深圳地铁三号线正线信号系统201004.16

深圳地铁三号线正线信号系统介绍安全小知识安全第一，预防为主故障—安全逃生知识问题思考1、系统组成，原理？2、红-M信号机显示定义？3、进路类型？4、控制权交接？5、KS开关的操作过程及原理目录系统概述运行和设计指标系统原理控制权交接列车运行进路与外系统接口系统功能与构成降级运行模式KS开关操作过程及原理目前系统存在的局限性一、系统概述1、深圳地铁三号线正线信号系统采用具有当前国际先进水平的庞巴迪（Bombardier）运输集团的CITYFLO650基于无线通信技术的移动闭塞系统，分别由以下几个子系统构成：正线联锁(CBI)子系统列车自动保护ATP子系统列车自动驾驶ATO子系统列车自动监控ATS子系统通信传输DTS子系统无线传输TWC子系统一、系统概述2、贯穿在信号系统设计中的基本原则是：安全、可靠，最大限度地实现功能，最大限度地减少系统故障的发生。正线信号系统提供了降级或紧急运营模式。在CBTC系统出现故障时，所有在正线范围内作业的列车仍可被系统探测及追踪；并在正线线路适当位置设置轨旁信号机协助司机驾驶，以维持列车服务。同时也可让没有安装车载信号设备的列车在正线安全作业。一、系统概述3、三号线信系统工程包括：首期线路全长32.94km、22座正线车站、一条试车线、一座控制中心、一座车辆段与综合基地。初期配置24列列车，6辆编组。近期配置33列列车，远期配置52列列车。并配备6辆工程车。西延线线路全长8.7Km、8座车站、一座停车场。配置19列列车，6辆编组。一、系统概述一期工程中，区域控制站2个，分别是塘坑站（塘坑-双龙）和大芬站（红岭-六约）；设备集中站5个（红岭、田贝、草埔、爱联、双龙）；其中设有信号机111架，道岔46组，计轴点210个，等。二期工程中，区域控制站1个，即莲花村站；设备集中站3个（益田、福田、华新）；其中设有信号机47架，道岔22组，计轴点64个，等。ATPRM一、系统概述ATSRATP/RATOBalise信标其他DTS通信VATOVATOMMIMMINRM(旁路模式)VATPVATPVATPMMIATOATS列车自动监控轨旁组件通信车载组件联锁VATO4、CBTC系统组成示意图一、系统概述5、CBTC原理基于通信的CBTC的移动闭塞系统的主要设计目标是在维持系统安全性的同时，通过改善位置分辨能力和移动授权更新率，来缩短列车间隔距离，提供更大的运能。列车在移动授权的范围内安全运行，考虑了最不利情况下的停车距离，以及不确定的前方障碍物位置后生成速度曲线。二、运行和设计指标线路设计最高行车速度为90km/h。运行最小列车追踪间隔为90秒；列车折返运行间隔最小至105秒；全线按16对车/小时的通过能力设计。四种列车驾驶模式：列车自动驾驶ATO模式，带防护的人工驾驶ATP模式，限制人工驾驶RM模式和非限制的人工驾驶NRM模式。复线/双向，通常情况下为右线行车，轨旁信号机在正常运行方向的右侧。各个车站安装有站台安全门/屏蔽门。本系统采用可靠的组件、开放式的接口以及严格的软、硬件设计和品质标准。三.系统原理系统原理基于通信的列车控制系统（CBTC）：•车地实时双向通信；--无线传输•列车精确定位；--多传感器信息融合移动闭塞；适用于METRO/APM系统，能够实现STO、DTO和UTO模式。CBTCCBTCSpecialKeyMTrainfootprintCBTCSpecialKeyMTrainfootprint14系统原理-CBTC运营2.列车B的车载无线设备传送其实时位置和虚拟占用给轨旁无线设备。3.区域控制器设备计算冲突点()，到列车B的车尾，给出移动授权。4.轨旁无线设备连续的把冲突点()和移动授权传送给列车A。5.列车A的车载CBTC设备计算安全曲线并应用到对列车的防护上()。轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁DTS设备区域控制器CBTC车载RADIOBCBTC车载RADIOA1.