1、武汉地铁1号线 信号系统概述,,第2页,课程内容,第3页,信号系统简介,信号系统概述武汉地铁1号线正线信号系统引进了泰雷兹公司（原ALCATEL 加拿大运输自动化公司）基于交叉感应电缆环线通信的移动闭塞信号系统（Seltrac S40），它是CBTC （Communication Based Train Control System，基于通信的列车自动控制系统）的一个应用实例，最早应用于加拿大的SkyTrain。该系统主要分为：管理层：SMC设备操作层：VCC设备执行层： STC、VOBC、道岔、信号机及通信环线等,第4页,ATC系统层次图,管理层,操作层,执行层,第5页,SMC的功能,系统管
2、理中心（SMC，System Management Centre）提供列车自动监督（ATS）功能，对列车自动控制系统ATC进行全面的协调管理，能连续地监视列车运行状态获取信号系统信息并进行图形化显示，提供报警信息。SMC还向站台旅客向导系统PPG提供列车服务信息，以便通知车站上的乘客；现地SMC工作站在授权后也可以进行运营控制，比如扣车、现地模式时操作道岔、为线路重新复位计轴闭塞分区ACB。现地 SMC工作站还向站台发车指示器提供距离发车还有多少时间的信息。SMC提供下列各项功能从服务队列中增加或删除列车分配列车进路对道岔位置进行正确设定在系统中调整列车运行监督列车运行状况VCC 终端输出显示
3、与外部系统的数据交换SMC发给VCC的命令有：进路办理请求、计划的速率、临时限速、车站开放/关闭等等。反之，SMC从VCC接收运行状态，如列车位置、设备状态。SMC的功能是非安全的！,第6页,SMC的设备构成,在控制中心，SMC的主要设备有：局域网络设备、运行图调整服务器SRS、系统数据记录服务器Data logger、系统维护工作站、通信传输单元、调度长工作站、调度员工作站、运行图编辑工作站、仿真模拟系统、投影模拟显示屏系统、运行图打印设备等。,第7页,SMC部分设备外观,SMC工作站界面：,第8页,SMC部分图标说明,非控制区域 SMC工作站控制 中央控制 (调度员) 现地控制 (车站控制
4、) （黄色） (绿色) (蓝色) (灰色),早点列车 准点列车 晚点列车(绿色) (黑色) (红色),第9页,VCC的功能,车辆控制中心（VCC，Vehicle Control Centre）提供列车自动防护（ATP）和列车自动运行（ATO）功能，VCC负责计算列车的安全间隔和移动限制。列车移动与列车办理进路所要求的道岔位置进行联锁。这些功能通过报文发给VOBC和STC的命令来完成。VCC从SMC接收排路和服务运营命令，然后向SMC提供服务和设备的状态。VCC计算每列车的目标点并相应地向VOBC发送指令。VCC还定期从VOBC和STC取得状态报告（主要是列车位置和道岔位置）。VCC根据实时信息
5、给控制区域内的每列列车发布命令报文最新的列车速度和位置信息运行方向最新确认的前行列车的位置轨旁设备的状态列车前方未锁闭或未占用的道岔列车限速和停站、VCC的功能是安全的！,第10页,VCC的设备构成,VCC的物理组成如下： VCC中央计算机架;VCC I/O机架;VCC数据通信（DT）架;VCC调度员终端 （CCOT）; 中央紧急停车按纽（CESB）仪表盘。VCC中央计算机系统由3个互相连结的中央处理单元（CPU）组成。每个CPU接收来自列车及现场设备的相同输入报文。在确认输入报文有效后，每个CPU产生相应的指令报文。原则是3取2，即在至少2个CPU的运算结果一致时执行操作。,第11页,VCC
6、中央计算机架外观,VCC中央计算机架是重要的子系统提供列车安全距离控制车辆运行和路径设定是位于中央的计算机房间的柜装仪器,3个CPU处理器，分别实时获取列车数据进行计算，运算结果至少2个CPU相符时才会执行操作命令。,第12页,CCOT界面,CCOT是调度员操作VCC的控制终端，通过输入相应的VCC命令来完成对列车、道岔等设备的安全控制。,第13页,STC的功能,车站控制器（STC，Station Controller）是ATC系统的安全型轨旁子系统，提供轨旁设备的控制功能，从道岔和信号机采集状态信息并把它们转发给VCC及现地SMC工作站。它还根据VCC或现地SMC工作站的命令来转动道岔，ST
