地铁信号系统培训

Page1广州地铁GuangzhouMetro信号项目课程Page2广州地铁GuangzhouMetro信号专业一、信号系统组成二、信号系统配置三、信号系统性能四、各子系统功能五、接口六、设备商情况七、招标模式八、国产化Page3广州地铁GuangzhouMetro一、信号系统组成•信号系统是地铁系统的核心，它能够在保障列车运行安全的前提下，满足运营性能的要求。•为地铁提供的信号系统必须是一个安全、可靠、先进的、适应地铁环境的移动闭塞列车自动控制系统（ATC），它由四个主要子系统组成：•计算机联锁系统（故障导向安全）•列车自动防护（ATP，故障导向安全）•列车自动驾驶（ATO）•列车自动监督（ATS）•ATS（VICOSOC）、ATP/ATO、联锁（SICAS）系统应按照世界公认的ISO质量标准和CENELEC质量及安全标准开发。与安全相关的软件和硬件应已经通过安全认证并得到独立机构的批准，如德国铁路主管当局（EBA），安全标准管理局（TÜV）和/或经授权的私立机构。Page4广州地铁GuangzhouMetro二、信号系统配置1、系统构成城市轨道交通信号系统由以下主要子系统组成：•故障－安全、高可用性的微机联锁系统。•具备集中和本地操作能力的ATS系统•ATP/ATO系统－连续通信式移动闭塞列车控制系统。联锁、ATP\ATO\ATS这四个子系统被分到四个层级，以便分级实现信号系统的功能。•在中央一级，ATS中央集中的线路运行控制。在车站一级系统为车站控制和后备模式的功能提供车站操作员工作站和列车进路计算机。•轨旁层沿着线路分布，它由微机联锁、ATP系统、信号部件、计轴和应答器部件等组成。它们共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能。•通信层在轨旁和车载设备之间提供连续式和/或点式的通信。•车载层包括车载ATP和ATO功能。在车站ATSLAN与中央ATS之间通信中断的情况下，列车将在本地工作站HMI和列车排路计算机的操作下继续运行。ATP/ATO功能将根据缺省的停站时间和缺省的自动列车调整值在连续式通信模式和点式通信模式下工作，联锁功能继续。Page5广州地铁GuangzhouMetro2、系统结构运行调度员PIIS屏蔽门，紧急停车按钮，防淹门时刻表计算机VICOS运行控制中心ATS总线/以太网ATCProfibusVICOS本地工作站无线单元SICASECCODI联锁，三取二TRAINGUARDMTTSCU_V三取二VICOSS&D前端处理器SICASECC三取二计轴系统轨旁连接盒车站接口箱空气间隙应答器天线OPG雷达ATPTBCUATOHMI车辆总线司机牵引力牵引控制紧急制动常用制动车门控制车门释放列车系统车载设备轨旁设备[r]通信(无线)B1轨道LEUB1=固定数据应答器B2=可变数据应答器B2转辙机e无线无线Page6广州地铁GuangzhouMetro三、信号系统性能-ATS响应时间：•表示：设备状态变化至ATS中央显示不大于1秒。•控制：命令发出至被控系统开始执行不大于1秒。-信号系统中凡具有保证行车安全功能的计算机系统，如联锁计算机系统、车载及轨旁ATP计算机系统等所有涉及安全（Vital）的计算机系统，故障导致危险侧的概率低于10-9/小时。-可靠性指标MTBF：•任何计算机系统中的单机系统或通信通道：＞2×105小时。•计算机系统的外围设备：＞5×104小时。•计轴设备正确的计轴平均≥1×109轴，无故障工作时间≥1×105小时。Page7广州地铁GuangzhouMetro-车地通信信息更新率：每秒至少更新1次。-ATP站台停车窗0.5m。-ATO站台停车精度在0.5m范围内时，正确率为99.9998%。-ATO站台停车精度在0.3m范围内时，正确率为99.995%。-可用性指标：•ATC系统为：99.999%•ATC各计算机系统为：99.9998%•-列车因信号系统的原因产生的非期望（不正常）紧急制动发生率小于0.0001次/列车单方向交路运行。