《鐵道信號自動控制技能訓(xùn)練》課件-7 第7章　城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成-信號與通信系統(tǒng)

第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成——信號與通信系統(tǒng)第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成——信號與通信系統(tǒng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【教學(xué)建議】【理論知識】

【實踐操作】

【評價跟進】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能掌握城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)的概念和作用。

2.能說出信號與通信系統(tǒng)中的各個不同功能的系統(tǒng)的作用。

3.能說明信號與通信系統(tǒng)中各系統(tǒng)的基本工作原理和相互之間的關(guān)系?！窘虒W(xué)建議】1.教學(xué)場地：在多媒體教室和信號與通信模擬實訓(xùn)室中進行，課后可實地參觀。

2.設(shè)備要求：軌道、道岔和軌道電路模型各1套，行車調(diào)度模擬沙盤1個，聯(lián)鎖系統(tǒng)和ATC系統(tǒng)仿真軟件各1套；傳輸電纜和光纜模型1套，站臺、站廳閉路電視1套，有線廣播系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)各1套。

3.課時要求：共6課時，其中課堂講授4課時，模擬操作2課時。【理論知識】

7.1城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用、特點和組成1.信號系統(tǒng)的作用和特點信號系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一。信號系統(tǒng)的作用是指揮行車，保證安全，提高效率。并且根據(jù)城市軌道交通高密度、短間隔、短站距和快速的特點，有著安全要求高、通過能力大、抗干擾能力強、可靠性高、自動化程度高等特點。改變了傳統(tǒng)的鐵路以地面信號顯示指揮行車的方式，以車載信號為主體信號，用計算機系統(tǒng)實現(xiàn)了速度控制、進路選擇、進路控制等，并逐步的向無人駕駛的方向發(fā)展。

2.信號系統(tǒng)的組成信號系統(tǒng)的設(shè)備主要有信號機、轉(zhuǎn)轍機、軌道電路、聯(lián)鎖系統(tǒng)和列車自動控制（ATC）系統(tǒng)（如圖7－1）。圖7-1信號系統(tǒng)的組成【理論知識】

7.1城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用、特點和組成【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備圖7-2信號機(1)色燈信號機色燈信號機是以其顯示燈光的顏色、數(shù)目和亮燈的狀態(tài)來表示信號。1.信號機(2)地面信號機

1)地面信號機的設(shè)置原則。2)信號機的設(shè)置。3)信號顯示的顏色。

2.轉(zhuǎn)轍機

1)轉(zhuǎn)換道岔的位置，根據(jù)需要定位和反位，要求具有足夠大的拉力，可帶動尖軌往返運動；當(dāng)尖軌受阻不能運動到底時，應(yīng)隨時通過操縱使尖軌回復(fù)原位。

2)道岔轉(zhuǎn)至所需位置而且貼緊后，實現(xiàn)鎖閉。

3)正確地反映道岔的實際位置，道岔的尖軌貼于基本軌后，正確地給出相應(yīng)的表示。4)道岔被擠或因故處于“四開”(兩側(cè)尖軌均不密貼)位置時，及時給出報警或表示，在道岔被擠未修復(fù)前不應(yīng)再使道岔轉(zhuǎn)換。

【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備3.軌道電路

(1)軌道電路的基本原理軌道電路是以鐵路線路軌道作為導(dǎo)體，兩端加以機械絕緣，接上送電和受電設(shè)備構(gòu)成的電路(見圖7-3)。圖7-3最簡單的軌道電路【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備1)軌道電路的兩端分別設(shè)有送電端和軌道繼電器(見圖7-4)。圖7-4軌道繼電器【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備2)當(dāng)軌道電路內(nèi)鋼軌完整，沒有列車占用軌道時，繼電器吸起，表示軌道電路空閑。

3)當(dāng)軌道電路被列車占用，軌道電路被輪對分路，輪對電阻遠小于軌道繼電器線圈的電阻，流經(jīng)軌道繼電器的電流大大減小，軌道繼電器落下，表示軌道電路被占用，這時軌道電路呈分路狀態(tài)。

