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1、第一章第一章 城市轨道交通信号城市轨道交通信号设备概述设备概述孙孙 健健主要内容主要内容第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点第二节第二节 城市轨道交通信号系统组成城市轨道交通信号系统组成第三节第三节 城市轨道交通信号系统的地域分布城市轨道交通信号系统的地域分布第四节第四节 城市轨道交通信号的功能及其实现城市轨道交通信号的功能及其实现第五节第五节 我国城市轨道交通信号技术的发展我国城市轨道交通信号技术的发展第六节第六节 城市轨道交通信号系统的发展趋势城市轨道交通信号系统的发展趋势第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点一、城市轨道交通的特点
2、一、城市轨道交通的特点与道路交通相比（优点）：与道路交通相比（优点）：1、容量大、容量大2、运行准时、速达、运行准时、速达3、安全，利于环境保护、安全，利于环境保护4、节省土地资源、节省土地资源（缺点）：（缺点）：成本高，建设周期长，技术含量高建设难度大，一成本高，建设周期长，技术含量高建设难度大，一旦遇有自然灾害尤其是火灾，乘客疏散困难。旦遇有自然灾害尤其是火灾，乘客疏散困难。第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点与铁路相比的特点：与铁路相比的特点：1.运营范围不同运营范围不同2.运行速度运行速度3.服务对象服务对象4.线路与轨道线路与轨道5.车站车站6.车辆段车
3、辆段7.车辆车辆8.供电供电9.通信信号通信信号10.运营管理运营管理第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点【内容】轨道交通系统的车站直接服务于旅客。【内容】轨道交通系统的车站直接服务于旅客。在规划与设计轨道交通车站时，要注意到其不同在规划与设计轨道交通车站时，要注意到其不同于城市间车站，主要体现在以下几个方面：于城市间车站，主要体现在以下几个方面：（1）需要处理的行李很少或没有。）需要处理的行李很少或没有。（2）旅客密度高，流量大，进出口的设计需要）旅客密度高，流量大，进出口的设计需要更快速有效，因此，车辆设计也包含了较多、较更快速有效，因此，车辆设计也包含了较多
4、、较宽的自动门，站台设计一般与车厢地板同高。宽的自动门，站台设计一般与车厢地板同高。（3）列车间隔较短，一般非高峰期间隔为）列车间隔较短，一般非高峰期间隔为510分，高峰期最小间隔可达分，高峰期最小间隔可达90秒，从而不秒，从而不需要太多的等待候车空间和设施。需要太多的等待候车空间和设施。第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点（4）需要设计或预留自动）需要设计或预留自动检售票设施。检售票设施。（5）当设计成高架或地下）当设计成高架或地下型式时，要注意纵向流通型式时，要注意纵向流通径路，与街道要保持良好径路，与街道要保持良好连接。连接。（6）城市车站位于高犯罪区时，要
5、有特殊的保安措施。）城市车站位于高犯罪区时，要有特殊的保安措施。（7）在郊区车站，需要为巴士、私家车提供乘降设施以及相应）在郊区车站，需要为巴士、私家车提供乘降设施以及相应的停车存放场所。的停车存放场所。第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点二、城市轨道交通对信号系统的要求二、城市轨道交通对信号系统的要求1.安全性要求高安全性要求高2.通过能力大通过能力大3.保证信号显示保证信号显示4.抗干扰能力强抗干扰能力强5.可靠性高可靠性高6.自动化程度高自动化程度高7.限界条件苛刻限界条件苛刻第一节第一节 城市轨道交通信号设备的特点城市轨道交通信号设备的特点三、城市轨道交通
6、信号系统的特点三、城市轨道交通信号系统的特点1.具有完善的列车速度监控功能具有完善的列车速度监控功能2.数据传输速率较低数据传输速率较低3.联锁关系较简单单技术要求高联锁关系较简单单技术要求高4.车辆段独立采用连锁设备车辆段独立采用连锁设备5.自动化水平高自动化水平高德国纽伦堡地铁：透过列车前部的挡风玻璃窗，乘德国纽伦堡地铁：透过列车前部的挡风玻璃窗，乘客们能看到幽深蜿蜒的地铁隧道，仿佛进入时光隧客们能看到幽深蜿蜒的地铁隧道，仿佛进入时光隧道道 纽伦堡无人驾驶列车控制中心纽伦堡无人驾驶列车控制中心 工作人员可以通过计算机屏工作人员可以通过计算机屏幕和巨大的壁式监控器监视自动运行状况，幕和巨大的
