1、地鐵信號系統(tǒng)知識介紹,主要內(nèi)容,一、地鐵信號系統(tǒng)基礎知識介紹 二、信號系統(tǒng)的運營模式 三、信號系統(tǒng)故障降級對地鐵運營的影響 四、ATS系統(tǒng)知識介紹,一、地鐵信號系統(tǒng)基礎知識介紹 1.概述 2.信號系統(tǒng)功能 3.信號系統(tǒng)分類 4.XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng) (1)XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng)原理 (2)XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng)組成 (3)XX地鐵二號線正線信號基礎設備,1.概述 在城市軌道交通系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)是一個集行車指揮和列車運行控制為一體的非常重要的機電系統(tǒng)，它直接關系到城市軌道交通系統(tǒng)的運營安全、運營效率以及服務質(zhì)量。它保證乘客和列車的安全，實現(xiàn)列車快速、高密度、有序運行的功能。 地鐵信

2、號系統(tǒng)的核心是列車自動控制（ATC）系統(tǒng)。它由計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）、列車自動防護（ATP）子系統(tǒng)、列車自動駕駛（ATO）子系統(tǒng)、列車自動監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng)構成。各子系統(tǒng)之間相互滲透，實現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制相結(jié)合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調(diào)整以及列車駕駛自動化等功能為一體的自動控制系統(tǒng)。它是現(xiàn)代城市軌道交通核心控制技術之一。,ATC系統(tǒng),ATC系統(tǒng)構成示意圖,系統(tǒng)滿足以下要求： 信號系統(tǒng)必須確保列車運行安全。 滿足運營及行車組織的要求。 需嚴格按照預定的時刻表（運行圖）組織列車運行。 在控制中心能對全線列車集中監(jiān)控，自動/人工運行調(diào)整。 實現(xiàn)列

3、車自動駕駛或有超速防護的人工駕駛。 具有必要的降級/后備控制模式。,2.信號各子系統(tǒng)功能,（1）列車自動監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng) 列車識別號追蹤、傳遞和顯示 列車運行圖編制及管理 列車運行的自動調(diào)整 列車進路的控制 實時監(jiān)視在線列車運行和信號設備的狀態(tài)(其中含道岔、信號機、電源等) 實現(xiàn)與無線通信、乘客導向、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)的接口 提供司機發(fā)車指示 培訓和運行模擬 統(tǒng)計、管理與記錄等,（2）列車自動保護（ATP）（含正線聯(lián)鎖）子系統(tǒng) 列車定位/測速 安全列車間隔控制 列車速度和方向的監(jiān)督防護 經(jīng)濟制動使能（實施） 列車完整性監(jiān)督 輪徑確認及磨損補償 車門/屏蔽門監(jiān)控 軌道終點、工作區(qū)域和折返作業(yè)的防

4、護 列車篩選,（3）列車自動運行（ATO）子系統(tǒng) 列車在區(qū)間運行的自動控制及調(diào)整 控制列車按運行圖規(guī)定的區(qū)間走行時分行車，自動實現(xiàn)對列車的啟動、加速、巡航、惰性、減速和停車的合理控制。 在正線車站、折返線和試車線自動實現(xiàn)列車的精確停車控制。 在ATP子系統(tǒng)的允許下，向列車和屏蔽門控制系統(tǒng)發(fā)送開/關車門和屏蔽門的命令。 向車輛自動廣播系統(tǒng)提供相關信息。 記錄和統(tǒng)計系統(tǒng)事件的時間和日期。,3.信號系統(tǒng)分類 盡管各類信號系統(tǒng)在實現(xiàn)列車控制方式、車地數(shù)據(jù)傳輸方式、列車定位方式和信息量等方面各有不同，但基本上可按以下方式分類： 按各信號設備所處地域、實現(xiàn)功能又可分為：控制中心ATS子系統(tǒng)、車站及軌旁子系

5、統(tǒng)、車載設備子系統(tǒng)。,基于固定閉塞階梯式速度控制方式示意圖 固定閉塞ATC系統(tǒng)： 固定閉塞又稱分級速度控制方式或階梯式速度控制模式。其特點是采用固定劃分區(qū)段的軌道區(qū)段、計軸區(qū)段，提供分級速度信息，實施臺階式的速度監(jiān)督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時由設備自動實施最大常用制動或緊急制動。 采用階梯式速度控制方式的ATC系統(tǒng)設備構成簡單，具有投資成本低，性能可靠等優(yōu)點。固定閉塞軌道電路傳輸?shù)男畔⑹悄M信號，抗干擾能力差。此外，軌道電路傳輸?shù)男畔⒘坑邢?，速度信息劃分為若干等級，因此，采用階梯式速度控制方式的ATC系統(tǒng)控制精度不高，不易實現(xiàn)列車優(yōu)化和節(jié)能控制，也限制了行車效率的提高。,基于準移

