1、2018/11/1,1,北京铁路局石家庄职工培训基地 主讲：邢建章 职称：工程师 E-maiI:,第七章 城市轨道交通系统的构成 信号与通信系统,2018/11/1,2,第七章 城市轨道交通系统的构成 信号与通信系统,【问题导入】,城市轨道交通的车辆在线路上如何有序安全地工作?又如何有效率地运行?城市轨道交通运营人员之间如何联系?乘客又如何知道我们的列车将要到什么地方?信号系统以指挥行车、保证安全和提高效率为首要任务，在现代城市轨道交通的运营中起着重要的作用。通信系统将通过传输系统、电话系统、闭路电视和广播系统等为乘客提供服务。本章将系统介绍这些知识内容。,2018/11/1,3,【学习目标】
2、1能掌握城市轨道交通信号与通信系统的概念和作用。2能说出信号与通信系统中的各个不同功能的系统的作用。3能清晰表达出信号与通信系统中各系统的基本工作原理和相互之间的关系。,2018/11/1,4,【教学建议】1教学场地：在多媒体教室和信号与通信模拟实训室中进行，课后可实地参观。2设备要求：轨道、道岔和轨道电路模型各1套，行车调度模拟沙盘1个，联锁系统和ATC系统仿真软件各l套；传输电缆和光缆模型1套，站台、站厅闭路电视l套，有线广播系统、旅客信息系统各1套。3课时要求：共 6 课时，其中课堂讲授 4 课时，模拟操作 2 课时。,2018/11/1,5,【理论知识】,71 城市轨道交通信号系统的作
3、用、特点和组成1信号系统的概念和特点信号系统是城市轨道交通系统中最重要的设备之一。信号系统是保证安全实现行车指挥和提高运输效率的关键设备系统。城市轨道交通具有高密度、短间隔、短站距和快速等特点，因而对交通保障系统有着安全要求高、通过能力大、抗干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等要求。城市轨道交通信号系统改变了传统的铁路以地面信号显示指挥行车的方式，实现了以车载信号为主体信号，用计算机系统实现了速度控制、进路选择和进路控制等，并逐步地向无人驾驶的方向发展。,2018/11/1,6,本章中7174介绍信号系统75711介绍通信系统,2信号系统的组成信号系统的设备主要有信号机、转辙机、轨道电路、联锁
4、系统和列车自动控制(ATC)系统(图71)。,图7-1 信号系统的组成,2018/11/1,7,72 信号基础设备1信号机信号机的作用是指挥行车，以保证列车的行车安全。列车必须绝对执行信号机显示的命令。城市轨道交通的信号机采用色灯信号机(图72)。,图72 信号机,2018/11/1,8,(1)色灯信号机 色灯信号机是以其显示灯光的颜色、数目和亮灯的状态来表示信号。色灯信号机有高柱和矮柱两种。高柱信号机安装在钢筋混凝土信号机柱上，主要使用在需要显示距离远、观察位置明显的地方，如车辆段的进段、出段信号机。矮柱信号机安装在信号机水泥地基上，一般使用在信号显示距离要求不远、隧道等安装空间有限的地方。
5、,2018/11/1,9,(2)地面信号机1)地面信号机的设置原则。城市轨道交通采用右行车制，地面信号机设于列车运行方向的右侧，地下部分一般装在隧道壁上。特殊情况下，可设于列车运行方向的左侧或其他位置。2)信号机的设置。城市轨道交通采用ATC(列车自动控制)，一般不设置通过信号机，车站可设置进出站信号机，线路尽头设置阻拦信号机。车辆段出入段设置出进段信号机，其他位置根据需要设置调车信号机。,2018/11/1,10,3)信号显示的颜色。信号显示的基本颜色为红、黄、绿三种，再辅以蓝、月白，构成信号的基本显示系统。因为人眼对红光最敏感，更能引起人的注意，所以以红色灯光作为停车信号。黄色显示距离远，
6、且具有较强的分辨力，故采用黄灯为警惕信号。绿色和红色的反差较大，容易分辨，所以用绿色作为允许信号。调车的禁止信号选用蓝色灯光，而允许信号采用月白色灯光。,2018/11/1,11,2转辙机转辙机是道岔控制的执行机构，它对于保证行车安全，提高行车效率有着非常重要的作用。下面介绍一下转辙机的作用和要求：1)转换道岔的位置，根据需要定位和反位，要求具有足够大的拉力，可带动尖轨往返运动；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)道岔转至所需位置而且贴紧后，实现锁闭。当尖轨和基本轨不密贴时，不应锁闭。一旦锁闭，应保证不致因车通过振动而解锁。3)正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨贴于基