7、壁式监控器监视自动运行状况，也可以看到整也可以看到整个车厢以及站台的情况。个车厢以及站台的情况。第二节第二节 城市轨道交通信号系统组成城市轨道交通信号系统组成信号基础设备信号基础设备转辙机转辙机电动。电液。电空电动。电液。电空信号机信号机地面信号机（矮型），高柱型地面信号机（矮型），高柱型信号机信号机轨道电路轨道电路直流，交流相敏（工频，直流，交流相敏（工频，25Hz），音频无绝缘轨道电路等），音频无绝缘轨道电路等第二节第二节 城市轨道交通信号系统组成城市轨道交通信号系统组成ATC（列车自动控制系统）（列车自动控制系统）ATP子系统子系统ATS子系统子系统ATO子系统子系统第三节第三节 城市轨
8、道交通信号系统的地域分城市轨道交通信号系统的地域分布布一、控制中心设备一、控制中心设备1.中心计算机系统中心计算机系统2.综合显示屏综合显示屏3.调度员及调度长工作站调度员及调度长工作站4.运行图工作站运行图工作站5.培训培训/模拟工作站模拟工作站6.绘图仪和打印机绘图仪和打印机7.维修工作站维修工作站8.UPS及蓄电池组及蓄电池组第三节第三节 城市轨道交通信号系统的地域分城市轨道交通信号系统的地域分布布二、车站及轨旁设备二、车站及轨旁设备1.集中联锁站及轨旁设备集中联锁站及轨旁设备2.非集中联锁站及轨旁设备非集中联锁站及轨旁设备第三节第三节 城市轨道交通信号系统的地域分城市轨道交通信号系统的
9、地域分布布三、车辆段设备三、车辆段设备1.ATS分机分机2.车辆段终端车辆段终端3.联锁设备联锁设备4.维修终端维修终端5.信号机信号机6.转辙机转辙机7.轨道电路轨道电路8.电源设备电源设备第三节第三节 城市轨道交通信号系统的地域分城市轨道交通信号系统的地域分布布四、试车线设备四、试车线设备五、车载五、车载ATC设备设备第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践一、联锁及其实现一、联锁及其实现联锁是车站范围内进路、信号、道岔之间互相制约的关系。联锁是车站范围内进路、信号、道岔之间互相制约的关系。联锁的基本内容是：联锁的基本内容是：（1）进路上个道岔位置必须
10、正确且被锁闭，进路空闲，）进路上个道岔位置必须正确且被锁闭，进路空闲，敌对进路未建立且被锁闭在未建立状态，防护该进路的信敌对进路未建立且被锁闭在未建立状态，防护该进路的信号机才能开放。号机才能开放。（2）信号机开放后，它们防护的进路上的各道岔不能转）信号机开放后，它们防护的进路上的各道岔不能转换，与该进路敌对的所有进路不能建立。换，与该进路敌对的所有进路不能建立。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践联锁设备主要采用继电器逻辑电路或者计联锁设备主要采用继电器逻辑电路或者计算机逻辑判断的方法完成算机逻辑判断的方法完成正线上的集中控制站包括本站及其所控制正线
11、上的集中控制站包括本站及其所控制的非集中站的道岔和信号机由设于该站的的非集中站的道岔和信号机由设于该站的联锁设备控制，除了实现联锁关系外，还联锁设备控制，除了实现联锁关系外，还将其联锁的有关信息传送至将其联锁的有关信息传送至ATP/ATO系系统，并接受统，并接受ATS系统的命令。系统的命令。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践二、闭塞及其实现二、闭塞及其实现通过相邻车站，线路所、闭塞分区的设备通过相邻车站，线路所、闭塞分区的设备或人为控制，使列车与列车相互间保持一或人为控制，使列车与列车相互间保持一定时空间隔，以保证列车运行安全的行车定时空间隔，以保证
12、列车运行安全的行车方法称为行车闭塞法。方法称为行车闭塞法。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践1.固定闭塞固定闭塞系统通轨道电路检测每段闭塞区间的占用系统通轨道电路检测每段闭塞区间的占用情况，所以系统只知道列车在哪个闭塞分情况，所以系统只知道列车在哪个闭塞分区，但是并不知道在分区中的具体位置，区，但是并不知道在分区中的具体位置，所以固定模式的闭塞分区速度必定是分级所以固定模式的闭塞分区速度必定是分级的，即台阶式的。的，即台阶式的。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践2.准移动闭塞准移动闭塞“预先设定列车的安全追
