《城市軌道交通概論（第2版）》項目五

城市軌道交通概述主講教師：項目5城市軌道交通通信與信號系統(tǒng)城市軌道交通通信與信號系統(tǒng)是城市軌道交通的主要技術裝備。通信系統(tǒng)為城市軌道交通運營提供重要的信息傳輸手段，確保信息實時傳送，是城市軌道交通得以順暢運營的重要技術支持。信號系統(tǒng)是城市軌道交通行車組織的中樞控制系統(tǒng)，它擔負著指揮、控制列車運行，提供設備狀態(tài)信息、列車位置信息，實現(xiàn)列車運行過程管理，以及保證列車運營安全和提高運營效率的重任，是城市軌道交通得以正常運營的重要技術保證。本項目主要介紹城市軌道交通通信與信號系統(tǒng)的相關知識。項目導入技能目標1.能辨別城市軌道交通通信系統(tǒng)的各組成部分。2.能辨別城市軌道交通信號系統(tǒng)的各組成部分。3.能區(qū)分城市軌道交通列車自動保護系統(tǒng)、列車自動駕駛系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控系統(tǒng)。知識目標1.熟悉城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成及其功能。2.熟悉城市軌道交通信號基礎設備的功能。3.掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識。4.掌握城市軌道交通列車自動控制系統(tǒng)的組成及其功能。思政目標1.具備愛黨愛國情懷。2.養(yǎng)成腳踏實地、認真負責的工作作風。3.踐行科學嚴謹、精益求精的工匠精神。學習目標項目五導航|CONTENTS131認識城市軌道交通通信系統(tǒng)2掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞認識城市軌道交通信號基礎設備了解列車自動控制系統(tǒng)4認識城市軌道交通通信系統(tǒng)5.1任務引入

2021年1月，貴州廣電新媒體產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司與貴陽市城市軌道交通集團有限公司打造的“GTV地鐵電視”正式在貴陽地鐵一號線上線。與以往的地鐵電視不同，“GTV地鐵電視”不僅以播放公益宣傳片為主，還將在春晚等重大活動時切入直播信號，讓乘客在出行途中就能享受優(yōu)質高清的直播內容。此外，相關負責人表示，地鐵電視作為流量極大的媒介，與貴州廣播電視臺寬帶電視融合后，將以“守正創(chuàng)新”為核心指導思想，逐步發(fā)展為重要的宣傳思想文化的平臺。

閱讀上述內容后請思考：除了上文中提到的地鐵電視，城市軌道交通通信系統(tǒng)還包括哪些設備設施？學習清單學習任務□傳輸系統(tǒng)的相關知識□電話系統(tǒng)的相關知識□無線通信系統(tǒng)的相關知識□廣播系統(tǒng)的相關知識□閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的相關知識□時鐘系統(tǒng)的相關知識□乘客信息系統(tǒng)的相關知識自我勉勵

請你每掌握一項學習任務，便在相應的方框中畫“√”。1．任務描述

通過總結城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成、作用、特點等相關內容，認識城市軌道交通通信系統(tǒng)。

（1）學習城市軌道交通通信系統(tǒng)的相關知識，并在網(wǎng)上查找相應的視頻和圖片。

（2）將學習后總結的內容及查到的視頻和圖片制作成vlog在班上演示。任務工單——認識城市軌道交通通信系統(tǒng)（2）在進行具體工作前，需要掌握城市軌道交通通信系統(tǒng)的相關知識。請各組組長組織組員學習相關資料，回答下列引導問題。

引導問題1：傳輸系統(tǒng)的作用是什么？

引導問題2：專用電話系統(tǒng)的作用是什么？

引導問題3：廣播系統(tǒng)的控制運行方式是什么？引導問題4：時鐘系統(tǒng)由哪幾部分組成？2．任務準備

（1）以3～5人為一組，并選出組長，將小組成員的信息填入表5-2（詳見教材）中。

（3）每人制訂一份工作計劃，并在組內進行闡述。組員之間進行提問與答疑，選出最佳的工作計劃，并填寫在表5-3（詳見教材）中。任務工單——認識城市軌道交通通信系統(tǒng)5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)

城市軌道交通通信系統(tǒng)包括傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等。5.1.1傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)是一個基于光纖的主干通信網(wǎng)，它除了用于傳輸通信系統(tǒng)所需的語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息外，還可以傳輸電力監(jiān)控、自動售檢票、列車自動控制、火災報警、機電設備監(jiān)控等系統(tǒng)的信息。

電話系統(tǒng)主要為城市軌道交通管理、運營及維修人員提供語音通信。電話系統(tǒng)從運用和功能上區(qū)分，可分為公務電話系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)。5.1.2電話系統(tǒng)5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)01公務電話系統(tǒng)

公務電話系統(tǒng)為城市軌道交通管理、運營及維修人員提供內部和外部語音通信。它是以數(shù)字程控交換機設備為核心，與數(shù)字程控交換機相連的電話分機分布在城市軌道交通各辦公管理部門、OCC、車站、設備室、車輛段及需要電話的其他區(qū)域。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)020502專用電話系統(tǒng)

