城市轨道交通信号设备

第6章信号设备问题引入•城市轨道交通车辆在线路上如何有序安全地工作？•如何有效率地运行？•城市轨道交通信号系统起着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的作用。第6章信号设备第一节概述第二节信号基础设备第三节联锁第四节闭塞第五节ATC系统第一节概述城市轨道交通设备一、信号设备的作用•城市轨道交通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。城市轨道交通设备二、信号设备的要求安全可靠性高通过能力大保证信号显示距离自动化程度高城市轨道交通设备三、信号系统的特点具有完善的列车速度监控功能正线和车辆段信号设备相对独立自动化水平高各线路的设备不要求兼容城市轨道交通设备四、信号系统的构成第6章信号设备第一节概述第二节信号基础设备第三节联锁第四节闭塞第五节ATC系统第二节信号基础设备•城市轨道交通信号基础设备主要包括：–继电器–信号机–转辙机–轨道电路–计轴设备–控制台城市轨道交通设备一、继电器•继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，以发布控制命令和反映设备状态，构成自动控制电路。•继电器是信号技术中的重要部件，在城市轨道交通信号技术中广泛采用。城市轨道交通设备一、继电器•目前，信号继电器在以继电技术构成的系统中起着核心作用。•在电子和计算机构成的系统中，继电器仍作为接口部件。城市轨道交通设备二、信号机•1.信号种类–视觉信号和听觉信号–固定信号和移动信号–地面信号和车载信号城市轨道交通设备二、信号机•2.信号显示颜色–基本色•红色、绿色、黄色–辅助色•月白色、蓝色城市轨道交通设备我国城市轨道交通的信号系统对显示的意义未作统一规定，因此信号显示存在一定差异•红色：停车信号，禁止越过该信号机•绿色：允许信号，信号处于正常开放状态•黄色：注意或减速信号•月白色：允许越过该信号机调车•蓝色：禁止越过该信号机调车二、信号机•3.色灯信号机•色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。•应用最广泛的是透镜式色灯信号机和LED色灯信号机。•透镜式色灯信号机有高柱和矮型两种类型。•色灯信号机可分为二显示、三显示和单显示信号机。城市轨道交通设备矮型透镜式色灯信号机高柱透镜式色灯信号机三显示二显示单显示二、信号机•4.地面信号机•（1）地面信号机的设置原则–除了车辆段和车站道岔外，一般不设地面信号–设于列车运行方向右侧–信号机柱的选择城市轨道交通设备二、信号机•4.地面信号机•（2）正线信号机及表示器–防护信号机–阻挡信号机–通过信号机–进出站信号机–发车表示器城市轨道交通设备•防护信号机设于道岔岔前或岔后的适当地点。–红色：禁止越过该信号机–绿色：道岔开通直向位置–黄色：道岔开通侧向位置•阻挡信号设在线路尽头，采用单显示，为一个红灯。•发车表示器设置在车站站台上列车发车始端位置，向司机表示能否关门及发车时间。二、信号机•4.地面信号机•（2）车辆段的信号机–进段、出段信号机–阻挡信号机–调车信号机城市轨道交通设备二、信号机•4.地面信号机•（3）信号显示制度–信号显示基本要求（定位）–信号显示意义–信号显示距离城市轨道交通设备•各种地面信号机及表示器的显示距离应符合下列规定：•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不小于200m；引导和道岔状态表示器以为各种表示器应不小于100m.三、转辙机城市轨道交通设备•转辙机就是转换道岔和锁闭道岔的重要信号基础设备。道岔转辙设备安装三、转辙机•作用–1)转换道岔：根据需要定位和反位。–2)锁闭道岔：道岔转至所需位置而且贴紧后，实现锁闭。–3)表示：正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨贴于基本轨后，正确地给出相应的表示。–4)报警：道岔被挤或因故处于“四开”位置时，及时给出报警或表示，在道岔被挤未修复前不应再使道岔转换。城市轨道交通设备四开状态对转辙机的基本要求1.