【鐵路實務】陳士甲 沖刺串講班課件 15-第1篇-第7章-7.3-通信工程施工-7.4-信號工程施工

7.3通信工程施工7.3通信工程施工線路施工通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點（包括終端節(jié)點、交換節(jié)點）和連接這些節(jié)點的傳輸系統(tǒng)有機地組織在一起，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時間等障礙來進行有效的信息交換。鐵路通信系統(tǒng)大多使用基于gsm通信的etcs（歐洲列車控制系統(tǒng)）技術(shù)，也就是gsm-r（gsm-railway，數(shù)字移動通信系統(tǒng)）。7.3通信工程施工一、光（電）纜概述1.光纖的結(jié)構(gòu)及分類（1）光纖的結(jié)構(gòu)光纖即光導纖維的簡稱，是光纖通信的傳輸媒介。光纖由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。7.3通信工程施工（2）光纖的分類光纖的分類方法很多，其中按傳輸模數(shù)分類可分為多模光纖、單模光纖。①多模光纖多模光纖是指在所考慮的波長上能傳播兩個以上東縛模的光纖。多模光纖只適用于低速率、短距離的光纖通信，目前數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng)大量采用多模光纖。束縛模是光纖中的一種特定模式7.3通信工程施工②單模光纖單模光纖是指在所考慮的波長上只能傳導一個束縛模的光纖。單模光纖避免了模式色散，適用于大容量、長距離傳輸。束縛模是光纖中的一種特定模式7.3通信工程施工2.光纜的分類及特點（1）光纜的種類光纜是指用單根光纖、多根光纖或光纖束制成的滿足光學特性、機械特性和環(huán)境性能指標要求的纜結(jié)構(gòu)，由纜芯、護層和加強芯組成。7.3通信工程施工光纜的種類較多，分類方法也多種多樣。按結(jié)構(gòu)分類可分為層絞式光纜、中心束管式光纜、骨架式光纜和蝶形光纜；7.3通信工程施工二、通信線路施工技術(shù)通信線路施工內(nèi)容主要包括徑路復測、光電纜單盤檢驗及配盤、光電纜敷設、光纜接續(xù)及引入、電纜接續(xù)及引入、光纜檢測、電纜檢測、光纖監(jiān)測系統(tǒng)安裝與調(diào)試等。光（電）纜及配套器材應進行進場驗收。7.3通信工程施工設備安裝及調(diào)試一.機房設備配線1.交流電源線、直流電源線、光纖、各種通信線等，按不同的路由分開布放。通信電纜與電源線的平行距離不小于50mm。（防止電源線產(chǎn)生的電磁場對通信信號造成干擾）7.3通信工程施工2.線纜彎曲均勻、圓滑。大對數(shù)對絞電纜的彎曲半徑不小于電纜外徑的10倍非屏蔽對絞電纜的彎曲半徑不小于電纜外徑的5倍，同軸電纜的彎曲半徑不小于電纜外徑的15倍，室內(nèi)光纜的彎曲半徑不小于光纜外徑的15倍，光纖跳線的彎曲半徑不小于50mm。7.3通信工程施工3.室內(nèi)各種配線中間無接頭。（接頭處可能會增加電阻，導致電流傳輸效率降，及因接觸不良或松動而導致溫度升高，長期下來可能會引發(fā)火災等安全隱患。）4.敷設好的纜線兩端貼有標簽，標明型號、長度及起止設備名稱等必要的信息；標簽采用不易損壞脫落的材料。7.3通信工程施工5.電源線顏色應按以下原則配置：①交流電源線：A相，黃色；B相，綠色；C相，紅色；零線，天藍色或黑色；保護地線，黃綠雙色。②直流電源線：正極，紅色；負極，藍色。③當電源線外皮無法區(qū)分時，應按上述原則進行標識。7.3通信工程施工系統(tǒng)安裝及調(diào)試一、通信網(wǎng)及其構(gòu)成要素（一）概念通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點（包括終端節(jié)點、交換節(jié)點）和連接這些節(jié)點的傳輸系統(tǒng)有機地組織在一起，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。通信網(wǎng)上任意兩個用戶間、設備間或一個用戶和一個設備間均可進行用戶信息（如語音、數(shù)據(jù)、圖像等）、控制信息（如信令信息、路由信息等）和網(wǎng)絡管理信息的交換。7.3通信工程施工（二）通信網(wǎng)的構(gòu)成要素實際的通信網(wǎng)是由軟件和硬件按特定方式構(gòu)成的一個通信系統(tǒng)。從硬件構(gòu)成來看，通信網(wǎng)由終端節(jié)點（電話機、傳真機、計算機）、交換節(jié)點、業(yè)務節(jié)點（語音信箱系統(tǒng)）和傳輸系統(tǒng)（傳輸媒介）構(gòu)成，它們完成通信網(wǎng)的基本功能：接入、交換和傳輸

