搜索
城市轨道交通信号与通信by林中安然2014-6-281第一章城市轨道交通信号设备概述1、城市轨道交通有别于城市道路交通的特点：容量大、运行准时、速达、安全、利于环境保护、节省土地资源、局限性。2、城市轨道交通有别于铁路的特点：运营范围：运行范围是城市市区及郊区，往往只有几十千米。运行速度：运行速度通常不超过80km/h。而铁路的运行速度比较高，许多线路在120km/h以上，高速铁路可达350km/h。服务对象：服务对象单一，只有市内客运服务；不像铁路那样客、货混运。线路与轨道：城市轨道交通大部分线路在地下或高架通行，均为双线，各线路之间一般不过线运营。另外城市轨道交通还有铁路没有的跨座式和悬挂式。车站：城市轨道交通一般车站多为正线，没有道岔，换乘站多为立体方式；不像铁路那样车站有数量不等的道岔及股道，有较复杂的咽喉区，换乘也为平面方式。车辆段：不同于铁路的车辆段只有车辆检修的功能，城市轨道交通的车辆段类似于铁路的区段站，要进行车辆检修、停放以及大量的列车编解、接发车和调车作业。车辆：城市轨道交通采用电动车组，没有铁路那样的机车和车辆的概念，也没有铁路那样众多类型的车辆。供电：城市轨道交通的供电包括牵引供电和动力照明供电。一般为直流电力牵引，没有非电气化铁路的说法。通信信号：城市轨道交通列车密度高，行车间隔短，普遍采用列车自动监控和列车自动运行的方式。为了迅速、准确、可靠地传递信息，建有自成体系的独立完整的内部通信网，还包括广播和闭路电视。运营管理：城市轨道交通运营条件十分单纯，除了进、出段和折返外，没有越行，没有交会，正线上一般没有调车作业，易于实现自动监控。3、城市轨道交通信号系统的特点★：⑴具有完善的列车速度监控功能。⑵数据传输速率较低。⑶联锁关系较简单但技术要求高。⑷车辆段独立采用联锁设备。⑸自动化水平高。第二章联锁系统1、预锁闭、锁闭、解锁的概念★：预锁闭：当进路排列完成，此时进路即进路预锁闭，所谓预锁闭，第一是指进路已被锁闭；第二是指只要关闭信号，信号即可解锁。锁闭：即进路上的有关道岔不能被转换。解锁：解除锁闭，使道岔能够转换。2、信号机的开放和关闭★：信号机只有在检查了道岔位置准确、进路空闲，敌对进路信号机处于关闭状态以及进路完全锁闭之后，在未进行人工解锁时才能开放，且不间断的对上述条件进行检查。信号机的自动关闭：a、当列车第一轮对压入信号机内方第一轨道电路区时；b、信号设备发生故障或上述检查条件发生变化时；c、对调车作业而言，调车车组全部进入信号机内方时。3、引导信号的开放和关闭：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缓缓驶入车站。在城市轨道交通中，通常以白色灯闪光加红色灯作为引导信号。车站值班员有权在任何情况下开放引导信号。但开放前必须启铅封。做登记或记录。开放引导信号前，应检查进路锁闭及敌对进路条件。计轴器★：以安装在钢轨轨腰上的轨道传感器为探测手段，直接计取和检查通过列车的轴数，并通过运算比较器判别计轴轨道区段是否有车占用的信号基础设备。复零★：的目的是在开通期间或在出现干扰时清除计轴区段，干扰是指区段内无列车，但计轴器由于干扰显示占用。4、联锁的概念：广义的联锁泛指各种信号设备所存在的互相制约关系。狭义的联锁，即一般所说的联锁专指车站信号设备之间的制约关系。5、联锁的基本内容★：防止建立会导致机车车辆相冲突的进路；必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置；必须使信号机的显示与所建立的进路相符。联锁最基本的3个技术条件★：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才能开放信号；敌对信号未关闭时，防护该进路的信号机不能开放。城市轨道交通信号与通信by林中安然2014-6-2826、联锁设备的功能（5项）★：(1)联锁逻辑运算：接收ATS或车站值班员的进路命令，进行联锁逻辑运算对道岔和信号机的控制。(2)轨道电路信息处理：处理列车检测功能的输出信息，以提高列车检测信息的完整性。