城市轨道交通信号系统介绍

城市轨道交通信号系统知识介绍作者：贝多芬QQ:584367157城市轨道交通信号设备概述一CBTC移动闭塞系统二主要内容第一章城市轨道交通信号设备概述第一章城市轨道交通信号设备概述城市轨道交通是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。在城市各种交通工具中，具有运送量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降是行之有效的。城市轨道交通也是现代化都市所必需的交通工具。城市轨道交通信号设备是城市轨道交通的主要技术设备，它担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的重要任务。第一章城市轨道交通信号设备概述第一节城市轨道交通信号系统的组成轨道交通信号系统运行线ATC系统车辆段信号控制系统列车进路及间隔控制联锁闭塞超速防护旅客向导运行信息处理运行图管理电力车辆调度定位停车列车速度调整自动折返ATP子系统ATS子系统ATO子系统进路控制联锁维修管理车辆调度第一章城市轨道交通信号设备概述第一节城市轨道交通信号系统的组成1.列车自动运行控制系统ATC列车运行自动控制系统（ATC）包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三个系统，简称“3A”。系统需要设置行车指挥中心，沿线各车站设计为区域性联锁，其设备放在控制站（一般为有岔站），列车上装有车载控制设备。控制中心与控制站通过有线数据通信网连接，控制中心与列车之间可采用无线通信进行信息交换。ATC系统中的数据传输要求比一般通信系统的安全性、可靠性、实时性更高。•ATP子系统ATP子系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实时监控，实现列车位置检测，保证列车间的时间间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入，与ATS、ATO及车辆系统接口并进行信息交换。计算机联锁（CBI）子系统列车自动防护（ATP）子系统列车自动监控（ATS）子系统列车自动运行（ATO）子系统ATC系统ATC系统构成示意图•ATO子系统ATO子系统主要实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括列车自动折返，根据控制中心的指令使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行，自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，传送车门和屏蔽门同步开关信号第一章城市轨道交通信号设备概述第一节城市轨道交通信号系统的组成•ATS子系统ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理，其功能包括：调度区间内列车运行情况的集中监视与控制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作，按行车计划自动控制轨旁信息设备以接发列车，列车运行的实迹的自动记录，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调度员操作记录，运输计划管理等，还具有列车车次号自动传传递等功能。2、车辆段联锁设备车辆段设一套联锁设备，用以实现车辆段的进路控制，并通过ATS车辆段分机与行车指挥中心交换信息。先进的车辆段信号控制系统的特点是信号一体化，包括联锁系统、进路控制设备、接近通知、终端走过防护和车次号传输设备等。这些设备由局域网连接并经过光缆与调度中心相通。列车的整备、维修与运行相互衔接成一个整体，保证了城市轨道交通的高效率和低成本。车辆段内试车线设若干与正线相同的ATP轨道电路个ATO地面设备，用于对车载ATC设备进行静、动态试验。第一章城市轨道交通信号设备概述第一节城市轨道交通信号系统的组成1.