7-城市轨道交通信号系统

城市轨道交通概论PPT模板下载：学习目标了解城市轨道交通信号系统的作用、特点。掌握城市轨道交通信号系统的组成。掌握城市轨道交通信号的基础设备。了解联锁和闭塞的相关知识。掌握ATC系统的构成。了解ATC各子系统的功能。掌握CBTC系统的构成。项目七城市轨道交通信号系统项目七城市轨道交通通信系统城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的基础设备联锁与闭塞列车运行自动控制系统任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的作用一、城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键设备，只有满足在列车运行前方的轨道区段没有列车占用（列车进路空闲）、道岔位置正确、没有敌对或相抵触的信号等条件时，才允许向列车发出允许列车前行的信号。有了信号系统的保障，就可以减少列车运行事故，降低事故等级，减少事故损失。1.确保列车运行安全在城市轨道交通中，信号设备对于提高行车效率起着极其重要的作用。由于采用了列车运行自动控制技术，可使列车以最高的允许速度运行，使列车的行车间隔时间大大缩短，甚至可以达到1.5~2min的运营间隔时间，从而提高了行车密度，缩短了列车停站时间，大大提高了轨道交通的运行效率。2.提高轨道交通运行效率任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的特点二、城市轨道交通具有高密度、短间隔、短站距和快速等特点，因而对交通保障系统有着安全要求高、通过能力大、抗干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等要求。城市轨道交通信号系统改变了传统的铁路以地面信号显示指挥行车的方式，实现了以车载信号为主体信号，利用计算机系统对速度和进路进行控制和对进路进行选择等，并逐步地向无人驾驶的方向发展。任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的组成三、城市轨道交通信号系统通常是由基础设备、联锁系统和闭塞及列车自动控制系统组成，如图7-1所示。图7-1城市轨道交通信号系统组成任务一城市轨道交通信号系统概述任务二城市轨道交通信号系统的基础设备信号机一、1.设置位置城市轨道交通采用右侧行车制，信号机应设置于列车运行方向的右侧，如图7-2所示。当隧道中需要安装信号机时一般安装在隧道壁上，如图7-3所示。图7-2设置于线路右侧的信号机图7-3设于隧道壁上的信号机2.信号机柱选择高柱信号机具有显示距离远、观察位置明确等优点，因此车辆段的进段、出段信号机，以及停车场的进场、出场信号机均采用高柱信号机。而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3.信号机限界信号机限界是指确保行车安全，不允许超越的轮廓尺寸。直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定安全间隙后形成的。车体肩部横向向外扩大100mm，边梁下端横向向外扩大30mm，接触轨横向向外扩大185mm，车体竖向加高60mm，受电弓竖向加高50mm，车下悬挂物下降50mm。曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4.信号机颜色（1）红色——停车，禁止列车越过信号机。（2）绿色——进路空闲，允许列车越过该信号机，进路中道岔开通直股。（3）黄色——进路空闲，允许列车越过该信号机，进路中道岔开通侧向。当用于车辆段显示时，只代表列车可以通过信号机，不含道岔开通情况。（4）蓝色——禁止调车（用于车辆段），禁止越过信号机。（5）白色——允许调车（用于车辆段），列车可以通过信号机进行调车作业。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备继电器二、继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制系统均采用继电器。城市轨道交通信号中广泛采用的继电器，称为信号继电器（简称继电器），如图7-4所示。图7-4信号继电器任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.信号继电器的工作原理继电器是一种电磁开关，能以较小的电信号控制执行电路中的大功率设备。虽然继电器的类型很多，性能各不相同，结构形式也多种多样，但一般都是由电磁系统和接点系统组成的。继电器的基本原理如图7-5所示。图7-5继电器的基本原理任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.信号继电器的分类1）按动作原理分类按动作原理分类，继电器可分为电磁继电器和感应继电器。电磁继电器是通过继电器线圈中的电流在电磁铁中产生磁吸引力，驱使衔铁动作，改变接点系统的工作状态。城市轨道交通信号设备运用的绝大多数继电器属于此类。感应继电器是利用电流通过线圈产生的交变磁场与另一交变磁场在翼板中产生的涡流相互作用产生电磁力，使翼板转动而动作的，如相敏轨道电路的接收器所使用的交流二元继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2）按动作电流分类按动作电流分类，继电器可分为直流继电器和交流继电器。直流继电器由直流电源供电，大部分信号继电器属于此类。交流继电器由交流电源供电，如道岔表示继电器就属于交流继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3）按动作速度分类按动作速度分类，继电器可分为正常动作继电器和缓动继电器。正常动作继电器衔铁的动作时间为0.1~0.3s，大部分信号继电器属于此类。缓动继电器分为缓吸、缓放，衔铁的动作时间超过0.3s。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4）按工作可靠程度分类按工作可靠程度分类，继电器可分为安全型继电器和非安全型继电器。安全型继电器依靠重力释放衔铁，又称为重力式继电器。非安全型继电器主要依靠弹簧弹力释放衔铁，又称为弹力式继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备轨道电路三、轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，如图7-6所示。它用来监督线路的占用情况，将列车运行与信号显示等联系起来，并通过轨道电路向列车传递行车信息。图7-6轨道电路任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.轨道电路的组成轨道电路由送电端、受电端、钢轨、钢轨绝缘、轨端接续线等组成。最简单的轨道电路如图7-7所示。图7-7最简单的轨道电路任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.轨道电路的工作原理当轨道电路内钢轨完整，没有列车占用轨道时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲，此时轨道电路处于调整状态，如图7-8所示。