專用電話系統(tǒng)的作用是為OCC的調度員、車站值班員、車輛段值班員、各車站的安保人員等提供直線電話服務功能，以及單呼、組呼、全呼、緊急呼叫、錄音等功能，并為區(qū)間電話（軌旁電話）、機房電話和一些內部電話提供自動交換功能，實現(xiàn)快捷而可靠的通信，以確保行車安全。由調度總機、調度臺和調度分機組成。調度電話分為行車調度電話、電力調度電話、火災報警調度電話、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)調度電話和公安調度電話等。1）調度電話為保證行車安全，供相鄰兩車站值班員之間聯(lián)系有關行車業(yè)務的電話。2）站間行車電話供駕駛員、區(qū)間維修人員與鄰站值班員及相關部門通話使用。3）區(qū)間電話小貼士為了組織調度電話系統(tǒng)，程控交換網(wǎng)內的全部電話機實行統(tǒng)一編碼，每一個分機都有一個單獨且唯一的號碼。調度員在呼叫某調度分機時，只要按一下與該分機號相對應的快速呼叫按鍵，就可由數(shù)字程控交換機將該分機呼出。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)

作用是為城市軌道交通系統(tǒng)的固定工作人員（如調度員、車站值班員等）與移動作業(yè)人員（如駕駛員、維修員等）之間提供語音和數(shù)據(jù)信息交換。無線通信系統(tǒng)包括行車調度臺、車輛段調度臺、環(huán)控調度臺、維修調度臺、保安調度臺等。各個調度臺都有對應的用戶，即無線通信設備（見圖），如行車調度臺對應的用戶有正線運營車載電臺、站務人員手持電臺、車站控制室電臺等。5.1.3無線通信系統(tǒng)無線通信設備

根據(jù)用途配置頻道，即有多少用途就配置多少頻道，每種頻道只作一種用途，空閑也不作他用。專用頻道方式有著設備簡單、通話速度快等特點。01專用頻道方式02多種用途共用一個頻道，即根據(jù)需要臨時分配、設置一個控制頻道和若干通話頻道，其通話頻道數(shù)少于用途數(shù)。集群方式有共用頻率、共用設施、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務、分擔費用和改善服務等優(yōu)點。集群方式5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的頻道配置方式有專用頻道方式和集群方式兩種。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)

01廣播系統(tǒng)的作用對乘客廣播用于通知列車發(fā)到、線路換乘、時間表變更、列車誤點、安全狀況、播放音樂等。廣播范圍包括站廳、站臺和列車車廂等。防災廣播用于突發(fā)或緊急情況時，組織指揮事故搶險，提高應急響應能力。對運營人員廣播用于發(fā)布相關通知信息，使運營人員協(xié)同配合工作。廣播范圍包括辦公區(qū)、站臺、站廳、運用庫、段內道岔群附近和人行道等。5.1.4廣播系統(tǒng)

城市軌道交通中使用的廣播系統(tǒng)不同于大型娛樂中心、鐵路車站、民航機場等地的廣播系統(tǒng)，它可以通過OCC的操作終端指揮整條線路的廣播，使整條線路中每個車站的廣播系統(tǒng)既可獨立又可成為統(tǒng)一整體。02020103廣播系統(tǒng)的控制運行方式

廣播系統(tǒng)由OCC和車站兩級控制，正常情況下以車站廣播為主，事故搶險及組織指揮時以OCC防災廣播為主。為滿足運營防災的需要，OCC環(huán)控調度員有最高優(yōu)先級。同一廣播優(yōu)先級時，預存語音信息優(yōu)先級高于人工廣播，通常預存語音信息防災廣播優(yōu)先級最高。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)特殊廣播暖人心5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)5.1.5閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)01閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能

主要由攝像機、控制部分、傳輸部分、監(jiān)視器、報警部分和網(wǎng)管部分等組成。它可以通過攝像機及其輔助設備（鏡頭、云臺等）直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況，還可以將被監(jiān)視場所的圖像內容、聲音內容同時傳送到OCC。02閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的控制運行方式

采用兩級控制方式，即OCC的中央級控制和各車站的車站級控制。其中，OCC負責監(jiān)控地鐵全線的運營情況，組織調度全線列車的運行；車站的相關人員則負責監(jiān)控本車站范圍內的運營情況。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)2二級母鐘系統(tǒng)

安裝在各車站及車輛段通信設備室，其子鐘安裝在各站設備區(qū)的生產(chǎn)、辦公用房間及站臺層。二級母鐘系統(tǒng)主要用于接收一級母鐘系統(tǒng)發(fā)送的標準時間，同時驅動子鐘轉動以顯示時間。車站內的數(shù)顯子鐘1一級母鐘系統(tǒng)

一級母鐘系統(tǒng)安裝于OCC，通過GPS接收衛(wèi)星時間信息，再通過機柜設備將時間信息傳送給各站的二級母鐘系統(tǒng)。5.1.6時鐘系統(tǒng)1．時鐘系統(tǒng)的組成5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)

正常情況下，時鐘系統(tǒng)使用中央控制運行方式，即由一級母鐘系統(tǒng)正常接收GPS信號，并將此信號轉換成標準時間信號，傳送給二級母鐘系統(tǒng)；當一級母鐘系統(tǒng)不能正常接收GPS信號時，一級母鐘系統(tǒng)將會通過自帶的晶振提供時間信號，并將其傳送給二級母鐘系統(tǒng)。