基于轮速传感器和多普勒雷达，列车B连续的计算其位置()（经过信标点时重置其误差），生成虚拟占用。CBTC运营关键技术：精确定位虚拟占用车地通信系统原理-列车定位15信标读取器位移方向车辆位置位置处理轨道数据库速度处理多普勒雷达测速电机列车精确定位原理图16列车运行方向信标点位置位置误差定位误差的校正系统原理-定位误差校正系统原理-虚拟占用17运行方向占用定位误差定位误差时延距离超行距离惰行距离紧急制动虚拟占用倒溜防护距离列车传输虚拟占用以定位车尾的位置。占用—等于列车长度加上积累的定位误差时延距离—在通信时延的过程中列车行驶的距离惰行距离—惰行后，在紧急制动建立前列车行驶的距离紧急制动—从紧急制动实施到列车获得零速，列车行驶的距离180501001502002503003504004500510152025303540455055606570速度(km/h)距离(m)倒溜防护距离车尾定位误差列车长度车头定位误差时延距离超行距离惰行距离紧急制动距离系统原理-虚拟占用的计算实例19系统原理-车地通信地下段LOS天线LOS天线LOS天线地面/高架段漏缆车地通信-TWC：2.4G公共频段采用私有协议频率主动切换机制202.联锁可以连续的检测计轴占用信息，并提供给轨旁CBTC设备。3.区域控制器随时监控所有CBTC列车和非CBTC列车，对于非CBTC列车B，轨旁CBTC设备把冲突点()放置在列车B最后占用计轴区段的始端。4.轨旁无线设备连续的把冲突点()信息传送给跟随的列车A。5.列车A的车载CBTC设备基于冲突点信息计算安全曲线。轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁无线设备轨旁DTS设备区域控制器联锁BCBTC车载无线A1.一个非CBTC列车B不能实时的传送其位置，但占用了计轴区段。非CBTC列车混合运行模式系统原理-混合运行四、控制权交接1、系统正常时，设备的监控均在OCC的中央ATS工作站上。系统启动时，默认的权限在区域控制区ATS工作站上，紧急情况下可以强行获得控制权。2、中央ATS可以同时分别向三个区域控制区授权,亦可单一区域授权。OCC莲花村站大芬站塘坑站莲花村站大芬站莲花村站塘坑站大芬站莲花村站四、控制权交接3、区域内的车站授权具有“站群管理”模式功能，各站的监控权已经被设置。可以同时有多个有控制权限的车站获得授权。获得控制权的车站可以控制整个区域也可以选择控制指定的控制范围。一个被控制范围内同时只允许被第一个获得控制权的车站控制，而其后登录的该范围权限只能获得监视权。四、控制权交接例如大芬区域控制区中，丹竹头、草埔、红岭站、老街站和田贝站均有监控权，而丹竹头老街为非设备集中站的轴心站。红岭站老街站田贝站四、控制权交接1）当红岭站获得红岭——晒布站区的控制权后，老街站只能再获得该区监视权。反之亦然。红岭站老街站田贝站老街站监视红岭站控制晒布站草埔站四、控制权交接2）当红岭站获得红岭——田贝站区的控制权后，老街、田贝站只能再获得监视权。红岭站老街站田贝站田贝站监视老街站监视红岭站控制晒布站翠竹站四、控制权交接3）当老街站获得红岭——晒布站区的控制权后，田贝站只能获得剩余站区的控制权。红岭站老街站田贝站田贝站控制老街站控制晒布站翠竹站五、列车运行进路列车运行进路类型有两种：一种是标准进路①进路随列车的运行而逐段解锁。②标准进路是默认的进路类型.所有进路类型都具有标准进路功能。③进路可以自动设置，也可以手动设置。④标准进路只允许一条进路里运行一辆列车。⑤标准进路具有引导功能。五、列车运行进路另一种是Fleeting进路①列车运行过后，进路不解锁，只有在信号取消时才解锁。②联锁仅允许在相应标准进路建立之后办理Fleeting进路。但不是所有进路都能办理Fleeting进路，由联锁表规定。③Fleeting进路通过自动模式或人工模式办理。