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1、第十三章城市轨道交通信号设备 城市轨道交通 包括地下铁道和轻轨铁路 信号设备是城市轨道交通的主要技术装备 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 现代化的城市轨道交通要求城市轨道交通信号设备的现代化 2 13 1城市轨道交通信号设备概述 信号系统作为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经 对城市轨道交通系统的安全 速度 输送能力和效率密切相关 选择合适的信号系统可以产生巨大的经济效率和社会效益 3 城市轨道交通对信号系统的要求城市轨道交通对其信号系统提出与铁路不尽相同的要求 安全性要求高通过能力大保证信号显示抗干扰能力强可靠性高自动化程度高 4 城市轨道交通信号系统的特点
2、城市轨道交通信号系统沿袭铁路的制式 但由于其自身的特点 与铁路的信号系统有一定的区别 城市轨道交通信号系统的特点是 具有完善的列车速度监控功能联锁关系较简单车辆段独立采用联锁设备自动化水平高不要求兼容 5 城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通的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部分组成 用于列车进路控制 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 由此构成一个高效的综合自动化系统 6 7 列车运行自动控制系统 ATC 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 为确保行车安全和线路最大通过能力 一般最大
3、通过能力小于30对 h的线路宜采用ATS和ATP系统 实现行车指挥自动化及列车的超速防护 在最大通过能力较低的线路 行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC系统 最大通过能力大于30对 h的线路 应采用完整的ATC系统 实现行车指挥和列车运行自动化 8 ATP子系统功能与实现对列车运行进行超速防护 对与安全有关的设备实行监控 实现列车位置检测 保证列车间的安全间隔 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及车辆系统接口进行信息交换 ATP子系统不断将来自联锁设备和操作层面上得信息 线路信息 前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通
4、过轨道电路等传至车上 从而由车载设备计算得到当前允许速度 或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上 由车载设备 9 测得实际运行速度 依此来对列车实行监督 使之始终在安全速度下运行 以缩短列车运行间隔 保证行车安全 组成采用轨道电路传送ATP信息时 ATP子系统由设于控制站的轨旁单元 设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成 以及与ATS ATO 联锁设备的接口设备 10 ATO子系统功能与实现用于实现 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 送出车门和
5、屏蔽门同步开关信号 使用ATO后 可使列车经常处于最佳运行状态 高质量地自动驾驶 提高列车运行效率 避免了不必要的 过于剧烈的加速和减速 提高了旅客舒适度 列车正点率以及减少了能耗和轮轨磨损 11 组成ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备两部分 地面设备有站台电缆环线 车 地通信设备以及和ATP 联锁系统的接口设备 ATO还装有双向通信系统 使列车能直接与车站内的ATS系统接口 保证实现最佳的运行图控制 12 ATS子系统功能与实现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 包括 调度区段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
6、动控制轨旁信号设备以接发列车 列车运行实迹的自动记录 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递等功能 ATS工作方式为集中管理 分散控制 13 组成ATS子系统包括控制中心设备和ATS车站 车辆段分机 此外 在ATC范围内的各正线控制站各设一套联锁设备 正线有岔站原则上独立设置联锁设备 当然也可以采用区域控制方法 14 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 车辆段联锁设备前期曾采用6502继电集中联锁 近来均采用计算机联
7、锁 车辆段内试车线设若干段与正线相同的ATP轨道电路和ATO地面设备 用于对车载ATC设备用进静 动态试验 15 城市轨道交通信号系统的地域分布按地域城市轨道交通信号系统分成五部分 控制中心设备 车站及轨旁设备 车辆段设备 试车线设备 车载设备 控制中心设备控制中心设备属于ATS子系统 是ATC的核心 控制中心设备主要包括中心计算机系统 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及电池 16 17 其中 综合显示屏 调度员及调度长工作站设于主控制室 控制主机 通信处理器 数据库服务器 维修工作站设于设备室 运行图工作站设于运行图室 绘图
8、仪和打印机设于打印室 培训 模拟工作站设于培训室 控制中心配备在线式UPS及可提供30min后备电源的蓄电池 UPS设于电源室 蓄电池设于蓄电池室 18 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道岔车站 也可能是无道岔的车站 非集中联锁站一般为无道岔的车站 有道岔车站根据需要和可能也可以由邻近车站控制 而成为非集中联锁站 19 20 集中联锁站及轨旁设备集中联锁站设有ATS车站分机 车站联锁设备 ATP ATO系统地面设备 电源设备 维修终端 乘客向导显示牌 紧急关闭按钮以及信号机及发车指示器 转辙机 ATP地面设备包括轨道电路 ATP地面编码发码设备 与ATS ATO