4)當(dāng)軌道電路的鋼軌被折斷，軌道電路受電端軌道繼電器中無電流通過，此時，軌道電路設(shè)備反映鋼軌斷軌。

(2)音頻軌道電路城市軌道交通的軌道電路不僅用來檢測列車的占用，更重要的是傳輸列車的行車信息?！纠碚撝R】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備圖7-5音頻軌道電路原理圖1)傳輸軌道電路報文。

2)傳輸ATP列車報文。

3)雙向發(fā)送信息，具有方向性。4)作為列車的定位設(shè)備。【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備4.UPS電源設(shè)備圖7-6UPS結(jié)構(gòu)圖【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備【理論知識】

7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備(1)后備式UPS市電正常工作時，僅對市電起穩(wěn)壓作用。

(2)在線式UPS在線式開機逆變器始終處于工作狀態(tài)，市電正常時，UPS先將市電變成直流給蓄電池充電，然后逆變成交流電給負載；市電故障時，由蓄電池供電，逆變器輸出正常交流電。(3)在線互動式UPS市電正常時，逆變器反向工作給蓄電池充電；市電異常后，逆變器工作，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電并給負載供電?！纠碚撝R】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備聯(lián)鎖系統(tǒng)是城市軌道交通的重要組成部分，用來在車站和車輛段實現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系。所謂聯(lián)鎖，是指信號設(shè)備與相關(guān)因素的制約關(guān)系，我們這里所說的聯(lián)鎖其實是指車站信號設(shè)備之間的制約關(guān)系，是信號、道岔、進路之間的制約關(guān)系。聯(lián)鎖的基本內(nèi)容是：防止建立會導(dǎo)致機車車輛相沖突的進路，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路開通方向相符合的位置，必須使信號機的顯示與所建立的進路相符?！纠碚撝R】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備1、6502電氣集中。(1)控制臺控制臺是車站值班員指揮行車、調(diào)車控制中心指揮列車運行和調(diào)車作業(yè)的控制中心。

(2)區(qū)段人工解鎖區(qū)段人工解鎖是在更換繼電器、軌道電路停電恢復(fù)時解鎖設(shè)備，恢復(fù)電路到正常狀態(tài)；或者道岔區(qū)段不能解鎖時辦理故障解鎖，取消進路時不能關(guān)閉信號的情況下關(guān)閉信號。

(3)繼電器、繼電器組合及組合架繼電器部分是6502電氣集中的邏輯核心。

【理論知識】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備2.計算機聯(lián)鎖

(1)表示操作層表示操作層是人機界面，是將設(shè)備和列車運行情況進行圖形化顯示，可通過鼠標(biāo)和鍵盤操作命令實現(xiàn)聯(lián)鎖命令操作，接受操作員命令給邏輯層處理。

(2)邏輯層邏輯層是系統(tǒng)核心，是對聯(lián)鎖邏輯的處理。1)2取2。圖7-72取2系統(tǒng)【理論知識】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備2)3取2。

(3)執(zhí)行表示層執(zhí)行表示層是邏輯層和設(shè)備驅(qū)動層的接口，它分解邏輯層的命令，控制設(shè)備驅(qū)動層驅(qū)動設(shè)備，將采集設(shè)備驅(qū)動層的表示信息給邏輯層。

(4)設(shè)備驅(qū)動層設(shè)備驅(qū)動層是現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備。

(5)現(xiàn)場設(shè)備層現(xiàn)場設(shè)備層如道岔、轉(zhuǎn)轍機、信號機和軌道電路等現(xiàn)場設(shè)備。

3.聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制

(1)進路的建立進路建立指進路開始辦理到防護該進路的信號機開放的這一階段。

(2)進路解鎖

1)取消進路?！纠碚撝R】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備2)正常解鎖。圖7-8三點解鎖(3)列車運行的三級控制