•-热备转换时间应不影响设备工作的连续性，做到无扰转换。•-列车到达折返站能可靠实现自动折返（即不出现无自动折返信号）的正确率不低于99.99%。•-在四号线和五号线的任何折返线、停车线和出入段线上系统设置的列车保护区段长度不大于50米。Page8广州地铁GuangzhouMetro•-传输频带、传输速度、调制解调方式及误码率等指标均符合ITU-T标准。•-信号系统能满足线路初期、近期、远期编组运行的运营能力要求，最小行车间隔109秒。信号系统正线追踪间隔按列车90秒设计。正线折返时间应满足远期行车间隔的要求，出入段线的能力与正线行车间隔相适应，并留有一定的余量。•-确保达到全线行车组织规定的旅行速度及停站时间。•-列车在曲线上按正常情况下运行时其未被平衡离心加速度值应不超过0.4m/s2，jerk值不超过0.3m/s3。•-列车的折返时间、平均旅行速度和行车间隔指标与线路特性、列车特性和停站时间因素密切相关。Page9广州地铁GuangzhouMetro四、各子系统功能1、ATP子系统系统功能•列车自动防护系统和联锁系统一起负责列车的运行安全。•车载ATP计算机单元连续检测列车的位置，监督速度限制、防护点和控制列车车门。屏蔽门（安全门）的控制基于列车在站台区域的正确的定位。•SICAS联锁是底层的基本防护系统。轨旁ATP计算机单元连续监视和遵守SICAS联锁的条件，比如道岔的监督、侧面防护、防淹门、紧急停车按钮和其他进路情况。以上信息是轨旁ATP设备移动授权计算的基础。•在点式列车控制级里，移动授权来自联锁系统，即通过LEU和可变数据应答器发送给列车的信号机的显示。Page10广州地铁GuangzhouMetro•在连续式列车控制级里，轨旁ATP的主要目的是执行移动闭塞原理来优化列车的运行。在安全的前提下，超越固定闭塞分区的限制。•移动闭塞列车间隔基于提供给轨旁ATP的列车位置报告。在检测和识别应答器、测量列车的位移的同时，列车连续的定位。轨旁ATP的移动闭塞安全列车追踪功能的输入来自信号装备列车的位置报告及轨道空闲检测。在连续式列车控制级别，移动授权来自该列车的追踪功能，并且通过双向通信通道从轨道发送至列车。•安全和非安全功能以及执行模块Page11广州地铁GuangzhouMetroATP系统与联锁一起是负责系统的安全部分。ATP提供以下功能:•列车定位速度测量•移动闭塞运行列车追踪•列车间隔临时速度限制•运行方向和后退的监督停稳监督•车门监督及释放无人自动折返•站台屏蔽门/安全门列车完整性•速度监督防淹门•处理防护点和运行停车点紧急停车按钮•其它Page12广州地铁GuangzhouMetro防护点和超速监督•防护点和超速监督的任务是安全检测司机或ATO伺服系统的当前允许速度符合列车前方的安全限制，否则触发列车的紧急制动。•在任何情况和时间下，列车服从以下两种安全限制：零速度限制的防护点(PoP)；最具限制的速度曲线(MRSP)。•如下图：最具限制的速度曲线和防护点监督Page13广州地铁GuangzhouMetro防护点(PoP)列车不能超越的区域速度:V距离跟随列车的位置不确定性移动闭塞情形:前行列车的位置不确定性+后退误差最具限制的速度曲线Page14广州地铁GuangzhouMetro防护点•防护点取决于采用的运行模式。在移动闭塞模式下，防护点位于前行列车的后面，包括位置不确定性因素和后退边界。一般来说，判断以下情况：•前行列车的安全尾端加上后退边界的定位，并且运行在连续式通信层；•计轴器区段边界；•与信号机相关的防护点；•联锁安全距离的末端；•其他的安全防护点，比如站台紧急停车防护边界、防淹门或车挡等。Page15广州地铁GuangzhouMetro列车追踪列车追踪是一个轨旁的安全功能。列车追踪负责安全计算线路可变闭塞分区的ATP空闲状态。列车的位置报告是主要输入信息，与轨旁ATP和轨旁空闲检测状态建立了通信通道。