7、本轨后，正确地给出相应的表示。,2018/11/1,12,转辙机安装示意图,4)道岔被挤或因故处于“四开”(两侧尖轨均不密贴)位置时，及时给出报警或显示，在道岔被挤未修复前不应再使道岔转换。,道岔,转辙机,安装装置,锁闭系统,表示系统,2018/11/1,13,3轨道电路轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。它是用来监督线路的占用情况和传递列车的行车信息。(1)轨道电路的基本原理 轨道电路是以铁路线路轨道作为导体，两端加以机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路(图73)。,图73 最简单的轨道电路,2018/11/1,14,轨道电路 直线轨道电路的工作原理：轨道空闲时： 电流从轨道电路电
8、源正极钢轨轨 道继电器另一股钢轨电源负极。轨 道继电器中有电，衔铁吸起，后接点 断开， 前接点闭合，接通绿灯电路， 则绿灯亮； 轨道区间有车占用时： 电流从轨道电路正极钢轨轮对 另一股钢轨电源负极。轨道继电器中 无电，衔铁释放，前接点断开，后接 点闭合，接通红灯电路，则红灯亮。,2018/11/1,14,2018/11/1,15,1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器(图7-4)。当轨道继电器中有电流时，轨道继电器吸起，继电器前接点和中接点闭合；当轨道继电器没有电流时，轨道继电器落下，后接点和中节点闭合。,图7-4 轨道继电器,2018/11/1,16,2)当轨道电路内钢轨完整，没有列车
9、占用轨道时，继电器吸起，表示轨道电路空闲，此为轨道电路的调整状态。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。4)当轨道电路的钢轨被折断，轨道电路受电端轨道继电器中无电流通过，此时，轨道电路设备反映钢轨断轨。,2018/11/1,17,(2)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，所以在正线区段采用音频轨道电路(图75)。音频轨道电路采用无绝缘的轨道电路，用电气隔离的方法形成电气绝缘节，取代机械绝缘。,图7-5 音频轨
10、道电路原理图,2018/11/1,18,发送器的一个输出端和接收器的一个输入端接在 S 形导线的中间。电容器 C2 与钢轨 L2 及 S 形电缆的一半组成谐振于轨道区段 2 音频频率 f2 的并联谐振电路。两个并联谐振回路分别对 f1 f2 信号呈现高阻抗，以使信号能够发送和接收。,2018/11/1,19,在轨道电路的检测过程中，接收器对收到的信号幅值进行计算，当接收到的轨道电压幅值足够高，并且轨道电路调制器鉴别编码调制正确，接收器则发送“轨道空闲”信号，轨道继电器吸起，表示“轨道区段空闲”。当车辆进入区段，因为车辆轮对的分路作用，该区段被短路，接收端的接收电压减小，轨道继电器达不到相应工作
11、电压而落下，接收器则发出“轨道占用”的信号。,2018/11/1,20,音频轨道电路的工作方式为以下四种：1)传输轨道电路报文。用于检查轨道电路区段占用。2)传输 ATP （列车自动防护系统） 列车报文。当列车进入区段，使接收电平下降，电平监测模块产生触发信号给报文转换控制器，控制器位置发生翻转，使轨道电路发送ATP列车报文。3)双向发送信息，具有方向性。ATP设备从联锁系统获得进路方向信息，输出控制信息给轨道电路双向切换装置，切换发送端和接收端。4)作为列车的定位设备。轨道之间的分割点作为列车因空转、打滑等引起的位置变化的校正点。,2018/11/1,21,4UPS电源设备UPS是一种含有储
12、能装置，以逆变器为主要组成部分，提供恒定的电压和频率的电源设备。其主要的功能就是在市电正常时，将市电稳压后供给设备使用，当市电中断时给自身设备供电，维持设备的正常运行。典型的UPS结构如图76所示。,图7-6 UPS结构图,2018/11/1,22,UPS按照其后备方式分为三种：后备式UPS、在线式UPS和在线互动式UPS。(1)后备式UPS市电正常工作时，仅对市电起稳压作用。逆变器不工作，处于停机状态，并给蓄电池充电，对市电电网的不良影响没有改善；市电异常时，后备式UPS迅速切换到逆变状态(切换时系统有中断)，将蓄电池的电能转换为正常的交流电输出，对负载供电。(2)在线式UPS在线式开机逆变