7.3通信工程施工軟件設施則包括信令、協(xié)議、控制、管理、計費等，它們主要完成通信網(wǎng)的控制、管理、運營和維護，實現(xiàn)通信網(wǎng)的智能化。7.3通信工程施工（三）通信網(wǎng)的功能和分類任何通信網(wǎng)絡都具有信息傳送、信息處理、信令機制、網(wǎng)絡管理功能。網(wǎng)絡管理功能主要負責網(wǎng)絡的運營管理、維護管理和資源管理，保證網(wǎng)絡在正常和故障情況下的服務質(zhì)量，是整個通信網(wǎng)中最具智能的部分。7.3通信工程施工分類：1.按業(yè)務類型可分為：電話通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)2.按空間距離和覆蓋范圍可分為：廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。3.按信號傳輸方式可分為：模擬通信網(wǎng)和數(shù)字通信網(wǎng)。4.按運營方式可分為：公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)（如防空通信網(wǎng)、軍事指揮網(wǎng)、遙感遙測網(wǎng)等）。5.按通信的終端可分為：可分為固定通信網(wǎng)和移動通信網(wǎng)。7.3通信工程施工二、光通信系統(tǒng)光通信系統(tǒng)通常指通過光纖傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，是目前通信系統(tǒng)中最常用的傳輸系統(tǒng)。（一）光纖通信系統(tǒng)（1）光纖通信是以光波作為載頻、以光導纖維（簡稱光纖）作為傳輸媒介、遵循相應的技術(shù)體制的一種通信方式。最基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機、光纖線路（包括光纜和光中繼器）和光接收機組成。7.3通信工程施工（2）光纖通信系統(tǒng)通常采用數(shù)字編碼、強度調(diào)制、直接檢波（馬強檢波）等技術(shù)。數(shù)字編碼用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。強度調(diào)制就是在光端機發(fā)送端，通過調(diào)制器用電信號控制光源的發(fā)光強度，使光強度隨信號電流線性變化（這里的光強度是指單位面積上的光功率）。直接檢波是指在光端機接收端，用光電檢測器直接檢測光的有無，再轉(zhuǎn)化為電信號。7.3通信工程施工（二）光傳輸媒質(zhì)（1）光纖是光通信系統(tǒng)最普遍和最重要的傳輸媒質(zhì)，它由單根玻璃纖芯、緊靠纖芯的包層、一次涂覆層以及套塑保護層組成。纖芯和包層由兩種光學性能不同的介質(zhì)構(gòu)成。（2）光在光纖中傳播，會產(chǎn)生信號的衰減和畸變，其主要原因是光纖中存在損耗和色散。損耗和色散是光纖最重要的兩個傳輸特性，它們直接影響光傳輸?shù)男阅?。吸收損耗是因為光波在傳輸中有部分光能轉(zhuǎn)化為熱能：散射損耗是因為材料的折射率不均勻或有缺陷、光纖表面畸變或粗糙造成的7.4信號工程施工7.4信號工程施工光電纜線路施工1.一般規(guī)定（1）信號光電纜線路施工包括徑路復測、單盤測試、配盤及運輸、光電纜敷設、光電纜防護、光電纜接續(xù)、電纜成端、箱盒安裝、箱盒配線等。（2）信號光電纜敷設前應進行單盤測試，接續(xù)前、后應進行電氣測試，室內(nèi)外設備連接前應進行全程測試，并應做好測試記錄。7.4信號工程施工2.光電纜敷設主要控制要點（1）信號電纜敷設時應符合下列要求：①信號電纜與通信電纜同槽敷設時，信號電纜應敷設在靠線路一側(cè)。②電纜敷設前，應再次確認電纜端別。敷設時引入室內(nèi)側(cè)為B端，室外設備側(cè)為A端，電纜按A、B端相接進行敷設。③非耐寒電纜在環(huán)境溫度低于-5℃、耐寒護套電纜在環(huán)境溫度低于-10℃敷設時應采取加溫措施。（低溫環(huán)境可能導致電纜的絕緣性能下降，增加電纜損壞的風險）7.4信號工程施工（2）信號電纜敷設的彎曲半徑應符合下列要求：①綜合護套信號電纜彎曲半徑不得小于電纜外徑的15倍。