2．時鐘系統(tǒng)的控制運行方式

當一級母鐘系統(tǒng)不能正常接收GPS信號，且因故障不能向二級母鐘系統(tǒng)傳送時間信號時，時鐘系統(tǒng)會進入車站級控制運行方式，此時車站的二級母鐘系統(tǒng)會依靠其自身的晶振向其子鐘提供時間信號。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)5.1.7乘客信息系統(tǒng)緊急信息：01乘客信息系統(tǒng)的功能主要包括顯示緊急信息、列車服務信息、乘客引導信息，以及播放廣告等?？稍谔厥馇闆r時，播放臨時的通告和警示以提醒乘客；或在發(fā)生突發(fā)事件時，引導乘客迅速撤離，將損失降到最低，如圖所示。緊

急

信

息5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)列車服務信息：可向乘客提供列車到站時間、列車時間表、列車阻塞/異常、特別的列車服務安排等信息。乘客引導信息:引導乘客有秩序地候車和乘車，同時幫助疏導乘客，從而保證城市軌道交通的運力最大化。廣告：可為城市軌道交通系統(tǒng)帶來經(jīng)濟收益。它可與其他各類信息同步播出，提高乘客信息系統(tǒng)的信息傳播效率。5.1認識城市軌道交通通信系統(tǒng)02乘客信息系統(tǒng)的組成網(wǎng)絡子系統(tǒng)：指城市軌道交通主干通信網(wǎng)提供給乘客信息系統(tǒng)的通道，該通道用來傳輸從OCC到各車站的各種數(shù)據(jù)信號和控制信號。車載子系統(tǒng)：主要負責在列車行駛過程中播放列車到站信息、天氣預報、新聞等。車站子系統(tǒng):通過傳輸通道轉播來自OCC的實時信息，并在此基礎上疊加本站的信息，如列車運行信息和各類個性化信息等。中心子系統(tǒng):負責采集外部信息流，并對其進行編輯、處理，生成內部信息，按既定規(guī)則或版式將其播出，向乘客傳遞信息。12343．任務實施

按照本組選出的最佳工作計劃進行vlog的制作，并將制作過程中遇到的問題及解決辦法、學習體會及收獲記錄在表5-4（詳見教材）中。任務工單——認識城市軌道交通通信系統(tǒng)

4．考核評價

（1）各組派代表展示任務實施成果，指導教師從主題、內容、制作、解說等方面為各組的vlog打分，評出前三名。

（2）各組成員配合指導教師完成考核評價表，如表5-5（詳見教材）所示。認識城市軌道交通信號基礎設備5.2任務引入

各類信號是廣大乘客能夠乘坐城市軌道交通安全、快速出行的一道無形的保護網(wǎng)。由于城市軌道交通信號設備多種多樣，因此相關工作所涉及的內容比較復雜，所需的知識范圍廣、難度高。此外，信號系統(tǒng)的相關設備還與車輛、機電、線路、供電、通信等系統(tǒng)的相關設備之間存在密切聯(lián)系。閱讀上述內容后請思考：城市軌道交通信號系統(tǒng)中包括哪些設備設施？學習清單學習任務□繼電器的相關知識□信號機的相關知識□轉轍機的相關知識□軌道電路的相關知識□計軸器的相關知識自我勉勵

請你每掌握一項學習任務，便在相應的方框中畫“√”。1．任務描述

通過學習相關知識并參加知識競賽，認識城市軌道交通信號基礎設備。

（1）以小組為單位學習城市軌道交通信號基礎設備的相關知識。

（2）以小組為單位參加指導教師組織的關于城市軌道交通信號基礎設備的知識競賽。競賽過程中，各小組隨機搶答，答對得分，答錯不扣分，并由其他小組繼續(xù)搶答。任務工單——認識城市軌道交通信號基礎設備任務工單——認識城市軌道交通信號基礎設備（2）在進行具體工作前，需要掌握城市軌道交通信號基礎設備的相關知識。請各組組長組織組員學習相關資料，回答下列引導問題。

引導問題1：繼電器的工作原理是什么？

引導問題2：色燈信號機各種顏色燈光的含義分別是什么？

引導問題3：轉轍機的作用是什么？引導問題4：計軸器的工作原理是什么？

2．任務準備

（1）以3～5人為一組，并選出組長，將小組成員的信息填入表5-7（詳見教材）中。（3）每人制訂一份工作計劃，并在組內進行闡述。組員之間進行提問與答疑，選出最佳的工作計劃，并填寫在表5-8（詳見教材）中。5.2認識城市軌道交通信號基礎設備

城市軌道交通信號系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其作用是指揮行車，保證列車安全、高效地運行。城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由信號基礎設備、聯(lián)鎖設備、閉塞設備、列車自動控制系統(tǒng)等組成，如圖所示。本任務主要介紹城市軌道交通信號系統(tǒng)中的信號基礎設備。城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成5.2認識城市軌道交通信號基礎設備5.2.1繼電器

利用不同觸點的組合，完成不同電路連通與開斷的電器開關，它主要由線圈、鐵芯、銜鐵、引線片、推桿、中簧片、前接點和后接點等組成，如圖所示。

當繼電器線圈通電時，銜鐵被吸住，推桿升起，中簧片連接前接點，該組觸點電路接通。當繼電器線圈斷電時，銜鐵由于重力作用落下，推桿下落，中簧片連接后接點，連接該組觸點電路，同時斷開前組觸點電路。由此可見，繼電器具有開關特性，利用它可構成各種控制電路。5.2認識城市軌道交通信號基礎設備5.2.2信號機認識道岔防護信號機