13、器始终处于工作状态，市电正常时，UPS先将市电变成直流给蓄电池充电，然后逆变成交流电给负载；市电故障时，由蓄电池供电，逆变器输出正常交流电。逆变器始终处于工作状态，系统不存在中断。,2018/11/1,23,(3)在线互动式UPS市电正常时，逆变器反向工作给蓄电池充电；市电异常后，逆变器工作，将蓄电池的直流电转化为交流电并给负载供电。城市轨道交通信号系统的UPS设备多使用在线式UPS。,2018/11/1,24,73 联锁设备 联锁是指对道岔信号进行联动控制，确保行车安全的一组信号控制设备。包括轨道电路的处理，进路、道岔、信号控制等。联锁系统通过电气集中联锁(又称继电联锁)和计算机联锁两种方式
14、，以信号机、动力转辙机和轨道电路室外三大件来实现联锁功能。联锁系统早期使用的是继电集中联锁，我国的6502电气集中就是其中非常优秀的一种联锁系统，它在我国铁路系统得到广泛的使用。现在多是计算机联锁系统。,2018/11/1,25,16502电气集中联锁6502电气集中是继电集中联锁中非常好的一种制式。6502电气集中的设备由控制台、区段人工解锁、继电器、继电器组合和组合架等组成。(1)控制台 控制台是车站值班员指挥行车、调车控制中心指挥列车运行和调车作业的控制中心。控制台可控制道岔的转换和信号的开放，可对进路、信号和道岔进行监督。控制台通常设于车站值班室内，多使用单元拼凑式，以适应站场及变更。
15、,2018/11/1,26,(2)区段人工解锁 区段人工解锁是在更换继电器、轨道电路停电恢复时解锁设备，恢复电路到正常状态；或者道岔区段不能解锁时办理故障解锁，取消进路时不能关闭信号的情况下关闭信号。区段人工解锁的操作需要两人操作，一人操作控制台，一人进行区段解锁，避免单人操作危及行车。(3)继电器、继电器组合及组合架 继电器部分是6502电气集中的逻辑核心。在继电集中电路中，继电器的数量少则上千多则上万。把这些继电器按照信号机、道岔和进路关系作成定型电路，这是6502的重要特征之一。,2018/11/1,27,2计算机联锁随着计算机技术的发展，计算机联锁正在凭借其更高速、更可靠的特点逐步取代
16、继电联锁。20世纪60年代中期，有些国家从设计可靠的计算机硬件人手，应用故障一安全元件来构建计算机，但是因为价格昂贵，没有得到推广。20世纪70年代后期，随着微机的发展，从软件入手，软件冗余实现故障一安全。所谓故障一安全，就是要求铁路信号设备或系统一旦发生安全故障后能防止出现灾难性后果，自动导向安全一方的重要设计原则。如信号机红色灯丝断，则其信号显示向前转移。,2018/11/1,28,计算机联锁系统结构,2018/11/1,29,计算机联锁设备主要由表示操作层、逻辑层、执行表示层、设备驱动层和现场设备层五层组成。(1)表示操作层 表示操作层是人机界面，是将设备和列车运行情况进行图形化显示，可
17、通过鼠标和键盘操作命令实现联锁命令操作，接收操作员命令给逻辑层处理。(2)逻辑层 逻辑层是系统核心，是对联锁逻辑的处理。逻辑层应用了2取2，3取2等技术。1)2取2。系统由两个各自独立的相同的系统组成，数据由两个通道输入，比较并同时进行处理，如图7-7所示。只有当两个通道的处理结果相同时，结果才能输出。一旦检查出第一个故障，系统将停止工作，这样避免了连续出现故障所引起的危害。,2018/11/1,30,图77 2取2系统,2018/11/1,31,(3)执行表示层 执行表示层是逻辑层和设备驱动层的接口，它分解逻辑层的命令，控制设备驱动层驱动设备，将采集设备驱动层的表示信息给逻辑层。(4)设备驱
18、动层 设备驱动层是现场设备的驱动设备。(5)现场设备层 现场设备层如道岔、转辙机、信号机和轨道电路等现场设备。,2)3取2。系统由三个各自独立的相同的系统组成，数据由三个通道输入，比较并同时进行处理。只有当两个或三个通道的处理结果相同时，结果才能输出，一旦检查出第一个故障，相关的通道被切除，系统按2取2系统工作方式继续工作。,2018/11/1,32,3联锁系统的控制(1)进路的建立 进路建立指进路开始办理到防护该进路的信号机开放的这一阶段。主要经过进路元素的可行性检查、进路元素的征用、进路监督以及开放信号。(2)进路解锁1)取消进路。取消进路是指进路建立后，因人为需要而取消进路的一种解锁方式