②內(nèi)屏蔽數(shù)字電纜彎曲半徑不得小于電纜外徑的20倍。③應答器數(shù)據(jù)傳輸電纜彎曲半徑不得小于電纜外徑的20倍。④應答器尾纜彎曲半徑不得小于電纜外徑的10倍。彎曲半徑過小，可能會導致電纜內(nèi)部的導體或絕緣層受損7.4信號工程施工4.信號電纜接續(xù)信號電纜接續(xù)應符合下列要求：（1）電纜穿越鐵路、公路及道口時，在距鐵路鋼軌、公路和道口的邊緣2000mm內(nèi)的地方不得進行地下接續(xù)。（2）電纜接續(xù)盒應水平放置，接頭兩端各300mm內(nèi)不得彎曲。埋設于地下的接續(xù)盒應用電纜槽防護，防護長度不應小于1000mm。（3）同徑路上的相鄰電纜接續(xù)盒的距離不宜小于1000mm。7.4信號工程施工5.道岔融雪裝置1）道岔融雪裝置的組成主要設備包括室內(nèi)控制終端、氣象站設備、融雪控制柜、隔離變壓器、道岔加熱條等2）道岔融雪裝置的作用當鐵路線路發(fā)生降雪時，道岔融雪系統(tǒng)可自動或人工啟動電加熱融雪電路，融化道岔開口處的積雪，以保證道岔動作正常。7.4信號工程施工軌道電路施工1.軌道電路在鐵路信號系統(tǒng)中的作用以鐵路的兩條鋼軌作為導體，在一定區(qū)段的鋼軌兩端，以鋼軌絕緣為界限，這樣構(gòu)成的電氣回路稱為軌道電路。線路空閑：繼電器吸起線路占用：繼電器落下7.4信號工程施工軌道電路的作用是檢查列車是否占用線路，檢查和監(jiān)督軌道區(qū)段是否完好或被占用，鎖閉占用道岔區(qū)段的道岔，絕對保證道岔區(qū)段被占用時該道岔不能轉(zhuǎn)動。通過鋼軌傳遞的列車運行前方軌道電路占用信息，使信號機根據(jù)所防護區(qū)段及前方鄰近區(qū)段被占用情況的變化而自動變換信號顯示，給后續(xù)運行列車發(fā)出明確信號指示，確保行車安全。7.4信號工程施工2.軌道電路雖然種類、制式很多，現(xiàn)在常用的有97型25Hz相敏軌道電路、高壓脈沖軌道電路、ZPW-2000系列無絕緣軌道電路等。（1）高壓脈沖軌道電路高壓脈沖軌道電路分室內(nèi)、室外兩部分，室內(nèi)部分主要由高壓脈沖軌道柜、高壓脈沖發(fā)碼器、高壓脈沖隔離盒、高壓脈沖譯碼器、二元差動繼電器等組成。室外部分主要由送受電軌道箱及送受電軌道變壓器、電阻器、扼流變壓器、道岔跳線、箱盒及鋼軌連接線等組成。7.4信號工程施工（2）ZPW-2000系列無絕緣軌道電路1）ZPW-2000系列軌道電路按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為區(qū)間和站內(nèi)軌道電路7.4信號工程施工2)區(qū)間軌道電路：主要設備分為室內(nèi)、室外兩部分，室內(nèi)主要設備由無絕緣移頻軌道電路機柜、無絕緣移頻軌道電路接口柜、發(fā)送器、接收器、衰耗器、防雷模擬網(wǎng)絡盤、發(fā)送冗余控制器等組成，室外設備主要由空芯線圈、調(diào)諧匹配單元、軌道電路防雷單元、單雙體盒、扼流變壓器、補償電容、鋼軌連接線等組成。7.4信號工程施工3）站內(nèi)軌道電路通過機械絕緣節(jié)實現(xiàn)兩相鄰軌道電路間的電氣隔離。主要設備分為室內(nèi)、室外兩部分，室內(nèi)主要設備由無絕緣移頻軌道電路機柜、無絕緣移頻軌道電路接口柜、發(fā)送器、接收器、衰耗器、防雷模擬網(wǎng)絡盤、發(fā)送冗余控制器等組成，室外設備主要由匹配變壓器、軌道電路防雷單元、單雙體盒、扼流適配變壓器、補償電容、鋼軌連接線等組成。7.4信號工程施工3.機械絕緣節(jié)的設置規(guī)定1）絕緣節(jié)配置絕緣節(jié)的兩個鋼軌絕緣應對齊設置；不能對齊時，兩個鋼軌絕緣錯開的距離不宜大于2.5m。2）異型鋼軌接頭異型鋼軌接頭處不得設置鋼軌絕緣。（可能會導致絕緣失效）3）膠接接頭站內(nèi)正線的絕緣節(jié)宜采用膠接絕緣接頭，并應符合膠接或配軌的要求7.4信號工程施工4）交叉渡線電氣化區(qū)段交叉渡線處須增加一對絕緣節(jié)，防止牽引回流對軌道電路造成的影響。5）信號機與絕緣節(jié)設置規(guī)定接近信號機、進站信號機、進路信號機、出站信號機、通過信號機以及調(diào)車信號機處的機械絕緣節(jié)應與信號機并列設置，無法并列時應符合下列規(guī)定：7.4信號工程施工（1）接近信號機、進站信號機、接車進路信號機、接發(fā)車進路信號機、線路所通過信號機以及自動閉塞區(qū)間并置的通過信號機處，絕緣節(jié)可設置于信號機前方1m至后方1m的范圍內(nèi)。