13、踪间隔距离，根据前方目标状态设定列预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态设定列车的可行车距离和运行速度、介于固定闭塞和移动闭塞之间的一车的可行车距离和运行速度、介于固定闭塞和移动闭塞之间的一种闭塞方式。种闭塞方式。”对于前行列车，仍采用固定闭塞的定位方式，而对后续列车采用对于前行列车，仍采用固定闭塞的定位方式，而对后续列车采用移动定位方式，可以告诉后续列车可继续前行的距离，当前一区移动定位方式，可以告诉后续列车可继续前行的距离，当前一区段中列车出清时，后续列车的速度限制将有一个台阶式的升高，段中列车出清时，后续列车的速度限制将有一个台阶式的升高，当后续列车向前逐渐逼近其所在区段的界限
14、时，其限制速度是逐当后续列车向前逐渐逼近其所在区段的界限时，其限制速度是逐渐下降的。渐下降的。地对车单向安全数据通信为其技术基本特征。地对车单向安全数据通信为其技术基本特征。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践3.移动闭塞移动闭塞“列车安全追踪间隔距离不预先设定，而列车安全追踪间隔距离不预先设定，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式”。前后两列车都采用移动式的定位方式。前后两列车都采用移动式的定位方式。增加了车对地数据通信设备。增加了车对地数据通信设备。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能
15、及实践功能及实践三、列车控制及其实现三、列车控制及其实现列车控制包括：列车进路控制和列车速度列车控制包括：列车进路控制和列车速度控制，进路控制由联锁设备实现，列车速控制，进路控制由联锁设备实现，列车速度控制由度控制由ATC系统实现。系统实现。ATC系统非为系统非为ATP和和ATO两个技术层次。两个技术层次。第四节第四节 城市轨道交通信号系统的城市轨道交通信号系统的功能及实践功能及实践四、行车调度指挥及其实现四、行车调度指挥及其实现第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 铁路信号又称铁道信号，是铁路上用的信号、铁路信号又称铁道信号，是铁路上用的信号、联锁、闭塞
16、等设备的总称。铁道信号的主要功能是联锁、闭塞等设备的总称。铁道信号的主要功能是保障行车安全和提高运输能力。随着铁路信号技术保障行车安全和提高运输能力。随着铁路信号技术的发展和先进设备的广泛应用，铁路信号已成为提的发展和先进设备的广泛应用，铁路信号已成为提高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效益、改善铁路职工劳动条件的一种现代化管理手段益、改善铁路职工劳动条件的一种现代化管理手段和发展前沿的科学技术。和发展前沿的科学技术。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 铁铁路路信信号号设设备备是是铁铁路路运运输输基基本
17、本设设备备之之一一。它它犹犹如如人人的的耳耳目目和和中中枢枢神神经经，担担负负着着路路网网上上各各种种行行车车设设备备状状况况的的信信息息传传输输和和调调度度指指令令控控制制的的作作用用。在在信信息息社社会会的的今今天天，信信号号已已成成为为铁铁路路信信息息技技术术的的三三大大支支柱柱（即即通通信信、信信号号、计计算算技技术术）之之一一。铁铁道道部部已已把把信信号号技技术术列列入入牵牵头头发发展展的的领领域域，使使其其得得到到较较快快的的发发展展，已已经取得了较明显的安全效益与经济效益。经取得了较明显的安全效益与经济效益。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发
18、展 铁路信号设备的特点是投资少、见效快、铁路信号设备的特点是投资少、见效快、效益高。铁路信号已渗透到铁路运输的各个效益高。铁路信号已渗透到铁路运输的各个部门，它全程全网、随时随地地积极为铁路部门，它全程全网、随时随地地积极为铁路运输服务。运输服务。如果能够很好地运用铁路信号设备，则如果能够很好地运用铁路信号设备，则不仅能保证安全运输生产，而且能最大限度不仅能保证安全运输生产，而且能最大限度地发挥各种行车设备（包括线路及机车车辆地发挥各种行车设备（包括线路及机车车辆等）的能力。等）的能力。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 铁铁路路信信号号又又具具有有技技