控制中心设备控制中心设备主要包括：•中心计算机系统第一章城市轨道交通信号设备概述第二节城市轨道交通信号系统的地域分布城市轨道交通信号设备按地域可划分为五部分：控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、车载ATC设备。•综合显示屏•调度员及调度长工作站•运行图工作站•培训/模拟工作站•绘图仪和打印机•维修工作站•UPS及蓄电池为保证系统的可靠性，主要硬件设备均为主/备双套热备方式，可自动或人工切换。系统能满足自动控制、调度员人工控制及车站控制的要求•集中联锁站及轨旁设备集中联锁站设有：aATS车站分机b车站联锁设备cATP/ATO系统地面设备d电源设备e维修终端f乘客向导显示牌g紧急关闭按钮以及信号机及发车指示器h转辙机第一章城市轨道交通信号设备概述第二节城市轨道交通信号系统的地域分布2.车站及轨旁设备车站分集中联锁站和非集中联锁站。集中联锁站一般为有岔站，也可能是无岔站。非集中站的联锁一般为无道岔的车站。有道岔的车站根据需要和可能也可以由邻近的车站控制，而成为非集中联锁站。集中联锁站设一台ATS分机，用于采集车站设备的信息，接收控制命令，实现车站进路的集中控制车站设继电集中联锁或计算机联锁，能接受车站值班员和ATS系统的控制，用以实现车站进路的自动控制ATP地面设备包括：轨道电路或计轴器，ATP地面编码或发码设备，与ATS、ATO、联锁设备的接口。用于实现列车占用的检测和发送ATP信息，实现列车运行超速防护集中联锁车站配备一套适用于联锁设备、ATS、ATP、ATO设备的在线式UPS及可提供15min后备电源的蓄电池组维修终端设维修用彩色显示器、键盘及鼠标，显示与控制用显示器相同的内容及必要的维修信息，并能对信号设备进行自动、手动测试，但不能进行控制在站台适当位置设乘客向导显示牌，用于显示接近列车的到站时间等•非集中联锁站及轨旁设备非集中联锁站的设备只有发车指示器、紧急关闭按钮、信号机、轨道电路的耦合单元和乘客向导显示牌。第一章城市轨道交通信号设备概述第二节城市轨道交通信号系统的地域分布3.车辆段设备车辆段信号设备包括：aATS分机b车辆段终端c联锁设备d维修终端e信号机f转辙机g轨道电路h电源设备车辆段设一台ATS分机，用于采集车辆段内存车库线上的列车占用及进/出车辆段的列车信号机的状态，以在控制中心显示屏上给出以上信息的显示车辆段派班室和信号楼控制台室各设一台终端，与车辆段ATS分机相连第二章CBTC移动闭塞系统第二章CBTC移动闭塞系统第一节CBTC移动闭塞系统概述1.基于通信的列车控制（CBTC）系统借助于现代计算机技术、通信技术和控制技术的飞速发展，城市轨道交通信号技术的发展也十分迅速,并且实现了重大突破。随着现代通信技术与信号控制技术相结合，基于通信的列车控制系统（CommunicationBasedTrainControl,简称CBTC）因此而诞生，实现了车站、区间、列车控制及行车调度自动化的一体化，打破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化方向发展。2.移动闭塞移动闭塞就是列车安全追踪间隔距离随着列车的移动而不断移动和变化的闭塞方式。移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，并加上一定的防护距离，后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。移动闭塞系统是一种区间不分割为固定长度的闭塞分区，根据连续检测先行列车位置和速度进行列车运行间距控制的列车安全系统。列车和列控中心间进行实时的双向通信，动态地控制列车运行速度。列车B第二章CBTC移动闭塞系统第一节CBTC移动闭塞系统概述车速（km/h）列车B的计算制动曲线列车A列车B列车B保护段开始制动第二章CBTC移动闭塞系统第一节CBTC移动闭塞系统概述3.CBTC移动闭塞系统在武汉城市轨道交通信号系统中，基于通信的列车控制（CBTC）移动闭塞包括两种：基于感应环线通信的阿尔卡特CBTC移动闭塞和采用波导传输的阿尔斯通CBTC移动闭塞。武汉轻轨1、3号线采用的是基于感应环线通信的移动闭塞制式CBTC。2、4号线采用波导传输的移动闭塞制式CBTC。