城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)城市軌道交通的基本任務(wù)是安全、準(zhǔn)時(shí)、高效率、高密度地運(yùn)送旅客。因此，必須采用可靠的列車運(yùn)行控制設(shè)備來指揮列車的運(yùn)行，以確保列車的安全運(yùn)行。從傳統(tǒng)的"閉塞、聯(lián)鎖信號設(shè)備"，到現(xiàn)代化的列車運(yùn)行自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)，是長期實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)的積累、技術(shù)不斷改進(jìn)和發(fā)展的結(jié)果。城市軌道交通信號系統(tǒng)是指揮列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，只有在列車運(yùn)行前方的軌道區(qū)段沒有列車占用、道岔位置正確、敵對或相抵觸的信號沒有建立等條件滿足，才允許向列車發(fā)出允許前行的信號，所以列車只要嚴(yán)格遵循信號的指示運(yùn)行，就能夠確保列車的安全運(yùn)行；反之，如果列車不遵循信號的指示運(yùn)行，將導(dǎo)致事故。所以信號系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著確保運(yùn)輸安全的重要使命，有了信號系統(tǒng)的保障，可以杜絕和減少列車運(yùn)行事故。信號設(shè)備在城市軌道交通建設(shè)中的投資盡管很少，但是對于提高行車效率起著極其重要的作用。在城市軌道交通中，由于采用了先進(jìn)的信號系統(tǒng)，可以縮短列車運(yùn)營間隔和縮短停站時(shí)分，提高行車密度；根據(jù)設(shè)定的列車運(yùn)行時(shí)刻表，自動(dòng)、安全地指揮列車按列車運(yùn)行圖運(yùn)行。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，復(fù)線自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，可以提高通過能力1~2倍；采用ATS子系統(tǒng)，在不增加車站到發(fā)線的情況下，提高通過能在.力12%~24%；所以現(xiàn)代化的信號系統(tǒng)，提高行車效率尤為顯著。城市軌道交通信號系統(tǒng)中，已經(jīng)普遍采用基于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制的列車運(yùn)行自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)。ATC系統(tǒng)是自動(dòng)控制技術(shù)劇技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)在信號系統(tǒng)中的集中體現(xiàn)，也可以說是現(xiàn)代化信息技術(shù)在城市軌道交通信號系統(tǒng)的綜、合應(yīng)用。利用ATC系統(tǒng)的列車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，可以實(shí)現(xiàn)乘客導(dǎo)向系統(tǒng)的列車信息預(yù)報(bào)，列車和站臺(tái)實(shí)時(shí)信息廣播；尤其在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)的綜合監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度。信號系統(tǒng)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展也產(chǎn)生了革命性的變化，軌旁的地面信號已有車載信號所替代，其信號的內(nèi)容，已發(fā)生根本性的變化，列車接收的目標(biāo)速度、目標(biāo)距離或進(jìn)路地圖，由車載計(jì)算機(jī)，直接控制列車的自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)和車站的程序定位停車。尤其是近幾年，基于無線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(CBTC)，已在城市軌道交通信號系統(tǒng)中采用，為信號系統(tǒng)中擺脫傳統(tǒng)的軌道電路和地面信號，為進(jìn)一步縮短行車間隔，真正實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)運(yùn)行，奠定了基礎(chǔ)。第一節(jié)區(qū)間閉塞車站與車站之間的線路為區(qū)間，確保列車在區(qū)間安全、有序運(yùn)行的技術(shù)措施就是閉塞制度。區(qū)間閉塞方式，由人工(電話)閉塞發(fā)展為半自動(dòng)閉塞、自動(dòng)閉塞方式；20世紀(jì)90年代發(fā)展準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式，近年來正在推廣移動(dòng)閉塞方式。一、人工閉塞通過發(fā)車站和接車站之間的電話聯(lián)系，在證實(shí)區(qū)間空閑的前提下，由調(diào)度員向發(fā)車站值班員下達(dá)簽發(fā)"路票"指令，發(fā)車站值班員填寫路票，并交與司機(jī)，列車司機(jī)根據(jù)路票的指令，允許該列車占用區(qū)間，運(yùn)行至接車站；列車到達(dá)接車站后，司機(jī)將路票交還給接車站值班員，區(qū)間閉塞解除。這樣一種閉塞方法，在交接憑證和檢查區(qū)間空閑狀態(tài)，都是依靠人來完成，所以稱為人工閉塞，也叫做"電話閉塞"。二、半自動(dòng)閉塞使用閉塞設(shè)備，人工辦理兩個(gè)車站之間的閉塞手續(xù)，列車憑出站信號機(jī)的允許信號顯示，作為發(fā)車憑證；列車進(jìn)入出站信號機(jī)內(nèi)方后，出站信號機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這樣一種閉塞制度稱為半自動(dòng)閉塞。如圖4.1所錄在半自動(dòng)閉塞的情況下，發(fā)車站要發(fā)車，發(fā)車站必須與接車站相配合，辦理好閉塞手續(xù)，才能開放出站信號機(jī)；列車進(jìn)入出站信號機(jī)內(nèi)方的軌道區(qū)段，出站信號機(jī)因該軌道電路分路而自動(dòng)關(guān)閉出站信號，使區(qū)間實(shí)現(xiàn)閉塞；也就是，列車在區(qū)間運(yùn)行過程中，兩站處于"閉塞狀態(tài)"，不允許其他列車再進(jìn)入該區(qū)間，而當(dāng)列車到達(dá)接車站后，由接車站值班員確認(rèn)列車整列到達(dá)，才能向發(fā)車站發(fā)送閉塞復(fù)原信息，使區(qū)間閉塞解除。這種方法，既要值班員辦理手續(xù)、開放出站信號，又依靠列車占用軌道電路，自動(dòng)關(guān)閉信號，而解除閉塞又要值班員參與，所以將這種閉塞制度稱為半自動(dòng)閉塞。圖4-1半自動(dòng)閉塞示意圖三、自動(dòng)閉塞將站間區(qū)間劃分成若干個(gè)閉塞分區(qū)，在每個(gè)閉塞分區(qū)的人口處，設(shè)置相應(yīng)的通過信號機(jī)予以防護(hù)，而通過信號機(jī)的顯示，是根據(jù)列車的運(yùn)行而自動(dòng)變換，這樣一種閉塞制度就是自動(dòng)閉塞。在自動(dòng)閉塞制度下，根據(jù)前方列車的位置，通過軌道電路，自動(dòng)地控制通過信號機(jī)的顯示，并向列車發(fā)送運(yùn)行"指令"；而且可以允許多列列車在區(qū)間運(yùn)行，圖4-2為自動(dòng)閉塞原理示意圖；這種閉塞方式不僅可以確保行車安全，也提高行車效率。圖4-2自動(dòng)閉塞原理示意圖站間區(qū)間的各個(gè)閉塞分區(qū)的軌道電路發(fā)送端所發(fā)送的信息，需通過鋼軌傳送至軌道電路的接收端，從市控制通過信號機(jī)的顯示；當(dāng)列車進(jìn)入該閉塞分區(qū)后，軌道電路發(fā)送端的信息，也通過鋼軌的感應(yīng)，傳送至車上，控制車載信號的顯示。在自動(dòng)閉塞制度下，站間區(qū)間允許有多次列車運(yùn)行，而且整個(gè)區(qū)間都設(shè)有軌道電路，從而可以檢測列車的完整性。城市軌道交通的列車運(yùn)行自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)，也是基于自動(dòng)閉塞控制原理的基礎(chǔ)之上，城市軌道交通區(qū)間也劃分成不同長度的閉塞分區(qū)，但區(qū)間內(nèi)不設(shè)地面通過信號機(jī)，地面信息直接傳送至車上，而且向列車傳送的信息量，要比自動(dòng)閉塞的信息量多，這就是列車運(yùn)行自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)(ATP)。四、移動(dòng)閉塞自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行間隔的閉塞系統(tǒng)就是移動(dòng)閉塞。移動(dòng)閉塞情況下，不再需要將區(qū)間劃分成固定的若干閉塞分區(qū)，兩列列車之間自動(dòng)地調(diào)整安全的運(yùn)行間隔距離，也就是說先行列車和后續(xù)列車之間的安全間隔距離，不是固定的，間隔距離是根據(jù)列車運(yùn)行條件而自動(dòng)調(diào)整，從閉塞概念而言，閉塞分區(qū)劃分是虛擬的。移動(dòng)閉塞在城市軌道交通中越來越得到廣泛應(yīng)用，具體內(nèi)容在基于通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng)中介紹。第二節(jié)車站聯(lián)鎖在車站內(nèi)有許多線路，這些線路的兩端，都以道岔連接著。根據(jù)道岔的不同位置而組成不同的進(jìn)路，進(jìn)路就是列車運(yùn)行的路徑；列車或車列是否能進(jìn)入進(jìn)路，是用信號機(jī)來指揮的。為了保證安全，必須使信號機(jī)、進(jìn)路和道岔三者之間，建立一種相互制約關(guān)系，這種關(guān)系就是聯(lián)鎖關(guān)系。一、進(jìn)路的劃分原則1.進(jìn)路的始端一般是信號機(jī)；2.進(jìn)路包括信號機(jī)所防護(hù)的軌道區(qū)段和道岔；3.一架信號機(jī)同時(shí)可防護(hù)幾條進(jìn)路，也就是說一架信號機(jī)，可作為幾條進(jìn)路的始端；4.進(jìn)路的終端可以是信號機(jī)，站界標(biāo)以及警沖標(biāo)，股道終端。二、聯(lián)鎖的基本內(nèi)容所謂建立進(jìn)路，就是把進(jìn)路上的道岔扳到進(jìn)路所要求的位置上，然后再將該進(jìn)路的防護(hù)信號機(jī)開放。若道岔位置不對，則不準(zhǔn)信號機(jī)開放。一旦信號機(jī)開放后，就不準(zhǔn)許進(jìn)路上的道岔再變換位置，直至信號機(jī)關(guān)閉且列車或車列越過該進(jìn)路為止。同一條進(jìn)路可以走下行方向的列車，也可以走上行方向的列車，它們分別由上、下行兩架信號機(jī)防護(hù)；一個(gè)方向的信號機(jī)開放以前，反方向的信號機(jī)必須處在關(guān)閉狀態(tài)。所謂聯(lián)鎖，就是在進(jìn)路、道岔和信號機(jī)三者之間存在某些互相制約的關(guān)系。其必然存在于兩個(gè)對象之間。例如道岔和信號機(jī)之間有聯(lián)鎖，上、下行方向信號機(jī)之間有聯(lián)鎖等。聯(lián)鎖既然存在于兩個(gè)對象之間，且又是相互制約的，所以在一般情況下是互鎖的。如道岔不在規(guī)定位置，信號機(jī)就鎖在關(guān)閉狀態(tài)；而一旦信號機(jī)開放，信號機(jī)又把道岔鎖在規(guī)定位置上。下面談?wù)劥嬖谟诘啦怼⑦M(jìn)路和信號機(jī)之間的基本聯(lián)鎖的內(nèi)容。1.道岔、進(jìn)路間的聯(lián)鎖道岔有定位和反位兩個(gè)位置，進(jìn)路有鎖閉和解鎖兩個(gè)狀態(tài)。道岔位置正確，進(jìn)路才能鎖閉，進(jìn)路解鎖后，道岔才能改變其位置。這就是存在于道岔和進(jìn)路之間的基本聯(lián)鎖關(guān)系，這種關(guān)系如果用圖表方式表達(dá)出來，如圖4-4所示。圖4-3道岔與進(jìn)路之間的聯(lián)鎖關(guān)系示意圖上圖中進(jìn)路1，是下行1道接車進(jìn)路，進(jìn)路2為下行II道接車進(jìn)路。進(jìn)路1要求l#道岔在反位；進(jìn)路2要求1#樣道岔在定位。從表中看出帶括號的，代表道岔在反位，不帶括號的則表示道岔在定位；表中的意義是，1#道岔不在反位，進(jìn)路1就不能鎖閉，反過來進(jìn)路1鎖閉后，把1#道岔鎖在反位位置上，不準(zhǔn)許1#道岔再變位。進(jìn)路2與1#樣道岔存在著定位鎖閉關(guān)系，即1#道岔不在定位，進(jìn)路2就不能鎖閉，反之當(dāng)進(jìn)路2鎖閉以后，把1#棋道岔鎖在定位位置上，不準(zhǔn)許1#道岔再改變位置。2.