作为转换装置，应具有足够的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。2.作为锁闭装置，当尖轨与基本轨不密贴时，不应进行锁闭，一旦锁闭，应保证道岔不因列车通过的震动而错误解锁。3.作为监督装置，应正确反映道岔的状态。4.道岔被挤（挤岔）后，在未修复之前不应再使道岔转换。城市轨道交通设备三、转辙机挤岔转辙机的分类•按供电电源的种类:•直流：ZD6系列直流220V。由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率高•交流：单相或三相电源，有S700K、ZYJ7系列交流380V。故障率低并控制隔离区转辙机的设置•正线上一般采用9号道岔，车辆段一般采用7号道岔，通常一组道岔由一台转辙机牵引。活动岔心道岔城市轨道交通设备四、轨道电路•轨道电路是以轨道线路的两根钢轨作为导体，两端加以电器绝缘或是电气分割，并接上送电和受电设备构成的电路。•它用来监督线路的占用情况以及将列车运行与信号显示等联系起来，即通过轨道电路向列车传递行车信息。城市轨道交通设备轨道电路作用•作用一：是监督列车占用线路的情况–利用轨道电路可反映该段线路是否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据。•作用二：是传递列车信息–例如音频数字编码轨道电路中传送的行车信息，为ATC系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、运行前方信号机状态和线路条件等有关信息，以决定本次列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。轨道电路的基本原理：轨道电路是以线路轨道作为导体，两端加以机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路最简单的轨道电路1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器。2)当轨道电路内钢轨完整，没有列车占用轨道时，继电器吸起，表示轨道电路空闲。3)当轨道电路被列车占用，轨道电路被轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈的电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，表示轨道电路被占用，这时轨道电路呈分路状态。轨道继电器音频轨道电路原理图音频轨道电路城市轨道交通的轨道电路不仅用来检测列车的占用，更重要的是传输列车的行车信息。1)传输轨道电路报文。2)传输ATP列车报文。3)双向发送信息，具有方向性。4)作为列车的定位设备。计轴设备•轨道计轴器用以检测列车通过轨道上某一点（计轴点）的车轴数,以检查两个计轴点之间或轨道区段内的空间情况,或判定列车通过计轴点的时间，自动校正列车行驶里程等的设备。控制台•控制台设在车站值班室（综控室）内，用于操作控制室外设备。车站值班员（综控员）通过操纵控制台上的按钮，可以开闭信号，转动道岔，办理列车运行所需的进路，组织指挥列车运行；并通过各种表示灯监视线路、道岔状态、进路开通方向、列车运行情况、屏蔽门状态，复示有关信号机的显示及信号运行的状态。控制台•1．单元控制台•2．鼠标控制台•3．应急控制盘1.单元控制台2.鼠标控制台3.应急控制盘第五章信号设备第一节概述第二节信号基础设备第三节联锁第四节闭塞第五节ATC系统第三节联锁城市轨道交通设备一、联锁及联锁设备•联锁–联锁指车站范围内的进路、信号、道岔之间相互制约的关系。–联锁设备的功能是排列进路、开放信号，保证道岔、信号和轨道区段间的联锁，监视列车运行和信号设备状态。进路•列车和调车车列在站线范围内运行所经过的路径。•进路分列车进路和调车进路。•列车进路又分为接车进路、发车进路和通过进路等。•进路有建立和不建立两种状态：建立了进路，即排列了进路，且处于锁闭状态；进路未建立，即未排列进路，其在解锁状态。城市轨道交通设备一、联锁及联锁设备•联锁的基本内容–进路上各区段空闲时才能开放信号–进路上有关道岔在规定位置且被解锁才能开放信号–信号机开放后，它们防护的进路上的各道岔必须被锁闭在规定位置不能转换，与该进路敌对的所有进路不能建立。