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城市轨道交通信号控制技术的发展翟红兵目录城市轨道交通发展综述第一章城市轨道信号系统的技术发展第二章第三章第四章城市轨道信号系统的运营模式城市轨道信号系统的前沿技术第一章城市轨道交通的发展综述A城市轨道交通发展简介B城市轨道交通发展分析与预测C城市轨道交通需求分析发展一、城市轨道交通发展简介城市轨道交通是指城市轻轨和地下铁道，当前，我国已运营的城市轨道交通线路仍以地铁制式为主，地铁是采用在地下挖隧道，运用有轨电力机车牵引的交通方式，是地下铁道交通的简称，属于轨道交通行业。除为方便乘客，在地面每隔一段距离建一个进出站口外，一般不占用城市的土地和空间，既不对地面构成环境污染，又可为乘客躲避城市的嘈杂提供良好环境。是一种独立的有轨交通系统，其正常运行不受地面道路拥挤的影响，能快捷、安全、舒适地运送旅客。第一章城市轨道交通的发展综述第一章城市轨道交通的发展综述一、城市轨道交通发展简介自1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁以来，至今全球已有200多个城市开通了地铁线路，累计运营里程达到1.3万多公里，尤其是进入20世纪60年代以来，城市轨道交通的建设进程大大加快第一章城市轨道交通的发展综述一、城市轨道交通发展简介我国第一条地下铁道（北京地铁1号线）1965年7月1日开工，1969年10月1日开通，1971年1月15日运营，改革开放以来，发展迅速。近年来，随着我国城市规模成倍扩大，基础设施落后问题显现，城市交通运输矛盾日益突出。城市轨道交通以其安全、准时、快速的优点，在拓宽城市空间、打造城市快速立体交通网络和改善城市交通环境方面发挥越来越大的作用。全国各大城市根据城市可持续发展和城市交通健康发展的需要，都在积极规划建设城市轨道交通项目。根据《2016年中国城市轨道交通运营线路统计与分析》：至2016年底，中国内地共有29座城市拥有城市轨道交通运营线路，总长3832km，运营线路129条，其中新增运营线路28条(段)，新增运营里程569km。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析北京以19条线位居运营线路数量首位，上海以627km位居运营总里程首位。预测到2017年底，运营总里程将达到5000km，运营城市数量达到34座。截至2016年12月31日，中国内地有北京、上海、广州、深圳、南京、天津、重庆、大连、沈阳、长春、成都、武汉、西安、佛山、苏州、杭州、昆明、哈尔滨、郑州、长沙、宁波、无锡、青岛、南昌、淮安、东莞、合肥、南宁、福州共29座城市拥有129条城市轨道交通运营线路，运营线路总长3832km(如按中国城市轨道交通协会统计口径计算，尚有6条市域铁路线路长度412km未计入)2016年新增运营线路28条(段)，新开通城市轨道交通的城市有东莞、合肥、南宁、福州4座。运营线路里程从3293km增加到3832km，增长17．2%。有21座城市拥有2条及以上城市轨道交通线路，逐步形成网络化运营格局。第一章城市轨道交通的发展综述第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析目前，中国内地共有57座城市已获城市轨道交通建设批复，除已开通运营的29座城市之外，有贵阳、厦门、太原、兰州、乌鲁木齐、石家庄、温州、常州、济南、徐州、呼和浩特共11座城市正在进行城市轨道交通建设;西宁、珠海、惠州、鞍山、洛阳、邯郸、集宁、阜新、银川、包头、唐山、芜湖、保定、柳州、大理、南通、绍兴共17座城市已规划城市轨道交通线路第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析统计分析表明，城市轨道交通运营里程地铁占比从2010年的80．85%上升到2016年的83．95%，2016年轻轨里程233km，占比6．10%。