(3)进路控制：设定、锁闭和解锁进路。(4)道岔控制：解锁、转换和锁闭道岔。(5)信号机控制：确定信号机的显示。7、计算机联锁程序中的数据结构（进路表结构和站场形结构）★：在联锁程序中，参与逻辑运算的逻辑变量统称为数据。数据可按信号机、道岔和轨道电路等监控对象划分为相应的数据块。（1）进路表结构中，各个数据块间没有联系，而是利用进路表指明每条进路所涉及的数据块。表中数据块是按对象类别列出的，进路表结构实际上记录了进路与对象间的关系。可固化在只读存储器中。查询数据的过程是：根据操作信息确定进路号；根据进路号查到数据块的首址；根据数据块首址算出数据所在单元的地址，读出或写入数据。（2）站场形结构是指各个数据块在连接形式上和站场形状是一样的。假设以圆圈表示数据块所占用的存储区，并称之为结点。每个结点由数据场和指针场两部分组成。对于信号结点和轨道区段结点只能与相邻两个结点连接，所以每个结点仅需具有两个指针指明左右结点的首址。对于道岔结点来说，它有三个相邻结点，所以应有三个指针，以记录相邻结点的首址。在站场形数据结构中找出与进路有关数据块的过程是:在按压了进路始端和终端按钮后，首先确定了进路的始端数据结点和终端数据结点。由始端数据结点开始，按指针的连接方向搜索下去，总能找到一条由始端结点到终端结点的通路。如果这条通路与进路相对应，则这条通路上的结点就是与进路有关的数据块。8、列车运行的三级控制：列车运行进路控制采用三级控制，即控制中心控制(ATS自动控制)、远程控制终端控制和车站工作站控制。9、多列车进路★：对于多列车进路，当第1列车离开进路始端信号机后的监控区后，可以排列第2条相同终端的进路。第2条进路排列后，第1列车通过后进路中的轨道区段要直到第2列车通过后才解锁。10、追踪进路★：追踪进路为联锁系统本身的一种自动排列进路功能。列车接近某一信号机，占用触发区段时，以该信号机为始端的一条固定进路将自动排列。追踪进路排出的前提除了满足进路排出的条件外，进路防护信号机还必须具备进路追踪功能。11、联锁监控区段★：即排列进路时信号机开放所必须空闲的区段，一般为信号机内方两个区段，如监控区段内有道岔，则在最后一个道岔区段后加一区段作为监控区段。监控区段的长度，应该足够驾驶模式的转换。12、保护区段★：保护区段是指进路终端信号机后方的一个或两个区段。为了保证列车的运行安全，避免列车由于某种原因不能在信号机前停住而导致事故的发生，从而在停车点后设置了保护区段。13、侧面防护★：侧面防护是指为了避免其他列车从侧面进入进路，与列车发生侧面冲突侧面防护可以分成两种：主进路的侧面防护和保护区段的侧面防护。侧面防护由防护道岔确保，或者通过显示红色信号来确保。道岔为一级侧面防护，信号机为二级侧面防护。排列进路时先找一级侧面防护，再找二级侧面防护。无一级侧面防护时，则将信号机作为侧面防护。侧面防护的任务是，通过操作、锁定和检测邻近分歧道岔，使通向已排进路的所有路径均不能建立。14、进路建立的原则★：（1）a、进路元素的可行性检查：进路上的道岔、轨道电路、信号机未被其他进路征用。b、进路元素的征用：转换道岔、提供侧面防护、提供保护区段、锁闭元素。c、进路监督：①主信号监督：进路元素全部征用；道岔位置正确；侧防已提供；终端红灯信号正常。②引导信号监督：进路元素全部征用；道岔位置正确。d、开放信号：主信号开放，引导信号开放，接近区段被占用，可人工开放引导信号（红黄灯），60s后自动关闭。15、进路解锁★：（1）列车解锁：列车通过解锁（正常解锁/逐步解锁）、折返解锁。（2）取消进路：立即取消，延迟取消。（3）区段强行解锁/故障解锁。（1）列车通过解锁（正常解锁/逐步解锁）：解锁过程是从进路第一区段开始，逐一向后解锁，直到最后区段。采用三点解锁法（以区段Ⅱ为例介绍），当同时满足以下条件，区段Ⅱ将自动解锁，同时立即解锁侧防元素w1，a、前区段(Ⅰ)及本区段(Ⅱ)被同时占用过；b、前区段出清且本区段继续被占用；c、本区段出城市轨道交通信号与通信by林中安然2014-6-283清且后区段被占用；d、前区段已解锁。