第01章 绪论

信号与通信概论第01章绪论1城市轨道交通信号与通信概论主讲：张永超信号与通信概论第01章绪论2第1章绪论知识点：1.城市轨道交通对通信信号的要求。2.城市轨道交通信号与通信系统的作用及组成。3.我国城市轨道交通信号与通信技术的发展。技能目标：1.掌握城市轨道交通信号系统对列车的指挥作用。2.掌握城市轨道交通信号系统各组成部分之间的联系。3.掌握城市轨道交通信号系统对地铁运营安全和效率的作用。信号与通信概论第01章绪论31.1城市轨道交通对通信信号的要求城市轨道交通（包括地下铁道和轻轨铁路）是指以轨道运输方式为主要技术特征，以城市客运公共交通为服务形式的交通运输方式，是现代化都市的重要基础设施。在城市的各种公共交通方式中，城市轨道交通具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，是改变和解决城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降、环境污染等城市问题的行之有效的交通方式。信号与通信概论第01章绪论41.1.1城市轨道交通的特点1．城市轨道交通有别于城市道路交通的特点①运能大：地下铁道单向每小时运送能力可达30000～70000人次，轻轨交通在10000～30000人次之间，而公共汽车、电车仅为8000人次。城市轨道交通能够充分满足现代化城市大量公交客流的需要。②准时速达：地下铁道列车最高时速可达到100km/h，旅行速度可达到35～45km/h，是最快的城市交通方式。城市轨道交通有自己的专用线路，与道路交通相隔离，不受其他交通工具的干扰，不会出现交通阻塞而延误运行时间，可保证乘客准时、迅速地到达目的地。③安全可靠：城市轨道交通或于地下或高架，即使在地面也与道路交通相隔离，与其他交通工具无相互干扰，如果不遇到自然灾害或发生意外，运行安全有充分的保障。信号与通信概论第01章绪论5④利于环境保护：城市轨道交通噪声小，污染轻，对城市环境不造成破坏。⑤节省土地资源：城市轨道交通多建于地下或高架，大大减少了城市土地的占用，充分利用了城市空间，又因其为大运量集团化运输，可使乘客的交通行为人均道路占用面积进一步减小，节省了日益宝贵的土地资源。缺点：如建设费用高、周期长、难度大，线路建成后不易调整，技术含量高，运输组织复杂等；一旦遇有自然灾害尤其是火灾．乘客疏散困难，容易造成人员伤亡。信号与通信概论第01章绪论62．城市轨道交通有别于城间铁路交通的特点①运营范围不同：城市轨道交通运行范围是城市市区及郊区，往往只有几十千米，不像城间铁路那样纵横数千千米，而且连接城乡。②运行速度不同：城市轨道交通因在城市范围内运行，站间距离短，且站站须停车，列车运行速度通常不超过80km/h。而城间铁路的运行速度比较高，许多线路在120km/h以上，高速铁路在300km/h以上。③服务对象不同：城市轨道交通的服务对象单一，只有市内客运服务，不像城间铁路那样可提供客、货混运服务。④路网布局结构差异：城市轨道交通大部分线路在地下或高架通行，均为双线，各线路之间一般不过线运营。正线一般采用9号道岔，车辆段采用7号道岔，这些都与城间铁路有异。另外城市轨道交通还有城间铁路没有的跨座式和悬挂式结构。⑤站段构成及功能差异：城市轨道交通一般车站多为正线，多数车站也没有道岔，换乘站多为立体方式，不像城间铁路那样车站有数量不等的道岔及股道，有较复杂的咽喉区，换乘也为平面方式。城市轨道交通的车辆段不同于城间铁路的车辆段的只有车辆检修的功能，而是类似于城间铁路的区段站．要进行车辆检修、停放以及大量的列车编解、接发车和调车作业。信号与通信概论第01章绪论7⑥车辆差异：城市轨道交通采用电动车组，没有城间铁路那样的机车和车辆的概念，也没有城间铁路那样众多类型的车辆。⑦供电设施差异：城市轨道交通的供电包括牵引供电和动力照明供电。城市轨道交通均为直流电力牵引，没有电气化铁路的说法。城市轨道交通的动力、照明供电尤为重要，一旦供电中断，将陷入整体瘫痪状况。⑧通信信号要求：城市轨道交通列车密度高，行车间隔短，普遍采用列车自动监控和列车自动运行的信号控制方式。