在已运营城市中，上海、广州、天津等11座城市开通了现代有轨电车;广州开通了APM（胶轮有轨旅客自动输送系统）线;上海、长沙开通了磁悬浮轨道交通线路;重庆市开通了跨座式单轨交通线路。现代有轨电车、APM、磁悬浮、单轨线路长度分别为222.45km、3.96km、48.45km、97.46km，占总长度比例为5.81%、0.10%、1.36%和2.54%。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析1、运营里程排序如图所示，在城市轨道交通运营里程排序中，上海居首位，运营里程达627km，其后依次是北京574km、广州296km、深圳285km、南京232km、重庆212km。以上6座城市的城市轨道交通线路总里程超过全国轨道交通线路总里程的50%。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析2、各城市运营线路排序如图所示，在城市轨道交通运营线路数量排序中，共有3座城市开通运营的城市轨道交通线路在10条以上，其中北京以19条线路名列第一，紧随其后的上海有16条线路正在运营，广州次之，以11条线路位列第三。从数量上看，北京、上海、广州作为第一梯队，深圳、沈阳、南京、武汉、天津、大连作为第二梯队，其中深圳、武汉发展迅猛，2016年各新增3条运营线路。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（一）城市轨道交通发展状况分析3、统计口径说明1)铁路部门管辖的郊区线路及市区间的市域铁路未进行统计，如兰州市域快线(61km)、北京的S2线(77km)、上海22号线(56km)、成都成灌线和成彭线(94km)、大连旅顺南线(40km)等;2)统计包含正式运营的有轨电车线路，如天津滨海有轨电车、上海张江有轨电车、沈阳浑南有轨电车等;3)在线路数量上，支线和主线只算1条线。广佛线在线路合计中算1条线，但将广州段与佛山段分开在广州和佛山分别统计里程;4)线路里程可能有不同口径，因此各线路运营里程和总里程长度仅供参考。统计数字小数点保留位数不一致，为避免扩大误差，不做取整处理;5)统计时间截止为2016年12月31日。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（二）城市轨道交通发展预测从上述数据可以看出，我国正处于城市轨道交通快速发展时期。中国已形成一个世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场。纵观我国地铁、轻轨发展动态，未来5-10年间，中国城市轨道交通运输及其设备制造市场前景广阔。预计到2017年末，将有1114km左右的新线建成运营，总运营里程将近5000km。预计新增运营城市将有贵阳、厦门、兰州、石家庄、温州5座城市，届时运营城市总数将达34座。保守估计“十三五”城轨投资将达3万亿元，较“十二五”投资总额上涨144%，为“十二五”期间竣工里程的2.6倍。未来五年的高增长具有可靠的保障。预计到2020年，我国城市轨道交通累计11700运营里程预计将会超过8500公里，而到2050年规划的线路将会增加到289条，总里程将达公里。随着中国城市规模的不断扩大，产业外围转移速度的增加，外资和民营资本进入城市轨道交通建设成为一种必然趋势。第一章城市轨道交通的发展综述二、城市轨道交通发展分析与预测（二）城市轨道交通发展预测从区域分布上看，预计到2020年，新增营业里程中，长三角占比25%，环渤海占比24%，珠三角占比16%，三者之和占据新增营业里程的65%。从未来10年的增量上来看，北京、上海、广州、深圳、南京等城市位居前列。从产业链上看，城市轨道交通建设有望拉动区域内建筑施工、建材及特殊机械的需求。城市轨道交通建设领域准入门槛较高，对施工技术、产品质量要求较高，市场竞争格局相对稳定。随着城市轨道交通步入黄金发展期，相关设备公司、建筑施工企业将很大程度上受益。