第八章信号设备

城市轨道交通车站设备学习目标了解轨旁信号设备了解车站室内信号设备第八章信号设备8.1轨旁信号设备8.2车站室内信号设备第八章信号设备在车站范围内，为了保证行车安全，提高车站范围内的作业效率，需要在车站设置信号设备。车站可分为联锁集中站和非联锁集中站，一般联锁集中站为有道岔车站，非联锁集中站一般为无道岔车站。联锁集中站的作业较非联锁集中站复杂，因此信号设备也比非联锁集中站多。一般在联锁集中站都设有信号设备室，专门放置一些室内的信号设备。而非联锁集中站只有少量的轨旁设备，这些轨旁设备也是由临近的联锁集中站控制。在车站内，信号设备放置在室内和轨旁，室内和轨旁的信号设备协调工作，实现保证行车安全提高行车效率的功能。第八章信号设备联锁•联锁：•为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，这种制约关系即联锁。•联锁设备：•为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。信号机，转辙机（搬道岔）等。•联锁运行：•①进路上的有关道岔开通位置不对或敌对信号机未关闭时，防护该进路的信号机不能开放;•②防护该进路的信号机开放后，该进路上的道岔即不能扳动，其敌对信号机均不能开放;•③主体信号机未开放时，预告信号机不能开放，正线上的出站信号机未开放时，进站信号机不能显示正线通过信号;•④列车或机车车辆驶入进路后，防护该进路的信号机立即关闭，禁止其他列车或机车车辆再驶入。联锁设备：联锁设备即车站信号设备，用来实现进路、道岔、信号机之间的联锁关系，操纵道岔、信号机。联锁设备分为集中联锁和非集中联锁两大类。目前广泛使用的是继电式电气集中联锁，计算机联锁设备正日趋成熟和迅速发展，而非集中联锁设备则逐渐淘汰。一、联锁的意义：车站内有许多线路、用道岔连接着。列车及调车车列在站内所经过的径路，称为进路。按各道岔的不同开通方向可以构成不同的进路。列车和调车车列必须根据信号的开放而通过进路，即每条进路必须有相应的信号机来防护。如进路上的道岔位置不正确，或已有车占用，敌对信号没关闭，有关信号就不能开放；信号开放后，其所防护的进路不能变动，即此时该进路上的道岔不能再转动，敌对信号不能开放。信号、进路、道岔之间这种相互制约的关系，称为联锁关系，简称联锁。8.1.1轨道电路轨道电路是轨道交通的重要信号设备。自1927年发明了轨道电路之后，它为轨道交通信号自动控制创造了条件。轨道电路能够检测列车位置，并向列车传送行车信息。在现在轨道交通中得到了广泛的使用。轨道电路以线路中的两根钢轨作为导体，在钢轨两端设置绝缘节，用引接线连接电源和接收设备构成电气回路。如图8.l为最简单的轨道电路示意图。8.1轨旁信号设备继电器•请在此输入您的文本。轨道电路工作原理轨道电路是以轨道线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘或是电气绝缘，并接上送电和受电设备构成的电路。轨道电路组成示意图轨道电路轨道电路（1）当轨道电路设备完好，又没有列车、车辆占用时，轨道电流从轨道电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成回路，继电器处于吸起状态，表示轨道区段内无车占用，称为轨道电路的调整状态。（2）当轨道区段内有列车、车辆占用时，因为车辆的轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小得多，所以轨道电路被轮对分路，这时流经继电器线圈的电流很小，不足以使衔铁保持使衔铁保持吸起，继电器失磁落下，表示该区段有车占用，称为轨道电路的分路。（3）当轨道区段发生断轨或短线等故障时，流经继电器的电流中断，使继电器失磁落下，称为轨道电路的断轨状态。8.1轨旁信号设备轨道电路要求列车位置的检测信息和行车信息应该迎着列车的运行方向发送，因此轨道电路的送电设备一般设置在列车运行方向的出口端，受电端设置在列车运行方向的入口端，送电设备为轨道电路提供电源，它由电源和限流电阻组成，当电源过负荷运行时，可由限流电阻保护电源不受损坏。