图7-8轨道电路的调整状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备当轨道电路有列车占用时，轨道电路被轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈的电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，表示轨道电路被占用，这时轨道电路处于分路状态，如图7-9所示。图7-9轨道电路的分路状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备当轨道电路发生断轨或断线等故障时，轨道继电器中无电流通过，轨道继电器落下，这时轨道电路处于断轨状态，如图7-10所示。图7-10轨道电路的断轨状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3.轨道电路的作用（1）监督列车在正线或车辆段等线路的占用情况。轨道电路反映有关线路空闲时，为建立进路、锁闭进路、开放信号、解锁进路及构成闭塞提供了依据；轨道电路被占用时，控制有关信号机自动关闭，将信号显示与列车运行结合起来。（2）传递行车信息。在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电路传递不同的控制信息，实现对追踪列车的控制。带有编码信息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车地之间信息传输的通道之一。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4.轨道电路的分类（1）按照所传输的电流特性，轨道电路可分为工频轨道电路和音频轨道电路。（2）按照分割方式，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。（3）按照设置地点，轨道电路可分为区间轨道电路和车辆段内轨道电路。（4）按照轨道电路内有无道岔，轨道电路可分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备转辙机四、转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置、各类杆件及安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭，如图7-11所示。图7-11转辙机任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.转辙机的作用（1）转换道岔。（2）锁闭道岔。（3）正确反映道岔位置。（4）故障报警。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.转辙机的分类（1）电动转辙机。电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动方式，如ZD6系列、ZDJ9、S700K型电动转辙机。（2）电液转辙机。电液转辙机由电动机提供动力，采用液压传动的方式，如ZY(ZYJ）7型电液转辙机。1）按动作能源和传动方式分类任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2）按供电电源分类（1）直流转辙机。直流转辙机采用直流电源，以直流电动机作为动力。目前城市轨道交通中使用较多的ZD6系列电动机转辙机就是直流转辙机。（2）交流转辙机。交流转辙机采用三相交流电源，以三相异步电动机作为动力，如ZDJ9、S700K型电动转辙机和ZY(ZYJ）7型电液转辙机。交流转辙机采用异步电动机驱动，不存在换向器和电刷，故障率低，且单芯电缆控制距离远。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3）按锁闭道岔方式分类（1）内锁闭转辙机。内锁闭转辙机的锁闭机构设置在转辙机内部，尖轨通过锁闭杆与锁闭装置连接，是间接的锁闭方式。（2）外锁闭转辙机。外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，将斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式，如S700K型转辙机。其锁闭可靠，对转辙机几乎没有冲击，使用寿命长。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4）按是否可挤分类（1）可挤型转辙机。可挤型转辙机内设挤岔保护装置（挤切或挤脱），道岔被挤时，动作杆解锁，可以保护整机。（2）不可挤型转辙机。不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时，会挤坏动作杆与整机的连接结构，应整机更换。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备计轴器五、1.计轴器的组成计轴器主要由设在轨道区段端口处的计轴点（包括轨道磁头和电子单元等）室外设备和设在信号机械室内的计轴评估器（或计轴运算器）、继电器、防雷设备、电源等室内设备，以及它们之间连接的计轴专用电缆组成。计轴器的组成如图7-13所示。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备图7-13计轴器的组成任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.计轴器的工作原理计轴器利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入及驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。其工作原理为：利用电磁感应的原理，当列车出发，车轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计轴，轮对经过传感器磁头时，计轴磁头可以探测到通过列车的轴数，向微机传送轴脉冲，并经电子单元向计轴运算器报告，判定运行方向，确定对轴数是累加计数还是递减计数。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备计轴器六、查询应答器是一种基于电磁耦合原理构成的高速点式数据传输设备，是ATP系统的关键部件，用于在特定地点实现地-车间的数据交换，为列车提供ATP所需的各种点式信息，包括进路长度、岔区长度、闭塞分区长度、坡度、曲线等，确保列车在高速运行状态下的安全。查询应答器系统包括地面设备和车载设备。地面设备主要指地面应答器，如图7-14所示。车载设备主要是车载查询器，包括车载查询器主机和车载查询器天线，如图7-15任务二城市轨道交通信号系统的基础设备图7-14地面应答器图7-15车载查询器任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.查询应答器的工作原理查询应答器是利用无线感应原理在特定地点实现列车与地面间相互通信的一种数据传输装置。当列车上的查询器通过设置于地面的应答器时，应答器被发自车上的查询器的瞬态功率激活并进入工作状态，它将存于其中的可供列车自动控制或地面指挥用的各种数据向运行中的列车连续发送。但此数据传输只在查询器与应答器的有效作用范围内进行，当查询器随列车运行到有效作用范围之外时，应答器将不再工作，直至被下次列车上的查询器功率再次激活。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.查询应答器的作用查询应答器可作为列车的定位信标、线路地理信息车-地通信的信道、临