城市軌道交通以車載信號為主體信號，正線區(qū)段基本不設信號機，只有在車輛段和道岔區(qū)段，為了調車作業(yè)的需要而設置地面信號機。城市軌道交通一般采用色燈信號機，它可分為高柱和矮柱兩種類型，如圖所示。

（a）高柱信號機

（b）矮柱信號機

色燈信號機5.2認識城市軌道交通信號基礎設備

色燈信號機是通過燈光的顏色、數(shù)目和亮燈狀態(tài)來表示信號的。城市軌道交通信號的基本色為紅色、黃色、綠色，輔色為藍色、白色。紅色表示停車，禁止越過信號機，即信號處于關閉狀態(tài)。黃色表示注意減速運行，即信號處于有條件的開放狀態(tài)。綠色表示可按規(guī)定速度通過，即信號處于正常開放狀態(tài)。藍色為調車信號，表示禁止越過調車信號機調車。白色若作為調車信號，則表示允許越過調車信號機調車；若作為引導信號，應加上紅色信號顯示，表示準許列車越過紅燈，以不超過20km/h的速度進站，并隨時做好停車準備。5.2認識城市軌道交通信號基礎設備

轉轍機（見圖5）是直接關系行車安全的設備，對保證行車安全、提高運輸效率起著重要作用。在聯(lián)鎖區(qū)內的每個道岔處都要設置一臺轉轍機，用以轉換道岔和鎖閉道岔。5.2.3轉轍機（1）轉換道岔，即根據(jù)需要將道岔轉換至定位或反位。（2）將道岔轉換至規(guī)定位置后，自動實行鎖閉，防止外力改變道岔位置。（3）正確反映道岔的實際位置，即在道岔的尖軌貼于基本軌后，給出相應的表示。（4）在發(fā)生擠岔或道岔長時間處于“四開”位置時，及時發(fā)出警報。（四開:尖軌與基本軌不密貼。)01轉轍機的作用5.2認識城市軌道交通信號基礎設備02轉轍機的分類

轉轍機按動作能源和傳動方式不同，可分為電動轉轍機和電動液壓轉轍機，前者采用機械傳動方式，后者采用液壓傳動方式；按供電電源不同，可分為直流轉轍機和交流轉轍機，前者采用直流電動機，后者采用三相異步電動機；按鎖閉方式不同，可分為內鎖閉轉轍機和外鎖閉轉轍機，前者的鎖閉機構位于轉轍機內部，后者需要依靠外部的鎖閉裝置。5.2認識城市軌道交通信號基礎設備5.2.4軌道電路01軌道電路的組成與工作原理軌道電路由送電端、受電端、絕緣節(jié)、軌端連續(xù)線等組成。

如圖（a）所示，當軌道上無車占用，且鋼軌完好無損時，軌道電路形成通路，軌道繼電器線圈有電流通過，銜鐵被吸起，中簧片連接前接點，綠燈或黃燈亮，表示列車可進入該區(qū)段運行。

如圖（b）所示，當軌道上有車占用時，由于輪對形成了電路回路，使得軌道繼電器線圈失去電流，從而使銜鐵落下，中簧片斷開前接點，連接后接點，綠燈滅，紅燈亮，表示列車不準進入該區(qū)段。

（a）列車可進入該區(qū)段運行

（b）列車不準進入該區(qū)段5.2認識城市軌道交通信號基礎設備02軌道電路的作用

從上述軌道電路的工作原理中可以看出：通過軌道電路可以檢查軌道是否空閑，檢查鋼軌的完整性，以及傳遞行車信息。

例如，音頻數(shù)字編碼軌道電路中傳送的行車信息，為列車自動控制系統(tǒng)直接提供控制列車運行所需要的前行列車位置、運行前方信號機狀態(tài)和線路條件等有關信息，以決定列車運行的目標速度，控制列車在當前運行速度下是否停車或減速。對于列車自動控制系統(tǒng)來說，帶有編碼信息的軌道電路是“車—地”之間傳輸信息的重要通道之一。5.2認識城市軌道交通信號基礎設備5.2.5計軸器

計軸器是通過檢測列車通過軌道上某一計軸點的車軸數(shù)，檢査兩個計軸點之間或軌道區(qū)段內的空閑情況；或通過判定列車通過計軸點的位置，自動校正列車行駛里程的設備，如圖所示。

計軸器的基本工作原理為：當車輪進入始端軌道傳感器作用區(qū)時，會切割發(fā)送磁頭端產(chǎn)生的磁力線，接收磁頭端會根據(jù)感應到的磁力線分布變化情況判斷是否有輪軸經(jīng)過，并將此信號轉換成車軸電脈沖信號發(fā)送給室內設備，開始進行加軸運算；當車輪進入末端軌道傳感器作用區(qū)時，傳感器同樣會發(fā)出電脈沖信號給室內設備，進行減軸運算。當計數(shù)器為0，表明此時區(qū)間無車；計數(shù)器不為0，則表明此時區(qū)間有車占用。計軸器主要由室外設備（軌道傳感器、軌旁電子監(jiān)測設備等）、室內設備（計軸電源、計軸主機等）和傳輸通道組成。匠心筑夢