19、术术密密集集度度高高、发发展展迅迅速、设备更新换代快等特点。速、设备更新换代快等特点。近近年年来来，铁铁路路信信号号成成功功地地应应用用了了微微电电子子、自自动动控控制制和和计计算算机机等等先先进进技技术术，极极大大地地促促进进了了铁铁路路信信号号的的发发展展。因因此此，铁铁路路信信号号的的发发展展水水平平，当当今今已已成成为为铁铁路路现现代代化化的的重重要要标标志志之之一。一。下下面面，概概括括地地叙叙述述一一下下中中国国铁铁路路信信号号发发展的过程。展的过程。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展一、新中国成立前（一、新中国成立前（18811949）的发
20、展概）的发展概况况 这一时期的铁路信号被打上了殖民地这一时期的铁路信号被打上了殖民地的烙印，以致信号设备制式杂乱，信号显示的烙印，以致信号设备制式杂乱，信号显示不统一，各路采用与自己有关的国家的信号不统一，各路采用与自己有关的国家的信号器材，成为各国铁路信号器材的大博览地。器材，成为各国铁路信号器材的大博览地。当当时时的的状状况况是是制制式式杂杂乱乱，装装备备水水平平低低，比比较较先先进进设设备备的的装装备备水水平平更更低低，即即使使是是根根据据当时的运量来说，也是不能满足安全要求的。当时的运量来说，也是不能满足安全要求的。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的
21、发展二、新中国成立后（二、新中国成立后（1949194919901990）的发展概）的发展概况况 车站联锁在大站和主要干线上的中间站，车站联锁在大站和主要干线上的中间站，已实现了继电集中化。微机继电式电气集中已实现了继电集中化。微机继电式电气集中联锁已在现场逐步推广，已经开发出几种不联锁已在现场逐步推广，已经开发出几种不同型号的全电子式的微机联锁，也在现场逐同型号的全电子式的微机联锁，也在现场逐步推广运用中。步推广运用中。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 电子调度集中设备，已在现场投入使用，电子调度集中设备，已在现场投入使用，电子调度监督设备已逐渐扩大
22、使用面。铁道电子调度监督设备已逐渐扩大使用面。铁道部的部中心调度监督微机实时专用网络系统部的部中心调度监督微机实时专用网络系统已经逐步形成。已经逐步形成。驼驼峰峰调调车车半半自自动动化化和和自自动动化化控控制制系系统统，已已逐逐渐渐形形成成了了标标准准化化和和系系列列化化，路路网网性性大大驼驼峰峰综综合合自自动动化化系系统统，从从19891989年年1212月月起起已已正正式式投入使用。投入使用。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 综综上上所所述述，新新中中国国成成立立至至今今，中中国国铁铁路路信信号号的的面面貌貌已已发发生生了了根根本本变变化化，不不论
23、论从从装装备备水水平平上上看看或或从从技技术术水水平平上上看看，都都已已接接近近工工业业发发达达国国家家的的水水平平，但但要要想想赶赶上上或或超超过过仍仍需需继继续作出努力！续作出努力！第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展三、今后的发展趋势三、今后的发展趋势 传传统统的的铁铁路路信信号号一一般般包包括括：各各种种用用途途的的信信号号机机和和信信号号表表示示器器（简简称称为为“信信号号”）、车车站站联联锁锁设设备备（简简称称为为“联联锁锁”）、区区间间闭闭塞塞设设备备（简简称称为为“闭闭塞塞”）。当当代代的的铁铁路路信信号号除除继继续续发发展展上上述述设设备
24、备外外，还还将将大大量量发发展展：道道口口信信号号设设备备、驼驼峰峰调调车车控控制制系系统统、列列车车运运行控制系统和列车调度控制系统等等。行控制系统和列车调度控制系统等等。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 车站联锁设备，又称车站联锁设备，又称“列车进路控制系列车进路控制系统统”，它可以选择列车在车站内的运行进路，它可以选择列车在车站内的运行进路，保证进路上的道岔位置正确、无敌对的进路，保证进路上的道岔位置正确、无敌对的进路，以保障列车在车站内运行安全。如果能使进以保障列车在车站内运行安全。如果能使进路建立得更及时、更准确、更快，就能不断路建立得更及时