6、動閉塞連續(xù)曲線速度控制方式示意圖 準移動閉塞ATC系統(tǒng)： 固定閉塞又稱分級速度控制方式或階梯式速度控制模式。其特點是采用固定劃分區(qū)段的軌道電路，提供分級速度信息，實施臺階式的速度監(jiān)督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時由設備自動實施最大常用制動或緊急制動。 采用階梯式速度控制方式的ATC系統(tǒng)設備構成簡單，性能可靠。但固定閉塞軌道電路傳輸?shù)男畔⑹悄M信號，抗干擾能力差。此外，軌道電路傳輸?shù)男畔⒘坑邢?，速度信息劃分為若干等級。因此，采用階梯式速度控制方式的ATC系統(tǒng)控制精度不高，不易實現(xiàn)列車優(yōu)化和節(jié)能控制，也限制了行車效率的提高。,基于移動閉塞連續(xù)曲線速度控制方式示意圖 移動閉塞ATC系統(tǒng)：

7、移動閉塞沒有固定的閉塞分區(qū)，無需軌道電路裝置判別閉塞分區(qū)列車占用與否。移動閉塞ATC系統(tǒng)利用無線電臺實現(xiàn)車地數(shù)據(jù)傳輸。軌旁ATC設備根據(jù)控制區(qū)列車的連續(xù)位置、速度及其它信息計算出列車移動授權，并傳送給列車，車載ATC設備根據(jù)接收到的移動授權信息和列車自身運行狀態(tài)計算出列車運行速度曲線，對列車進行牽引、巡航、惰行、制動控制。在移動閉塞ATC系統(tǒng) 中，列車之間保持最小“安全距離”進行追蹤運行。該安全距離是指后續(xù)列車安全行車間隔停車點與前行列車尾部位置之間的動態(tài)距離。 由于在移動閉塞制式下，列車安全行車間隔停車點較準移動閉塞和固定閉塞更靠近前行列車，因此安全行車間隔距離也較短，在保證安全的前提下，能

8、最大程度地提高列車區(qū)間通過能力。并且由于軌旁設備數(shù)量的減少，降低了設備投資、運營及維護成本。,4.XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng) XX地鐵二號線信號系統(tǒng)可根據(jù)供貨商及地理位置分為正線信號和車輛段信號兩大部分。其中： 正線信號系統(tǒng)：正線信號系統(tǒng)為浙大網(wǎng)新公司集成，采用基于無線通信技術的、移動閉塞制式的、具有完整ATC功能的列車自動控制系統(tǒng)，即CBTC信號系統(tǒng)。同時還提供了連續(xù)式ATP功能喪失情況下的點式ATP列車超速防護系統(tǒng)。滿足二號線一期工程的技術指標、功能以及行車組織和運營要求。 車輛段信號系統(tǒng)：車輛段信號系統(tǒng)由北京國鐵信通科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的DS6-K5B計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、TJWX-2006-

9、hh微機監(jiān)測系統(tǒng)、DSG2電源系統(tǒng)組成。該技術較為成熟，已應用于我國多條地鐵線路中。 （由于車輛段信號系統(tǒng)技術成熟，和國鐵信號原理較為接近，故本節(jié)主要針對正線信號系統(tǒng)進行介紹。）,(1)XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng)原理 車載控制器負責列車安全定位。CC通過速度傳感器和加速度傳感器來確定列車的安全位置，該安全位置通過數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)(DCS)，傳輸?shù)絽^(qū)域控制器 (ZC)以及列車自動監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)。CC通過檢測安裝在軌道中間的靜態(tài)信標的來修正列車的位置誤差。 區(qū)域控制器基于該區(qū)域內(nèi)所有列車的位置和方向，發(fā)出移動權限(MAL)指令，并持續(xù)更新和傳輸。計算移動權限，以保證列車安全隔離，并達到最小的列車

