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1、城市轨道交通行车组织,第三章 信 号 系 统,第三章 信 号 系 统,第一节 概 述 第二节 基 础 设 备 第三节 联 锁 设 备 第四节 列车自动运行控制系统 第五节 信号系统运作模式,第一节 概 述,一、信号系统的基本原理 为了防止两个或多个列车同时误入同一空间，造成列车冲突，行车组织上把城市轨道交通线路划分为若干个空间（称作闭塞分区），在同一时间同一空间内只允许一列车在其中运行，在空间的入口处设置信号机，以此来确保行车安全。对于空间入口处的信号机的安全要求包括： (1)信号显示应能反映所防护线路的空闲状态。信号控制与轨道电路相结合，使信号显示能真实反映线路空闲状态。 (2)信号显示应能
2、反映危及行车安全的因素是否发生。即要求一旦发现危险因素时立即使信号处于关闭状态，通知司机不要驶入危险线路区段。,第一节 概 述,(3)信号显示应能指示列车的安全运行速度。 二、信号系统的“故障-安全”原则 信号系统本身正常工作时能保证行车安全，系统发生故障时也不应危及行车安全，此为“故障-安全”原则，它是城市轨道交通信号安全系统必须贯彻的基本准则。如果构成信号安全系统的部件和电路本身不一定是“故障-安全”的，在这种情况下，必须采取其他安全措施，如故障检测等手段，使整个系统具有“故障-安全”性。,第一节 概 述,三、城市轨道交通信号系统构成 城市轨道交通的信号系统通常包括三大部分：基础设备、联锁
3、设备和列车自动运行控制系统（又称为ATC系统 Automatic Train Control System）。,第二节 基 础 设 备,一、信号机 城市轨道交通的信号机一般采用色灯信号机。色灯信号机有高柱型和矮柱型之分，不论是高柱型还是矮柱型，其机构都分为单显示、二显示和三显示。 二、转辙机 转辙机是用于转换道岔的装置（见图3-1），是道岔控制系统的执行机构。在电气集中设备中，它接收到转换命令后即带动道岔转换。,第二节 基 础 设 备,图3-1 转辙机,(1)有足够的转换力。,第二节 基 础 设 备,(2)当道岔岔尖达到规定密贴程度时才对岔尖进行锁闭，其锁闭力应保证道岔不致因列车通过时的震动而
4、解锁移位。 (3)当道岔岔尖达到规定密贴程度，且被锁闭后，才给出正确的道岔位置表示。 (4)在意外情况下发生道岔被挤事故，转辙机应能给出必要的挤岔表示，且非经人工恢复，道岔不能再度转换。,图3-2 S700K转辙机内部结构图,第二节 基 础 设 备,三、轨道电路 轨道电路又称轨道空闲及占用的检测装置（见图3-3）。轨道电路由钢轨线路、钢轨绝缘、电源、限流设备、接收设备组成。平时，在控制台或显示器上显示白色或黄色光带，表示该区段处于空闲状态；当有车占用时，显示红色光带，表示该区段有车占用。遵循“故障-安全”原则，轨道电路设备在发生故障时必须确保只能给出“占用”通报。,图3-3 轨道电路示意图,第
5、三节 联 锁 设 备,一、基本原理 联锁是指进路、进路上的道岔、防护进路的信号机之间相互制约的关系。实现联锁的设备称为联锁设备。,图3-4 车站联锁设备的组成框图,第三节 联 锁 设 备,二、联锁逻辑的主要内容 1.进路锁闭与解锁 2.信号机的开放与关闭 (1)当列车第一轮对压入信号机内方第一轨道电路区时信号机自动关闭。 (2)信号设备发生故障或上述检查条件发生变化时信号机自动关闭。 (3)对调车作业而言，调车车组全部进入信号机内方时信号机自动关闭。 (4)信号操作人员认为有必要时，可即时人工关闭信号机。 3.道岔转换,第三节 联 锁 设 备,正常情况下，道岔是按照排列进路的要求自动转换的，必