④Fleeting进路允许进路中同时运行多辆CBTC列车。⑤Fleeting进路没有引导功能。通常，正常的列车运行交路是这两种进路类型的组合。五、列车运行进路1、列车出段信号机不能设为Fleeting，由时刻表自动触发五、列车运行进路列车自动折返红岭、双龙两个站的自动折返进路，在ATS正常工作时，利用时刻表和目的地号自动排列折返进路；当OCCATS故障时，红岭、双龙、田贝、草埔则利用LCW人机界面的自动折返（三种方式）模式选择按钮，由本地应用服务器请求联锁为每列车自动排列折返进路。方式3方式2方式1六、与外系统接口3号线正线信号系统与车辆、站台屏蔽门/安全门、防火门、旅客信息、综合监控、通信广播、时钟、无线等的设备接口中央车站七、系统功能与构成系统配置示意图1信号机采用LED信号机(12束X5个LED），并具有结构紧凑、能耗低、寿命长、无需调焦等特点。①工作环境:温度：-40℃～70℃相对湿度：不大于95％(25℃)大气压力：不低于54Kpa（海拔高度不超过5000m）振动频率：10～2000Hz，加速度幅值10m/s2②机构采用硅铝合金材料压铸而成具有强度高、重量轻、组合灵活、安装方便、外形美观等优点。③光源为整体透镜组：由点灯变压器、点灯模板、超高亮度发光二极管点阵、光学透镜、钢化玻璃前置镜、灯架等组成。④LED信号机可实现20％～30％的故障模拟，与LED信号机报警仪结合，可实现故障报警功能。⑤设计使用寿命：大于10万小时。⑥具有抗强光干扰性能，能防止由于外部光线的照射导致信号错误显示。2道岔正线上大部采用60Kg的9#道岔。为增加列车的的折返能力和出段能力，分别在双龙站（4组）和塘坑站（2组）设置了12#道岔。渡线上的道岔为双动道岔，但均分别采用了单独的控制回路和表示回路。采用ZD（J）9型三相交流电动转辙机①电机采用三相交流380V电源②接点系统采用铍青铜静接点组和铜钨合金动接点环③伸出杆件用镀铬防锈，伸出处用聚乙烯堵孔圈和油毛毡防尘圈支承和防尘④转动和滑动面均用SF2复合材料衬套和衬垫⑤转换时间≦5.8s⑥工作电流≦1.5A3计轴正线采用AzS(M)350U计轴系统，由计轴主机(EC)和ZP43计轴点组成。计轴主机具有以下特点：具有灵活的系统配置：一个计轴主机可以直接连接5个ZP43计轴点，每个计轴主机可以检测4个线路区段。计轴主机可以通过“级联”的形式进行任意数量的连接，可以处理相邻系统的信息。最远传输距离达80KM。预复位(vAzGrT)功能：在设备集中站的车控室的复位盘上进行“预复位”操作，在操作预复位按钮后先不进行计轴空闲显示，需再通过一次列车后，才能进行空闲显示。面板上提供运行状态指示灯，不同灯位点亮可组合表示故障代码。3计轴计轴室外设备（ZP43计轴点）①探测所有符合规定尺寸的车轮②适应所有类型的钢轨③防雷部件的一体化④高机械强度⑤在车轮作用时间很短时具有高可靠性（车轮直径865mm时，列车最大速度可为400km/h)⑥在环境温度为-40°C～+80°C以及冰、雪和潮湿（包括洪水）影响时，都能无故障地使用⑦对磁轨制动机和涡流减速器的影响不敏感4CBI联锁子系统按照一定的联锁（道岔、进路和信号机的访问）关系完成联锁的进路命令处理。以及完成与其它子系统之间的通信，持续地监控轨旁信号目标，并将行车状态和信号设备状态反馈给控制中心。确保在CBTC设备失效的情况下的列车的安全运行。4.1R4计算机联锁采用庞巴迪R4计算机联锁EBILock950①采用2乘2取2冗余结构②完成进路中轨道区段、信号机、道岔、PSD、PEP、KS等元素的联锁关系的逻辑处理。③与OC、维修工作站等设备构成CBI联锁子系统。④R4与OC之间采用独立的物理通信通道。4.2目标控制器目标控制器（OC）①目标控制器系统控制轨旁设备（例如计轴、信号机和转辙机），从中央联锁系统接收和执行命令，监控目标状态并且发送状态信息给中央联锁系统。②提供与计轴、信号机、转辙机、PEP、KS、ATB、FD、门控柜等设备接口1）R4联锁通过目标