(tái)區(qū)段軌道電路的ATP接收器檢測(cè)到列車(chē)到達(dá)車(chē)站；列車(chē)到達(dá)停車(chē)點(diǎn)，經(jīng)列車(chē)ATO系統(tǒng)確認(rèn)，保證列車(chē)的制動(dòng)；當(dāng)檢測(cè)到列車(chē)的速度為零，列車(chē)向地面送出列車(chē)停站信號(hào)，列車(chē)收到開(kāi)門(mén)信息，使相應(yīng)的門(mén)控繼電器動(dòng)作；司機(jī)按壓與門(mén)控繼電器相對(duì)應(yīng)的門(mén)控按鈕后，才可