中國城市軌道交通經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，經(jīng)歷了從落后一百年到世界矚目，從單一地下鐵路到多形態(tài)的城市軌道交通網(wǎng)絡，它承載了幾代人的聰明才智與無私奉獻。這其中有一個人將永遠不會被歷史忘記，他就是新中國第一個留蘇學習城市軌道交通專業(yè)、參與我國首條城市軌道交通建設、我國城市軌道交通事業(yè)的開拓者之一——中國工程院院士、北京交通大學軌道交通研究中心主任施仲衡。一般人到了花甲之年，就告別工作崗位，頤養(yǎng)天年了?？蓪τ谑┲俸鈦碚f，60歲之后，他反而更加忙碌了。20世紀90年代，北京、上海、廣州等城市都迎來了城市軌道交通的高速發(fā)展，在此期間他創(chuàng)造了中國城市軌道交通的多個“第一”。1993年，他帶領技術人員主持了我國城市軌道交通領域第一個國際招投標項目——廣州地鐵1號線，并在國內首創(chuàng)了城市軌道交通工程設計監(jiān)理制度。進入21世紀，到了耄耋之年的施仲衡帶領團隊開始攻堅軌道信號等城市軌道交通自動化運營技術。他說：“現(xiàn)在城市里地鐵越來越多，只有實現(xiàn)自動化，才能實現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)絡高效運行，這種核心技術，我們必須掌握在自己手里?！苯承闹糇鳛轭檰?，他多次參加技術研討，為我國自主研發(fā)城市軌道交通信號系統(tǒng)提出了大量建設性意見，并取得了矚目的成就。2010年，北京地鐵亦莊線試運營，這標志著城市軌道交通信號系統(tǒng)依靠純進口技術的歷史正式結束。2011年，北京地鐵房山線的開通吸引了國內外的廣泛關注，這是我國首條自主研發(fā)的全自動運行城市軌道交通線路，智能化水平達到了國際一流，實現(xiàn)了“無人駕駛”。施仲衡這一輩子最高興的，就是看到城市軌道交通連接城市的千家萬戶，為大家?guī)肀憷瑸槌鞘袔砘盍?。他說：“60多年來，我擔任多個城市的地鐵建設專家委員會主任，獲得過無數(shù)獎勵。但是最大的榮譽和獎勵莫過于在自己的有生之年可以看到曾經(jīng)的夢想開花結果，看到我們國家的城市軌道交通事業(yè)蓬勃發(fā)展。雖然我已經(jīng)90歲了，但只要身體條件允許，我還想為中國的城市軌道交通發(fā)展做一些事情，與大家共同開創(chuàng)中國城市軌道交通事業(yè)今天和未來的輝煌?！?．任務實施

按照本組選出的最佳工作計劃進行相關知識的學習，并參加指導教師組織的知識競賽。最后將競賽過程中答錯或不會的題目及其正確答案、學習體會及收獲記錄在表5-9（詳見教材）中。任務工單——認識城市軌道交通信號基礎設備

4．考核評價

（1）指導教師根據(jù)各組的得分情況評選出前三名。

（2）各組成員配合指導教師完成考核評價表，如表5-10（詳見教材）所示。掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞5.3任務引入

為什么城市軌道交通列車能夠在線路上安全、有序、高效地運行？為什么城市軌道交通列車能夠避免正面沖突或追尾等事故？這是由于聯(lián)鎖與閉塞設備發(fā)揮了作用。聯(lián)鎖與閉塞是保證列車安全、高效運行的重要手段，在城市軌道交通行車中具有不可替代的作用。閱讀上述內容后請思考：城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關設備有哪些？它們的作用方式又有哪些？學習清單學習任務□聯(lián)鎖的相關概念□聯(lián)鎖設備的種類□閉塞的相關概念□閉塞的方法□閉塞的制式自我勉勵

請你每掌握一項學習任務，便在相應的方框中畫“√”。1．任務描述

通過總結相關內容，掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識。（1）學習城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識。（2）將學習的內容總結成PPT在班上演示。任務工單——掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識（2）在進行具體工作前，需要掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識。請各組組長組織組員學習相關資料，回答下列引導問題。

引導問題1：什么是聯(lián)鎖和閉塞？

引導問題2：計算機聯(lián)鎖的工作原理是什么？

引導問題3：閉塞的方法有哪幾種？

2．任務準備

（1）以3～5人為一組，并選出組長，將小組成員的信息填入表5-12（詳見教材）中。（3）每人制訂一份工作計劃，并在組內進行闡述。組員之間進行提問與答疑，選出最佳的工作計劃，并填寫在表5-13（詳見教材）中。任務工單——掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞5.3.1聯(lián)鎖及聯(lián)鎖設備01聯(lián)鎖的相關概念

列車或機車車輛在運營線路范圍內運行的路徑稱為進路。

進路由道岔的開通方向決定，如果道岔開通方向不對，就有可能使兩列列車進入同一股道，從而引起撞車事故。因此，為了保障行車安全，進路要由信號機防護，信號機不開放，列車便不能開到進路里。由此可見，在信號機和道岔之間，以及信號機和信號機之間應建立一種相互制約的關系，才能保證行車的安全，這種制約關系稱為聯(lián)鎖。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞02聯(lián)鎖設備的種類控制車站的道岔、進路和信號機，并實現(xiàn)它們之間聯(lián)鎖的設備，稱為聯(lián)鎖設備。聯(lián)鎖設備既可以分散控制，又可以集中控制。城市軌道交通聯(lián)鎖設備主要有繼電聯(lián)鎖設備和計算機聯(lián)鎖設備。1）繼電聯(lián)鎖設備