轨道电路的受电端主要有轨道继电器(DGJ/GJ)和限流电阻组成。由轨道继电器的状态来反映轨道区段的状态。轨端绝缘节是用来分割相邻轨道电路的。轨道电路两端绝缘节之间的长度就是该轨道电路的长度。钢轨是轨道电路的传输通道，在钢轨连接处增设的轨端接续线是为了减少钢轨连接处的接触电阻。当轨道区段内没有钢轨的连接处，就不需要再设置轨端接续线。轨道电路进、受电设备除了限流器以外，主要设备均放置在信号设备室内，这样有利于轨道电路的调试和维护。室内轨道电路设备由电缆引出室外，由轨旁电缆盒转接至轨道电路箱内，再由引线直接连接至钢轨。轨道电路有分路状态、调整状态、断轨状态。其中当轨道电路处于分路状态时，表示此时该轨道区段有车占用，当轨道电路处于调整状态时，表示此轨道区段处于空闲状态。轨道电路的分路状态和断轨状态的表象是相同的（该轨道区段显示红光带），但状态原因不同。断轨状态是由于组成轨道电路的钢轨发生断轨故障，阻断了轨道电路的环路，使轨道电路无法正确的反应所在轨道区段的状态。8.1轨旁信号设备轨道电路有很多种类，分类方式也有多种。1.轨道电路按接线方式可分为闭路式和开路式（均是以轨道电路平时无车占用时所处的状态来确认）。2.轨道电路按供电方式可分为直流轨道电路和交流轨道电路。3.按电气牵引区段牵引电流的通过路径，分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。8.1轨旁信号设备4．按分割方式可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。有绝缘轨道电路是利用在相邻轨道电路之间加绝缘片，使相邻轨道电路之间绝缘，实现轨道电路的电气隔离。在使用过程中发现，钢轨绝缘在列车运行的冲击力和剪切力下很容易破损，故障率很高。并且绝缘节的安装也给无缝线路的施工带来了麻烦，有时需要锯轨，因而增加了线路的维护复杂性。钢轨中的牵引回流也不希望有绝缘节，为了能够使牵引回流绕过绝缘节，需要增加扼流变压器和回流线等设备，增加了设备的维护量。因此现在在城市轨道交通中，除了停车场还在使用有绝缘轨道电路，所有正线都使用了无绝缘轨道电路。无绝缘轨道电路在轨道电路两端不需要加绝缘节，它是利用电气隔离的方式加以隔离。在相邻轨道电路中使用不同频率的信号，轨道电路中的谐振回路对不同频率呈现不同阻抗，实现相邻轨道电路的电气隔离。8.1轨旁信号设备轨道电路作为室外设备，工作环境非常复杂。影响轨道电路正常工作的参数主要有道碴电阻、钢轨阻抗和电源电压。轨道电路在轨道交通中得到了广泛的应用。我国不同城市不同的线路所用的轨道电路都有所差别。在城市轨道交通车辆段一般用50Hz相敏轨道电路。上海l号线，采用原美国GRS公司的音频无绝缘轨道电路，3号线采用法国ALSTOM的DTC921数字无绝缘轨道电路。北京地铁1号线、13号线、八通线以及天津地铁1号线）采用英国西屋公司的FS-2500型无绝缘轨道电路。广州地铁1号线、2号线和深圳地铁、南京地铁，采用西门子的FTGS型音频无绝缘轨道电路。城市轨道交通列车采用直流牵引供电，而且都是无缝线路，一般采用“S”形导线(简称“S”Bond)作为轨道电路的电气绝缘，如图8.2所示。8.1轨旁信号设备城市轨道交通正线轨道电路，不仅用于检测列车的占用，更重要的是向列车传送数据信息，所以，轨道电路的发送端，必须设置于列车运行的出口处，而接收端设置于列车运行的入口处，也就是说，当列车运行方向改变时，每段轨道电路的发送端、接收端都应根据列车运行方向而改变，这一点对于双向运行的线路尤为重要；城市轨道交通列车通常固定在上、下行线路运行，而当发生故障时，为了确保牵引电流的回流畅通和流经两根钢轨的牵引电流平衡，所以在回流点的“S”Bond的中间，应设置回流线。有岔站的道岔区段，为了确保道岔的安全动作，在正线和侧线钢轨上都设有绝缘节，这样对于列车检测信号的发送和接收，以及车载信号的发送，都带来了影响。为了更好地检测列车位置和不影响ATP（列车自动防护）速度命令传输的连续性，在正线的绝缘节处增设“4英尺调谐环线”和“4英尺速度环”；在道岔的渡线区域设置“长导线”。