目前伦敦、东京、纽约等国际大都市，其高峰时段轨道交通占公共交通出行的比重高达60%以上，而我国北京、上海等轨道交通最发达的城市，该项比例仅为30%左右；国外的地铁承运率已经达到70%-80%，而目前我国只有40%，还有非常大的提升空间。第一章城市轨道交通的发展综述三、城市轨道交通需求分析（一）城市轨道交通服务需求随着社会的进步，人们的社会交往更加频繁、经济活动也越来越活跃，出行方便对于改善人们的生活质量起着至关重要的作用。于是，人们越来越期待着方便、快捷的轨道交通并就以下方面提出了更高的需求。减小运行间隔，缩短候车时间。提高运行速度，减少旅行时间。减轻车厢内乘客的拥挤程度。严格按照时刻表，提高列车运行的正点率。列车的启动、停车过程运行平稳，提高舒适度。提高准确、清晰、便捷列车运行信息。第一章城市轨道交通的发展综述三、城市轨道交通需求分析（二）城市轨道交通安全需求随着轨道交通大规模、快速发展，轨道交通的运营安全有了更大挑战和更高的要求。旅客运输，安全高于一切！1、2005年4月25日日本铁路重大事故。4月25日上午，西日本铁路公司一列从宝冢开往同志社前站的火车发生脱轨事故，车头冲入路边一栋公寓楼并严重损毁。造成74人死亡，442人受伤。事故原因：火车当时的时速高达100公里，远远超出了限速70公里/小时。第一章城市轨道交通的发展综述三、城市轨道交通需求分析2、2009年6月22日美国华盛顿地铁事故。2009年6月22日下午，美国华盛顿哥伦比亚特区发生地铁相撞事故，造成至少9人死亡75人受伤。事故原因：地铁相撞时，列车正处于自动运行模式。但是，两列地铁接近时，信号却没有正常发挥作用。随着轨道交通进入网络化运营阶段，线路交叉、设备系统共享，致使路网关联性加强，一旦路网某个点发生突发事件，将引发“蝴蝶效应”，影响整个路网的运营安全。除了安全与人才难题外，我国的轨道交通发展还存在着规范、标准、政策缺乏等问题。第一章城市轨道交通的发展综述三、城市轨道交通需求分析（三）城市轨道交通人才需求分析与国营铁路相比，城市轨道交通具有建设周期长（平均5-6年）、资金投入大（平均6亿/km）、运量大（北京地铁高峰期超过1000万人次/天）、服务要求高特点，每公里运营里程需要员工25-30人（专业技术人才10-15人左右、通信信号专业人才2个人左右），建设管理和工程施工队伍也在日益扩大，需要大量的轨道交通专业人才。与当前快速发展的形势相比，城市轨道交通人才规模不足、结构不合理等问题逐渐凸显，目前，全国开设城市轨道交通专业的职业院校约300余所，在校生10万余人。未来数年内城市轨道交通行业将一直面临着人才短缺的问题。特别是线路投入运营后，需要的运营管理人才较多。城市轨道交通较高的安全标准也对人才的培养、培训都提出很高的质量和时间要求。城市轨道交通人才问题日益突出、缺口日益增大，既是当前的困扰难题，也是未来可能制约发展的最大因素，因此培养数以万计的城市轨道交通专业人才已是我国经济发展的当务之急！第二章城市轨道信号系统的技术发展A城市轨道信号系统的特点B城市轨道信号系统的组成D城市轨道交通信号系统的闭塞方式技术发展C城市轨道交通信号子系统的功能第二章城市轨道信号系统的技术发展一、城市轨道信号系统的特点（一）传统的铁路信号控制系统1、车站信号——联锁系统2、区间信号——闭塞系统3、行车调度指挥（控制、监督）——调度集中（监督）系统（CTC/TDCS）4、列车运行控制——列车运行控制系统（CTCS0、CTCS1、CTCS2、CTCS3）第二章城市轨道信号系统的技术发展一、城市轨道信号系统的特点（二）城市轨道交通信号系统特点1、车站：不再是铁路传统意义上的车站。集中站：控制设备集中的车站非集中站：集中站的附属站车辆段：相当于铁路的区段站、可以存放车辆。采用独立的联锁设备。联锁系统：比大铁路联锁系统功能多，站形不复杂，联锁关系简单，但技术要求高。2、区间：引入准移动闭塞、移动闭塞系统；3、列车运行自动控制系统：将传统的联锁、闭塞、行车调度指挥与列车运行控制融合，并增加了多项控制和监督功能。4、通信信号一体化：信息传递及时、自动化水平高。（三）城市轨道交通信号系统控制方式尽管各类信号系统在实现列车控