以下原则是列车追踪功能设计的基础：•该功能提供线路可变闭塞分区的安全空闲信息，作为移动授权计算的基础。•建立了车对地通信的列车，用列车的位置进行追踪。•没有建立车对地通信的列车，用轨旁空闲检测进行追踪。•故障列车用轨旁空闲检测进行追踪。•该功能检查轨旁空闲检测和列车位置报告的一致性，一旦出现差异，提供报警。•在列车追踪功能里考虑元件的联锁状态，比如道岔的位置、信号机的显示。•对装备车和非装备车的识别是安全（vital）功能。此功能是移动闭塞+固定闭塞的混合运营的基础。Page16广州地铁GuangzhouMetro驾驶模式•ATP的这些安全功能与列车的驾驶和运行模式有关。•AM模式ATO列车自动驾驶•SM模式ATP监督下的人工驾驶•RM模式ATP限制速度下的人工驾驶•Cut-out模式无ATP监督非限速人工驾驶•AR模式自动折返驾驶•DTRO模式无人自动折返驾驶Page17广州地铁GuangzhouMetro２、ATO子系统列车自动驾驶ATO负责控制列车的运行，例如列车的自动离站，列车的速度调节，列车的目标制动以及车门、屏蔽门和安全门的开/关的启动控制。ATO设备没有安全相关的功能，因为ATO总是运行于ATP的安全监督之下。ATO主要部件•ATO的主要部件在列车上，以实现列车的自动驾驶模式。ATO的功能是非安全型的，轨旁ATO的功能通过ATS，轨旁ATP和联锁实现。子系统功能•通过双向通信通道在CTC实现ATO的数据传输。•将满足与车辆接口的要求。•提供ATO的冗余。•驾驶模式。•AT0控制列车的原理适应移动闭塞的要求。Page18广州地铁GuangzhouMetroATO具有以下功能:•自动驾驶模式在ATO系统控车后（AM模式），ATO系统完全自动控制列车运行直到终点站（在连续通信级）。在点式通信级，ATO系统完全自动控制列车从一个车站运行至下一个车站（AM模式）。•列车速度控制在ATP最大允许速度的监督和保护下，该功能监督和控制列车的速度。•列车目标制动列车目标制动功能使列车精确地停在计划规定的位置。•车门和站台屏蔽门/安全门的打开和关闭列车抵达车站并停稳后，ATO功能将会打开列车车门，经通信通道由报文触发打开站台屏蔽门（或安全门）。车门关闭将由司机或在停站时间到时触发。在点式通信级，车门和站台屏蔽门/安全门的开关由司机和站台工作人员控制。•根据时刻表生成节能速度曲线如果列车从一个车站到下一车站有充分的旅行时间，可以通过选择该项功能来得到一个节能优化的速度曲线，比如巡航/惰行。Page19广州地铁GuangzhouMetro3、ATS子系统列车监视和追踪•列车监视和追踪（TMT）是ATS中央与车站系统的功能。TMT的任务是确定每列车在系统中的位置，这是由跟踪列车运行实现的。列车一旦进入系统，就可以通过人工分配车次号或通过车地报文自动分配车次号；随后，ATS根据列车的移动不断地修改列车的位置数据，直到列车离开系统或进入一个不受ATS监督的区域。Page20广州地铁GuangzhouMetro进路操作—自动进路排列•自动进路排列（ARS）是ATS系统的功能，可以让操作员从标准的日常操作中解脱出来。其功能是根据列车当前位置，向联锁发出进路排列命令。Page21广州地铁GuangzhouMetroATR的调整ATR开启时的列车调整ATR开启时，系统对列车运行有两种调整手段。•基于相对于时刻表的偏移量，由ATR调整运行时间，并发给ATO，ATO据此计算所需速度。•如果一列车不是按计划到达车站，ATR会相应地调整其停站时间。•列车到站后，ATR将计算后的停站时间发送到FEP。ATR关闭时的列车调整•当ATR关闭时，如果操作员没有实施人工调整，也没有从HMI或IBP上进行车站相关操作，停站时间和运行时间都会从时刻表中读取。这些值是不会随着时刻表偏移而调整的。•如果人工修改了停站时间和运行时间，那么列车调整将基于现有的值。如果单列车或全部列车的ATR禁用，操作员可以为那些列车输入停站时间和预计运行时间，也可以取消在某车站停车点。无