19、。一旦进行取消进路的操作，进路始端信号机立即自动关闭，检查是否需要延时，如果不需要延时，立即取消进路；否则延时30s后检查进路的第一个轨道区段是否解锁或被车占用，如已解锁或被车占用，终止解锁，否则立即取消进路。,2018/11/1,33,2)正常解锁。正常解锁指列车通过进路中的轨道区段后自动解锁。一般采用三点解锁法。以图78中区段为例，当满足以下条件时，区段自动解锁：前一轨道区段(I)和本轨道区段()同时被占用；前一轨道区段(I)出清并解锁；本轨道区段()和下一轨道区段()同时被占用；本轨道区段()出清且后一轨道区段()被占用。,图7-8 三点解锁,2018/11/1,34,(3)列车运行的三
20、级控制1)中心级控制。全自动列车监控模式，列车的进路设置命令由自动进路设定系统发出，其信息来源于时刻表和自动调整系统。2)远程控制终端的控制。在控制中心故障或控制中心与下级设备通信故障时，列车驾驶员输入目的码，列车发送系统发出列车信息，远程终端产生控制命令。3)站级控制。列车运行进路控制在车站值班员工作站执行，值班员选择通过联锁区的预期进路，联锁控制逻辑检查进路没有被占用，并没有建立进路，然后自动排列进路。,2018/11/1,35,7.4 列车自动控制系统列车自动控制(Automatic Train Control，简称ATC)系统是城市轨道交通信号系统最重要的部分。它实现了列车指挥和运行的
21、自动化，最大程度地保证列车的安全，提高其运输效 率。列车自动控制由列车自动防护(ATP)系统、列车自动驾驶(ATO)系统和列车自动监控(ATS)系统组成。,2018/11/1,36,2018/11/1,37,ATC系统按闭塞制式分为固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。闭塞，是指为了防止列车在区间线路上发生迎面相撞和同向追尾事故，采取的一定规律组织列车在区间的运行的方法。固定闭塞将轨道划分为固定的闭塞分区，不论前车还是后车都是用轨道电路来监测的，所以系统只知道列车在哪个区段并不知道列车的具体位置，所以列车的控制必然是分级的、阶梯式的。准移动自动闭塞对前后车的监测不同，前车的监测仍然使用固定闭塞的方式
22、，而后车的监测使用移动的方式，获得后车的具体位置，这样后车可根据自身的位置、速度等情况选择制动点。移动闭塞则是完全的移动，前后车的位置和间距都是随着列车的运行而变化的(图79)。,2018/11/1,38,图7-9 移动闭塞示意图,2018/11/1,39,按结构来分，ATC系统又分为点式ATC和连续式ATC。点式ATC系统是在地面设置应答器，当列车驶过地面应答器，车载应答器与地面应答器对准时，车载应答器通过电磁感应的方式将能量传递给地面应答器，地面应答器的内部电路开始工作，将所存数据仍通过电磁感应传送到车上。列车计算机系统根据所得到的数据计算制动曲线。点式ATC有地面应答器无源、高信息容量和
23、结构简单等特点，但是难以胜任高密度情况，后续列车通过地面应答器得知前方有车，算出一条制动曲线，当后续列车驶过后，前车已驶离，后续列车已经通过地面应答器，后车不能得到新的信息，只能减速到下一个地面应答器得到新信息为止。,2018/11/1,40,连续式ATC速度码系统(图710)，用不同频率代表不同的允许速度，控制中心通过信息传输媒体将列车的最大允许速度直接传到车上。速度码系统从地面传递的列车信息是阶梯分级的，在轨道电路区段的分界点是跳跃的，不利于平稳驾驶。,图7-10 连续式ATC速度码系统,2018/11/1,41,连续式ATC距离码系统，使用数字音频轨道电路从地面传至车上前方目标距离的一系
24、列数据，车载设备计算传来的信息，实时计算允许速度曲线，并按此曲线控制。此系统速度监控实时、无级，可实现实现平稳驾驶。,2018/11/1,42,1.列车自动防护系统(Automatic Train Protection，简称ATP)ATP系统是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。ATP系统将联锁系统和操作层的信息、线路信息、前方目标点距离、允许速度信息等通过轨道电路传至车上，车载设备根据ATP所传输的信息计算当前所允许的速度，由测速器测得列车实际的运行速度。如果列车速度大于ATP装置指示速度，ATP车载设备发出制动指令，列车自动制动，当列车速度降至ATP指示速度以下