1)中心級控制。

2)遠程控制終端的控制。

3)站級控制。【理論知識】

7.3聯(lián)鎖設(shè)備【理論知識】

7.4列車自動控制系統(tǒng)圖7-9連續(xù)式ATC速度碼系統(tǒng)列車自動控制（ATC）系統(tǒng)是城市軌道交通信號系統(tǒng)最重要的部分。它實現(xiàn)了列車指揮和運行的自動化，最大程度的保證列車安全，提高運輸效率。列車自動控制由列車自動防護（ATP）系統(tǒng)、列車自動駕駛（ATO）系統(tǒng)、列車自動監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)組成。1.列車自動防護系統(tǒng)

(1)列車駕駛模式1)ATO模式。

2)SM模式。

3)RM模式。

4)URM模式。

(2)ATP的工作原理

1)列車檢測。

2)列車自動限速。

3)制動模式?！纠碚撝R】

7.4列車自動控制系統(tǒng)圖7-10分級制動【理論知識】

7.4列車自動控制系統(tǒng)圖7-11一級制動4)制動方式。

5)車門控制。

2.列車自動駕駛系統(tǒng)(Automatic【理論知識】

7.4列車自動控制系統(tǒng)(1)ATO的工作原理ATO系統(tǒng)從ATP系統(tǒng)獲得最大允許速度和列車實時速度，并根據(jù)ATS系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的信息，發(fā)出牽引和制動命令，駕駛車輛運行。

(2)車門控制ATO只在自動模式下執(zhí)行車門開啟。

(3)ATO和ATP的關(guān)系圖7-12ATO和ATP的關(guān)系【理論知識】

7.4列車自動控制系統(tǒng)3.列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(1)ATS系統(tǒng)的構(gòu)成ATS系統(tǒng)主要包括控制中心設(shè)備和車站(車輛段)設(shè)備。

1)控制中心設(shè)備。圖7-13ATS系統(tǒng)控制中心設(shè)備【理論知識】

7.4列車自動控制系統(tǒng)2)車站設(shè)備。

(2)ATS系統(tǒng)的主要功能1)列車監(jiān)視。

2)時刻表處理。

3)自動建立進路。

4)列車運行調(diào)整。

(3)ATS系統(tǒng)的控制

1)中央級控制。

2)車站級控制。

3)現(xiàn)場控制?！纠碚撝R】

7.4列車自動控制系統(tǒng)【理論知識】

7.5通信傳輸系統(tǒng)城市軌道交通通信系統(tǒng)是指直接為軌道交通運營服務(wù)的，是保證列車快速、高效運行及乘客安全的一種內(nèi)部智能自動化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。城市軌道交通通信系統(tǒng)主要用于指揮列車運行；組織客運的指令發(fā)布；進行公務(wù)聯(lián)絡(luò)；有效地傳輸運營與安全管理相關(guān)的語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息。通信系統(tǒng)系統(tǒng)按其用途可分為綜合傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、閉路電視、廣播系統(tǒng)、商用通信系統(tǒng)和旅客信息系統(tǒng)等。【理論知識】

7.5通信傳輸系統(tǒng)1.傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖7-14傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)光纖骨干網(wǎng)光纖骨干網(wǎng)貫穿整個傳輸介質(zhì)，有光纖、電纜兩種傳輸介質(zhì)。

(2)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)、使用網(wǎng)絡(luò)的途徑。

(3)用戶接口卡用戶接口卡是用戶接入系統(tǒng)的硬件工具，其功能是使自身系統(tǒng)無限向外延伸。

(4)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通常是基于主流、成熟的操作系統(tǒng)，具有友好的操作界面，其功能是負責(zé)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的配置、擴展、管理和維護。

2.傳輸系統(tǒng)的運行方式

【理論知識】

7.5通信傳輸系統(tǒng)3.光纖通信

(1)光纖的結(jié)構(gòu)及其原理光纖是用石英玻璃(SiO2)制成的雙層同心圓柱，在包層外有兩層涂覆物來保護光纖。(2)光纖通信的安全光纖傳輸所依靠的是高能量的激光，其直徑為10~100μm，極其微小，在使用中要特別注意以下幾點：不要調(diào)整或修改激光及其控制電路；不要直接看光學(xué)端口或者光纖的末端；在準(zhǔn)備好連接電纜之前請不要移除保護蓋；小心接觸破損的光纖，避免銳利的光纖可能引起眼睛和皮膚傷害?！纠碚撝R】