道岔與信號機(jī)之間的聯(lián)鎖岔在反位；另一條是下行II道接車進(jìn)路，要求1#道岔在定位。因此信號機(jī)X與道岔1之間的聯(lián)鎖關(guān)系，既有定位鎖閉關(guān)系，又有反位鎖閉關(guān)系。圖4-4道岔與信號機(jī)的聯(lián)鎖關(guān)系示意圖因?yàn)檫M(jìn)路是由信號機(jī)防護(hù)的，故道岔與進(jìn)路之間的聯(lián)鎖，也可以用道岔與信號機(jī)之間的聯(lián)鎖來描述。如圖4-4所示，信號機(jī)防護(hù)著兩條進(jìn)路：一條是下行1道接車進(jìn)路，要求1#道岔在反位；另一條是下行II道接車進(jìn)路，要求1#道岔在定位。因此信號機(jī)X與道岔1之間的聯(lián)鎖關(guān)系，既是定位鎖閉關(guān)系，又是反位鎖閉關(guān)系。3.進(jìn)路與進(jìn)路間的聯(lián)鎖進(jìn)路與進(jìn)路之間存在著兩種不同性質(zhì)的聯(lián)鎖關(guān)系：一種是抵觸進(jìn)路，另一種是敵對進(jìn)路。下圖所示下行接車進(jìn)路有3條，即進(jìn)路1，進(jìn)路2和進(jìn)路3。這3條進(jìn)路因?yàn)橐蟮啦砦恢酶鞑幌嗤?，且在同一時(shí)間只能建立起一條進(jìn)路。任何一條進(jìn)路鎖閉以后，在其未解鎖以前，因?yàn)榘延嘘P(guān)的道岔鎖住了，不可能再建立其他兩條進(jìn)路了，我們把這樣互相抵觸的進(jìn)路叫抵觸進(jìn)路。用道岔位置不能間接控制的兩條進(jìn)路，這兩條進(jìn)路又存在著敵對關(guān)系，我們稱為敵對進(jìn)路，如圖4-5所示，進(jìn)路5和進(jìn)路2是敵對進(jìn)路；進(jìn)路5是II道上行接車進(jìn)路，進(jìn)路2是II道下行接車進(jìn)路。它們是同一股道不同方向的接車進(jìn)路，不能用道岔位置間接控制，允許同時(shí)接車有危險(xiǎn)，所以這兩條進(jìn)路為敵對進(jìn)路是很明顯的。圖4-5進(jìn)路與進(jìn)路之間的聯(lián)鎖關(guān)系示意圖實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的方式，一種用繼電器電路完成聯(lián)鎖關(guān)系的6502型，另一種用計(jì)算機(jī)完成聯(lián)鎖關(guān)系的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；目前城市軌道交通車站都采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。第三節(jié)軌旁設(shè)備城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備包括地面信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路、應(yīng)答器(信標(biāo))、計(jì)軸器等設(shè)備。信號基礎(chǔ)設(shè)備的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，是信號系統(tǒng)不間斷工作的基礎(chǔ)。在城市軌道交通信號系統(tǒng)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，信號基礎(chǔ)設(shè)備本身也在不斷地得到更新和完善。一、信號機(jī)1.城市軌道交通信號機(jī)的設(shè)置原則城市軌道交通的地面信號是列車運(yùn)行的輔助信號，平時(shí)地面信號都由軌旁ATC子系統(tǒng)自動(dòng)控制，投置成自動(dòng)信號或連續(xù)通過信號，它根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表和列車實(shí)時(shí)信息自動(dòng)動(dòng)作；只有在人工控制的情況下，才由調(diào)度員或車站值班員排列進(jìn)路、開放信號。地面信號機(jī)的設(shè)置原則是：(1)正線有岔站為了防護(hù)道岔和實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系，設(shè)置地面信號機(jī)，一般中間站(無岔站)都不設(shè)信號機(jī)；信號機(jī)一般設(shè)置于運(yùn)行線路的右側(cè)；(2)折返站的折返線出、人口都設(shè)置防護(hù)信號機(jī)；(3)一般情況下，正線區(qū)間都不設(shè)通過信號機(jī)；圖4-6折返站地面信號機(jī)布置示意圖(4)停車場的出人庫線應(yīng)設(shè)置出、人庫地面信號機(jī)，以指揮列車的出人庫；(5)停車場內(nèi)，根據(jù)調(diào)車作業(yè)的需要，設(shè)置各種用途的調(diào)車信號機(jī)；(6)在ATC系統(tǒng)沒有同步開通的特定情況下，有些城市軌道交通根據(jù)列車運(yùn)行間隔，設(shè)置出站信號機(jī)，甚至于還有設(shè)置區(qū)間通過信號機(jī)。這些信號機(jī)當(dāng)ATC系統(tǒng)開通以后，就失去作用，只作為后備系統(tǒng)使用。圖4-6為折返站地面信號機(jī)布置示意圖。2.色燈信號機(jī)結(jié)構(gòu)原理、色燈信號機(jī)有高柱和矮柱兩種類型，高柱信號機(jī)的機(jī)構(gòu)安裝在鋼筋混凝土信號機(jī)柱上，矮柱信號機(jī)的機(jī)構(gòu)安裝在信號機(jī)水泥基礎(chǔ)上，城市軌道交通的信號機(jī)基本上都是矮柱信號機(jī)，在正線其安裝在鋼支架上、隧道壁和防護(hù)欄上。矮柱透鏡式色燈信號機(jī)如圖4-7所示。矮柱透鏡式色燈信號機(jī)直接用螺栓固定在信號基礎(chǔ)上。圖4-7矮柱透鏡式色燈信號機(jī)和LED信號機(jī)示意圖城市軌道交通采用二顯示和三顯示的信號機(jī)構(gòu)；機(jī)構(gòu)的主要部件是透鏡組，它由一塊外徑為139mm有色外棱梯透鏡和一塊外徑為212mm無色內(nèi)棱梯透鏡，通過透鏡框組裝而成，透鏡框上還裝有可調(diào)燈座?？烧{(diào)燈座在上、下、前、后、左、右6個(gè)方向調(diào)整，使燈泡的主燈絲位于透鏡組主光軸的焦點(diǎn)上，燈絲光源發(fā)出的光，經(jīng)有色外棱梯透鏡和無色內(nèi)棱梯透鏡前后兩次折射，產(chǎn)生平行的有色光束射向前方，以滿足信號顯示距離的要求。隨著超高亮度發(fā)光兩極管(LED)的問世，新型的LED信號機(jī)已得到廣泛應(yīng)用。LED信號機(jī)是運(yùn)用近代光、電器材和電子穩(wěn)壓技術(shù)，研制的免維護(hù)信號器材。該信號機(jī)具有發(fā)光強(qiáng)度高、顯示距離遠(yuǎn)、節(jié)能、壽命長、消除了燈絲突然斷絲和點(diǎn)燈沖擊電流等優(yōu)點(diǎn)，具有小型化、輕量化、色澤一致、光束集中、應(yīng)變速度快的特點(diǎn)；近年來，城市軌道交通的新建線路及停車場的地面信號機(jī)，較多選用LED色燈信號機(jī)。如圖4-7所示。二、轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于道岔的轉(zhuǎn)換與鎖閉，它是道岔動(dòng)作的動(dòng)力部分，其通過桿件作直線運(yùn)動(dòng)，從而使道岔尖軌進(jìn)行位移來改變道岔的位置，并給出道岔狀態(tài)的表示。1.道岔的組成道岔是列車從一個(gè)股道轉(zhuǎn)向另一個(gè)股道的轉(zhuǎn)轍設(shè)備，它是軌道線路中最關(guān)鍵的特殊設(shè)備，也是信號系統(tǒng)的主要控制對象之一。所以信號工作人員必須熟悉它的基本結(jié)構(gòu)，作用和表示符號。(l)道岔結(jié)構(gòu)道岔結(jié)構(gòu)如圖4-8所示，它有兩根可以移動(dòng)的尖軌，尖軌的外側(cè)是兩根固定的基本軌。注：1一尖軌；2一基本軌；3一直合攏軌；4一彎合攏軌；5一翼軌；6一轍岔心；7一護(hù)輪軌。圖4-8道岔結(jié)構(gòu)示意圖(2)道岔的定位和反位道岔有兩根可以移動(dòng)的尖軌，一根尖軌與基本軌密貼，另一根尖軌與基本軌分離，必須同時(shí)改變兩根尖軌的位置，使原來密貼的分離，而原來分離的密貼，可見道岔有兩個(gè)可以改變的位置。我們通常把道岔經(jīng)常所處的位置叫做定位，臨時(shí)根據(jù)需要改變的另一個(gè)位置叫做反位。為改變道岔的兩個(gè)位置，在道岔尖軌處安裝道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備，這就是轉(zhuǎn)轍機(jī)。尖軌與基本軌密貼的程度如何，對行車安全影響很大，比如列車迎著尖軌運(yùn)行時(shí)，如果尖軌與基本軌不密貼，其間隙超過一定限度(大于4mm)，則車輛的輪緣有可能撞著或從間隙中擠進(jìn)尖軌尖端，而造成顛覆或脫軌的嚴(yán)重行車事故。因此，對尖軌和基本軌的密貼程度，有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，為了保證行車安全，當(dāng)?shù)啦砑廛壟c基本軌不密貼時(shí)，不能鎖閉道岔，也不允許開放信號。(3)單動(dòng)道岔和雙動(dòng)道岔當(dāng)按壓一個(gè)道岔動(dòng)作按鈕，僅能使一組道岔轉(zhuǎn)換，則稱該道岔為單動(dòng)道岔，如果能使兩組道岔同時(shí)或順序轉(zhuǎn)換，則稱為雙動(dòng)道岔。雙動(dòng)道岔有時(shí)也稱為聯(lián)動(dòng)道岔。2.轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)是控制道岔尖軌動(dòng)作的信號設(shè)備，它的基本任務(wù)是轉(zhuǎn)換道岔、鎖閉道岔和反映道岔的位置和狀態(tài)。轉(zhuǎn)轍機(jī)除轉(zhuǎn)轍機(jī)本身外，還包括鎖閉裝置和各類桿件及安裝裝置，它們共同完成道岔尖軌的轉(zhuǎn)換和鎖閉。圖4-9為雙機(jī)牽引轉(zhuǎn)轍機(jī)示意圖。(1)轉(zhuǎn)轍機(jī)的作用與要求①轉(zhuǎn)換道岔的位置，帶動(dòng)尖軌作直線往返運(yùn)動(dòng)；.②道岔轉(zhuǎn)至所需位置，應(yīng)將道岔鎖閉，確保在車輛通過道岔時(shí)，尖軌不移位；③正確反映道岔狀態(tài)，給出相應(yīng)的道岔位置表示；④當(dāng)?shù)啦肀粩D，或沒有道岔位置表示時(shí)，應(yīng)及時(shí)給出報(bào)警。城市軌道交通大部分采用電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，近年來采用電液轉(zhuǎn)轍機(jī)和交流轉(zhuǎn)轍機(jī)的線路也不少，另外，由于鋼軌重量的增加，一般正線道岔采用雙機(jī)牽引。轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是將電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)變換成動(dòng)作桿的低速直線運(yùn)動(dòng)，再由動(dòng)作桿帶動(dòng)道岔尖軌運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一作用是帶動(dòng)尖軌的鎖閉。圖4-9道岔及雙機(jī)牽引轉(zhuǎn)轍機(jī)示意圖(2)轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩類。①齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)時(shí)，必須采用摩擦連接器，其原因之一是當(dāng)尖軌轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，而電機(jī)還不能立即停轉(zhuǎn)，利用摩擦連接器克服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊。另外，當(dāng)尖軌在轉(zhuǎn)換過程中受阻，而不能繼續(xù)動(dòng)作時(shí)，摩擦連接器進(jìn)入摩擦狀態(tài)，使電機(jī)能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而不致燒毀。②液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖4-10所示，是由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)油壓泵，加壓的液休注于儲(chǔ)能油罐中，使罐內(nèi)空氣壓縮，以儲(chǔ)存一定能量。在轉(zhuǎn)換道岔時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作，同時(shí)將控制油路的閥門打電機(jī)還不能立即停轉(zhuǎn)，利用摩擦連接器克服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊。另外，當(dāng)尖軌在轉(zhuǎn)換過程中受阻，而不能繼續(xù)動(dòng)作時(shí)，摩擦連接器進(jìn)入摩擦狀態(tài)，使電機(jī)能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而不致燒毀。圖4-10道岔及雙機(jī)牽引液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)示意圖②液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖4-10所示，是由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)油壓泵，加壓的液休注于儲(chǔ)能油罐中，使罐內(nèi)空氣壓縮，以儲(chǔ)存一定能量。在轉(zhuǎn)換道岔時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作，同時(shí)將控制油路的閥門打開，使受壓的油液注入油缸中，借助活塞與袖缸的相對運(yùn)動(dòng)推動(dòng)油缸，再由油缸帶動(dòng)動(dòng)作桿，使道岔尖軌轉(zhuǎn)換。當(dāng)?shù)啦淼募廛夀D(zhuǎn)換到規(guī)定的位置，且與基本軌保持一定的密貼力時(shí)，轉(zhuǎn)轍機(jī)將尖軌鎖閉在密貼狀態(tài)，以保證在列車通過道岔時(shí)，尖軌不致因受震動(dòng)而離開基本軌。③轉(zhuǎn)轍機(jī)輔助設(shè)備道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在軌間還設(shè)有：連接桿、尖端桿、密貼調(diào)整桿和表示桿等設(shè)備。典型的ZD6-D型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)如圖4-11所示，它有電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦聯(lián)結(jié)器、主軸、動(dòng)作桿、表示桿、移位接觸器、外殼等組成。圖4-11ZD6一D型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖三、軌道電路軌道電路是利用線路的鋼軌和機(jī)械絕緣節(jié)(或電氣絕緣)構(gòu)成的電路。它是信號系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，它的性能直接影響行車安全和運(yùn)輸效率。軌道電路廣泛應(yīng)用于列車的檢測，城市軌道交通不設(shè)軌道電路的情況下，也可以在軌道區(qū)段的兩端設(shè)置計(jì)軸器，以檢測列車。1.軌道電路的基本原理軌道電路是以線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體，兩端設(shè)置電氣絕緣，接上送電和受電設(shè)備構(gòu)成的電路，最簡單的交流軌道電路以及城市軌道交通的軌道電路如圖4-12所示。圖4-12(a)圖是設(shè)有鋼軌絕緣節(jié)的交流軌道電路示意圖，圖4-12(b)圖是無絕緣軌道電路示意圖；當(dāng)軌道區(qū)段沒有列車占用時(shí)，軌道電路發(fā)送端的電流經(jīng)由兩根鋼軌至接收端，使軌道繼電器工作；當(dāng)列車占用該軌道區(qū)段時(shí)，列車車輪將兩根鋼軌短路，導(dǎo)致軌道電路的大部分電流通過車輪而分路，軌道繼電器因電流不足而失磁，從而檢測列車的到達(dá)；列車駛離該軌道區(qū)段，車輪的分路取消，軌道繼電器又恢復(fù)工作；所以軌道電路是檢測列車占用軌道區(qū)段的專用設(shè)備。圖4-12交流軌道電路和數(shù)字軌道電路示意圖城市軌道交通正線的軌道電路都不設(shè)軌端絕緣節(jié)，一般稱為無絕緣軌道電路，如圖4-12(b)圖所示，其"S"型的連接線，是軌道電路的電氣絕緣設(shè)備，簡稱："S"Bond；其發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都設(shè)置于信號設(shè)備室，通過電纜引至鋼軌。2.軌道電路的作用(1)檢測列車是否占用軌道區(qū)段由軌道電路反映該軌道區(qū)段是否空閑，軌道區(qū)段空閑，才能建立進(jìn)路、開放信號：列車占用信號所防護(hù)的進(jìn)路，信號自動(dòng)關(guān)閉；從而把信號顯示和軌道電路狀態(tài)結(jié)合起來。(2)通過軌道電路向列車傳遞實(shí)時(shí)信息城市軌道交通信號系統(tǒng)中，通過軌道電路向列車傳遞行車實(shí)時(shí)信息；當(dāng)軌道電路檢測到列車已經(jīng)占用時(shí)，其軌道電路的發(fā)送端，立即通過軌道電路向列車傳送目標(biāo)速度、目標(biāo)距離或進(jìn)路地圖等信息，列車接收到這些信息以后，自動(dòng)控制列車運(yùn)行速度。四、應(yīng)答器應(yīng)答器也稱信標(biāo)，它也是信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，隨著ATC系統(tǒng)的普及，應(yīng)答器在城市軌道交通得到廣泛的應(yīng)用。不同的應(yīng)答器應(yīng)用于不同的信號制式，而且稱呼也不相同；而且有"有源應(yīng)答器"和"無源應(yīng)答器"之分，也稱之為"有源信標(biāo)"和"無源信標(biāo)"。在點(diǎn)式ATP子系統(tǒng)中，利用設(shè)置在每個(gè)車站出站信號機(jī)處的應(yīng)答器，向列車傳送ATP信息；在基于模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)中，利用設(shè)于區(qū)間和車站的應(yīng)答器(也稱為標(biāo)志器)，實(shí)現(xiàn)列車在車站的程序?qū)ξ煌＼嚳刂疲辉诨?距離定位"制式的ATC系統(tǒng)用無源應(yīng)答器進(jìn)行列車定位校核，有源應(yīng)答器用于車地信息交換。CBTC系統(tǒng)中無源應(yīng)答器主要用于列車定位校準(zhǔn)，而有源應(yīng)答器主要用于信號后備系統(tǒng)中向列車傳送點(diǎn)式信息。應(yīng)答器由地面、車載兩部分設(shè)備構(gòu)成。如圖4-13所示。圖4-13地面應(yīng)答器和車載應(yīng)答器的動(dòng)作示意圖1.地面應(yīng)答器設(shè)備信號系統(tǒng)為每一個(gè)地面應(yīng)答器分配一個(gè)固定的坐標(biāo)；地面應(yīng)答器的主要功能是：接收車載應(yīng)答器天線傳遞的載頻能量和向車載天線發(fā)送數(shù)據(jù)信息。地面應(yīng)答器是一種可以發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文的高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。地面應(yīng)答器應(yīng)能提供上行數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)地對車的數(shù)據(jù)傳輸。地面應(yīng)答器應(yīng)具有足夠的、可用的固定信息容量，當(dāng)與地面電子單元連接時(shí)，能提供實(shí)時(shí)可變的數(shù)據(jù)信息。(1)地面電子單元(LEU)地面電子單元是一種數(shù)據(jù)采集與處理單元，當(dāng)有數(shù)據(jù)變化時(shí)(例如信號顯示改變等)，將改變后的數(shù)據(jù)，形成報(bào)文傳送給應(yīng)答器進(jìn)行發(fā)送。(2)地面應(yīng)答器地面應(yīng)答器有無源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器兩種；無源應(yīng)答器向列車傳送的固定的信息；而有源應(yīng)答器一般都與地面電子單元連接，通過連接的地面電子單元，可實(shí)時(shí)更新地面有源應(yīng)答器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。地面無源應(yīng)答器通過接受車載應(yīng)答器天線傳遞的載頻能量，獲得電能量，使地面應(yīng)答器中的信號發(fā)生器工作，然后將事先存儲(chǔ)于地面應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)發(fā)送車載天線。當(dāng)車載應(yīng)答器天線在有效作用范圍內(nèi)時(shí)，地面應(yīng)答器需發(fā)送連續(xù)的信息。應(yīng)答器發(fā)送的信息形成一個(gè)無縫的報(bào)文信息流，該報(bào)文由同步碼、有效信息以及校驗(yàn)碼組成。一個(gè)應(yīng)答器只能發(fā)送一種長度的報(bào)文。無源應(yīng)答器向列車傳送固定的數(shù)據(jù)信息，以告知列車已經(jīng)到達(dá)線路的某一個(gè)固定的位置，例如：告知列車已經(jīng)接近車站，列車進(jìn)入自動(dòng)對位停車程序；又如：列車收到某一個(gè)信標(biāo)信息，列車可以自動(dòng)校正定位的誤差。城市軌道交通無源應(yīng)答器的使用例圖如下圖所示?？勺兙幋a的有源應(yīng)答器內(nèi)的數(shù)據(jù)報(bào)文，是隨外部控制條件產(chǎn)生變化。列車接近到應(yīng)答器的一定距離時(shí)，地面應(yīng)答器內(nèi)的數(shù)據(jù)應(yīng)該保持不變。有的城市軌道交通在車站的出站信號機(jī)處，設(shè)置的出站有源應(yīng)答器，它根據(jù)車站聯(lián)鎖確定的列車發(fā)車進(jìn)路狀況，向列車傳送包括列車運(yùn)行方向及進(jìn)路狀態(tài)等信息。城市軌道交通有源應(yīng)答器的使用例圖如圖4-14所示。圖4-14有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器示意圖2.車載應(yīng)答器設(shè)備每個(gè)地面應(yīng)答器對應(yīng)于線路的某一個(gè)固定的坐標(biāo)，所以列車收到地面應(yīng)答器信息可以對列車行走里程進(jìn)行精確的定位及校正。列車收到前一個(gè)地面應(yīng)答器的信息后，可判斷該應(yīng)答器的特性、位置。這些信息特性包括：地面應(yīng)答器所處的位置、位置參數(shù)的精度、列車的運(yùn)行方向等；如果接收到的地面應(yīng)答器的信息與預(yù)期的不同，車載應(yīng)答器解碼設(shè)備應(yīng)有相應(yīng)的表示或相應(yīng)的輸出，以便車載ATP設(shè)備做出相應(yīng)的反應(yīng)，并采取相應(yīng)的安全措施。車載接收器的主要功能：發(fā)送地面應(yīng)答器需要的能量；接收來自地面應(yīng)答器的信息；分析接收到的數(shù)據(jù)流，找出完整的報(bào)文、形成處理好的無錯(cuò)碼報(bào)文、確定定位參考點(diǎn)、從車上向地面發(fā)送包括檢查碼在內(nèi)的各種信息。車載應(yīng)答器設(shè)備包括：車載天線、解碼器、載頻發(fā)生器與功率放大器等。車載天線是一個(gè)雙工的收發(fā)天線，既要向地面發(fā)送激活地面應(yīng)答器的功率載波、還要接受地面應(yīng)答器發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文。載頻發(fā)生器與功率放大器，用于產(chǎn)生激活地面應(yīng)答器所需的載頻能量，并通過車載天線傳遞給地面應(yīng)答器。車載解碼器是用于對地面應(yīng)答器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的模塊，由微處理器、濾波器和其他相關(guān)單元組成。解碼器用于對地面應(yīng)答器信息的接收、濾波、數(shù)字解調(diào)與處理，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的接口，傳送至相關(guān)的設(shè)備，如車載ATP設(shè)備，司機(jī)顯示單元或無線設(shè)備。第四節(jié)列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)城市軌道交通的信號系統(tǒng)，統(tǒng)稱為列車運(yùn)行自動(dòng)控制(AutomaticTrainControl，ATC)系統(tǒng)，它是列車運(yùn)行的指揮和控制系統(tǒng)；ATC系統(tǒng)由列車自動(dòng)監(jiān)控(AutomaticTrainSupervision，ATS)子系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)(AutomaticTrainprotection，ATP)子系統(tǒng)、列車自動(dòng)運(yùn)行(AutomaticTrainOperation，ATO)子系統(tǒng)組成。城市軌道交通ATC系統(tǒng)中進(jìn)路的控制全部都是自動(dòng)的，也就是說，防護(hù)進(jìn)路的建立、道岔的鎖閉和解鎖、信號機(jī)的開放和關(guān)閉等聯(lián)鎖條件控制，都是自動(dòng)的，不需要行車調(diào)度員和車站值班員的介入。