（2）發(fā)車進路信號機、出站兼發(fā)車進路信號機、出站信號機以及自動閉塞區(qū)間單置的通過信號機處絕緣節(jié)可設置于信號機前方1m至后方6.5m的范圍內(nèi)。（3）調(diào)車信號機處的絕緣節(jié)可設置于信號機前方至后方1m的范圍內(nèi)。7.4信號工程施工信號機施工信號機：鐵路信號現(xiàn)實的機具7.4信號工程施工1.信號機的分類（1）信號機按類型分為色燈信號機、臂板信號機和機車信號機。（2）信號機按用途分為進站、出站、通過、進路、預告、接近、遮斷、駝峰、駝峰輔助、復示、調(diào)車信號機等色燈信號機機車信號機7.4信號工程施工1.信號機的分類（1）信號機按類型分為色燈信號機、臂板信號機和機車信號機。（2）信號機按用途分為進站、出站、通過、進路、預告、接近、遮斷、駝峰、駝峰輔助、復示、調(diào)車信號機等7.4信號工程施工2.信號機及表示器顯示距離要求（1）進站、通過、接近、遮斷信號機，不得小于1000m。（2）高柱出站、高柱進路信號機，不得小于800m。（3）預告、駝峰、駝峰輔助信號機，不得小于400m。（4）調(diào)車、矮型出站、矮型進路、復示信號機，容許、引導信號及各種表示器，不得小于200m。（5）在地形、地物影響視線的地方，進站、通過、接近、預告、遮斷信號機的顯示距離，在最壞的條件下，不得小于200m。7.4信號工程施工設備安裝及調(diào)試1.鐵路信號定義及概述信號是指示列車運行及調(diào)車作業(yè)的命令，有關(guān)行車人員必須嚴格執(zhí)行。鐵路信號是鐵路上用的信號、聯(lián)鎖、閉塞等設備的總稱，是保證行車安全，提高區(qū)間、車站的通過能力以及編組站的解編能力的自動控制和遠程控制技術(shù)的總稱，是鐵路運輸基本設備之一，是列車運行的眼睛和大腦。為確保行車安全，信號系統(tǒng)設備必須做到“故障-安全”7.4信號工程施工車站聯(lián)鎖（interlocking）在鐵路車站上，為了保證機車車輛和列車在進路上的安全，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條件，利用機械、電氣自動控制和遠程控制、計算機等技術(shù)和設備，使車站范圍內(nèi)的信號機、進路和進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)設備稱為聯(lián)鎖設備。7.4信號工程施工區(qū)間閉塞：由于鐵路車輛的制動距離較汽車長得多（以高鐵最明顯），當列車運行途中發(fā)現(xiàn)前方線路有危險狀況時，大多數(shù)情況下都是來不及停車的，所以將鐵道分為一個個區(qū)塊（閉塞區(qū)間），同一個區(qū)間內(nèi)不得駛?cè)雰闪幸陨系牧熊囈苑乐故鹿实陌l(fā)生，這就是閉塞，這種安全保障措施就叫閉塞方式，是鐵路上列車安全運行的基本要求。7.4信號工程施工2.鐵路行車基本閉塞法鐵路行車基本采用半自動閉塞、自動站間閉塞、自動閉塞三種閉塞方式。半自動站間閉塞自動閉塞7.4信號工程施工3.高速鐵路信號主要系統(tǒng)高速鐵路信號系統(tǒng)主要設備包括無線閉塞中心（RBC）、列車運行控制系統(tǒng)、分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI）、信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（CSM）、電源系統(tǒng)等。7.4信號工程施工1）無線閉塞中心（RBC）無線閉塞中心是根據(jù)聯(lián)鎖、臨時限速服務器、相鄰無線閉塞中心、調(diào)度集中系統(tǒng)和車載設備提供的信息，生成列車行車許可等控制信息，并通過無線通信方式，發(fā)送給車載設備，以控制列車的安全追蹤運行。無線閉塞中心在CTCS-3級及以上的線路中使用。7.4信號工程施工2）列車運行控制系統(tǒng)列車運行控制系統(tǒng)簡稱“列控系統(tǒng)”，是保證列車安全、快速運行的系統(tǒng)。其主要功能包括軌道電路狀態(tài)判斷、軌道電路編碼、軌道電路發(fā)碼方向控制、區(qū)間改變運行方向、區(qū)間通過信號機點燈、區(qū)間占用邏輯檢查、有源應器實時編碼、發(fā)送應答器報文、異物侵線及地震預警防護、站臺門控制、維護診斷、異常處理等。