7.5通信傳輸系統(tǒng)【理論知識】

7.6電話系統(tǒng)1.公務(wù)電話公務(wù)電話以數(shù)字程控交換機設(shè)備為核心，連接辦公室、OCC、車站、設(shè)備室等電話分機，以滿足城市軌道交通對內(nèi)和對外的通信，為保證安全和減少成本使用專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。圖7-15環(huán)形結(jié)構(gòu)【理論知識】

7.6電話系統(tǒng)2.調(diào)度電話

3.站內(nèi)和軌旁電話圖7-16調(diào)度電話系統(tǒng)【理論知識】

7.7無線調(diào)度系統(tǒng)

無線調(diào)度系統(tǒng)是調(diào)度與司機通信的唯一手段，也是移動作業(yè)人員、搶險人員實現(xiàn)通信的重要手段。無線調(diào)度系統(tǒng)有兩種形式，專用頻道方式和集群方式。1、集群通信系統(tǒng)的分類。2、無線集群調(diào)度系統(tǒng)的運行方式?！纠碚撝R】

7.8閉路電視1、閉路電視的組成和功能。閉路電視的設(shè)備主要分為分車站級和中心級。(1)圖像顯示(2)錄像功能(3)圖像文字疊加(4)駕駛員監(jiān)視功能2、閉路電視的控制。【理論知識】

7.9廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)是城市軌道交通運營行車組織的必要手段，它的主要作用有：對乘客廣播，通知列車到站、離站、線路換乘、時間表變更、列車誤點、安全狀況，播放音樂改善候車環(huán)境，站廳、站臺、列車車廂；防災(zāi)廣播，突發(fā)或緊急情況，組織指揮事故搶險，提高應(yīng)急響應(yīng)能力；對運營人員廣播，發(fā)布有關(guān)通知信息，協(xié)同配合工作，辦公區(qū)、站臺、站廳、運用庫、段內(nèi)道岔群附近、人行道。廣播系統(tǒng)由控制中心和車站兩級控制。廣播系統(tǒng)主要有控制中心廣播、車站廣播和車輛段廣播組成。

【理論知識】

7.10時鐘系統(tǒng)1.時鐘系統(tǒng)的組成

2.時鐘系統(tǒng)的控制模式

(1)中央控制運行模式中央控制運行模式是系統(tǒng)正常狀況的控制模式。

(2)車站級控制模式車站級控制模式是一級母鐘不能正常接收GPS信號且故障不能向二級母鐘傳送時間信號時使用，此時二級母鐘靠自身高穩(wěn)晶振運作提供子鐘時間信號，但不給其他系統(tǒng)提供時間信號。

1.商用通信系統(tǒng)的構(gòu)成

1)電源系統(tǒng)是為無線覆蓋系統(tǒng)設(shè)備和傳輸系統(tǒng)設(shè)備等提供可靠的工作電源。2)傳輸系統(tǒng)是基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要為商用通信運營商提供傳輸服務(wù)，在移動通信系統(tǒng)基站至信號引入站之間提供傳輸通道，同時可為無線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)控提供傳輸通道。

3)無線覆蓋系統(tǒng)，在每個地下車站商用通信機房各設(shè)置1套POI平臺，移動通信基站的下行信號經(jīng)由POI合路后，再分別傳送至站臺層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成射頻信號的下行覆蓋；反之，來自站臺層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道的上行信號，通過POI合路后，再分別送到各移動通信運營商基站的上行信號接收端，完成射頻信號的上行傳輸。

【理論知識】

7.10時鐘系統(tǒng)圖7-16漏泄同軸電纜工作原理2.漏泄同軸電纜【理論知識】

7.10時鐘系統(tǒng)【實踐操作】1.操作練習(xí)

1)在實訓(xùn)室中完成對信號