城市軌道交通車載信號作為主體信號，其內(nèi)容反映了列車運(yùn)行的目標(biāo)速度或允許前行的目標(biāo)距離，目標(biāo)速度是指列車進(jìn)入某一個(gè)軌道區(qū)段時(shí)，接收到列車離開該軌道區(qū)段時(shí)的速度，目標(biāo)點(diǎn)就是該軌道區(qū)段的終點(diǎn)；目標(biāo)距離，也就是該軌道區(qū)段的長度；目標(biāo)速度的等級，根據(jù)與先行列車的之間距離來設(shè)定。最先進(jìn)的ATC系統(tǒng)的車載信號，反映的是列車前行的進(jìn)路地圖，進(jìn)路地圖描述了列車運(yùn)行前方線路的地圖信息，包括：線路坡度、曲線半徑、線路限速、道岔開通狀態(tài)、精確的位置信息等等，列車根據(jù)這些信息，計(jì)算運(yùn)行速度，自動(dòng)地控制列車的運(yùn)行，并保證列車在站臺(tái)的程序?qū)ξ煌＼?。以進(jìn)路地圖為車載信號內(nèi)容的信號系統(tǒng)中，列車位置的精確定位至關(guān)重要，列車必須自動(dòng)判斷在線路上的位置，為此，在線路的相關(guān)地點(diǎn)設(shè)置定位信標(biāo)，以向列車傳送絕對位置，然后，列車根據(jù)運(yùn)行速度和車輪周長算出列車在線路的相對位置；列車在到達(dá)下一個(gè)定位信標(biāo)時(shí)進(jìn)行距離校核，以修正距離的誤差。在列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)指揮下，正線列車運(yùn)行的最小時(shí)間間隔，可以達(dá)到1.5~2min，因此要求有更高的安全保證，對列車速度監(jiān)控的要求極高；閉環(huán)控制的ATC系統(tǒng)，其核心是確保列車運(yùn)行時(shí)刻表的實(shí)施，利用列車運(yùn)行軌跡實(shí)時(shí)跟蹤的反饋信息，可以自動(dòng)調(diào)整列車的運(yùn)行，如果列車晚點(diǎn)，那么可以縮短列車在車站的停站時(shí)分，也可以調(diào)整列車運(yùn)行在區(qū)間的速度等級。在時(shí)刻表偏離較小的前提下，這種調(diào)整信息由系統(tǒng)自動(dòng)完成，當(dāng)然在時(shí)刻表偏離較大的情況下，也可以由調(diào)度員進(jìn)行干預(yù)，進(jìn)行人工調(diào)整。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)信息的傳輸，視城市軌道交通制式而異，地鐵可以借助鋼軌作為傳輸信道，用軌道電路來傳遞速度信息，目前我國已建成的地鐵基本上都采用這種方式。對于不敷設(shè)鋼軌的城市軌道交通，如跨座式獨(dú)軌交通，國外的新交通系統(tǒng)，可在運(yùn)行線路上敷設(shè)環(huán)線，以連續(xù)地檢測列車所在的位置和發(fā)送各種命令信息。除采用鋼軌或設(shè)環(huán)線來連續(xù)地傳遞信息外，也可以通過設(shè)于線路特殊地點(diǎn)的傳感器(應(yīng)答器)，向車上傳遞點(diǎn)式信息。近年來隨著無線通信技術(shù)可靠性的提高和標(biāo)準(zhǔn)的制定，基于無線通信技術(shù)的列車控制系統(tǒng)(CBTC)，也已在上海、北京、廣州等城市軌道交通中采用。行車調(diào)度信息，由控制中心傳送至列車，列車接收調(diào)度信息以后，也要回送至控制中心，這種車地信息的交換，早期的ATC系統(tǒng)都是在車站的站臺(tái)區(qū)域完成；而在基于無線通信的列車運(yùn)行自動(dòng)控制(CBTC)系統(tǒng)中，由于列車和控制中心之間，一直在進(jìn)行無線信息交換，所以CBTC制式的車地雙向通信是不間斷的，它不受地點(diǎn)的局限，顯然CBTC系統(tǒng)的"列車調(diào)整"更及時(shí)、有效；車地信息交換的內(nèi)容也更豐富。ATC系統(tǒng)根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表，自動(dòng)排列列車運(yùn)行進(jìn)路，指揮列車運(yùn)行；而且當(dāng)列車運(yùn)行的實(shí)際速度超過目標(biāo)速度時(shí)，車載ATP子系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)超速防護(hù)，確保列車安全、高速運(yùn)作；在ATO自動(dòng)運(yùn)行的情況下，由車載ATC系統(tǒng)自動(dòng)完成超速防護(hù)；假如由駕駛員操縱列車，那么列車也必須在ATP的保護(hù)下運(yùn)行，也就是說，假如列車ATP子系統(tǒng)故障，那么，該列車必須退出正線運(yùn)行，因?yàn)锳TP故障，意味著列車不再具備"超速防護(hù)"的功能。一、基于軌道電路的ATC系統(tǒng)城市軌道交通的信號系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全和提高行車效率的重要設(shè)施。由于城市軌道交通的行車密度高、站間距離短，對列車運(yùn)行的安全性和自動(dòng)化程度也有更高的要求。傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)是通過設(shè)置在地面的色燈信號機(jī)，傳遞不同的行車命令，司機(jī)根據(jù)地面的信號顯示，按行車規(guī)則，操縱列車的運(yùn)行，這種制式基本上依賴于司機(jī)保證行車的安全，而且不同的燈光顯示所反映的速度控制調(diào)整，也完全依賴于司機(jī)。這種傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)已不能適應(yīng)城市軌道交通的發(fā)展，必須用一種能實(shí)現(xiàn)列車速度自動(dòng)控制和列車運(yùn)行間隔自動(dòng)調(diào)整的新的信號系統(tǒng)來替代，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的地面信號，將車載信號作為主體信號，信號的含義發(fā)生了質(zhì)的變化，傳遞給列車的是具體的速度或距離信息，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，或距離信息，根據(jù)上述信息列車自動(dòng)地控制運(yùn)行速度，進(jìn)行超速防護(hù)，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)整行車間隔的目的，并實(shí)現(xiàn)列車在車站的程序?qū)ξ煌＼嚒Ａ熊囋谲囌镜某绦驅(qū)ξ煌＼嚪绞剑鶕?jù)信號傳輸方式的不同，分為臺(tái)階式和速度模式曲線式兩種。在模擬信號時(shí)代，基本上都是臺(tái)階式停車方式；速度模式曲線式制動(dòng)的控制方式，是建立在數(shù)字編碼技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，它可以縮短列車的運(yùn)行間隔，也可以改善駕駛條件和提高乘客乘車舒適性。1.結(jié)構(gòu)和基本功能列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)，包括列車自動(dòng)監(jiān)控、列車自動(dòng)防護(hù)和列車自動(dòng)運(yùn)行3個(gè)子系統(tǒng)，它是一套完整的管理、控制、監(jiān)督系統(tǒng)。位于管理級的ATS子系統(tǒng)，較多地采用軟件方法實(shí)施聯(lián)網(wǎng)，指揮列車安全運(yùn)行；發(fā)送和接收各種行車命令的ATP子系統(tǒng)，確保列車的運(yùn)行安全，完成列車運(yùn)行進(jìn)路控制、速度控制和實(shí)現(xiàn)列車間隔控制；車載ATP子系統(tǒng)，接收軌旁ATP設(shè)備傳遞的指令信息，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行速度的自動(dòng)調(diào)整控制，進(jìn)行列車運(yùn)行超速防護(hù)，和列車在車站的程序?qū)ξ煌＼嚳刂啤?個(gè)子系統(tǒng)既相對獨(dú)立，又相互聯(lián)系，以保證列車安全、快速、短間隔地有序運(yùn)行。1)ATC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ATC系統(tǒng)的設(shè)備分布于控制中心(centralcontrol)、車站信號設(shè)備室、軌旁(wayside)及車上(Vehicle)。下圖為ATC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖例。如圖4-15所示，指揮列車運(yùn)行的控制中心，設(shè)有作為ATC系統(tǒng)中樞的系統(tǒng)控制服務(wù)器，及其用于調(diào)度控制的工作站；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括通信前置服務(wù)器、路由器以及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)控制中心與全線車站信號設(shè)備室之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息交換；調(diào)度員通過調(diào)度員工作站下達(dá)行車控制命令。圖4-15ATC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖例現(xiàn)場的列車在線信息，車次號信息以及道岔、信號機(jī)的狀態(tài)信息等，在控制中心的顯示屏及調(diào)度員工作站上顯示。設(shè)于聯(lián)鎖集中站設(shè)備室的服務(wù)器，接收調(diào)度員的控制指令，通過聯(lián)鎖裝置，排列進(jìn)路、開放信號，并將列車在線信息、信號設(shè)備的狀態(tài)信息等傳送給控制中心。通過ATP子系統(tǒng)的軌旁設(shè)備，發(fā)送列車檢測信息，以檢查軌道區(qū)段內(nèi)有、無列車占用，并向列車發(fā)送限速命令或允許運(yùn)行的目標(biāo)距離信息、門控命令、對位停車指令等。車上ATC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，完成速度自動(dòng)調(diào)整和車站程序?qū)ξ煌＼?，?shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)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。2)ATC系統(tǒng)功能ATC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行自動(dòng)化。(1)控制中心ATS子系統(tǒng)的主要功能列車運(yùn)行和調(diào)整控制；時(shí)刻表的編輯、修改、存儲(chǔ)以及時(shí)刻表的調(diào)整控制；列車位置的實(shí)時(shí)監(jiān)視和列車運(yùn)行軌跡記錄；列車運(yùn)行進(jìn)路的自動(dòng)設(shè)置，車站聯(lián)鎖狀態(tài)的監(jiān)督；運(yùn)行圖管理；線路監(jiān)控和報(bào)警顯示、故障記錄等。(2)聯(lián)鎖集中站ATC設(shè)備的主要功能①ATS子系統(tǒng)的功能遙控指令的解譯、信號設(shè)備狀態(tài)信息的編輯和傳送、進(jìn)路控制指令的發(fā)送及表示、折返站折返模式控制指令的發(fā)送、車一地交換信息的編譯和發(fā)送、旅客向?qū)畔?、目的地信息的編輯和傳送、設(shè)定列車運(yùn)行等級等。②ATP/ATO子系統(tǒng)的功能軌道區(qū)段空閑的檢測；列車運(yùn)行進(jìn)路和列車安全間隔控制；列車限速控制；車站程序?qū)ξ煌＼嚳刂?；對位停車校核、列車車門和站臺(tái)屏蔽門開、閉控制；停站時(shí)間控制及目的地選擇等。(3)車載ATC的主要功能①ATS子系統(tǒng)的功能接收非安全控制信息；接收運(yùn)行等級及其目的地等數(shù)據(jù)；發(fā)送列車狀態(tài)的自診斷信息；提供旅客導(dǎo)向信息等。②ATP/ATO子系統(tǒng)的功能接收和解譯限速指令；根據(jù)限速，對列車進(jìn)行速度自動(dòng)調(diào)整控制和超速防護(hù)；測速、測距；對位停車程序控制和對位停車點(diǎn)校核；控制車門開、閉，發(fā)送站臺(tái)屏蔽門開、閉信息；自動(dòng)折返和出發(fā)控制等。3)ATC系統(tǒng)的控制模式城市軌道交通通過ATC系統(tǒng)，在控制中心集中控制列車運(yùn)行，當(dāng)遙控發(fā)生故障或運(yùn)行需要的情況下，可以將權(quán)力"下放"，由相應(yīng)的聯(lián)鎖集中站進(jìn)行控制。(1)行車調(diào)度的控制方式①集中控制模式·全自動(dòng)模式ATC系統(tǒng)根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表，由控制中心自動(dòng)辦理進(jìn)路，調(diào)度全線列車的運(yùn)行?！