以繼電器組成的電路來控制并實現(xiàn)聯(lián)鎖的設備稱為繼電聯(lián)鎖設備。繼電聯(lián)鎖設備采用電氣方法，通過信號樓內的控制臺操縱色燈信號機和轉轍機，使信號機、進路、道岔實現(xiàn)聯(lián)鎖，并監(jiān)督列車運行和線路占用情況。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞

計算機聯(lián)鎖設備是利用計算機對信號機、轉轍機等設備進行控制和監(jiān)督，進而實現(xiàn)信號設備遠程控制自動化，完成信號機、進路、道岔間的聯(lián)鎖，從而保證行車安全的。2）計算機聯(lián)鎖設備計算機聯(lián)鎖設備5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞小

貼

士

計算機聯(lián)鎖設備與繼電聯(lián)鎖設備相比，具有如下優(yōu)點。（1）計算機發(fā)出的控制信息和現(xiàn)場發(fā)回的表示信息，能由傳輸通道串行傳送，可節(jié)省大量的干線電纜。（2）計算機聯(lián)鎖設備用屏幕顯示代替表示盤，簡化結構，方便使用，還可根據(jù)需要多臺并機使用。（3）計算機聯(lián)鎖設備采用積木式模塊化軟件和硬件結構，便于站場變更，并容易實現(xiàn)故障控制、分析等功能。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞計算機聯(lián)鎖設備可劃分為人機交互層、聯(lián)鎖控制層、采集/驅動層和室外設備層等部分。01人機交互層：通過車站值班員或維修人員的操作，向聯(lián)鎖控制層輸入操作信息，接收聯(lián)鎖控制層輸出的反映設備工作狀態(tài)和行車作業(yè)情況的表示信息。02聯(lián)鎖控制層：車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，可實現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯運算。03采集/驅動層：聯(lián)鎖控制層與各個監(jiān)控對象之間的控制電路層，其主要功能是接收來自聯(lián)鎖控制層的道岔控制命令，操縱轉轍機，驅動道岔轉換，改變信號顯示，向聯(lián)鎖控制層傳輸?shù)啦頎顟B(tài)信息及軌道電路狀態(tài)信息。04室外設備層：包括信號機、道岔、軌道電路等室外設備及其相應的動作電路。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞5.3.2閉塞1．閉塞的相關概念為了確保列車在區(qū)間內的運行安全，列車由車站向區(qū)間發(fā)車時，必須確認區(qū)間內沒有列車，并遵循一定的規(guī)律組織行車，以免發(fā)生列車正面沖突或追尾等事故。這種按照一定規(guī)律組織列車在區(qū)間內運行，使連續(xù)發(fā)出的列車始終保持一定間隔的行車方法，稱為行車閉塞法，簡稱閉塞。用于完成閉塞的設備稱為閉塞設備。(閉塞設備必須保證在同區(qū)間、同一時間內只允許一趟列車占用的基本原則)什么是閉塞即按照規(guī)定好的時間間隔依次由車站發(fā)車，使前行列車和追蹤列車之間必須保持一定時間間隔的行車方法。由于不能確保列車在區(qū)間內的運行安全，我國已不再使用此種閉塞方法。01時間間隔法02即將線路劃分為若干個段落（區(qū)間或閉塞分區(qū)），在每個段落內同時只準許一列列車運行，使前行列車和追蹤列車之間必須保持一定的距離。這種方法是我國目前所采用的閉塞方法?？臻g間隔法5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞2．閉塞的方法城市軌道交通的閉塞方法包括時間間隔法和空間間隔法兩種。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞3．閉塞的制式閉塞的制式包括人工閉塞、半自動閉塞和自動閉塞。1人工閉塞：采用電氣路簽或路牌作為列車占用區(qū)間的憑證，由區(qū)間兩端的車站值班員確認區(qū)間是否空閑，并簽發(fā)行車憑證。在此種閉塞條件下，兩站之間只能運行一列列車，線路通過能力低。人工閉塞在我國已經(jīng)很少采用。2半自動閉塞：采用車站出站信號機的允許顯示信號作為列車占用區(qū)間的行車憑證，區(qū)間兩端的車站值班員通過專門的閉塞機來辦理閉塞手續(xù)。5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞3自動閉塞：將區(qū)間劃分為若干個小區(qū)間（稱為閉塞分區(qū)），并設置通過信號機進行防護，由車站出站信號機和區(qū)間通過信號機的顯示共同作為列車占用區(qū)間的憑證。02

可通過控制列車運行速度，保證列車按照空間間隔法實現(xiàn)閉塞。具有列車自動控制系統(tǒng)的自動閉塞可分為固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞三種，如下表所示。具有列車自動控制系統(tǒng)的自動閉塞01