城市轨道交通为了迅速、准确、可靠地传递信息，需建有自成体系的独立完整的内部通信网，还包括广播和闭路电视。⑨运输组织管理差异：城市轨道交通运营条件十分单纯，除了进、出段和折返外，没有越行，没有交会，正线上一般没有调车作业，易于实现自动监控。信号与通信概论第01章绪论81.1.2城市轨道交通对信号系统的要求①通过能力要求：城市轨道交通一般不设站线，进站列车均停在正线上，先行列车停站时间直接影响后续列车接近车站，所以要求信号设备必须满足高密度（通过能力大）的要求。②安全性要求：大运量的城市轨道交通，尤其是地下部分隧道空间小、行车密度大，故障排除难度大，若发生事故难以救援，损失将非常严重，所以对行车安全保障要求更高，即对信号系统提出了更高的安全要求。③信号显示要求：城市轨道交通地下部分背景暗，且不受天气影响，直线地段嘹望条件好，但曲线地段受隧道壁的遮挡，信号显示距离受到限制，所以高质量保证信号系统的显示也是一个重要的问题。信号与通信概论第01章绪论9④抗干扰能力要求：城市轨道交通均为直流电力牵引，要求信号系统设备必须对其有较强的抗电气化干扰能力。⑤可靠性要求：由于城市轨道交通隧道净空小，且装有带电的牵引接触轨或接触网，行车时不便下洞维修和排除设备故障，所以要求信号系统设备必须具有高可靠性，尽量做到平时不维修或少维修。⑥自动化程度要求：城市轨道交通站间距短、列车密度大，行车工作仅依靠人工难以满足安全和高效运营的需求，所以要求尽量采用自动化程度高的先进技术设备，以减少工作人员，并减轻他们的劳动强度。信号与通信概论第01章绪论101.1.3城市轨道交通对通信系统的要求城市轨道交通对通信系统的要求是能迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息。①行车组织要求：通信系统应能保证将各站的客流情况、工作状况、线路上各列车运行状况等信息准确、迅速地传输到控制中心。同时，将控制中心发布的调度指挥命今与控制信号及时、可靠地传送至各个车站及行进中的列车上。②组织管理要求：通信系统应能保证各部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。③外部通信要求：通信系统应能保证本系统与外部系统之间便捷、畅通的联系。④可靠性要求：通信系统主要设备、网络和软件模块应具有高可靠性，采取先进的可靠性冗余配置技术，故障时能自动切换和报警，控制中心可监测和采集各车站设备运行和检测的结果。⑤多服务信息要求：包括音频服务信息、视频（CCTV视频监控）服务信息、数字服务信息等的传递。信号与通信概论第01章绪论111.2城市轨道交通信号系统概述1.2.1城市轨道交通信号系统的作用城市轨道交通信号系统是城市轨道交通最重要的设备之一，它不仅保证列车运行的安全，防止列车追尾、正向和侧向撞车和超速等安全事故的发生，同时能够在有限的建设规模下，通过小编组、大密度，最大限度发挥线路的运输能力，提高列车速度、运输效率和服务质量，还能够通过现代化的设备大大降低工作人员的劳动强度，降低运营成本等。信号与通信概论第01章绪论121.2.2城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统(ATC)和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于实现列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等。信号与通信概论第01章绪论13信号与通信概论第01章绪论141.列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)及列车自动监控(ATS)三个系统，简称“3A”。①ATP系统的主要功能是列车的速度监控和超速防护，通过实时的测速和测距，保证列车在安全的速度下行驶，必要时给出各种信号的提醒，甚至自动启动紧急制动，同时还能对列车进行安全性停车点防护和列车车门控制，在列车不能停稳时不允许列车运动等。信号与通信概论第01章绪论15②ATO系统的主要功能是完成站间自动运行，进行列车速度调节和进站定点停车，对车门和屏蔽门的控制，接受控制中心(OCC)的运行调度命令，实现站台扣车、站台跳停等。