ぷ詣?dòng)調(diào)度模式根據(jù)運(yùn)行時(shí)刻表自動(dòng)辦理列車進(jìn)路，但列車在車站的停站時(shí)分、運(yùn)行等級等，由調(diào)度員進(jìn)行調(diào)整。·集中人工模式列車的始發(fā)進(jìn)路，由調(diào)度員人工辦理，列車運(yùn)行目的地也由調(diào)度員設(shè)定。一般車站都設(shè)為自動(dòng)或連續(xù)通過進(jìn)路，列車運(yùn)行進(jìn)路由列車的目的地號"自動(dòng)觸發(fā)"，所以列車運(yùn)行進(jìn)路可處于"自動(dòng)"狀態(tài)，但是列車在各站的停站時(shí)間、出發(fā)時(shí)間、運(yùn)行等級等都由調(diào)度員設(shè)定。②聯(lián)鎖集中站控制模式上述3種均為集中控制方式，在調(diào)度員授權(quán)下，可將控制權(quán)下放給聯(lián)鎖集中站，由聯(lián)鎖集中站的車站值班員，對所管轄區(qū)段的列車運(yùn)行進(jìn)路進(jìn)行控制。(2)列車操縱模式列車的操縱模式，根據(jù)信號系統(tǒng)和列車控制方式而異，一般有以下方式：①ATO模式在ATO模式下，司機(jī)根據(jù)操作規(guī)程，關(guān)閉列車門，完成出發(fā)檢查后，按下出發(fā)按鈕，列車自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，在區(qū)間根據(jù)地面限速指令，自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行速度，列車到達(dá)下一站，自動(dòng)完成程序?qū)ξ煌＼嚳刂?。這種模式下，司機(jī)的任務(wù)是：到站開啟列車門、到點(diǎn)關(guān)閉列車門和按壓"出發(fā)按鈕"。②手動(dòng)ATP模式在該模式下，司機(jī)關(guān)閉車門和執(zhí)行出發(fā)檢查后，手動(dòng)啟動(dòng)，列車ATP子系統(tǒng)進(jìn)行速度控制和超速防護(hù)，車站的停車控制也由司機(jī)負(fù)責(zé)操縱。這種模式下，列車的運(yùn)行基本上依賴于司機(jī)，但是有ATP超速防護(hù)。③慢速前行模式(CLOSEIN)在手動(dòng)ATP模式下，列車收不到有效的機(jī)車信號，或顯示為零限速，這時(shí)司機(jī)在注意的情況下，按低于20km/h的慢速運(yùn)行，當(dāng)列車收到有效的速度后，可以轉(zhuǎn)為手動(dòng)ATP模式。④反向模式這種模式下，司機(jī)處于列車的尾部，列車收不到速度命令，由司機(jī)控制以不超過10km/h的速度反向運(yùn)行，當(dāng)速度超過12.5km/h時(shí)，車載ATP子系統(tǒng)會(huì)施加全常用制動(dòng)。⑤ATC關(guān)閉和旁路模式該模式下，車載ATC系統(tǒng)可以有電，但其輸入、輸出均被隔離，不起作用，列車由司機(jī)人工駕駛，負(fù)責(zé)運(yùn)行安全。4)連續(xù)式和點(diǎn)式ATP系統(tǒng)基于軌道電路的ATC系統(tǒng)中，向列車傳送ATP信息的方式有連續(xù)式和點(diǎn)式兩種方式。這兩種方式的共同處是都設(shè)有軌道電路；但是連續(xù)式ATP子系統(tǒng)的軌道電路不僅用于檢測列車，也用于向列車傳送ATP信息；而點(diǎn)式ATP子系統(tǒng)的軌道電路只用于檢測列車，向列車傳送ATP信息完全依賴于設(shè)置于特定地點(diǎn)的地面應(yīng)答器。連續(xù)式ATP系統(tǒng)是城市軌道交通的主流，我們會(huì)在后面ATP一節(jié)中作詳細(xì)介紹。點(diǎn)式ATP子系統(tǒng)的ATC系統(tǒng)不包括ATO子系統(tǒng)，當(dāng)然不能實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)運(yùn)行；其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、價(jià)格低于連續(xù)式ATC系統(tǒng)。目前點(diǎn)式ATP系統(tǒng)只有在上海城市軌道交通5號線得到應(yīng)用。2.ATS子系統(tǒng)圖4-16控制中心大顯示屏列車運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的控制和監(jiān)督；一般分有CATS和LATS；前者是控制中心的ATS設(shè)備，后者指聯(lián)鎖集中站的ATS設(shè)備。控制中心的ATS設(shè)備包括：系統(tǒng)控制服務(wù)器、傳輸控制服務(wù)器、調(diào)度員工作站、顯示屏、運(yùn)行圖繪圖儀、打印機(jī)、UPS等；每條線路一般設(shè)兩位行車調(diào)度員，監(jiān)督和控制全線的列車運(yùn)行；正常情況下列車運(yùn)行進(jìn)路的排列、信號控制，列車運(yùn)行間隔控制和調(diào)整等操作，都是根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表由ATS系統(tǒng)自動(dòng)完成，不需要調(diào)度人員操作。在特殊情況下，也可以由行車調(diào)度員操作?？刂浦行娘@示屏和行車調(diào)度員工作站示意圖如圖4-16和圖4-17所示。圖4-17行車調(diào)度員工作站顯示舉例行車調(diào)度員可以將行車控制權(quán)"下放"給聯(lián)鎖集中站，所以在聯(lián)鎖集中站都設(shè)有ATS分機(jī)，當(dāng)需要"站控"時(shí)，在征得調(diào)度員同意后，聯(lián)鎖集中站的行車值班員可以對所管轄的車站進(jìn)行控制，平時(shí)聯(lián)鎖集中站的行車值班員只能監(jiān)督列車運(yùn)行。在"緊急"情況下，聯(lián)鎖集中站可以不經(jīng)過行車調(diào)度員同意，實(shí)現(xiàn)"緊急站控"；"站控"結(jié)束以后，車站行車值班員應(yīng)將該車站的信號系統(tǒng)復(fù)原，才能"交權(quán)"。聯(lián)鎖集中站車站行車值班員工作站如圖4-18所示。圖4-18聯(lián)鎖集中站工作站顯示例3.ATP子系統(tǒng)列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行安全間隔防護(hù)和超速防護(hù)。通過ATP子系統(tǒng)檢測列車位置、并向列車傳送ATP信息(目標(biāo)速度信息或目標(biāo)距離信息)。列車收到ATP信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)速度控制，確保列車在目標(biāo)距離內(nèi)不超過目標(biāo)速度的前提下安全運(yùn)行。所以ATP子系統(tǒng)應(yīng)包括軌旁ATP設(shè)備和車載ATP設(shè)備，并與ATS、ATO、車站聯(lián)鎖設(shè)備等都有接口相連。下面我們分析ATP子系統(tǒng)軌旁設(shè)備和功能。1)基于無絕緣模擬軌道電路的ATP子系統(tǒng)模擬軌道電路的ATP子系統(tǒng)通過阻抗聯(lián)接器，在軌道電路中傳送用于檢測列車的模擬檢測信號，以檢測列車是否占用該軌道區(qū)段；當(dāng)檢測到列車占用該軌道區(qū)段時(shí)，通過阻抗聯(lián)接器，在軌道電路中，向列車發(fā)送速度命令等模擬信號，所以"阻抗聯(lián)接器"不僅是軌道電路的分割設(shè)備，也是軌道電路的發(fā)送、接收(相鄰軌道區(qū)段)設(shè)備，又是向列車傳送"速度命令"的重要設(shè)備。(1)軌道電路的頻率配置圖4-19為軌道電路的頻率配置示意圖。在每個(gè)軌道電路的分界點(diǎn)設(shè)有阻抗聯(lián)接器，由它將本閉塞分區(qū)的發(fā)送器和相鄰閉塞分區(qū)的接收器耦合至軌道，以檢測列車是否占用本閉塞分區(qū)，當(dāng)檢測到列車已占用閉塞分區(qū)時(shí)，該閉塞分區(qū)發(fā)送端的阻抗聯(lián)接器，將"速度命令"耦合至軌道，迎著列車方向，向列車發(fā)送"目標(biāo)速度"命令信息，所以每個(gè)阻抗聯(lián)結(jié)器，實(shí)際上起著發(fā)送、接收檢測信息，和發(fā)送速度命令的作用；在特定的車一地信息交換(TWC)處，阻抗聯(lián)接器還承擔(dān)車地信息交換的任務(wù)。列車檢測載頻頻率：fl=2625Hz，f2=2925Hz，f3=3375Hz，f4=4275Hz列車檢測調(diào)制頻率：2Hz，3Hz速度命令載頻頻率：2250Hz圖4-19無絕緣模擬軌道電路頻率配置示意圖由上圖可以看出，相鄰軌道電路使用不同的列車檢測載頻頻率和調(diào)制頻率，4種不同的載頻頻率交替配置，分別是2625Hz、2925Hz、3375Hz和4275Hz，調(diào)制頻率為2Hz和3Hz，這樣可以組成8種不同的組合，以防止相鄰軌道電路的干擾，也防止鄰線的信號干擾。所以在鋼軌上傳送的列車檢測信息，是經(jīng)低頻調(diào)制的幅度鍵控ASK信號。當(dāng)列車占用軌道電路時(shí)，如圖4-19所示的閉塞分區(qū)4，由于列車檢測信息被列車車輪分路，導(dǎo)致該軌道區(qū)段接收端收不到列車檢測信息，在證實(shí)列車已經(jīng)到達(dá)的前提下，該軌道電路的發(fā)送模塊通過阻抗聯(lián)接器，開始增發(fā)"速度命令"信息，其載頻頻率為225OHz(注意：原來閉塞分區(qū)4的發(fā)送端發(fā)送的列車檢測信息2925Hz十3Hz，仍然在發(fā)送)。也就是說，只有在檢測列車已經(jīng)占用的前提下，才向列車傳送ATP速度命令，假如列車進(jìn)入閉塞分區(qū)，而因分路不良等原因，導(dǎo)致軌道電路接收端的軌道繼電器仍在工作，那么軌道電路發(fā)送端就不會(huì)發(fā)送速度命令，列車收不到速度命令，就會(huì)緊急停車；所以軌道電路的分路狀態(tài)必須調(diào)整完好。確保列車連續(xù)、不間斷地接收到速度信息。在發(fā)送速度命令時(shí)，原來的檢測信號仍在發(fā)送，但因列車分路，接收端收不到而已；當(dāng)列車駛離閉塞分區(qū)4，該軌道區(qū)段接收端又收到列車檢測信息，使軌道繼電器勵(lì)磁吸起，從而結(jié)束該軌道區(qū)段速度命令的發(fā)送。(2)"速度碼"信息"速度碼"信息，是指列車運(yùn)行至該軌道區(qū)段出口端的目標(biāo)速度，每個(gè)軌道區(qū)段的速度命令，是根據(jù)與先行列車相隔幾個(gè)閉塞分區(qū)(列車間的間隔距離)和線路條件等設(shè)定。全線各個(gè)軌道區(qū)段速度命令信息的載頻為2250Hz，調(diào)制頻率根據(jù)該線路運(yùn)行速度擋的等級而定，一般分為6檔或8擋速度，它們分別對應(yīng)不同的調(diào)制頻率。速度命令調(diào)制頻率與限制速度的對應(yīng)關(guān)系，如表4-1所示。表4-1速度命令調(diào)制頻率與限制速度對應(yīng)表載頻頻率：2250Hz調(diào)制頻率4.5Hz和5.54Hz是用于列車在車站停穩(wěn)以后，軌旁ATP子系統(tǒng)，通過站臺(tái)區(qū)段軌道電路向列車發(fā)送打開左門或右門的開門信息，其載頻頻率也是2250Hz。2)數(shù)字編碼軌道電路的ATP系統(tǒng)以數(shù)字編碼軌道電路為基礎(chǔ)的ATP系統(tǒng)，是城市軌道交通ATC系統(tǒng)的主要制式，國內(nèi)已應(yīng)用于很多條線路。數(shù)字軌道電路的車載信息，主要以發(fā)送"目標(biāo)速度"信息為主，但也有發(fā)送"進(jìn)路地圖"的"距離定位"制式，這為移動(dòng)閉塞奠定基礎(chǔ)，下面就典型的"目標(biāo)速度"制式ATP子系統(tǒng)進(jìn)行分析。(1)"目標(biāo)速度"制式ATP子系統(tǒng)的軌旁設(shè)備此類ATP子系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字編碼軌道電路。其頻率配置和數(shù)據(jù)協(xié)議如下。①頻率配置在這種制式的數(shù)字編碼軌道電路中，用于列車檢測的數(shù)據(jù)信息的載頻頻率與發(fā)送給列車的ATP數(shù)據(jù)信息的載頻頻率是相同的。圖4.20為數(shù)字編碼軌道電路載頻頻率配置示意圖，其數(shù)據(jù)信息的載頻頻率為9.5kHz至16.5kHz，間隔為lkHz，編號為F0~F7，其中奇數(shù)頻率F1、F3、F5，分配給下行線，偶數(shù)頻率F2、F4、F6，分配給上行線，F(xiàn)7用于渡線環(huán)線。正線軌道電路，遵循三個(gè)頻率交替配置的原則。圖4-20數(shù)字編碼軌道電路載頻頻率配置示意圖數(shù)字軌道電路的頻編為士200Hz，例如載頻為12.5kHz，則低端頻為12.3kHz，高端頻為12.7KHz，速率為200bit/s，軌道電路數(shù)據(jù)信息，以二進(jìn)制移頻鍵控BFSK方式，對載頻進(jìn)行調(diào)制，構(gòu)成不歸零反轉(zhuǎn)編碼數(shù)據(jù)(NRZI)。