9、 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 ATO地面设备包括站台电缆环路 TWC车 地通信设备 及与ATP 联锁设备的接口设备 以发送ATO命令 实现列车最佳控制或列车自动驾驶 21 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 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 用以显示接近列车的到站时间等 紧急关闭按钮用于在遇到紧急情况危及行车安全时 关闭信号 使列车停车 22
10、正线上防护信号机设于道岔区段 线路尽头设阻挡信号机 用于指示列车运行 防护列车进路 在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方设置发车指示器 指示列车出站 转辙机用以转换道岔 23 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 紧急关闭按钮和乘客向导显示牌 无道岔的非集中联锁站轨旁仅有轨道电路的耦合单元等 有道岔的非集中联锁站除了轨旁的耦合单元外 有防护信号机和转辙机 24 车辆段设备车辆段信号设备包括ATS分机 车辆段终端 联锁设备 维修终端 信号机 转辙机 轨道电路 电源设备 车辆段设一台ATS分机 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 车辆段设一套联锁设
11、备 实现车辆段的进路控制 并通过ATS分机与控制中心交换信息 联锁设备只受车辆段值班员人工控制 25 设备室内设维修用彩色显示器 键盘及鼠标 显示与控制室相同的内容及维修 监测有关信息 并能对信号设备进行自动或手动测试 但不能控制进路 车辆段人口处设进段信号机 出口处设出段信号机 存车库线中间进段方向设列车阻挡信号机 段内其他地点根据需要设调车信号机 车辆段内每组道岔设一台转辙机 车辆段内轨道电路采用50Hz相敏轨道电路 检查列车的占用和空闲 车辆段信号楼内设置适合于联锁设备 ATS设备的UPS及蓄电池 26 27 试车线设备试车线上设若干段与正线相同的ATP ATO地面设备 用于对车载ATC
12、设备的试验 试车线设备室内设用于改变试车线运行方向和速度的控制台 试车线设备室配备一套适合于ATP ATO设备的UPS 不设蓄电池 车载ATC设备车载设备包括ATP和ATO两部分 用来接收轨旁设备传送的ATP信息 计算列车运行曲线 测量列车运行速度和走行距离 实行列车运行超速防护以及列车自动运行 来保证行车安全和为列车提供最佳运行方式 28 13 2信号基础设备 城市轨道交通信号基础设备主要包括信号机 转辙机 轨道电路 计轴器等 它们是城市轨道交通信号系统的重要基础设备 信号机城市轨道交通采用色灯信号机 除了车辆段和有岔站外 一般不设信号机 在城市轨道交通中 列车的运行速度不取决于信号显示 即
13、信号为非速差信号 允许信号的绿灯 黄灯并不表示列车的运行速度 而是代表列车的运行进路是走道岔直股还是弯股 29 信号机的设置信号机的设置原则设于列车运行方向右侧城市轨道交通的地面信号机设于列车运行方向右侧 在地下部分一般安装在隧道壁上 特殊情况可设于列车运行方向的左侧或其他位置 信号机柱的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 30 信号机限界信号机不得侵人设备限界 设备限界是用以限制设备安装的控制线 正线上的信号机的设置在AT
14、C控制区域正线上的道岔区设防护信号机 防护信号机设于道岔岔前和岔后的适当地点 具有出站性质的道岔防护信号机应设引导信号 具有两个以上运行方向的信号机可设进路表示器 31 区间分界点不设信号机 只有行车间隔较大采用自动闭塞作为过渡方式才设区间通过信号机 车站一般不设进 出站信号机 在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方适当她点设置发车指示器 也可以根据需要设进站 出站信号机以及进站信号机的预告信号机 或者只设出站信号机 线路尽头设阻挡信号机 32 车辆段 停车场 的信号机设置在车辆段 停车场 入口处设进段 场 信号机 在车辆段 停车场 出口处设出段 场 信号机 在同时能存放两列及以上列车的停车线
15、中间进段方向设列车阻挡信号机 可兼作调车信号机 车辆段 停车场 内其他地点根据需要设调车信号机 33 信号显示色灯信号机的机构有单显示 二显示 三显示 单显示机构仅用于阻挡信号机 二显示和三显示可以单独使用 也可以组合 以及与单显示机构组合 构成各种信号显示 信号显示意义一般 除预告信号机外 所有正线信号机的主体信号均为绿 红两显示 绿灯表示进行 红灯表示停车 进站信号机带引导月白灯 预告信号机为黄 绿 红三显示 站台还设有发车表示器 发车前5s闪白光 发车时间到亮白色稳定光 列车出清后灭灯 34 信号机灯光配列防护信号机采用三显示机构 自上而下灯位为黄 或月白 绿 红 若设正线出站信号机灯光
16、配列同防护信号机 阻挡信号机采用单显示机构 为一个红灯 进段 场 信号机灯光配列可用防护信号机 亦可采用双机构 两个二显示 带引导机构 自上而下灯位为黄 绿 红 黄 月白 出段 场 信号机灯光配列可同防护信号机 红 绿 带调车白灯 列车阻挡信号机三显示 绿灯封闭 红带调车白灯 35 调车信号机采用二显示机构 自上而下灯位为白 蓝 或红 若采用自动闭塞 其通过信号机为三显示机构 自上而下灯位为黄 绿 红 信号显示距离行车信号和道岔防护信号应不小于400m 调车信号和道岔状态表示器应不小于200m 引导和道岔状态表示器以外的各种表示器应不小于100m 36 转辙机城市轨道交通的正线上一般采用9号道岔 车辆段 停车场 一般采用7号道岔 通常一组道岔由一台转辙机牵引 如果正线上采用的是9号AT道岔 其为弹性可弯道岔 需要两点牵引 即一组道岔需两台转辙机牵引 称为双机牵引 可采用外锁闭装置 也可采用内锁闭方式 对于前者采用S700K型电动转辙机或ZYJ7型电液转辙机 后者采用ZD6系列电动转辙机 单机牵引时采用ZD6 D型 双机牵引时采用一台ZD6 E型和一台ZD6 J型 37 城市轨道交通运行