使用ATO系统，可以使列车处于一个最佳的运行状态，提高列车的正点率和乘客舒适度。③ATS系统是整个城市轨道交通系统的运营核心，在ATP、ATO系统的支持下完成对列车状态的监督和控制，主要功能有：运行图的管理、运行调整、仿真培训、旅客向导等。信号与通信概论第01章绪论162．车辆段信号控制系统车辆段信号控制系统设一套联锁设备，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。车辆段联锁设备前期采用6502电气集中联锁，近来均采用计算机联锁。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、终端过走防护和车次号传输设备等。信号与通信概论第01章绪论171.3城市轨道交通通信系统概述1.3.1城市轨道交通通信系统的作用城市轨道交通通信系统是指挥列车运行、公务联络、传递各种信息和提高运输效率的重要手段，是保证列车的安全，快速、高效运行必不可少的综合系统。通信系统还要和信号系统共同完成行车调度指挥，并为信号系统和其他各子系统提供信息传输通道和时标（标准时间）信号。在发生火灾、事故等情况下，通信系统也是进行应急处理、抢险救灾的主要手段。信号与通信概论第01章绪论181.3.2城市轨道交通通信系统的组成信号与通信概论第01章绪论19①通信传输系统是一个能够承载音频、视频、数据等各种信息的综合业务数字通信网，是城市轨道交通通信系统的基础。城市轨道交通通信网由光纤数字传输系统、数字电话交换系统、广播系统、闭路电视监控系统、无线通信系统等组成。②电话系统为城市轨道交通管理、运营和维修人员提供语音通信。主要由公务电话和专用电话（包括调度、站内、站间和区间轨旁电话）两个子系统组成。③无线调度通信系统，也称为无线集群通信系统，是调度与司机通信的手段，也是移动作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。④录音系统是为确保地铁控制中心调度员与车站运营人员之间的调度指令和安全指令能正确保存而设置的系统。录音系统可对每个话路进行录音、监听、回放及识别来电号码，并运用信息化、网络化的技术，为调度提供现代化的管理手段，提高管瑾部门信息的收集、处理能力，联动及反应能力，为各级管理人员提供准确、及时的数据，提高管理工作效率。信号与通信概论第01章绪论20⑤广播系统由正线广播和车辆段广播两个独立的系统组成，正线广播又分成控制中心广播和车站广播两级。该系统为控制中心调度员、车站值班员、车辆段值班员提供对相应区域进行有线广播，同时也为控制中心大楼提供广播的功能。⑥闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、站台管理人员和司机等对车站的站厅、站台、出入口等主要区域提供监视服务。⑦时钟系统是为保证城市轨道交通运营准时，服务乘客，统一全线设备标准时间而设置的系统。该系统采用GPS（GlobalPositionSystem，全球卫星定位系统）或CCTV标准时间信息。⑧旅客向导系统将通过多媒体设备及时为车站和列车上的乘客提供列车导乘信息，如根据现行列车时刻表信息和列车运行状况，自动、实时地向乘客提供可视或广播告示。同时也可提供诸如时间、天气预报、新闻及广告等其他信息。⑨商用通信系统也称为地下公共覆盖系统，是为旅客提供在地铁内的无线通信、广播、无线上网等服务系统。信号与通信概论第01章绪论211.4我国城市轨道交通通信信号技术的发展1.4.1我国城市轨道交通信号系统的发展①第一阶段，我国自主研发初创阶段。我国的地铁信号系统是随着北京地铁兴建而起步的。②第二阶段，对早期设备的改造和ATP的研制过渡阶段。③第三阶段，引进发展阶段。1.4.2我国城市轨道交通通信系统的发展信号与通信概论第01章绪论22思考题：1.城市轨道交通的特点是什么？2.城市轨道交通对信号和通信的要求是什么？3.城市轨道交通信号和通信系统的作用是什么？4.城市轨道交通信号和通信系统由哪些部分组成？5.我国城市轨道交通信号和通信系统的发展特点是什么？信号与通信概论第01章绪论23