沒有裝備列車自動控制系統(tǒng)，一般由地面信號機保證列車按照一定的空間間隔運行，裝備的機車信號作為輔助信號，主要傳輸信號控制信息。傳統(tǒng)的自動閉塞一般適用于列車運行速度不高于160km/h的情況。傳統(tǒng)的自動閉塞5.3掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞類別特點固定閉塞①采取分級速度控制模式，每個閉塞分區(qū)都有相應的速度級別；②追蹤目標點為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，為固定點；后行列車的開始制動點為開始減速的閉塞分區(qū)的始端，也為固定點準移動閉塞①采取目標距離控制模式，不設閉塞分區(qū)速度等級；②追蹤目標點為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，為固定點，留有一定的安全距離；后行列車的開始制動點由目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定，為非固定點移動閉塞①獨立于軌道電路，消除了以信號機分隔的固定閉塞區(qū)間；②追蹤目標點為前行列車的尾部，為留有一定安全距離的非固定點；后行列車的開始制動點由目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定，也為非固定點固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞的特點3．任務實施

按照本組選出的最佳工作計劃進行PPT的制作，并將制作過程中遇到的問題及解決辦法、學習體會及收獲記錄在表5-14（詳見教材）中。

4．考核評價

（1）各組派代表展示任務實施成果，指導教師從主題、內容、制作、解說等方面為各組的PPT打分，評出前三名。

（2）各組成員配合指導教師完成考核評價表，如表5-15（詳見教材）所示。任務工單——掌握城市軌道交通聯(lián)鎖與閉塞的相關知識了解列車自動控制系統(tǒng)5.4任務引入

隨著城鎮(zhèn)化建設步伐的加快，城市軌道交通迎來了新一輪建設高潮，城市軌道交通在現(xiàn)代城市公共交通中的地位日益顯著。城市軌道交通系統(tǒng)作為大容量的公共交通工具，其安全性直接關系到廣大乘客的生命安全，而列車自動控制系統(tǒng)就是確保行車安全和高效運營的核心技術和關鍵裝備。

閱讀上述內容后請思考：列車自動控制系統(tǒng)的組成是什么？它有哪些與行車相關的功能？學習清單學習任務□列車自動控制系統(tǒng)的組成□列車自動保護系統(tǒng)的組成與功能□列車自動駕駛系統(tǒng)的組成與功能□列車自動監(jiān)控系統(tǒng)的組成與功能自我勉勵

請你每掌握一項學習任務，便在相應的方框中畫“√”。1．任務描述

通過總結相關內容，了解列車自動控制系統(tǒng)的相關知識。

（1）學習城市軌道交通列車自動控制系統(tǒng)的相關知識。

（2）將學習的內容總結成PPT在班上演示。任務工單——了解列車自動控制系統(tǒng)（2）在進行具體工作前，需要掌握列車自動控制系統(tǒng)的相關知識。請各組組長組織組員學習相關資料，回答下列引導問題。

引導問題1：列車自動控制系統(tǒng)是什么？

引導問題2：列車自動保護系統(tǒng)有哪些功能？

引導問題3：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)由哪幾部分組成？2．任務準備

（1）以3～5人為一組，并選出組長，將小組成員的信息填入表5-18（詳見教材）中。（3）每人制訂一份工作計劃，并在組內進行闡述。組員之間進行提問與答疑，選出最佳的工作計劃，并填寫在表5-19（詳見教材）中。任務工單——了解列車自動控制系統(tǒng)5.4了解列車自動控制系統(tǒng)5.4.1列車自動控制系統(tǒng)概述城際列車自動控制系統(tǒng)

列車自動控制系統(tǒng)（以下簡稱ATC系統(tǒng)）是對列車運行全過程或一部分作業(yè)實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過獲取的地面信息和命令，控制列車運行速度，并調整與前行列車之間的安全距離，以保證列車之間按照空間間隔運行。ATC系統(tǒng)主要包括三個子系統(tǒng)，分別為列車自動保護系統(tǒng)（以下簡稱ATP系統(tǒng)）、列車自動駕駛系統(tǒng)（以下簡稱ATO系統(tǒng)）、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱ATS系統(tǒng)）。它們之間既相互獨立，又相互聯(lián)系，以確保列車安全、快速、短間隔時間和有序地運行。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)010203ATP系統(tǒng)：通過列車ATP系統(tǒng)和地面ATP系統(tǒng)間的信息傳輸，來實現(xiàn)列車間安全距離的監(jiān)控、速度控制、列車的超速防護、屏蔽門（或車門）開關的監(jiān)督和進路的安全監(jiān)控等功能，從而防止列車碰撞與出軌，確保列車和乘客的安全。ATO系統(tǒng)：主要通過車載ATO系統(tǒng)完成站間自動運行、列車速度調節(jié)和進站定點停車，并接受OCC的運行調度命令，實現(xiàn)列車運行的自動調整。ATS系統(tǒng)：主要功能是監(jiān)督列車狀態(tài)、產(chǎn)生列車時刻表、自動調整列車運行時刻、保證列車按時刻表正點運行、生成運行報告和統(tǒng)計報告、向旅客導向系統(tǒng)提供信息等。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)5.4.2ATP系統(tǒng)

ATP系統(tǒng)是保證行車安全、防止列車進入前方列車占用區(qū)間和防止超速運行的設備。

列車運行過程中，ATP系統(tǒng)會不斷將來自聯(lián)鎖設備和操作層面上的信息、線路信息、前方目標點的距離和允許速度信息等，通過軌道電路傳至車上，由ATP車載設備通過計算得到列車當前的允許速度，或由行車指揮中心計算出目標速度傳至車上，并由ATP車載設備測得列車的實際運行速度。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)01ATP系統(tǒng)的組成ATP系統(tǒng)主要由軌旁設備和車載設備兩部分組成，如圖所示。ATP系統(tǒng)1）軌旁設備