25、时，自动缓解。,2018/11/1,43,ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障安全。(1)列车驾驶模式1)ATO模式。即自动驾驶模式，只用于正线运行，此时车辆、ATP、ATO和联锁各系统都正常工作。在ATO模式中，驾驶员只起监视作用。2)SM模式。即在ATP监督下的人工驾驶模式，是列车的降级模式，在ATO故障时使用。此模式时，驾驶员在ATP的监督下行车，当列车速度超过ATP允许速度时发出警告，继而紧急制动。,2018/11/1,44,3)RM模式。即限制式的人工驾驶模式，此时ATP提供一定的速度防护，列车超过此速度，ATP将紧急制动。列车由驾驶员驾驶，运行安全由驾驶员负责。4)U
26、RM模式。即非限制式人工驾驶，此时无ATP防护，运行安全完全由驾驶员控制。,2018/11/1,45,(2)ATP的工作原理1)列车检测。采用轨道电路等作为列车检测设备，当轨道电路区段空闲，发送轨道电路检测电码，检测结果送往联锁装置，此时轨道电路的功能是检测轨道是否空闲。2)列车自动限速。ATP轨旁单元从联锁和轨道电路获得驾驶指令，ATP车载设备通过此数据计算现有位置的列车的允许速度，实际的列车速度和驶过的距离由测速装置测量， ATP车载设备通过对列车实际速度和允许速度的比较进行速度的控制。3)制动模式。分级制动，以闭塞分区为单元，根据前车距离调整车速(图7-11)。一级制动，按目标距离制动，
27、根据前行车距离，由控制中心据线路等计算制动曲线，控制列车的运行(图7-12)。,2018/11/1,46,图7-11 分级制动,图712 一级制动,2018/11/1,47,4)制动方式。可采用常用制动方式，直接控制列车主管压力使机车制动和缓解，不影响列车原有制动系统的功能。紧急制动时，列车快速停止，列车冲击大，中途不能缓解，直到停车。5)车门控制。在通常情况，车辆没停稳或在车辆段换轨上，ATP不允许车门开启。列车在车站预定停车区域内停稳且停车点的误差在允许范围内，ATP允许车门开关操作。,2018/11/1,48,2列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，简称A
28、TO)ATO系统主要是实现“地对车的控制”，即用地面信息实现对列车的控制，是根据控制中心的指令自动使列车正点、安全、平稳运行。ATO系统是非故障安全系统，它是模拟的最佳的驾驶员，可高质量地自动驾驶，以提高运行效率和舒适度。(1)ATO的工作原理 ATO系统从ATP系统获得最大允许速度和列车实时速度，并根据ATS系统和定位系统的信息，发出牵引和制动命令，驾驶车辆运行。ATO模式在以下条件下激活：ATP在SM模式；已过了车站停车时间；联锁系统已排列进路；车门关闭；驾驶手柄在零位。,2018/11/1,49,(2)车门控制 ATO只在自动模式下执行车门开启。当列车到达定位停车点，ATO发出停车信号给
29、ATP，保证列车制动。ATP检测车速为零，发送列车停站信号给地面，地面收到停站信号发送允许车门打开信号，车辆收到ATP发送的允许车门打开信息，且保证列车车门和屏蔽门对准，打开相应车门，同时车辆发送打开屏蔽门信号，站台接收信号，打开相应屏蔽门。关闭车门时，先关闭屏蔽门，再关闭车门。然后车站检查屏蔽门关闭锁好，允许ATP发送运行速度命令信息，车辆检查车门关闭锁好，列车才启动。,2018/11/1,50,(3)ATO和ATP的关系手动驾驶 = 驾驶员人工驾驶 + ATP系统自动驾驶 = ATO系统自动驾驶 + ATP系统表示ATO和ATP的关系的三种制动曲线(图713)。,图7-13 ATO和ATP
30、的关系,2018/11/1,51,曲线为ATP计算的列车紧急制动曲线，列车一旦触及此曲线，ATP启动紧急制动，直到停车。曲线为ATP系统计算的制动曲线，此时的速度只是较ATP给出的最大速度略低，系统给出警告，不启动紧急制动。此时的减速度与最大常用制动相同。曲线为ATO的正常驾驶曲线，列车实现平稳制动。,ATP是ATO的基础，ATO也不能脱离ATP，必须从ATP系统获得基础信息。只有在ATP的基础上才能实现ATO，列车安全才有保证，因此，ATO是ATP的发展和延伸。,2018/11/1,52,3列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，简称ATS)ATS系统主要实
31、现对列车运行的监督和控制，其主要功能包括对列车运行情况的集中监视、自动排列进路、自动进行列车调整、自动记录列车的运行实迹和自动监测设备状态等； 另外，ATS系统还辅助调度人员对全线列车进行管理。,2018/11/1,53,(1)ATS系统的构成 ATS系统主要包括控制中心设备和车站(车辆段)设备。1)控制中心设备。控制中心设备即是ATS系统的控制主机，其作用主要是进行数据的处理(图714)。,图7-14 ATS系统控制中心设备,2018/11/1,54,通信服务器：实际进程的镜像都存储在通信服务器，所有联锁等发送的数据先由通信服务器得到并进行处理。系统管理服务器：主要负责系统数据存储，处理不受