25、、更准确、更快，就能不断地提高车站的通过能力和加快、加大站内的地提高车站的通过能力和加快、加大站内的调车作业能力。调车作业能力。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 区区间间闭闭塞塞设设备备，又又称称“列列车车间间隔隔控控制制系系统统”。使使用用该该设设备备能能将将列列车车按按一一定定的的空空间间间间隔隔运运行行，保保障障在在同同一一线线路路上上运运行行的的列列车车，不不会会产产生生迎迎面面相相撞撞或或追追尾尾相相撞撞的的重重大大行行车车事事故故。在在保保障障安安全全的的基基础础上上，若若能能将将列列车车运运行行的的空空间间间间隔隔不不断断地地加加以以缩缩
26、短短，则则能能大大大大地地提提高高区区间线路的通过能力。间线路的通过能力。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 道道口口信信号号设设备备，是是指指在在公公路路与与铁铁路路平平面面交交叉叉处处设设置置的的报报警警信信号号机机、道道口口自自动动栏栏木木、设设备备故故障障检检测测及及道道口口上上障障碍碍物物自自动动检检测测等等设设备备。不不断断地地充充实实与与完完善善这这些些设设备备，就就能能更更好好地保障公路及铁路双方的运输安全。地保障公路及铁路双方的运输安全。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 驼峰调车控制系统，主要指
27、驼峰调车场驼峰调车控制系统，主要指驼峰调车场的机械化、半自动化和自动化设备。近几年的机械化、半自动化和自动化设备。近几年已发展成为从列车到达、预确报自动接收开已发展成为从列车到达、预确报自动接收开始，包括到达列车车辆信息采集、处理、解始，包括到达列车车辆信息采集、处理、解体钩计划的编制，解体作业过程的控制（机体钩计划的编制，解体作业过程的控制（机车推峰、开通进路、速度调整），直至编成车推峰、开通进路、速度调整），直至编成新的列车，发出出发列车的预确报等作业过新的列车，发出出发列车的预确报等作业过程在内，均在计算机的管理、控制与监督之程在内，均在计算机的管理、控制与监督之下完成的综合自动化系统。
28、下完成的综合自动化系统。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 列列车车运运行行控控制制系系统统，主主要要指指机机车车信信号号和和自自动动停停车车，进进一一步步发发展展成成为为列列车车速速度度监监督督与与控控制制（又又称称列列车车超超速速防防护护）及及自自动动驾驾驶驶等等。很很明明显显，发发展展这这些些设设备备就就能能使使列列车车在在安安全全运运行行的的基基础础上上，不不断断地地加加快快速速度度和和加加大大密密度度，提高通过能力。提高通过能力。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 列车调度控制系统，列车调度控制系统，主要
29、指列车调度监主要指列车调度监督系统和列车调度集中控制系统。前者调度督系统和列车调度集中控制系统。前者调度员可集中监视列车在调度区段内的运行情况员可集中监视列车在调度区段内的运行情况（包括各闭塞分区的空闲与占用情况和车站（包括各闭塞分区的空闲与占用情况和车站的列车进路的建立情况等）；而后者除了具的列车进路的建立情况等）；而后者除了具有集中监视功能外，还具有对列车进路的控有集中监视功能外，还具有对列车进路的控制功能。制功能。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 近年来，调度集中的功能又有所发展，近年来，调度集中的功能又有所发展，不但利用它的信息传输通道，可传输
30、调度指不但利用它的信息传输通道，可传输调度指令信息、列车运行状态和道岔与信号机状态令信息、列车运行状态和道岔与信号机状态信息外，还可传输与行车有关的其他信息信息外，还可传输与行车有关的其他信息（如桥梁、隧道、塌方、线路封闭等）和与（如桥梁、隧道、塌方、线路封闭等）和与旅客和货主有关的各种服务信息等。旅客和货主有关的各种服务信息等。第五节第五节 我国城市轨道交通信号我国城市轨道交通信号技术的发展技术的发展 在此基础上，可协助调度人员，编制在此基础上，可协助调度人员，编制列车临时运行计划、机车和车辆和运用计划列车临时运行计划、机车和车辆和运用计划以及乘务人员的勤务计划等。从这里可以看以及乘务人员的勤务计划等。从这里可以看出，列车调度集中控制系统，必将成为铁路出，列车调度集中控制系统，必将成为铁路现代化的核心技术装备。现代化的核心技术装备。