ATP系統(tǒng)的軌旁設備主要由ATP軌旁單元及其相關的發(fā)送/接收設備組成。作用是利用軌道電路發(fā)送數(shù)據(jù)信息到列車上。ATP系統(tǒng)一般是分區(qū)域進行控制的，每個區(qū)域都有軌旁單元和發(fā)送/接收設備，各區(qū)域的軌旁單元通過總線連接。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)2）車載設備

ATP系統(tǒng)的車載設備一般由ATP車載單元、測速裝置（見圖1）和發(fā)送/接收裝置（包括ATP天線，見圖2）組成。車載設備能根據(jù)地面設備提供的信號動態(tài)信息、線路靜態(tài)參數(shù)、臨時限速信息等，生成控制速度和目標距離的模式曲線，控制列車運行。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)02ATP系統(tǒng)的組成列車定位確定列車在路網(wǎng)中的地理位置。測量速度和距離確定列車的速度和位置監(jiān)督功能對列車安全的各個方面進行監(jiān)督。超速防護嚴密監(jiān)視列車運行速度，一旦超過允許速度，先提出警告，然后啟動緊急制動，并進行記錄。停車點保護通常在停車點的前方設置一段防護段，保證列車停在危險點前方?？刂屏熊囬g隔在保證行車安全的情況下，使兩列車的行車間隔最短，以提高運行效率。車門、屏蔽門控制只有列車停在規(guī)定的停車點，車門與屏蔽門才能打開。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)5.4.3ATO系統(tǒng)

ATO系統(tǒng)可代替駕駛員操作列車驅動、制動設備，實現(xiàn)列車的自動啟動、加速、勻速、制動等駕駛功能，以及為列車提供精確的位置信息。1．ATO系統(tǒng)的組成

ATO系統(tǒng)主要包括地面設備和車載設備兩部分。地面設備包括設在每個車站設備室內的停車模塊或ATO通信器，每個站臺設置的地面標志線圈或環(huán)路，以及聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口設備等。車載設備包括列車駕駛室內由微型計算機構成的ATO控制器、車底部的標志線圈及對位天線（包括接收和發(fā)送天線）。自動控制車門開閉：列車進站后，ATP系統(tǒng)會監(jiān)督開門條件，當ATP系統(tǒng)給出開門命令時，ATO系統(tǒng)會自動打開車門。無人自動折返：一種特殊情況下的駕駛模式。列車無須駕駛員控制，而且列車上的全部控制臺將被鎖閉。自動駕駛：列車運行速度自動調整、停車點目標制動、車站自動發(fā)車、區(qū)間內臨時停車、區(qū)間限速等。1235.4了解列車自動控制系統(tǒng)2.ATO系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能包括自動駕駛、無人自動折返、自動控制車門開閉，這三個功能相互之間獨立運行。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)5.4.4ATS系統(tǒng)ATS系統(tǒng)可通過計算機網(wǎng)絡，與ATP系統(tǒng)、ATO系統(tǒng)共同完成對列車運行狀態(tài)的自動監(jiān)控和管理。01ATS系統(tǒng)的組成

ATS系統(tǒng)由OCC的ATS設備和車站ATS設備組成。OCC的ATS設備主要包括調度工作站、培訓工作站、維護工作站、列車運行計劃工作站、系統(tǒng)服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡通信設備及電源設備等。車站ATS設備主要包括工作站、打印機、網(wǎng)絡接口和不間斷電源等。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)02ATS系統(tǒng)的功能

ATS系統(tǒng)的功能有列車監(jiān)視和追蹤、時刻表處理、自動排列進路，以及事件記錄、報告和報表的生成與打印等。1）列車監(jiān)視和追蹤

ATS系統(tǒng)可對所有在線運行的列車進行實時監(jiān)控和追蹤，自動記錄列車的運行過程，自動識別列車車次，以及自動生成、顯示、修改和優(yōu)化列車運行圖。c5.4了解列車自動控制系統(tǒng)2）時刻表處理3）自動排列進路ATS系統(tǒng)可對進路、信號機和道岔實行集中控制，保證列車的運行安全。

ATS系統(tǒng)可提供時刻表編制數(shù)據(jù)庫，存儲適合不同情況的多套時刻表，并隨時對時刻表的狀態(tài)進行比較和調整。c3）自動排列進路ATS系統(tǒng)能記錄大量與運行相關的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)要求提供各種統(tǒng)計功能，生成、打印各種統(tǒng)計報告和報表。5.4了解列車自動控制系統(tǒng)

基于通信的列車自動控制系統(tǒng)（以下簡稱CBTC系統(tǒng)）是指通過高精度的列車定位，以及雙向連續(xù)、大容量的車—地數(shù)據(jù)通信等，實現(xiàn)連續(xù)、自動的列車控制。由于CBTC系統(tǒng)能適應不同車型、不同車速、不同運量、不同牽引方式的列車，且大幅提高了列車區(qū)間通過能力，因此這種動態(tài)信號系統(tǒng)已成為城市軌道交通領域的核心技術之一。CBTC系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、車載設備、區(qū)域控制器和控制中心等組成。CBTC系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。（1）能實現(xiàn)車—地雙向、實時、高速度、大容量的信息傳輸，易于實現(xiàn)無人駕駛。（2）列車定位精度高，移動授權更新快。（3）軌旁設備簡單、可靠性高，