32、运行事件影响的数据，如系统配置、计划时刻表和计划运行图等，只有在系统启动或询问指令或参数设置时才需要从系统管理服务器中读取数据。时刻表服务器：是用来建立离线时刻表的操作平台，主要是进行时刻表的编译。系统管理服务器存储的计划时刻表由时刻表服务器提供。综合显示屏：用来监视正线列车的运行情况和监视系统设备状态。,2018/11/1,55,调度员和调度长工作站：用于行车调度指挥，是实际操作的平台。调度员在控制中心监视和控制联锁设备及行车状态，工作站显示计划运行图和实际运行图。之所以设两个调度员 工作站，与正线运转有关。调度长工作站备用，替代和扩大两个工作站中的一个工作。培训与模拟工作站是列车运行的仿真
33、软件。该工作站与调度员工作站显示相同，有相同控制功能，可仿真列车运行和异常，但不参与实际列车的控制，它用来进行实习调度员的模 拟操作培训，以培养其系统控制能力。,2018/11/1,56,2)车站设备。车站有集中联锁站和非集中联锁站的区别。集中联锁站设有一台ATS分机，连接ATS与ATP地面设备和ATO地面设备，采集车站设备信息、传送控制命令，与ATS系统联系。非集中联锁站不设ATS分机，PTI、PIIS和DTI均通过集中联锁站的ATS分机和ATS系统联系，道岔和信号机由集中联锁站计算机控制。,2018/11/1,57,(2)ATS系统的主要功能1)列车监视。用计算机再现列车的运行，列车运行有
34、轨道空闲和占用信号驱动。列车由车次号识别，ATS给MMI、旅客信息显示系统提供列车位置信息。列车运行的识别由轨 道占用信号从“空闲”到“占用”的翻转来识别。2)时刻表处理。系统提供时刻表编制数据库，调度员人工设置数据产生计划时刻表，计划时刻表从控制中心传到ATS分机，系统存储适合不同情况的多套计划时刻表，系统随 时对时刻表的状态进行比较。3)自动建立进路。控制中心对进路、信号机和道岔实现集中控制，形成控制道岔位置的命令，在适当时间向信号系统发送命令。4)列车运行调整。不断对计划时刻表和实际时刻表比较，通过调整停站时间和列车运行等级，自动调整列车按计划时刻表运行。,2018/11/1,58,(3
35、)ATS系统的控制1)中央级控制。中央级控制是正常情况下的控制方式，是根据联锁表、计划运行图自动设置列车进路，并根据计划运行图自动控制列车运行时分和停站时分。控制中心ATS人工控制方式，信号机人工控制状态，列车为非自动调整，调度工作站给联锁设备进路控制命令，人工设定列车识别号。,2018/11/1,59,2)车站级控制。ATS系统正常情况下的车站级控制：车站值班员在未修改的情况下，所有原自动控制仍由中央ATS自动控制，原人工控制由车站值班员人工控制，原自动调整和非自动调整列车维持原方式。ATS故障下的车站级控制方式：车站值班员在未修改时，原进路和信号机控制模式不变，运行图下载到车站ATS分机控
36、制，此时不能自动调整，只能根据时分默认值控制行车。3)现场控制。现场工作站人工排列进路，联锁设备由人工控制，信号机设为联锁自动进路，列车不能实现自动调整。,2018/11/1,60,7.5 通信传输系统城市轨道交通通信系统是指直接为轨道交通运营服务，保证列车快速、高效运行及乘客安全的一种内部智能自动化综合业务数字通信网络系统，主要用于指挥列车运行、组织客运 的指令发布和进行公务联结，有效地传输运营与安全管理相关的语言、数据和图像等各种信息。通信系统系统按其用途可分为综合传输系统、电话系统、调度系统、时钟系统、闭路电视系统、广播系统、商用通信系统和旅客信息系统等。,2018/11/1,61,20
37、18/11/1,62,1综合传输系统的结构综合传输系统是系统各站点与控制中心及站与站之间的信息传输和信息交换的通道。因为担负着城市轨道交通几乎所有通信系统信息传输的重任，所以在城市轨道交通通信系统中 的地位非常重要。通信系统由光纤骨干网络、网络节点、用户接口卡和网络管理系统组成(图7-15)。,图715 综合传输系统结构,2018/11/1,63,(1)光纤骨干网 光纤骨干网贯穿整个传输介质，有光纤、电缆两种传输介质。短距离连接使用电缆或多模光纤和LED光源，长距离只能使用单模光纤。(2)网络节点 网络节点是用户访问网络、使用网络的途径。网络节点可为用户接口卡提供电源，可接收用户接口卡的信息并