7.4信號工程施工3）分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)是綜合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，采用智能化分散自律設計原則，以列車運行調(diào)整計劃控制為中心，兼顧列車與調(diào)車作業(yè)的高度自動化的調(diào)度指揮系統(tǒng)。7.4信號工程施工4）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是以計算機為主要技術(shù)手段實現(xiàn)車站聯(lián)鎖控制的信號系統(tǒng)。滿足各種車站、車場和運輸作業(yè)的需要，保證行車安全，提高運輸效率，改善勞動條件，并具備大信息量和聯(lián)網(wǎng)能力。7.4信號工程施工5）系統(tǒng)等級劃分中國鐵路信號列車運行控制系統(tǒng)按功能劃分共配置為5級（CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4）（1）CTCS-0級由通用機車信號和運行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。7.4信號工程施工（2）CTCS-1級面向160km/h以下的區(qū)段，在既有設備基礎(chǔ)上強化改造，達到機車信號主體化要求，增加點式設備（應答器），實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能。①由分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、車載主體化機車信號、車站聯(lián)鎖、區(qū)間自閉/自動站間閉塞、信號機、應答器等構(gòu)成。②應答器既用于上傳列車定位絕對坐標，又用于上傳線路數(shù)據(jù)信息及地面信號變化信息。7.4信號工程施工（3）CTCS-2級是基于軌道傳輸控制信息的列車運行控制系統(tǒng)。利用GSM-R網(wǎng)絡傳輸列車運行信息，利用信標（通常指應答器）進行列車絕對位置校正：①CTCS-2級面向提速干線和高速新線，采用車-地一體化設計，適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。②CTCS-2級由分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI）、區(qū)間自閉ZPW2000系列軌道電路、信號機、應答器、無線網(wǎng)絡GSM-R、臨時限速服務器等構(gòu)成。7.4信號工程施工③應答器既用于上傳列車定位絕對坐標、運行方向、等級切換信息，又用于上傳線路數(shù)據(jù)信息及地面信號變化等信息。GSM-R主要用于傳遞列車運營信息及故障信息。7.4信號工程施工（4）CTCS-3級是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統(tǒng)，并利用信標進行列車絕對位置校正：①CTCS-3級面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無線通信的固定閉塞或虛擬自動閉塞。②CTCS-3級適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。7.4信號工程施工（5）CTCS-4級是基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。利用測速電機結(jié)合電子地圖進行列車定位，采用信標進行列車絕對位置校正。CTCS-4級面向高速新線或特殊線路，基于無線通信傳輸平臺，可實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞。7.4信號工程施工6）信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（CSM）信號集中監(jiān)測系統(tǒng)是監(jiān)測信號設備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號設備隱患、分析診斷信號設備故障、實現(xiàn)信號子系統(tǒng)接口信息安全監(jiān)督、輔助和指導現(xiàn)場維修及故障處理、提高電務系統(tǒng)設備運用質(zhì)量和維護水平的重