也即軌道電路所傳送的信息，是由兩個(gè)不同頻率組合而成的數(shù)據(jù)編碼信息。數(shù)據(jù)中，連續(xù)上位時(shí)間的頻率，代表邏輯"1"，而每位時(shí)間的頻率都改變，代表邏輯"0"，也即每隔5ms，高、低端頻率，交替變化，代表邏輯"0"。那么，為了發(fā)6個(gè)"0"，則在30ms之內(nèi)，高端頻和低端頻頻率變化6次，第1位數(shù)據(jù)頻率取決于上一個(gè)周期最后一位的數(shù)據(jù)頻率。波形變化示意圖如圖4-21所示。圖4-21"目標(biāo)速度"式數(shù)字軌道電路波形變化示意圖從上述波形變化示意圖可以看出，在邏輯"1"的情況，該位的頻率與上一位的頻率相同，假如出現(xiàn)連續(xù)多位頻率不變，究竟是編碼都是"1"?還是設(shè)備出了故障為此，當(dāng)數(shù)據(jù)位中連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)"1"時(shí)，必須進(jìn)行"0位"填充，插入一位"0"，強(qiáng)制頻率跳變，以證實(shí)設(shè)備工作正常；當(dāng)然，接收端對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼時(shí)，接收器應(yīng)將插入的這一位"0"刪除。②數(shù)據(jù)協(xié)議軌道電路有71位數(shù)據(jù)信息，其中8位為標(biāo)志位，37位為數(shù)據(jù)位，16位為CRC檢驗(yàn)位，還有10位為零插入填充位，以防止在信息中出現(xiàn)非碼標(biāo)志，插入填充字符，以使信息長度固定。典型的信息位表示及37位數(shù)據(jù)位的內(nèi)容及其功能，如表4-2所示。數(shù)字編碼軌道電路的數(shù)據(jù)信息，由軌旁設(shè)備通過軌道電路發(fā)送給列車。智能化的車載系統(tǒng)存儲(chǔ)了坡度、長度和軌道電路標(biāo)識(shí)號(ID號)等信息，當(dāng)列車進(jìn)入軌道電路區(qū)段時(shí)，車載系統(tǒng)根據(jù)所接收的軌道電路ID號，連續(xù)地確認(rèn)列車位置，確保行車安全。③軌道電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字軌道電路的可靠工作是確保行車安全的前提。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模擬軌道電路有很大不同，圖4-22為數(shù)字軌道電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。如圖4-22所示，在每段軌道電路的"分割點(diǎn)"，鋼軌之間設(shè)有"S"Bond(也稱"S"型聯(lián)接器)，在軌旁設(shè)置"藕合單元"，只有本軌道區(qū)段的傳輸頻率，才能通過耦合單元，然后通過與"S"Bond平行設(shè)置的"環(huán)線"，將數(shù)據(jù)信息耦合至"S"Bond，再感應(yīng)至鋼軌，在鋼軌中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，再通過感應(yīng)耦合至列車?；谖⑻幚砥鞯能壍离娐房刂破?，負(fù)責(zé)該段軌道電路信息的接收和發(fā)送，它與軌道MICROLOK系統(tǒng)連接，以完成軌道電路的列車檢測，和發(fā)送車載ATP信息。所以每一段軌道電路，都設(shè)有各自的軌道電路控制器，它可以對應(yīng)不同的載頻，并將數(shù)據(jù)信息，通過"環(huán)線"和"S"Bond，將ATP信息感應(yīng)耦合至鋼軌，在每段軌道電路表4-2數(shù)字編碼軌道電路ATP信息數(shù)據(jù)內(nèi)容表列車運(yùn)行的出口端，是軌道電路的發(fā)送端，發(fā)送列車檢測信息和車載信號信息，每段軌道電路如陣運(yùn)行的人口端，為軌道電路列車檢測信息的接收端，軌道電路的發(fā)送端和接收端，根據(jù)列車運(yùn)行方向而轉(zhuǎn)換。由于數(shù)字編碼軌道電路的發(fā)送端發(fā)送的"列車檢測"信息和"車載信號"信息，是相同的內(nèi)容，對于軌道電路"檢測"而言，只要在軌道電路的接收端校核軌道電路的"標(biāo)識(shí)號"就可以了。對于設(shè)有工頻軌道電路的道岔區(qū)段，工頻軌道電路用于列車檢測，其軌道電路控制器，通過環(huán)線向列車發(fā)送車載信息。4.車載ATC設(shè)備與ATO子系統(tǒng)1.車載ATC設(shè)備..城市軌道交通列車是以編組方式運(yùn)行，每列車的兩端設(shè)有司機(jī)室。車載ATC設(shè)備，一般都集中設(shè)在頭尾兩端的車輛。圖4-23車載ATC設(shè)備示意圖不同的ATC系統(tǒng)，對應(yīng)于不同的車載設(shè)備，典型的模擬軌道電路"速度碼"制式的車載ATC設(shè)備，如圖4-23所示。ATC系統(tǒng)設(shè)備架，置于司機(jī)室的左側(cè)，機(jī)架與車體連接，防震底座和機(jī)架在電氣上隔離，機(jī)架上設(shè)有：ATP、ATO、ATS模塊、直流調(diào)壓器、安全/非安全繼電器(包括開門繼電器、緊急、常用制動(dòng)繼電器、驅(qū)動(dòng)繼電器等)以及制動(dòng)保證單元。顯示單元及速度表等，設(shè)于司機(jī)操縱臺(tái)上，如圖4-24所示，顯示單元上有各種控制表示燈，包括列車車次號、列車目的地號、列車運(yùn)行等級、列車長度；還有車次號和目的地號的設(shè)定開關(guān)；以及啟動(dòng)、停車、程序停車、"跳停"、慢行、超速等指示燈和其他相關(guān)的按鈕。ATP/TWC接收線圈，設(shè)于列車頭部車輛第一個(gè)輪對前，其線圈的中心線，對準(zhǔn)每根鋼軌的中心，二組接收線圈串接，用于接收地面ATP速度信息、開門信息、以及TWC信息，所以車載接收器，分別調(diào)諧在車載ATP信號載頻(速度信號和開門信號的載頻頻率均為2250Hz)和TWC信息的信號頻率(9650Hz)。圖4-24車載ATC系統(tǒng)狀態(tài)顯示單元示意圖速度傳感器是車軸脈沖發(fā)生器，用它來獲取列車實(shí)際運(yùn)行速度，和運(yùn)行距離信息。一般設(shè)置二個(gè)速度傳感器，分別設(shè)在第一節(jié)車的不同軸和不同側(cè)。TWC發(fā)送天線，安裝在第一節(jié)車的底部，第一輪軸前方，其中心對準(zhǔn)軌道線路的中心線，通過天線將列車運(yùn)行狀態(tài)信息等送至地面，經(jīng)聯(lián)鎖集中站TWC模塊，將信息轉(zhuǎn)送至控制中心。車載對位天線，也置于第一節(jié)車的底部，它沿車輛的縱向中心線安裝，用于接收對位停車點(diǎn)的地面"對位線圈"信息(有源)，并向地面?zhèn)魉土熊?已經(jīng)對位"的信息，通過地面"對位線圈"和"對位模塊"，交換對位信息和向地面發(fā)送列車長度信息，使相應(yīng)長度的站臺(tái)屏蔽門開啟。標(biāo)志器檢測線圈，也安裝在第一節(jié)車的底部，沿車輛的縱向中心線設(shè)置，位于對位天線的后方。它用于檢測地面標(biāo)志器信息。車載ATC設(shè)備，視ATC系統(tǒng)而異。數(shù)字編碼軌道電路"目標(biāo)速度"制式的ATC系統(tǒng)，其車載設(shè)備中不設(shè)標(biāo)志器接收線圈和對位天線；顯示單元增加了數(shù)字顯示。它通過接收在站臺(tái)區(qū)域設(shè)置的TWC環(huán)線信息，及環(huán)線交叉點(diǎn)的定位信息等，實(shí)現(xiàn)車地信息交換和車站程序?qū)ξ煌＼?。接?進(jìn)路地圖"的車載設(shè)備，除了接收車載信號的2個(gè)接收線圈外，還有1個(gè)信標(biāo)信息接收天線，接收沿線路鋪設(shè)的各種定位信標(biāo)信息，相對于模擬軌道電路的ATC車載設(shè)備，其車底部的設(shè)備要少。在每個(gè)駕駛室有一套ATC設(shè)備，通過接收線圈接收來自軌旁的SACEM信息(SACEM信息是由地面發(fā)送的車載信息)。(2)車載ATP子系統(tǒng)功能分析車載ATP子系統(tǒng)，是確保列車運(yùn)行安全的關(guān)鍵設(shè)備，它與地面ATP設(shè)備相配合，完成速度或距離信號的接收和解譯，實(shí)現(xiàn)超速防護(hù)、制動(dòng)保證，零速檢測、車門控制、后退防護(hù)等等。①ATP信號的接收和解譯地面ATP子系統(tǒng)，通過鋼軌向列車發(fā)送速度命令和門控命令，其載頻為2250Hz；車載ATP接收線圈，以耦合方式，從鋼軌接收經(jīng)低頻調(diào)制的ASK車載信號，再通過濾渡器、解調(diào)器，送至速度信號譯碼CPU，該CPU譯出的速度或門控命令，再送至系統(tǒng)處理CPU。②超速防護(hù)實(shí)現(xiàn)列車的超速防護(hù)是ATP子系統(tǒng)的重要功能，確保列車不會(huì)超出"速度命令"所規(guī)定的速度；該功能由超速控制器CPU來完成。超速控制器的CPU，接收來自系統(tǒng)處理CPU的限制速度信息，和來自速度傳感器的列車實(shí)際信息，如果列車的實(shí)際速度超出ATP限速，出現(xiàn)超速狀態(tài)，在自動(dòng)模式下，列車將自動(dòng)調(diào)整速度，在人工模式時(shí)由司機(jī)采取措施減速。ATP超速的"觸發(fā)"點(diǎn)，一般設(shè)定在比限速高3km/h。速度傳感器，由2個(gè)完全獨(dú)立的軟、硬件信道處理，通過計(jì)算在固定周期內(nèi)的脈沖數(shù)來計(jì)測速度。而輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)與車輪的周長直接相關(guān)，而周長的變化取決于車輪的磨損，新的車輪直徑為840mm，完全磨損的車輪直徑為770mm，所以，根據(jù)車輪的磨損程度用加強(qiáng)補(bǔ)償探測信號的辦法，對測速精度進(jìn)行調(diào)整，每5mm為一擋，共設(shè)15個(gè)設(shè)定值，因此，測得的列車速度，是綜合了輪徑磨耗信息，較為精確的實(shí)際速度。當(dāng)檢出列車超速的3s左右時(shí)間內(nèi)，列車以0.715m/s2的減速率，降低速度(上述作用時(shí)間和減速率，因車而異)。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)不到最小制動(dòng)率，系統(tǒng)的制動(dòng)保證功能將發(fā)出指令，施加不可逆轉(zhuǎn)的緊急制動(dòng)，一旦緊急制動(dòng)被啟動(dòng)，將保證列車到停車為止。另外，"零速"檢測在所有的操作模式都生效，當(dāng)列車速度小于3km/h，ATP子系統(tǒng)便確認(rèn)為"零"速度，并由超速CPU，進(jìn)行零速檢測，當(dāng)列車實(shí)際速度，小于零速度設(shè)定值，則零速檢測信息返送至系統(tǒng)處理器。③列車門的開、閉控制當(dāng)列車到達(dá)對位停車點(diǎn)，列車對位天線檢測到由站臺(tái)對位線圈送出的13.235kHz的頻率，證明列車已正確地在站臺(tái)對位，車載ATO子系統(tǒng)發(fā)出"列車進(jìn)行全常用制動(dòng)"的指令，并生成一個(gè)列車停穩(wěn)信號給車載ATP子系統(tǒng)。車載ATP子系統(tǒng)接收到該指令后，施加全常用制動(dòng)，并檢測到速度為零。這時(shí)，車載ATP子系統(tǒng)生成一個(gè)列車"對位"信號，給車載ATO子系統(tǒng)，并通過車載對位天線，送出載頻為21.945KHz、調(diào)制低頻為77Hz的"對位"信號。地面對位線圈，接收并譯出"對位"信號后，觸發(fā)車站信號設(shè)備室的ATP模塊，送出打開列車門信息，該信息通過站臺(tái)區(qū)域的軌道電路發(fā)送，其載頻為2250Hz，調(diào)制頻率為4.5Hz(左門)或5.54Hz(右門)。列車ATP接收線圈，從鋼軌接收到打開車門信號以后，使相應(yīng)的"門控繼電器"勵(lì)磁，并點(diǎn)亮相應(yīng)側(cè)的門控表示燈，這時(shí)司機(jī)按壓與表示燈相一致的門控按鈕，也即當(dāng)門控繼電器的前接點(diǎn)與車輛門控電路的安全接點(diǎn)相一致時(shí)，才能開啟站臺(tái)側(cè)的所有車門。同時(shí)車載ATP子系統(tǒng)指令列車對位天線，停發(fā)列車對位信號，改發(fā)打開站臺(tái)屏蔽門信號；開啟站臺(tái)屏蔽門的數(shù)量應(yīng)與列車門的數(shù)量相一致，也即根據(jù)列車編組的不同，變送不同的開啟屏蔽門信號，其開啟屏蔽門信號的載頻為21.945kHz，6節(jié)編組的列車，調(diào)制頻率為115Hz；而8節(jié)編組列車，發(fā)送的調(diào)制頻率為171Hz。車站信號設(shè)備室的對位模塊，收到由列車發(fā)來的開啟屏蔽門信號后，傳送給屏蔽門控制子系統(tǒng)，使相應(yīng)的屏蔽門控制繼電器勵(lì)磁，與列車編組相對應(yīng)的屏蔽門自動(dòng)開啟。