38、发送到光纤网络，还接收光纤网络信息并传送到用户接口卡。(3)用户接口卡 用户接口卡是用户接入系统的硬件工具，其功能是使自身系统无限向外延伸。用户接口卡有硬件和软件两种形式：硬件，即通过板卡自身跳线和微动开关实现；软件，通过网络中心实现。,2018/11/1,64,2综合传输系统的运行方式综合传输系统采用双环路运行方式：一个环路运行，负责传送信息；另一环路备用。两个环路功能一致，同时运行，并不断监测备用环路，确保备用环路能随时启动。一旦主路故 障，备用环路立即启动。,(4)网络管理系统 通常是基于主流、成熟的操作系统，具有友好的操作界面，其功能是负责对传输网络的配置、扩展、管理和维护。,2018
39、/11/1,65,3光纤通信(1)光纤的结构及其原理 光纤是用石英玻璃(SiO2)制成的双层同心圆柱，在包层外有两层涂覆物来保护光纤。光纤的内层纤芯折射率 n1大于包层折射率 n2，当光线从大于临界角的角度从内层线纤芯射到外包层时，光线发生全反射，以此来进行光信息韵传输。(2)光纤通信的安全 光纤传输所依靠的是高能量的激光，其直径为10100 m，极其微小，在使用中要特别注意以下几点：不要调整或修改激光及其控制电路；不要直接看光 学端口或者光纤的末端；在准备好连接电缆之前请不要移除保护盖；小心接触破损的光纤，避免锐利的光纤引起眼睛和皮肤伤害。,2018/11/1,66,7.6 电话系统1公务电
40、话公务电话以数字程控交换机设备为核心，连接办公室、OCC运行控制中心、车站和设备室等电话分机，以满足城市轨道交通对内和对外的通信，为保证安全和减少成本使用专网网络构建。,公务电话网是由数字交换机通过传输系统构成环形结构(图716)。该网络是用三个数字交换机组成的网络，当任意两台交换机之间的传输中断时，可以迂回通过传输线路保证联络的畅通，从而保证通信的顺利进行。,图716 环形结构,2018/11/1,67,2调度电话调度电话系统可为运营、电力、维护和救灾等提供有效通信保障，并为控制信息的调度人员行车调度、环控调度、电力调度和维修调度等提供专用直达通信。调度电话由调度总机、调度台和调度分机组成。
41、调度总机是调度电话的核心，由具有交换功能的交换机组成，组成7个以上独立调度系统，行车调度一、行车调度二、电力调度、 环控调度、维修调度、公安调度、总调度，配备维护终端、数字录音设备。调度台设于中央运营控制中心(OCC)，是调度业务的操作台。一般为按键式，配置手柄式话机。,2018/11/1,68,调度分机，调度总机与分机间为点对点连接。调度台呼叫分机，按热线功能方式，无需拨号；分机呼叫调度台分为一般呼叫和紧急呼叫,紧急呼叫时调度台有相应的信号显示。调度电话均配备有录音设备，录音系统应确保地铁控制中心调度员与车站运营人员之间的调度指令和安全指令的正确保存，可对每个话路进行录音、监听、回放及识别来
42、电号码， 为各级管理人员提供准确、及时的分析数据，提高管理的工作效率。录音采用控制中心的集中录音方式。OCC各系统中心调度员与各站相应系统分机和OCC各调度之间可直接通话，各分机问不允许直接通话，分机间必需的通话需要由调度台转接。,2018/11/1,69,3站内和轨旁电话站内电话是为了适应站内岗位之间频繁通话而建立的独立的内部电话系统。站内电话主要提供车站内部通信和与相邻车站、联锁站间直达通信。站内电话是一个车站内部的电话系统，一般采用小型交换机实现。轨旁电话是在系统运营和维护及应急需要时，让列车驾驶员和维修人员在紧急情况下及时联系车站及相关部门而设置的电话。轨旁电缆连接轨旁电话与站内交换机
43、，轨旁电话机具有抗冲击性和防潮等特性，区间内每150200m安装一部电话，34部轨旁电话机并接并使用同一号码，通常在一条区间线路是几部电话交叉配置，以提高可靠性。轨旁电话可同时接站内电话和公务电话，通过插座或开关实现号码转换。,2018/11/1,70,77 无线通信系统无线通信系统主要是指采用无线通信设备，用于地铁列车运行指挥、公安治安、防灾应急通信和设备及线路的维修施工通信的系统，主要包括列车无线调度系统、公共治安无线系统和紧急防灾无线系统。其中无线调度系统是调度与驾驶员通信的唯一手段，也是移动作业人员和抢险人员实现通信的重要手段。无线通信系统有两种形式：专用频道方式和集群方式。专用频道方