如图8.3所示。8.1轨旁信号设备8.1.2信号机为了车站的行车安全，一般在有道岔的地方都需要设置信号机进行防护。城市轨道交通和铁路一样采用色灯信号机，但设置的位置和信号显示不同于铁路。1．透镜式色灯信号机色灯信号机根据光学系统的不同可分为透镜式和探照式两种。现在都采用透镜式色灯信号机。因为它具有结构简单、安全方便等优点。透镜式色灯信号机有高柱和矮柱两种类型，高柱信号机的机构安装在钢筋混凝土信号机柱上，矮柱信号机的机构安装在信号机水泥基础上。城市轨道交通车站信号机属于矮柱信号机，如图8.4所示。8.1轨旁信号设备色灯信号机2．LED色灯信号机信号系统一直采用以白炽灯泡为光源的透镜式色灯信号机，这种信号机的主要缺点是可靠性差、寿命短、易断丝、工效低。随着半导体固态冷光源发光器件的发展，超高亮度LED管的问世，出现了新型的LED色灯信号机。LED色灯信号机的机构规格与透镜式色灯信号机相同，机构由铝台金材料构成，但重量大大减少，便于进行施工安装，密封条件好，信号点灯单元由LED发光二极管构成，使用寿命长，可以做到免维护。小型LED色灯信号机的机构，比透镜式色灯信号机小了许多，适合安装于地下空间较小的隧道内，以满足设备限界的要求。LED色灯信号机如图8.5所示，它采用近代光、电材料，运用电子稳压技术，研制的免维护信号器材。LED色灯信号机具有发光强度高、显示距离远、节能、寿命长、消除了灯丝突然断丝和点灯冲击电流等优点，具有小型化、轻量化、色泽一致、光束集中、应变速度快的特点。新建线路基本都采用LED信号机。8.1轨旁信号设备3．信号的显示和设置在城市轨道交通正线，一般用红色、白色（黄色）和绿色三种颜色，通过这三种颜色的不同组合，给出不同的行车信息。各地对信号显示都做了规定。如上海地铁的信号显示为：红色：禁止信号，ATP（列车自动防护）速度为零；绿色：允许信号，前方道岔开通直股，按照ATP速度命令行驶；月白色：允许信号，前方道岔开通弯股，需要减速行驶，一般限制速度为30km/h；红色＋月白色；引导信号，允许列车以低速进入信号机内方，并随时准备停车，只有能够将列车接入车站的信号机可设为引导信号。在正线线路尽头有阻挡信号机，该信号机一般采用单显示机构，只显示一个红灯。8.1轨旁信号设备月白色：允许信号红色＋月白色；引导信号显示方式：（三显示自动闭塞区段）（1）一个绿色灯光——准许列车按规定速度经正线通过车站，表示出站及进路信号机在开放状态，进路上的道岔均开通直向位置；（2）一个黄色灯光——准许列车经道岔直向位置，进入站内正线准备停车；（3）两个黄色灯光——准许列车经道岔侧向位置，进入站内准备停车（4）一个黄色闪光和一个黄色灯光——准许列车经过18号及其以上道岔侧向位置，进入站内越过次一架已经开放的信号机，且该信号机的进路，经道岔的直向位置或18号及其以上道岔的侧向位置。（5）一个红色灯光——不准列车越过该信号机；（6）一个绿色灯光和一个黄色灯光——准许列车经道岔直向位置，进入站内越过次一架已经开放的信号机准备停车显示方式：三显示自动闭塞区段（1）一个绿色灯光——准许列车由车站出发，表示运行前方至少有两个闭塞分区空闲；（2）一个黄色灯光——准许列车由车站出发，表示运行前方有一个闭塞分区空闲；（3）一个红色灯光——不准列车越过该信号机；（4）两个绿色灯光——准许列车由车站出发，开往半自动闭塞区间；（5）在兼作调车信号机时，一个月白灯光——准许越过该信号机调车。2、出站信号机：作用：出站信号机的作用是防护区间。指示列车可否由车站开往区间。设置：出站信号机应设在每一发车线的警冲标内方（对向道岔为尖轨尖端外方）适当地点。在调车场的编发线上，必要时可设线群出站信号机。城市轨道交通的信号机需设置在线路的右侧，有道岔的地方需要设置信号机加以防护，在线路尽头需设置阻挡信号机。由于城市轨道交通在正线运行的列车速度较低，因此一般采用矮型信号机即可。停车场调车信号机的蓝色显示，指示列车或车列不得越过信号机；而白色显示，允许列车或车列进入信号机所防护的进路。调车信号机，必须当列车或车列的尾部，全部进入信号机内方