當(dāng)停站計(jì)時(shí)結(jié)束，車站ATP模塊，停止發(fā)送打開車門信號，使列車相應(yīng)的門控繼電器失磁，司機(jī)可按壓車門關(guān)閉按鈕，門控電路啟動(dòng)列車門關(guān)閉程序。列車啟動(dòng)列車門關(guān)閉程序的同時(shí)，列車ATP子系統(tǒng)，中止發(fā)送開啟屏蔽門信號，使站臺(tái)屏蔽門控制繼電器失磁，啟動(dòng)站臺(tái)屏蔽門關(guān)閉程序。停站計(jì)時(shí)結(jié)束后，站臺(tái)側(cè)發(fā)車指示燈點(diǎn)亮。在啟動(dòng)列車門和屏蔽門關(guān)閉程序后，地面ATP子系統(tǒng)，通過站臺(tái)區(qū)域軌道電路，向列車發(fā)送速度命令、車輛ATP系統(tǒng)譯出速度命令，并將列車門關(guān)閉信號一起，送給車載ATO子系統(tǒng)，ATO子系統(tǒng)收到上述信號后，點(diǎn)亮司機(jī)控制臺(tái)上的ATO表示燈，提示司機(jī)按壓ATO啟動(dòng)按鈕，司機(jī)按壓此按鈕后，列車按ATO自動(dòng)運(yùn)行模式，啟動(dòng)加速并自動(dòng)運(yùn)行。在人工模式的情況下，司機(jī)必須以人工控制方式，將車停于對位停車點(diǎn)，當(dāng)列車對位表示燈點(diǎn)亮，證明列車正確對位，在確認(rèn)對位停車后，司機(jī)可按壓站臺(tái)側(cè)門控按鈕，才能打開車門；關(guān)閉車門也由司機(jī)控制。3)車載ATO子系統(tǒng)的主要功能及工作原理當(dāng)列車處在自動(dòng)(ATO)操作模式下，車載ATO子系統(tǒng)才能發(fā)揮作用，該系統(tǒng)自動(dòng)履行司機(jī)操作的非安全功能，自動(dòng)完成列車的加、減速等速度調(diào)節(jié)控制，并自動(dòng)完成列車在車站的程序?qū)ξ煌＼嚒?1)速度調(diào)節(jié)功能ATO模塊的調(diào)速器，以漸進(jìn)和恒定的速率，使列車達(dá)到由限速設(shè)定的運(yùn)行速度，當(dāng)列車到達(dá)限定速度后，通過連續(xù)比較實(shí)際速度和限速，控制列車的牽引和制動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)用閉環(huán)控制技術(shù)，達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目的。根據(jù)ATP速度命令、ATS運(yùn)行等級、及車站停車曲線所決定的最低參考速度，來控制、調(diào)節(jié)列車的速度，使列車速度，保持在上述參考速度的0~5km/h的范圍內(nèi)，速度調(diào)節(jié)器，將列車的實(shí)際速度和上述參考速度進(jìn)行比較，并計(jì)算正(提供動(dòng)力)或負(fù)(制動(dòng))牽引力。(2)車站程序?qū)ξ煌＼嚳刂聘鶕?jù)ATC制式的不同，停車方式有曲線式制動(dòng)和臺(tái)階式制動(dòng)兩種。基于模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)列車在車站的程序?qū)ξ煌＼嚳刂疲鶕?jù)列車運(yùn)行方向，在離對位停車點(diǎn)350m、150m、25m和8m處，分別設(shè)有對位停車用標(biāo)志器，在對位停車點(diǎn)設(shè)置對位線圈；其中8m標(biāo)志器和對位線圈是有源的設(shè)備，其余的標(biāo)志器都是無源的設(shè)備。350m的標(biāo)志器，是車站程序?qū)ξ煌＼嚳刂频钠鹗键c(diǎn)，為了保證設(shè)備的可靠動(dòng)作，設(shè)置了兩個(gè)標(biāo)志器，其工作頻率，分別為110kHz和140kHz；當(dāng)列車收到上述頻率之一，車載ATO子系統(tǒng)，便啟動(dòng)車站程序?qū)ξ煌＼嚳刂疲熊嚿傻谝恢苿?dòng)模式曲線，并點(diǎn)亮司機(jī)操作臺(tái)上的程序?qū)ξ煌＼嚤硎緹簟Ａ熊囘\(yùn)行至站臺(tái)區(qū)域，收到距離對位停車點(diǎn)150m處兩個(gè)中間標(biāo)志器的信息，它們的頻率分別為120kHz和150kHz；當(dāng)列車收到上述中間標(biāo)志器頻率之一，車載制動(dòng)控制系統(tǒng)生成第二制動(dòng)模式曲線，實(shí)際上，第二制動(dòng)模式曲線是對第一制動(dòng)模式曲線進(jìn)行修正，也是對上一次制動(dòng)的緩解。列車?yán)^續(xù)前進(jìn)，離對位停車點(diǎn)25m處，收到由內(nèi)方標(biāo)志器發(fā)送的信息，其頻率為160kHz，從而列車制動(dòng)控制系統(tǒng)，生成第三制動(dòng)模式曲線，進(jìn)行第二次制動(dòng)修正，相當(dāng)于第二次緩解。當(dāng)列車距離對位停車點(diǎn)8m時(shí)，接收由有源標(biāo)志器送來的14.35kHz頻率號，列車制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行第三次制動(dòng)修正，再一次制動(dòng)緩解，使列車準(zhǔn)確地停于對位停車點(diǎn)。當(dāng)列車收到由地面對位線圈送出的13.235kHz頻率信號時(shí)，證實(shí)列車已在對位停車點(diǎn)停車，車載系統(tǒng)檢出此信號后，實(shí)施全常用制動(dòng)。其后進(jìn)入列車車門開啟程序。圖4-25叫臺(tái)階式車站程序?qū)ξ煌＼囋硎疽鈭D。圖4-25臺(tái)階式車站程序?qū)ξ煌＼囋韴D對位停車的設(shè)計(jì)精度一般設(shè)定為士25-50cm，在車站設(shè)有站臺(tái)屏蔽門的情況下，一'般對位停車精度控制在±25cm；不設(shè)站臺(tái)屏蔽門的情況下，停車精度可放寬為士50cm左右。數(shù)字編碼軌道電路中，采用站臺(tái)區(qū)域設(shè)置TWC環(huán)線的方式，根據(jù)環(huán)線"交叉點(diǎn)"來進(jìn)行列車定位的校正；在以"距離定位"為原則的數(shù)字報(bào)文式軌道電路的ATC系統(tǒng)中，采用在站臺(tái)區(qū)域設(shè)置"定位信標(biāo)"的方法，對執(zhí)行車站程序?qū)ξ煌＼嚳刂频牧熊?，進(jìn)行定位校準(zhǔn)。二、基于通信的列車控制系統(tǒng)基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(CommunicationBasedTrainControlSystem，CBTC系統(tǒng))，是一種采用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，連續(xù)控制、檢測列車運(yùn)行的移動(dòng)閉塞方式控制系統(tǒng)。它擺脫了用軌道電路判別列車對閉塞分區(qū)占用與否，突破了固定或準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的局限性。該系統(tǒng)的使用代表著目前世界上列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，也是近年來城市軌道交通領(lǐng)域認(rèn)可采用的一種移動(dòng)閉塞方式。1.移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)基于軌道電路的ATC系統(tǒng)，是當(dāng)前我國列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要模式，后續(xù)列車與先行列車之間的行車間隔都與閉塞分區(qū)的劃分有關(guān)，也就是說，后續(xù)列車與先行列車不可能運(yùn)行在同一個(gè)閉塞分區(qū)，后續(xù)列車必須保證在先行列車所占用的閉塞分區(qū)的分界點(diǎn)前停車。如圖4-26所示，速度碼制式的ATP系統(tǒng)，可以對應(yīng)于前面介紹的模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)；目標(biāo)距離制式的ATP系統(tǒng)，是以數(shù)字編碼軌道電路為基礎(chǔ)；這些制式下為了縮短行車間隔，必須縮小閉塞分區(qū)(軌道區(qū)段)的長度，當(dāng)然要增加軌道電路的硬件設(shè)備；對于不同列車編組的運(yùn)行線路，更是難以實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)閉塞(Movingblock)是縮小行車間隔，提高行車效率的有效途徑，其列車運(yùn)行的安全保證，不需要設(shè)置軌道電路，沒有物理概念上的閉塞分區(qū)劃分；虛擬的閉塞分區(qū)使后續(xù)列車與先行列車之間始終保持制動(dòng)距離，加上動(dòng)態(tài)安全保護(hù)距離。圖4-26不同閉塞制式的列車運(yùn)行間隔示意圖(1)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)相比現(xiàn)有的ATC系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：①在確保安全的前提下，可以縮小列車之間的行車間隔；②取消了傳統(tǒng)的軌道電路；③列車與控制中心之間始終保持不間斷地雙向信息交換；④列車在線路的位置由列車自己測定，并自動(dòng)修正位置的誤差；⑤控制中心掌握在線運(yùn)行列車的精確位置和速度；⑥不同編組的列車，可以以最高的密度，運(yùn)行于同一線路；⑦ATC系統(tǒng)，從一個(gè)以硬件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，向以軟件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)演變。(2)CBTC的應(yīng)用CBTC系統(tǒng)不僅適用于新建的各種城市軌道交通，也適用于舊線改造、不同編組運(yùn)行以及不同線路的跨線運(yùn)行。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是無線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展，信號系統(tǒng)的冗余、容錯(cuò)技術(shù)完善，為CBTC的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?；诟袘?yīng)環(huán)線通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，已運(yùn)用于武漢、廣州的城市軌道交通。而基于無線(Radio)通信的CBTC系統(tǒng)，也已在我國多條城市軌道交通選用，并定為今后城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。下面我們對基于感應(yīng)環(huán)線通信的移動(dòng)閉塞和基于無線(Radio)通信的CBTC系統(tǒng)作簡單介紹。2.基于交叉感應(yīng)環(huán)線通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)(1)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的基本構(gòu)成基于感應(yīng)環(huán)線通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，由系統(tǒng)管理中心、列車控制中心、車載設(shè)備、車站控制器、感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)設(shè)備、車站聯(lián)鎖裝置、車站發(fā)車指示器、站臺(tái)緊急停車按鈕等設(shè)備組成。系統(tǒng)管理中心與列車控制中心進(jìn)行雙向通信，完成對所有列車的自動(dòng)監(jiān)控；列車控制中心與全線的列車進(jìn)行不間斷地雙向通信，所有的列車將其所在的精確位置和運(yùn)行速度，報(bào)告給列車控制中心；列車控制中心在完全掌握所有列車的精確位置、速度等信息的前提下，向各列列車傳送目標(biāo)停車點(diǎn)。列車接收列車控制中心發(fā)來的目標(biāo)停車點(diǎn)信息，車載計(jì)算機(jī)根據(jù)允許運(yùn)行的距離、所在區(qū)段的線路條件及列車的性能等，不斷地計(jì)算運(yùn)行速度，自動(dòng)地完成速度控制。列車控制中心還與車站聯(lián)鎖裝置通信，完成列車進(jìn)路的排列。①系統(tǒng)管理中心系統(tǒng)管理中心，對系統(tǒng)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)管理，完成所有的列車自動(dòng)監(jiān)控功能。其設(shè)備設(shè)于運(yùn)營控制中心(OCC)，系統(tǒng)的軟件硬件都按模塊化的原則設(shè)計(jì)。