10、運行間隔。車載控制器利用MAL信息來執(zhí)行ATP和ATO功能。 每個區(qū)域控制器通過DCS，與區(qū)域內(nèi)的軌旁聯(lián)鎖控制器單元接口。每個設備集中站都配備聯(lián)鎖控制器。聯(lián)鎖控制器控制和監(jiān)測軌旁設備，諸如轉(zhuǎn)轍機、計軸器、信號機和屏蔽門等，并將狀態(tài)信息傳遞到區(qū)域控制器和ATS。,ATC,列車在線位置進路條件,生成移動授權終點,計算制動曲線,制動曲線,制動控制,與列車的位置、速度比較,列車位置信息,基于線路數(shù)據(jù) 和停車點信息逐 次生成制動曲線,車載設備,車載控制設備,防護距離,車頭位置,車尾位置,追蹤列車的停車點,停車點的信息,XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng)原理示意圖,17,CC,ZC,Radio,Radio,ATS

11、,1. 聯(lián)鎖控制軌旁道岔動作，并將道岔的狀態(tài)信息傳遞給ZC。,2.ZC (基于列車位置和道岔狀態(tài)信息) 給車載傳送移送授權，并將列車位置信息傳遞給ATS,聯(lián)鎖,3. CC計算制動曲線，防止列車超速。,正線信號原理動態(tài)示意圖,(2)XX地鐵正線信號系統(tǒng)組成,(3)XX地鐵二號線正線信號基礎設備 正線軌旁子系統(tǒng)設備包括：正線信號聯(lián)鎖主機、區(qū)域控制器、轉(zhuǎn)轍機、信號機、計軸、應答器等。 正線車載子系統(tǒng)設備包括：車載ATP/ATO、人機界面TOD、測速傳感器、加速度計、車載MR天線、車載應答器天線等。 正線ATS子系統(tǒng)設備包括：ATS中央服務器、ATS各工作站、人機界面MMI、現(xiàn)地控制工作站LCW、發(fā)車

12、指示器PDI等。 正線DCS子系統(tǒng)設備包括：軌旁AP、骨干交換機、接入交換機、光/電纜等。整個正線信號系統(tǒng)由DCS統(tǒng)一組網(wǎng)。 下面就XX地鐵二號線正線信號系統(tǒng)使用的“室外三大件”設備（即轉(zhuǎn)轍機及道岔、信號機、計軸）進行簡單介紹。, ZDJ9型轉(zhuǎn)轍機,功能： 轉(zhuǎn)換道岔 鎖閉道岔 表示道岔位置 擠岔保護,道岔,轉(zhuǎn)轍機,安裝裝置,鎖閉系統(tǒng),表示系統(tǒng),轉(zhuǎn)轍機安裝示意圖,二.道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成和功能,多點多機,一機多點, LED信號機 LED信號機是在地鐵站場、區(qū)間作為進站、出站、進路、防護、預告、調(diào)車、復示、遮斷、通過及引導等地面燈光信號之用，具有結(jié)構緊湊、能耗低、壽命長、無需調(diào)焦等特點。 國鐵中信號機

13、是給司機提供信號指示的 最主要的設備。而在地鐵正線信號系統(tǒng)中， 正常CBTC信號模式下信號機是沒有作用的 （亮藍燈或直接滅燈），司機只依靠車載 人機界面上的信號顯示來行車，不用觀 看軌旁信號機指示。只有在CBTC故障降級 的情況下，正線信號機才發(fā)揮指示行車的 作用。, 計軸 計軸是正線信號系統(tǒng)重要設備之一，具有軌道區(qū)段空閑檢查、列車完整性檢查等功能，是正線信號系統(tǒng)降級后的重要設備。圖中給出計軸系統(tǒng)的主要設備：1、磁頭2、電子盒3、安裝盒4、計軸評估器（ACE）,1,2,3,4,二、信號系統(tǒng)的運營模式1、ATS自動監(jiān)控模式 正常情況下ATS系統(tǒng)自動監(jiān)控在線列車的運行，自動向聯(lián)鎖設備下達列車進路命

14、令，列車在ATP的安全保護下由司機按規(guī)定的運行圖時刻表駕駛列車運行?？刂浦行男熊囌{(diào)度員僅需監(jiān)督列車和設備的運行狀況。每天開班前，控制中心調(diào)度員選擇當日的行車運行圖/時刻表，經(jīng)確認或作必要的修改，作為當日行車指揮的依據(jù)。2、調(diào)度員人工介入模式 調(diào)度員可通過工作站發(fā)出有關行車命令，對全線列車運行進行人工干預。調(diào)整列車運行計劃包括對列車實施“扣車”、“終止站停”、改變列車進路、增減列車等。,3、列車出入車場調(diào)度模式 車輛調(diào)度員根據(jù)當日列車運行圖/時刻表編制車輛運用計劃和場內(nèi)行車計劃，并傳至控制中心。車場信號值班員按車輛運用計劃設置相應的進路，以滿足列車出入段作業(yè)要求。4、車站現(xiàn)地控制模式 除設備集中