6、要时也可单独操纵转换，单独转换优先于自动转换。 4.引导信号的开放与关闭 引导信号是在异常情况下信号无法开放时的一种辅助信号，可以允许司机以安全的低速（例如10千米小时）缓缓驶入车站。 三、微机联锁 若联锁逻辑和有关的输入、输出控制及表示主要由计算机来完成，则称为微机联锁，其联锁逻辑和继电器联锁是相同的。城市轨道交通正线普遍采用微机联锁。,第四节 列车自动运行控制系统,一、ATP子系统 ATP子系统由地面设备、车载设备组成，主要用于对列车驾驶进行防护，对与安全有关的设备或系统实行监控，实现列车间隔保护、超速防护等功能，监督列车在安全速度下运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动。 1.停车
7、点防护 保证列车停靠在设定的停车点，停车点有时即是危险点，例如有车的线路，在停车点的前方通常还设置一段防护段。 2.速度监督与超速防护,第四节 列车自动运行控制系统,在城市轨道交通中，列车运行的速度限制分为两种，一种是固定速度限制，如：区间最大允许速度（取决于线路参数）、列车最大允许速度（取决于列车的物理特性）等；另一种是临时性的速度限制，例如线路维修时临时设置的速度限制等。ATP系统始终严密监视这类速度限制不被超越，一旦超过，就会触发紧急制动。 3.列车间隔控制 列车间隔控制是一种既能保证行车安全（防止两列车发生追尾事故），又能提高运行效率（使两列车的时间间隔最短）的信号概念。,第四节 列车
8、自动运行控制系统,图3-5 列车间隔控制的说明,(1)前行车所占用轨道电路的始点被当做危险点。,第四节 列车自动运行控制系统,(2)前行车的防护段可以是相邻轨道电路，也可以大于轨道分区的长度，视情况而定。 (3)目标距离Ln是指后续车所在轨道电路的始端到停车点(防护段的始端)的距离。 (4)实时计算所得的紧急制动曲线与列车的最大减速度有关；在驾驶室内显示出的最大允许速度略小于制动曲线上的实际最大允许速度，以便留出时间空隙可以进行告警及由司机做出反应。 4.测速与测距 5.车门控制 (1)列车在站外打开车门。 (2)列车在站内时打开非站台侧的车门。 (3)在车门打开时列车启动。,第四节 列车自动
9、运行控制系统,图3-6 紧急停车按钮,第四节 列车自动运行控制系统,6.其他功能 (1)紧急停车功能 (2)给出发车命令 (3)列车退行控制 二、ATS子系统 ATS子系统主要是实现对列车运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理，它由控制中心、车站、车辆段以及车载设备组成。 1.列车监控和追踪功能 每列列车与一个列车号相关联，ATS子系统根据来自联锁系统的信息进行计算，随着列车的前进，列车车次号被适时沿着线路从一个轨道区段向下一个轨道区段步进。,第四节 列车自动运行控制系统,2.时刻表功能 ATS子系统能实现计划时刻表与实际时刻表的比较，编辑和安装时刻表，时刻表在线或离线修改，
10、运行图显示和打印等。 3.进路自动建立 ATS子系统的主要功能是形成控制道岔位置的指令和在适当时间发出道岔转换的命令。 4.列车调整 (1)改变列车停站时间使列车延时或提前到达车站。 (2)改变站间行车时间，使列车延时或提前发车。,第四节 列车自动运行控制系统,5.乘客信息显示 6.遥控联锁设备 7.监控记录 三、ATO子系统 1.停车点的目标制动 2.自动打开车门 3.列车从车站出发 4.列车加速 5.区间内临时停车 6.区间限速 7.司机手动驾驶及由ATO子系统自动驾驶之间可在任何时候转换 8.记录运行信息,第四节 列车自动运行控制系统,图3-7 自动驾驶的闭环控制框图,第五节 信号系统运