城市轨道交通设备一、联锁及联锁设备•联锁设备–控制车站道岔、进路和信号，并实现它们之间相互制约关系的设备成为联锁设备。–集中联锁包括继电集中联锁和计算机联锁。城市轨道交通设备二、继电集中连锁继电集中联锁基本原理城市轨道交通设备三、计算机联锁人机界面联锁计算机第五章信号设备第一节概述第二节信号基础设备第三节联锁第四节闭塞第五节ATC系统第四节闭塞一、闭塞的概念•为了确保列车在区间内的运行安全，列车由车站向区间发车时，必须确认区间内没有列车，并需遵循一定的规律组织行车，以免发生列车正面冲突或追尾等事故。•使列车按照空间间隔或时间间隔安全运行的技术方法。双线线路区间划分双线线路自动闭塞分区划分移动闭塞线路闭塞分区划分二、闭塞分类•办理方法不同–（1）人工闭塞–（2）传统的自动闭塞–（3）装备列车运行自动控制系统的自动闭塞（超速防护自动闭塞）二、闭塞分类•闭塞区间不同–（1）固定闭塞–（2）移动闭塞–（3）准移动闭塞三、电话闭塞•人工办理闭塞的一种方法，是由相邻两个车站的综控员利用行车专用电话进行联系，以电话记录的方式共同确认闭塞区间空闲后，方准列车进入该闭塞区间运行的行车闭塞法。四、站间自动闭塞•以车站进、出站信号机或指定的分界点信号机为分界线，借助轨道电路和联锁设备，根据列车运行和站间区间状态，自动转换出站信号机（或分界点信号机）的显示，司机凭出站信号机和分界点信号机行车的行车组织方法。五、超速防护自动闭塞•1.固定超速防护自动闭塞•将线路划分为若干个固定区间并安装轨道电路，借助轨道电路系统和地车车载设备，自动完成将地面信号翻译成车载信号（速度码），实现有ATP系统监督人工驾驶达到列车超速自动防护目的的行车闭塞法。固定超速防护自动闭塞058/3738/00/073/5774/73速度74距离ATPATPATPATPATP5838km/h五、超速防护自动闭塞•2.准移动超速防护自动闭塞•保留线路固定分区的划分，借助于无线传输系统、地面控制中心、地车车载系统等设备，根据前行列车运行和线路状况，实时计算出列车至前方目标点的速度曲线，确保列车运行不超过前方目标点的安全距离。•由于前后两列列车间的间隔距离长度（即闭塞分区）是由固定闭塞分区长度和线路情况而确定的，故称为准移动。•注：前方目标点指的是前行列车所占用闭塞区间的始端。准移动超速防护自动闭塞速度0距离ATPATPATPATP74m/h制动距离准移动式超速防护自动闭塞区ATP防护区段五、超速防护自动闭塞•3.移动超速防护自动闭塞•取消线路固定分区的划分，借助于无线传输系统、地面控制中心、地车车载系统等设备，根据前行列车的运行和线路状况，实时计算出列车至前方目标点的速度曲线，确保列车运行不越过前方目标点的安全距离。•由于前后两列列车间的间隔距离长度（即闭塞分区）是由前后两列车的运行速度及线路状况而定的，间隔距离长度随着速度和线路状况变化而变化，自动调整其长度，故称为移动。•注：前方目标点是指前行列车的尾部移动超速防护自动闭塞距离0速度防护区间移动式超速自动闭塞区间74m/h制动距离第五章信号设备第一节概述第二节信号基础设备第三节联锁第四节闭塞第五节ATC系统第五节ATC系统•列车自动控制系统（ATC）是城市轨道交通信号系统的最重要组成部分。•ATC系统的技术含量高，运用了许多当代重要的科技成果。城市轨道交通设备作用指挥控制城市轨道交通设备一、ATC系统综述•列车自动控制（ATC）系统：•原理是对列车自动进行控制，使其速度不超过设定的限制速度。–列车自动防护（ATP）–列车自动运行（ATO）–列车自动监控（ATS）•ATC系统需设置行车指挥中心，沿线各车站设计为区域性连锁，其设备放在控制站（一般为有岔站），列车上安装车载控制设备。•行车指挥中心与控制站通过有线数据通信网连接，行车指挥中心与列车之间可采用无线通信进行信息交换。城市轨道交通设备城市轨道交通设备一、ATC系统综述•ATC系统的功能：–ATS功能–联锁功能–列车检测功能–ATP/ATO–PTI功能城市轨道交通设备一、ATC系统综述•ATC系统控制模式–控制中心自动控制模式–控制中心人工控制模式–车站自动控制模式–车站人工控制模式城市轨道交通设备一、ATC系统综述•列车驾驶模式–列车自动