44、式是根据用途配置频道，有多少用途配多少频道，每种频道只作一种用途，空闲也不作它用。专用频道方式有着设备简单和通话速度快等特点，但是在话务负荷上分布不均，某些繁忙的信道经常阻塞，而某些信道则经常处在空闲状态。,2018/11/1,71,集群方式是所有用途共用一个频道，根据需要临时分配、设置一个控制频道和若干通话频道，其通话频道数少于用途数。平时移动台接收中心控制信息和向中心返回信息，通话时 由中心分配通话频道，通话结束后自动返回。集群方式有着共用频率、共用设施、共享覆盖区、共享通信业务、分担费用和改善服务等优点。集群通信系统按信令方式的不同分为共路信令和随路信令：共路信令，即设定专门控制信道来传
45、送信令，其信令传送速度快，但信道利用率低；随路信令，即在一个信道中同时传 送语音和指令，信令不单独占用通道。,2018/11/1,72,按信令占用信道的不同可分为：固定式，起呼占用固定信道，实施简单；搜索式，起呼占用随机信道，不断搜索变化的信令信道，忙时信令信道作语音信道，新空出的语音信道接 替控制信道。按呼叫处理方式的不同可分为：损失制系统，语音信道占满时，呼叫示忙，通话需重新呼叫；等待制系统，信道占满，对新的呼叫采用排队处理，不需重新申请。,2018/11/1,73,按占用信道的不同分为消息集群、传输集群和准传输集群。消息集群，又叫信息集群，通话期问分配固定无限信道，信道保留时间为610s
46、，在保留时间内，原用户按PTT即可保持原来信道，超过保留时间，信道分配给其他通话；传输集群，又叫发射集群，按下PTT开关，占用一个空闲信道，通话完毕，松开PTT，释放信道，重新分配，PTT一旦松开，信道丢失，重新通话需重新分配信道；准传输集群，又叫准发射集群，兼顾消息集群和传输集群，缩短信道保留时间到056s，高峰话务时信道保留消除延时，保证通话完整。,2018/11/1,74,按控制方式的不同分为集中控制和分散控制。集中控制，有专用信道作为控制信道，并由中央控制器集中控制和管理系统内信道方式，这种方式具有接续快、功能设置多、连续分 配信息、遇忙排队、自动呼叫的优点。这种方式当专用控制信道产生
47、碰撞时，采用定时询问，即对每个移动台分配专用时隙，或者采用竞争体制，几个信道轮换作专用信道，定期轮 换。分散控制，基站台每个转发器都有单独的智能控制器负责信道控制和信号转发，各转发器信息交换通过高速数据总线进行，移动台在任何空闲信道接人，具有时间短、可靠性高、效率高的优点。,2018/11/1,75,78 闭路电视闭路电视系统是控制中心调度管理人员、车站值班员、站台管理人员和驾驶员实时监控车站客流、列车出入站、旅客上下车等情况，以提高运营组织管理效率，保证列车安全、正 点运送乘客的系统。该系统借助于录像还可以进行安全事故取证。闭路电视的设备主要分为车站级和中心级。车站级设备保证车站工作人员实时
48、监视本车站，有摄像机、车站控制盘、监视器、视频交换矩阵、数字传输设备、视频插入分割器、视频均衡放大器、数字硬盘录像机等设备。车 站级可以满足车站工作人员和驾驶员的以下要求：,2018/11/1,76,(1)图像显示 车站工作人员对本车站监视图像的选择显示，自动循环显示设定的固定分组图像，人工单选一个车站的图像显示到任一显示器上。(2)录像功能 录取车站的所有图像，所录制图像可回放到显示器或远程调取。(3)图像文字叠加 车站设备可叠加显示必要信息，如车站名称、摄像机位置编号、日期时间等，维护人员可更改叠加信息，中心设备也可叠加调度人员专用信息。(4)驾驶员监视功能 为驾驶员提供当前站台监视，以保
49、证乘客上下车安全；供驾驶员查看车门和屏蔽门的开关，防止夹伤乘客。,2018/11/1,77,控制中心设备能帮助中心调度人员实时监控所管辖的车站，其设备主要有视频解码设备、数字硬盘录像机、中心网络管理终端、中心控制盘和监视器，可保证每个使用人员一套独立设备，互不干扰。中心设备主要是满足中心调度人员监视和录像。中心的录像功能有两种模式，LONG PLAY(24h)NORMAL(3h)。LONG PLAY图像是不连续的跳跃的，24h不间断录像；NORMAL连续录取图像。正常时使用LONG PLAY，有突发情况或需实时录像转到NORMAL模式。,2018/11/1,78,79 广播系统广播系统是城市轨道交通运营行车组织的必要手段，它的主要作用有：对乘客广播，通知列车到站、离站、线路换乘、时间表变更、列车误点、安全状况，播放音乐以改善候车环 境，广播范围包括站厅、站台、列车车厢；防灾广播，突发或紧急情况，组织指挥事故抢险，提高应急响应能力；对运营人员广播，发布有关通知信息，协同配合工作，广播范围包 括办公区、站台、站厅、运用库、段内道岔群附近和人行道。,2018/11/1,