折返解锁：折返作业时，列车在牵出后又沿折返进路返回运行，折返轨将不能解锁，而需采用一种特殊解锁方式自动解锁没有被列车全部正常通过的区段，这种特殊解锁方式称为折返解锁。关键条件是：系统确认列车确实进行了牵出、返回运行，并且出清了折返区段。（2）取消进路：立即取消，延迟取消。一旦取消进路，进路始端信号机立即自动关闭，检查是否需要延时，不需，即立即取消；如需，延时30s（时间长度各系统不同）后检查进路的第一轨道区段是否有解锁或占用，如有则终止执行，否则取消进路。当接近区段占用且进路信号已开放，进路将延时解锁。多列车进路解锁，仅解锁至最后一列车占用区段，其后区段自动逐段解锁。保护区段不会被取消。（3）区段强行解锁/故障解锁：当进行强行解锁时，系统立即关闭信号机，检查是否需要延时；只有满足以下条件才能无延时解锁：a、联锁链接正常;b、进路空闲;c、接近区段空闲；接近区段占用，但信号机从未开放过。保护区段同时被强行解锁。16、计算机联锁系统的结构★：普通分成5层（操作显示层、联锁逻辑层、执行表示层、设备驱动层以及现场设备层）。SICAS型计算机联锁系统的结构★：LOW(现场操作工作站)、SICAS(联锁计算机)、STEKOP(现场接口计算机)、DSTT(分散式接口控制模块)。17、2取2故障安全系统★：系统至少由两个各自独立的、相同的、对命令同步工作的计算机通道1和通道2组成。过程数据由两个通道输入、比较相同时进行处理。只有当两个通道的处理结果相同时，结果才能输出。3取2故障-安全系统★：系统至少由三个各自独立的、相同的、对命令同步工作的计算机(通道1、通道2和通道3)组成。过程数据由三个通道输入、比较和同时进行处理。只有当两个或三个通道的处理结果相同时，结果才能输出。如果其个一个通道故障，另外两个通道会继续工作。具有独立于数据流的在线计算机功能检测，可确保偶然故障的及时检出。主要功能检测有：通道同步；两个通道的程序和工作现场数据的连续比较；输入和输出数据的比较；计算机硬件的周期测试。第三章列车自动控制系统1、ATC系统的组成和功能★：列车自动保护系统（ATP，AutomaticTrainProtection）、列车自动运行系统（ATO，Operation）、列车自动监控系统（ATS，Supervision）。ATP主要功能是通过列车ATP系统和地面ATP系统间的信息传输，来实现超速防护和冒进防护。ATO主要通过车载ATO系统完成站间自动运行、列车速度调节和进站定点停车，并能接受控制中心的运行调度命令，实现列车的运行自动调整。ATS主要功能是监督列车运行状态，采用软件方法实现联网、通信及列车运行管理自动化。ATC系统包括五个原理功能：（ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能、PTI（列车识别）功能。）ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能的三个子功能：ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，并且给信号系统和司机提供接口。2、不同闭塞制式的ATC系统：固定、准移动、移动（概念、工作原理、特点）。（1）固定闭塞★：固定闭塞将线路划分为固定闭塞分区，不论是前、后列车的位置还是前、后列车的间距，都是用闭塞分区表示。采用阶梯式速度控制方式,对应每个闭塞分区只能传送一个该分区所规定的最大速度命令码。通过轨道电路判别闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维护工作量大。主要有以下缺点：a、电路工作稳定性易受;环境影响，如道喳阻抗变化、牵引回流干扰等;b、轨道电路传输信息量小;c、利用轨道电路难以实现车对地的信息传输;d、闭塞分区长度按最长列车、满负载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计的，分区较长，且一个分