4.系统设备组成系统设备主要由控制中心设备、通信设备、车载设备和轨旁设备组成。第二章CBTC移动闭塞系统第二节基于感应环线通信的CBTC系统1.系统主要特点阿尔卡特（Seltrac）系统总体结构包含三层，即系统管理中心（SMC）、车辆控制中心（VCC）、车载控制器（VOBC），三层的控制结构将利用移动闭塞原理来保证安全、可靠和高效系统运行的责任进行了划分隔离。责任的划分如下：•系统管理中心(SMC)提供列车自动监督(ATS)功能；•车辆控制中心(VCC)提供列车自动防护(ATP)和列车自动运行(ATO)功能；•车载控制器(VOBC)提供对VCC所提供ATP及ATO进行补充的ATP和ATO功能。第二章CBTC移动闭塞系统第二节基于感应环线通信的CBTC系统SELTRAC总体结构2.移动闭塞原理SelTrac采用移动闭塞原理，依据列车的最大运行速度、制动曲线以及在线路上的位置来动态计算前后列车的安全间隔。由于列车的高精确定位，后续列车能够以该线路区段所允许的最大速度，安全地接近距离前行列车的最后一次校核位置为安全制动距离的位置。在许多情况下，由于列车不需要在已经占用了的固定闭塞区段的入口处停车，因此与固定闭塞系统相比，移动闭塞能够有效地缩短运行间隔。传统信号系统的主要设计原则是通过信号机，列车停车和司机本人来保持列车的绝对间隔，从而确保安全，所以列车不得进入已经被其它列车占用了的区段。与之相对照，移动闭塞系统通过提高列车的定位精度以及移动授权的更新频率来提高运力并缩短列车间隔距离。移动闭塞系统是通过和车载控制器间的数据通信来实现上述功能的（而不是用轨旁信号机进行防护）。移动闭塞系统还安全地允许多列列车占用同一区域，而该区域在固定闭塞系统中只是作为一个闭塞分区的。另外，列车之间总是保持一个安全距离。安全距离是后续列车的命令停车点和障碍物之间的一个固定距离，障碍物可以是确认了的前行列车尾部的位置。第二章CBTC移动闭塞系统第二节基于感应环线通信的CBTC系统该距离是在考虑了一系列最不利条件下仍能保证安全间隔的基础上确定的。不同线路区域可能会定义不同的安全距离值，这是由“综合安全距离”逻辑来处理的。安全列车间隔的监督是通过向车载子系统提供最大允许速度和当前命令停车点信息来实现的。该通信被周期性地更新以确保连续的更新对列车来说是可用的。因此，列车可以在由下列数据所定义的内容里安全地运行：(a)最大速度；(b)确认的停车点；(c)制动曲线；(d)线路坡度。第二章CBTC移动闭塞系统第二节基于感应环线通信的CBTC系统安全距离运行方向失控加速如果目标点不能推进的列车头部速度曲线紧急制动曲线不确定位置制动距离列车以最大速度运行3s的距离最后一次报告的列车头部位置（TFP)目标点（潜在的最大目标点）至此点之前无障碍距离速度自动闭塞目标点示意图操作层车辆控制中心（VCC）负责SelTrac系统的安全操作。在整个系统中VCC确保列车的安全间隔。根据实时信息，VCC生成包括目标点、最大允许车辆速度和其他命令在内的命令报文：•实时提供最后一次报告的列车速度和位置信息；•实时提供列车运行方向；•实时提供前行列车的最后一次校核位置；•实时提供在列车进路前方未锁闭或未预留的道岔；•实时提供列车限速；•实时提供列车停站；•实时提供线路设备状态（例如道岔位置和状态）。第二章CBTC移动闭塞系统第二节基于感应环线通信的CBTC系统3.系统功能及实现完整的SelTrac运营结构按功能分成三个层次，整个系统的安全性如下表所定义。管理层系统管理中心（SMC）对列车自动控制系统ATC进行全面的协调管理。系统管理中心完成所有的信号控制和ATS功能，但其不对安全负责。•SMC按照预存的运行图，分配列车进路并对现场道岔进行相应设置；•SMC通过调整列车速度和停站时间实现列车运行调整；•SMC提供监督列车性能状态和采集其它ATO数据的功能。层次子系统安全等级管理层系统管理中心SMC非安全运营层车辆控制中心VCC安全动作层感应环线安全车载控制器VOBC安全车站控制器STC安全RunningRailsInductiveLoopRemoteFeedBox(RFB)RemoteTerminationBox(RTB)RemoteTerminationBox(