15、站其他車站不直接參與運營控制，車站聯(lián)鎖和車站ATS系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)車站和中央兩級控制權的轉(zhuǎn)換。在中央ATS設備故障或經(jīng)車站值班員申請，中央調(diào)度員同意放權后，可改由車站現(xiàn)地控制。 在現(xiàn)地控制模式下，車站值班員可直接操從車站聯(lián)鎖設備，可將部分信號機置于自動模式狀態(tài)，也可將全部信號機設為自動模式狀態(tài)，控制中心行車調(diào)度員應通過通信調(diào)度系統(tǒng)與列車駕駛員、車站值班員保持聯(lián)系。,5、車場控制模式 列車出入場和場內(nèi)的作業(yè)均由場值班員根據(jù)用車計劃，直接排列進路。車場與正線之間設置轉(zhuǎn)換軌，出入場線與正線間采用聯(lián)鎖照查聯(lián)系保證行車安全。6、列車運行控制模式 列車在正線、折返線上的運行作業(yè)時，常用ATO自動駕駛模式和AT

16、P監(jiān)督下的人工駕駛模式，限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式均為非常用模式。（1）ATO自動駕駛模式 列車啟動后，在ATP設備安全保護下，車載ATO設備自動控制列車加速、巡航、惰行、制動，并控制列車在車站的停車位置，開關車門，司機僅需監(jiān)督ATP/ATO車載設備運行狀況。（2）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式 列車啟動后，車載ATP設備根據(jù)地面提供的信息，自動生成連續(xù)監(jiān)督列車運行的一次速度模式曲線，實時監(jiān)督列車運行。司機根據(jù)ATP顯示的速度信息駕駛列車，當列車運行速度接近限制速度時，提出報警；當列車運行速度超過限制速度時，ATP車載設備將對列車實施制動。,（3）限制人工駕駛模式 司機以不超過車載ATP的限

17、制速度行車，列車運行安全由司機負責，當列車超過該限制速度時，ATP車載設備則對列車實施制動。（4）非限制人工駕駛模式 在車載ATP設備故障狀態(tài)下運用，ATP將不對列車運行起監(jiān)控作用。列車運行安全由司機、調(diào)度員、車站值班員共同負責。7 、列車折返模式 列車在ATP監(jiān)督人工駕駛模式下折返時，列車由人工駕駛自到達股道牽出至折返線，由司機轉(zhuǎn)換駕駛端，并折返至發(fā)車股道。 在ATO有人駕駛模式下折返時，列車能以較合理的速度從到達股道牽出至折返線，由司機轉(zhuǎn)換駕駛端和啟動列車，然后從折返線進入發(fā)車股道。,三、信號系統(tǒng)故障降級對地鐵運營的影響,信號系統(tǒng)故障由于種類較多、影響較大、處理較難、預見性較差，一直以來都

18、是地鐵運營工作的難點。信號故障一般會造成列車晚點、行車間隔較大、列車舒適度較差等問題，關鍵設備故障甚至會造成危及行車安全的大事故。 近些年來各大信號集成商越來越重視信號系統(tǒng)降級后備模式的應用問題，信號故障降級模式的性能已作為一個信號系統(tǒng)好壞的重要參考指標。 基于無線通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）故障降級模式較復雜，在其他城市地鐵的應用情況已漸漸趨向成熟，但相對于正常運營模式而言，降級模式依然對行車安全、行車效率、行車質(zhì)量具有一定的影響。,XX地鐵二號線信號系統(tǒng)故障降級模式 XX地鐵二號線信號系統(tǒng)故障后有多個降級運營等級，在與列車沒有通信時，運營等級有點式ATP降級模式、聯(lián)鎖控制降級模式、站間閉塞降級模式3種。列車在降級模式下有3種駕駛模式：iATP、RM、NRM。其中NRM不提供保護，司機對列車的安全運行完全由司機負責，RM 提供25kph的超速防護并可轉(zhuǎn)換到iATP，iATP 提供了冒進信號防護、超速防護等功能。當ATS不可用，聯(lián)鎖系統(tǒng)的默認模式是自動模式，也可以手動通過LCW設置進路，自動模式使用默認的進路設置。,1. CBTC通信故障下的點式ATP降級模式 后備系統(tǒng)運行基本原理如下圖所示。軌旁信號機設置在每個車站正常運行方向站臺區(qū)段的末端，計軸將