其主要硬件部分包括：運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施、模擬顯示系統(tǒng)等；還包括：系統(tǒng)管理中心工作站、調(diào)度員工作站、調(diào)度長工作站、模擬顯示工作站、系統(tǒng)維護(hù)工作站、運(yùn)行圖編輯工作站及停車場監(jiān)視工作站等。②列車控制中心(VCC)列車控制中心，位于運(yùn)營控制中心，它有以下主要部分構(gòu)成：中央計(jì)算機(jī)、多路復(fù)用輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸架、調(diào)度員終端、緊急停車按鈕、數(shù)據(jù)記錄計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備。③軌旁設(shè)備·軌旁設(shè)備的車站控制器，是帶冗余的雙CPU固態(tài)聯(lián)鎖控制器，是車站控制器的核心單元；·由扭絞銅制線芯和絕緣防護(hù)層組成的感應(yīng)環(huán)線，敷設(shè)于軌道之間，每25m交叉一次；·車站工作站，與車站控制器接口，實(shí)現(xiàn)車站的本地控制；軌旁設(shè)備還包括：旅客信息向?qū)到y(tǒng)、站臺(tái)緊急停車按鈕、站臺(tái)發(fā)車指示器、車站現(xiàn)地控制盤、及信號機(jī)、轉(zhuǎn)撤機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備。④車載設(shè)備車載設(shè)備主要包括：車載控制器，它由電子單元、接口繼電器單元、供電單元等組成。電子單元包括天線濾波器、高頻接收器、數(shù)據(jù)接收器、數(shù)據(jù)發(fā)送器、高頻發(fā)送器、定位計(jì)算機(jī)、雙CPU處理單元、輸出輸入端口、發(fā)送接收卡、車輛識(shí)別卡、輸出繼電器、距離測量控制、轉(zhuǎn)速表放大器等。車載控制器的外圍設(shè)備包括天線、速度傳感器、司機(jī)顯示盤等。信號系統(tǒng)內(nèi)部接口包括：與信號監(jiān)測子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、模擬顯示屏、發(fā)車指示器、中央緊急停車按鈕、信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)等繼電器控制電路的接口等。信號系統(tǒng)外部接口包括：與無線通信系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)、車輛、車輛管理系統(tǒng)和電力SCADA系統(tǒng)、FAS、BAS系統(tǒng)等的接口等。(2)系統(tǒng)功能基于感應(yīng)環(huán)線通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)90s的最小運(yùn)行間隔。后續(xù)列車與先行列車的安全間隔距離，是根據(jù)列車當(dāng)前的運(yùn)行速度、制動(dòng)曲線，以及列車在線路上的位置而動(dòng)態(tài)計(jì)算出來。由于列車位置的定位精度高，因此，后續(xù)列車可以在該線路區(qū)段，以最大允許速度，安全地接近前一列車最后一次確認(rèn)的尾部位置，并與之保持安全制動(dòng)距離。"安全距離"是指后續(xù)列車的指令停車點(diǎn)(目標(biāo)點(diǎn))與前一列車尾部位置之間的一個(gè)固定距離，它是以最不利情況發(fā)生時(shí)，仍能保證安全間隔為前提計(jì)算而得。如圖4-26所示，列車采用常用制動(dòng)，列車可以停在目標(biāo)點(diǎn)，當(dāng)常用制動(dòng)失效，實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，除了緊急制動(dòng)所需時(shí)間外，必須增加系統(tǒng)作用時(shí)間和牽引停止到緊急制動(dòng)啟動(dòng)的延時(shí)時(shí)間，這種情況下列車真正的停車點(diǎn)并不是目標(biāo)點(diǎn)，而是遠(yuǎn)于目標(biāo)點(diǎn)，但也必須停在安全防護(hù)距離的范圍內(nèi)。為了確保列車的安全運(yùn)行，列車必須連續(xù)不斷地接收目標(biāo)點(diǎn)的更新信息，系統(tǒng)設(shè)定列車在3s內(nèi)，收不到信息，就判斷為通信發(fā)生故障，迫使列車緊急停車，保證列車運(yùn)行安全。目標(biāo)停車點(diǎn)的周期性前移，主要取決于前一列車向前移動(dòng)，和其他限制被解除。在列車控制中心，接收來自列車和現(xiàn)場設(shè)備的輸入報(bào)文，當(dāng)確認(rèn)輸入報(bào)文有效后，才產(chǎn)生相應(yīng)的指令報(bào)文。系統(tǒng)管理中心對整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的列車進(jìn)路，時(shí)刻表進(jìn)行管理，并向負(fù)責(zé)聯(lián)鎖及道岔控制的列車控制中心發(fā)出排列進(jìn)路的請求，完成道岔聯(lián)鎖功能。一旦列車控制中心確認(rèn)道岔已鎖在規(guī)定位置，才允許列車通過該道岔。車載控制器對來自列車控制中心的報(bào)文，校核其冗余性、一致性、合理性，然后解譯，并執(zhí)行該報(bào)文。當(dāng)然它只對該列車(地址)為報(bào)頭的報(bào)文做出反應(yīng)，如果報(bào)文不是特定選址某一列車，那么車載控制器只從該報(bào)文提取環(huán)線識(shí)別號。以識(shí)別從一個(gè)環(huán)線段至下一個(gè)環(huán)線段的轉(zhuǎn)換。車載控制器的定位，以敷設(shè)于軌道間的感應(yīng)環(huán)線上的信息，和安裝于車輛輪軸的速度傳感器的信息為基礎(chǔ)，每段感應(yīng)環(huán)線都有對應(yīng)的環(huán)線編號，也即車載控制器通過感應(yīng)環(huán)線編號，及計(jì)算從每個(gè)環(huán)線起點(diǎn)開始的環(huán)線交叉點(diǎn)，給線路上的列車初步定位，更進(jìn)一步的精確定位，要通過速度傳感器，來測量列車從上一個(gè)交叉點(diǎn)起所走行的距離來實(shí)現(xiàn)。車載控制器傳送到列車控制中心的列車位置分辨率為6.25m，它是根據(jù)感應(yīng)環(huán)線25m交叉一次，以25m除以4，作為車載控制器向列車控制中心傳送列車所在位置的數(shù)據(jù)，車載控制器與安裝在列車底部的加速計(jì)、速度傳感器、天線等配合能識(shí)別和處理列車車輛的打滑、空轉(zhuǎn)、并進(jìn)行車輪輪徑的補(bǔ)償。環(huán)線向列車傳送的信息內(nèi)容包括：車載控制器所在環(huán)路編號、列車運(yùn)行目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)行方向（上行/下行），車門控制（開/關(guān)，左/右）、最大速度、車載控制器編號、車載控制器命令啟動(dòng)/備用、用于慢行區(qū)的目標(biāo)速度、使用非安全碼向車載控制器傳遞特殊數(shù)據(jù)、制動(dòng)曲線、下一個(gè)目的地(車站或軌道區(qū)段)、當(dāng)前位置的平均坡度等。車載控制器到列車控制中心的狀態(tài)信息內(nèi)容包括：車載控制器編碼、列車操作模式、緊急制動(dòng)狀態(tài)、列車門狀態(tài)(開/關(guān))、列車完整性狀態(tài)、車載控制器啟動(dòng)/備用、車載控制器所在地實(shí)際環(huán)路的編號、運(yùn)行方向(上行/下行)、列車所在環(huán)路的位置、實(shí)際速度、故障報(bào)告等。3.基于無線通信的CBTC系統(tǒng)基于無線通信的CBTC系統(tǒng)是指通過無線通信方式(而不是軌道電路和環(huán)線)，實(shí)現(xiàn)車一地雙向?qū)崟r(shí)通信，自動(dòng)控制列車運(yùn)行的信號系統(tǒng)。列車上的車載控制器，通過探測軌道上的應(yīng)答器，查找它們在數(shù)據(jù)庫中的方位，確定列車絕對位置，而且列車本身自動(dòng)測量、計(jì)算自前一個(gè)探測到的應(yīng)答器起，已行駛的距離，確定列車的相對位置。列車車載控制器，通過列車與軌旁設(shè)備的雙向無線通信，向軌旁CBTC設(shè)備報(bào)告本列車的精確位置。軌旁CBTC設(shè)備，根據(jù)各列車的當(dāng)前位置、運(yùn)行方向、速度等要素：同時(shí)考慮列車運(yùn)行進(jìn)路、道岔狀態(tài)、線路限速以及其他障礙物的條件，向所管轄的列車發(fā)送"移動(dòng)授權(quán)極限"，即向列車傳送運(yùn)行的距離、最高的運(yùn)行速度，從而保證列車間的安全間隔距離。l)CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4-27CBTC系統(tǒng)設(shè)備示意圖（例）CBTC系統(tǒng)的主要組成部分有：列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)(ATS)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(DSU)；區(qū)域控制器(ZC)；車載控制器(VOBC)；數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(DCS)，它包括骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線接入點(diǎn)、及車載移動(dòng)無線設(shè)備等，如圖4-27所示。圖4-28為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念示意圖。CBTC系統(tǒng)的安全型子系統(tǒng)是車載控制器(VOBC)、軌旁區(qū)域控制器(ZC)和位于中央的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)單元(DSU)。圖4-28CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念示意圖(1)車載控制器(VOBC)車載控制器，通過檢測軌道上的應(yīng)答器，從數(shù)據(jù)庫中檢索所收到的數(shù)據(jù)信息，以建立列車的絕對位置；車載控制器測量應(yīng)答器之間的距離，并測量自探測到一個(gè)應(yīng)答器后，列車所行駛的距離。數(shù)據(jù)庫包括了所有相關(guān)的軌道信息，包括應(yīng)答器位置、道岔位置、線路坡度、限速、停站地點(diǎn)等，圖4-29為車載接近盤信息交換設(shè)備。圖4-29車載接近盤信息交換設(shè)備車載控制器具備列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）子系統(tǒng)和列車自動(dòng)運(yùn)行(ATO)子系統(tǒng)的所有功能。車載控制器主動(dòng)開始與區(qū)域控制器(ZC)的通信。這意味著當(dāng)列車進(jìn)入?yún)^(qū)域控制器的控制區(qū)域時(shí)，無論是剛剛進(jìn)入系統(tǒng)、或從一個(gè)區(qū)域控制器區(qū)域轉(zhuǎn)移至另一個(gè)區(qū)域，列車會(huì)向區(qū)域控制器發(fā)送信息，表示列車已經(jīng)進(jìn)入該區(qū)域控制器的管轄區(qū)域。車載控制器，通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與控制中心ATS直接通信。ATS周期性地接收到從各列車發(fā)來的列車所在位置和列車狀態(tài)報(bào)告。圖4-30車載控制器的功能示意圖由車載控制器實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)和列車自動(dòng)運(yùn)行(ATO)的功能。車載控制器的功能示意圖如4-30圖所示。①確定列車位置。列車在線路上檢測到兩個(gè)相鄰的應(yīng)答器，便實(shí)現(xiàn)列車位置定位的初始化。列車根據(jù)測速傳感器和加速度計(jì)，對運(yùn)行過程的距離進(jìn)一步細(xì)化定位，由于線路數(shù)據(jù)庫，唯一的定義了線路上的所有位置，所以運(yùn)行過程檢測應(yīng)答器（信標(biāo)）所提供的同步點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)列車的定位校正。而列車實(shí)際定位位置，應(yīng)根據(jù)列車向區(qū)域控制器報(bào)告的列車車頭車和車尾位置，加上車頭、車尾的不確定誤差和在報(bào)告?zhèn)鬏斶^程中的運(yùn)行距離（估計(jì)），還應(yīng)該考慮先行列車尾部潛在的倒溜距離，所以真正的列車“定位”原理示意，如圖4-31所示。圖4-31CBTC列車定位原理示意圖②強(qiáng)制執(zhí)行移動(dòng)授權(quán)控制。根據(jù)區(qū)域控制器對列車的移動(dòng)授權(quán)命令，由車載控制器執(zhí)行移動(dòng)授權(quán)控制，動(dòng)態(tài)計(jì)算安全距離