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，并有效地傳輸?shù)罔F運(yùn)營、維護(hù)、管理相關(guān)的語音、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、管理服務(wù)的，是保證列車及乘客安全、快速、高效運(yùn)行的一種不可缺少的智能自動化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。 5-1城市軌道交通信號系統(tǒng)1、軌道交通信號的作用信號是列車運(yùn)行的憑證。信號設(shè)施用于指揮和控制列車運(yùn)行。盡管投資額在整個工程中所占的比例低（通常在3以下），但對于提高列車通過能力、提高運(yùn)能、保證行車安全有著至關(guān)重要的作用。確保列車運(yùn)行的安全，防止追尾和沖

2、突。提高運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動化。2、城市軌道交通信號的特點(diǎn)與軌道交通其他設(shè)施、系統(tǒng)一樣，信號系統(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)營密度大、運(yùn)營線路條件差（隧道、彎道多），不能完全套用鐵路信號的概念、設(shè)施和手段。信號系統(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、城市軌道交通信號系統(tǒng)組成軌道交通信號系統(tǒng)是信號（顯示）、閉塞、聯(lián)鎖的總稱。軌道交通信號系統(tǒng)是由各類信號顯示、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)成的一個完整的體系。色燈信號機(jī)4、軌道交通信號機(jī)上海地鐵色燈信號機(jī)機(jī)車信號將地面信號傳遞給機(jī)車，在司機(jī)操作臺上顯示，這就是機(jī)車信號

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

4、”的概念。為保證行車安全，將列車正在運(yùn)行、停放的線路區(qū)段予以“封閉” ，不允許其他列車進(jìn)入此區(qū)段，以防止對向列車、后續(xù)列車的正面沖突或追尾事故的發(fā)生。5-3 閉塞區(qū)段的劃分長久以來，均以車站作為閉塞區(qū)段 1）車站值班員“眼見為實(shí)” 作為判斷標(biāo)準(zhǔn) ； 2）站間電報(bào)、 多次確定，作為允許列車通行的先決條件； 3）各種形式的信號指揮列車運(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)在已開始取消“固定閉塞區(qū)段” 的概念，從固定閉塞向移動閉塞方向發(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，用來檢查列車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)，代表鐵路自動信號的誕生。沒有列車進(jìn)入的軌道電路列車進(jìn)入后的軌道電路5-5 半自動閉塞人工開啟信號，列車經(jīng)過時自動關(guān)閉信號的閉塞方式。在進(jìn)站和出站處各安裝一個軌道電路，就可實(shí)現(xiàn)半自動閉塞。1、半自動閉塞的基本概念 半自動閉塞是人工辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號顯示發(fā)車后，出站信號機(jī)自動關(guān)閉的閉塞方法。利用繼電器電路來實(shí)現(xiàn)分界點(diǎn)間聯(lián)系的半自動閉塞叫做繼電半自動閉塞。以單線鐵路繼電半自動閉塞為例：單線繼電半自動閉塞示意圖 在一個區(qū)間的相鄰兩站設(shè)一對半自動閉塞機(jī)（BB），并經(jīng)過兩站間的閉塞 線連接起來，通過兩站半自動閉塞機(jī)的相互控制，并保證一個區(qū)間同時只有一列列車運(yùn)行。 1、半自動閉塞的基本概念

6、2、半自動閉塞的技術(shù)要求一、認(rèn)證行車安全方面1、單線繼電半自動閉塞，只有在區(qū)間空閑時，由發(fā)車站發(fā)出請求信號并收到接車站的同意信號后，發(fā)車站的閉塞機(jī)才能開通，出站信號機(jī)才能開放。接車站發(fā)出同意接車信號后，閉塞機(jī)應(yīng)處于閉塞狀態(tài)。2、當(dāng)列車出發(fā)進(jìn)入發(fā)車軌道電路區(qū)段時，雙方站的閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)。3、列車到達(dá)車站，進(jìn)入并出清軌道電路區(qū)段，接車進(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，在接車站未發(fā)送到達(dá)復(fù)原信號或事故復(fù)原信號之前，當(dāng)發(fā)生各種故障或錯誤辦理時，均不能使發(fā)車站閉塞機(jī)復(fù)原，更不能使發(fā)車站閉塞機(jī)開通。2、半自動閉塞的技術(shù)要求5、發(fā)車站閉塞機(jī)開放出站信號后，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)；列車到達(dá)接車站，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、繼電半自動閉塞專用的軌道電路，其長度不少于25m。半自動閉塞專用的軌道電路最好能避免人為無意分路的影響。7、繼電半自動閉塞的外線，任何一處發(fā)生斷線、接地、混線以及外電干擾故障時，或錯誤辦理時，均應(yīng)保證閉塞機(jī)不能錯誤開通。8、繼電半自動閉塞與站間閉塞 共用外線時，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)時也不應(yīng)該降低通話質(zhì)量和影響振鈴信號。9、繼電半自動閉塞電源設(shè)備停電恢復(fù)時，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

8、閉塞的技術(shù)要求二、提高行車效率方面 1、閉塞機(jī)開通后和列車未出發(fā)之前，允許發(fā)車站在出站信號機(jī)關(guān)閉狀態(tài)下取消已辦好的閉塞或變更發(fā)車進(jìn)路。2、閉塞機(jī)開通后，在發(fā)車站未開放出站信號或接車站信號之前，允許進(jìn)行站內(nèi)調(diào)車作業(yè)。3、閉塞機(jī)應(yīng)該動作迅速，辦理簡便，表示清楚。具有請求，開通，閉塞，列車出發(fā)通知和列車到達(dá)等表示。4、閉塞機(jī)能區(qū)分一般通話的呼叫信號和請求發(fā)車信號。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) 單線繼電半自動閉塞要求兩個車站