11、作模式,一、控制中心调度指挥模式 正常情况下列车的运行处于中央自动监控状态。联锁系统根据ATS指令自动设置进路，列车在ATP的安全保护下，按照ATS指令由ATO自动驾驶，满足规定的行车、折返间隔及列车出入段等作业要求并实现列车运行的自动调整，行车调度员仅监督列车及设备的运转，当运行秩序被打乱而不能自动处理或遇到其他特殊情况时，可进行人工介入。 (一)ATS自动监控模式 (1)根据联锁表、计划运行图及列车位置、列车车次号和目的地号自动生成进路控制命令，传送到车站联锁设备，设置列车进路。,第五节 信号系统运作模式,(2)自动完成正线区段内列车标志号(车次号、目的地号)的跟踪。列车标志号随列车的运行
12、而移动。当列车向ATS中心设备发送的定位标志号与中心ATS列车位置上的定位标志号不一致时，中央计算机系统将报警。此时，行车调度员可通过行车调度工作站对列车标志号进行修改。 (3)系统具有列车计划与实际运行的比较功能和计算机辅助调度的功能，即在发生列车运行偏离时，自动发出报警并产生调整后的修改运行图，经行车调度员确认后，作为下一时段的计划运行图自动控制列车。列车运行自动调整包括： 1)对单个或多个列车区间走行时分进行调整。 2)对车站的列车出发及停站时分进行控制。 (4)完成对列车基本运行图或时刻表的编制和管理。,第五节 信号系统运作模式,(二)行车调度员人工介入模式 1.行车调度员人工调整列车
13、运行 (1)对有关列车实施“扣车”、“中止站停”或“跳停”。 (2)改变列车在区间的走行时分。 (3)对计划运行图进行在线修改，包括“时间平移”、增加或取消列车、改变列车的始发点及始发时间，调整列车的出段、入段时间等。 2.人工进路控制 3.人工设定列车的标志号 (三)列车出入段的调度模式 二、车站就地控制模式,第五节 信号系统运作模式,车站联锁设备与ATS系统结合，实现车站和控制中心两级控制的转换。在控制中心ATS系统故障或经车站值班员申请、控制中心行车调度员授权后，车站ATS及联锁系统可改由车站控制。 (一)车站自动控制模式 1.ATS正常时的自动控制模式 2.ATS故障时的自动控制模式
14、(二)车站人工控制模式 1.联锁设备的人工控制 2.现地控制盘的操作,第五节 信号系统运作模式,图3-8 车站控制室的现地控制盘,第五节 信号系统运作模式,3.紧急停车按钮的操作 4.屏蔽门紧急控制按钮的操作 (1)ATP/ATO对屏蔽门的控制信息系统发生故障、屏蔽门不能开闭时。 (2)发车时，屏蔽门已关闭但没有关闭信息，影响发车，利用此按钮发出同意发车信息。 (3)在故障已排除时，车站值班员应操作现地控制盘上的屏蔽门紧急控制恢复按钮，恢复屏蔽门正常动作。 5.对信号设备的封锁及轨道区段临时限速的设置 三、列车控制模式,第五节 信号系统运作模式,列车在正线、折返线、出入段线及联络线上按正方向运行及折返作业时，均以自动驾驶模式为常用模式；当ATO设备故障或因某种原因需要时，可改为ATP监督下的人工驾驶模式。上述两种模式均为正常运营模式，而限制人工驾驶模式和非限制人工驾驶模式均为非正常的运营模式。 1.列车自动驾驶模式(ATO模式) 2.ATP监控的人工驾驶模式(SM模式) 3.限制人工驾驶模式(RM模式) 4.非限制人工驾驶模式(URM模式) 5.ATO模式折返 6.ATP监控的人工驾驶模式折返,第五节 信号系统运作模式,7.人工折返 8.驾驶模式的相互转换 9.ATC监控区的进入,