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)車站，乙站為接車站，辦理步驟如下： 1、甲站請求發(fā)車 2、乙站同意甲站發(fā)車 3、列車從甲站出發(fā) 4、列車到達(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，列車因故不能發(fā)車時，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)車站請求發(fā)車。收到接車站的回執(zhí)信號后， 取消閉塞復(fù)原 2、發(fā)車站收到對方站的同意接車信號后，但其出站信號機(jī)尚未開放以前取消閉塞復(fù)原 3、在電氣集中聯(lián)鎖的車站，發(fā)車站開放出站信號機(jī)后，列車尚未出發(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，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，行車安全全靠人為保護(hù)，因此兩站車站值班員必須共同確認(rèn)區(qū)間沒有被占用（列車沒有出發(fā)、區(qū)間沒有車運(yùn)行、列車整列到達(dá)），雙方出站信號機(jī)均關(guān)閉，并應(yīng)在行車設(shè)備檢查登記薄中登記，然后由發(fā)生故障的一方車站值班員打開鉛封，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； 、車到達(dá)接車站，因軌道電路故障不能辦理到達(dá)復(fù)原時； 3、裝有鑰匙路簽的車站，必須由區(qū)間返回原發(fā)車站的路用列車時。

11、 5-6 自動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，在列車占用該軌道電路線路時，信號自動顯示紅燈；前一段線路信號自動顯示黃燈；再前一段線路信號自動顯示綠燈。閉塞區(qū)段突破了“站”的限制，若車站區(qū)間8km，一段軌道電路，理論上站間可以同時有三列車。自動閉塞示意圖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、信息量大。但隨著無縫線路的出現(xiàn)，有絕緣軌道電路在運(yùn)營中的最薄弱環(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)行無絕緣改造。無絕緣軌道

12、電路示意（1）無絕緣軌道電路示意（2）無絕緣軌道電路示意（3）無絕緣軌道電路示意（4）軌道電路中再并聯(lián)一個同樣的電路則可以在這個電路中產(chǎn)生振蕩信號，這就是接收端。無絕緣軌道電路列車進(jìn)入則產(chǎn)生短路（車軸短路），振蕩信號消失，發(fā)出另一種信號。在相連的軌道電路中，使用不同的信號加以區(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)而將控制信息通過軌道電路送到機(jī)車上。無絕緣軌道電路的應(yīng)用6-1 聯(lián)鎖定義聯(lián)鎖是指為保證行車安全，而將軌道交通線路中的所有信號機(jī)、軌道電路及道岔等相對獨(dú)立的信號設(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)鎖辦法及作用列車進(jìn)站的進(jìn)路，或出站的進(jìn)路，都是

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

14、以及有效地利用車站行車設(shè)備，提高車站通過能力的重要措施。ATC系統(tǒng)ATC系統(tǒng)：列車按地面?zhèn)魉偷乃俣龋ɑ蚓嚯x）信息，自動控制列車運(yùn)行的信號設(shè)備。 后續(xù)列車根據(jù)與先行列車之間的距離和進(jìn)路條件，在車內(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，列車自動地控制運(yùn)行速度，進(jìn)行超速防護(hù)，確保列車高效、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)信號系統(tǒng)是通過設(shè)置在地面的色燈信號機(jī)來傳遞不同的行車命令，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)保證行車安全。ATC系統(tǒng)將機(jī)車信號作為主體信號，傳遞給列車的信號是具體的速度或距離信息，列車按調(diào)度人員設(shè)置

15、的時刻表，實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行、自動折返、自動調(diào)整停站時分，以及運(yùn)用程序定位實(shí)現(xiàn)列車在車站的停車控制。7-2 ATC系統(tǒng)的組成ATC 系統(tǒng)的設(shè)備組成 現(xiàn)場軌旁設(shè)備、車載信號設(shè)備、控制中心及車站信號設(shè)備ATC系統(tǒng)的功能組成 ATO、ATS、ATPATO列車自動運(yùn)行子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用于實(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。使用ATO子系統(tǒng)后，可以使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免了不必要的、過于劇烈的加速或減速，因此明顯提高了乘坐的舒適度，提高了列車準(zhǔn)點(diǎn)率及減少輪軌磨損。ATO子系統(tǒng)與列車的再生制動相配合，可以節(jié)省電能的消耗。ATS列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行

16、的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對全線列車運(yùn)行進(jìn)行管理。它給行車調(diào)度人員顯示全線列車的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運(yùn)行圖時及時做出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或者自動修整運(yùn)行圖）。通過ATO的接口，向旅客提供運(yùn)行信息通報(bào)（列車到達(dá)、出發(fā)時間、運(yùn)行方向、中途?？空久TP列車自動防護(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)列車的間隔控制、超速防護(hù)、進(jìn)路的安全監(jiān)控、車門和站臺屏蔽門的控制等功能。7-3 中央控制室 車站控制室車載ATC列車自動防護(hù)（ATP）接收天線列車自動防護(hù)（ATP）接收天線7-4 向列車傳送控制信號目前我國已建成的地鐵、輕軌，基本上都采用

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