7、C根据运营模式（ATC自动控制模式或后退模式）的需要来控制信号机。 为车辆控制中心VCC提供联锁逻辑信息、控制道岔转动、控制地面信号机信号开/闭、计轴区段的信息传递、控制站台紧急停车按钮等其它轨旁设备。,第14页,感应环线的功能,感应环线电缆敷设于轨道之间，每25米交叉一次。车载VOBC在其经过每个交叉时检测到信号相位的变化，并以此来进行其定位计算，列车位置的最小精度为1个交叉的1/4，即6.25米。通信环线（LOOP）提供双向通信和列车定位功能。感应环线数据通信系统是VCC和车载控制器VOBC之间交换信息的媒介。,第15页,感应环线的设备构成,感应环线通信系统由以下设备组成：馈电设备（FID
8、，Feed-In Device）；入口馈电设备（EFID，Entry Feed-In Device）；远端环线盒（远程终端盒和远程馈电盒）； 感应环线电缆和支架。,第16页,感应环线部分设备外观,感应环线每25M一个交叉，安装于轨旁，最长不超过3.2KM。,馈电设备FID编解码VOBC对VCC数据电文并监督感应环线的完整性（监听9kHz环线完整性信号），安装于信号设备房。,第17页,VOBC的功能,车载控制器（VOBC，Vehicle On-Board Controller）通过通信环线与VCC通信,控制列车实现ATP及ATO功能。每列列车配备2个车载控制器VOBC（热备冗余配置），当其中1个
9、出现故障时自动切换到冗余的备用VOBC上继续进行列车控制，若2个均发生故障将对列车实施紧急制动确保安全。 通过控制列车的牵引和制动系统来控制列车运行。把列车位置、速度、运行方向和设备状态数据传送给VCC。 当停车到站时控制列车门开闭。 通过转速计和加速度计来测量列车速度。 从VCC接收旅客向导信息并将其转发给车载旅客向导系统（列车广播、到站信息等）。 与车载列车管理系统TMS（Train Management System）交换健康状态和性能数据信息。在列车司机操作面板TOD上显示列车运营状态（如实际速度、最高限速等）以及报警信息来指导司机。,第18页,VCC和VOBC间的通信,VCC,通信流
10、程图,VCC和VOBC间通过感应环线通信,命令报文运行方向最大速度目标点车门指令制动曲线,回应报文运行方向位置速度系统状态,36kHz信号,56kHz信号,第19页,其他轨旁设备,正线采用9号道岔在ATC模式下，道岔是分动的，即每1副道岔单独动作在后退模式下，道岔是联动的，一条渡线上的2副道岔同时动作正线信号机采用4色灯信号机在ATC模式下显示蓝灯，与列车运行无联锁关系，仅有指示作用在后退模式下显示红、绿、黄等色灯信号，与计轴区段、列车位置、道岔位置均有联锁关系,第20页,车场、车辆段接口,车场位于崇仁路与硚口路区间，车场西口与正线交界处设有转换区（轨）车辆段位于古田一路与竹叶海区间，车辆段出
11、段线、入段线分别设有2处转换区（轨）列车由车场、车辆段进入正线运行，或由正线退回车场、车辆段均须经过转换区（轨），并在转换区（轨）内停车完成正线与车场、车辆段信号系统的转换,第21页,列车投入,车场、车辆段内列车进入正线时的列车投入：,车场、车辆段,转换轨,正线,人工车开启VOBC驶入转换轨停稳,请求自动驾驶模式系统开始自检列车通过自检,信号系统给出速度码、目标点驶入正线运行,第22页,列车退出,正线列车返回车场、车辆段时的列车退出：,正线,转换轨,车场、车辆段,自动车驶入转换轨停稳,请求变更为人工驾驶关闭VOBC列车转为人工模式,车场、车辆段开放入库信号驶入车场、车辆段库内,注意：车场必须先
12、开放入库信号，使转换轨防护进路取消，方能使自动列车正常驶入转换轨；车辆段无需开放接车信号，自动列车亦能正常驶入转换轨。,,谢谢 !,第24页,附录1,移动闭塞（Moving Block）在移动闭塞系统中，与前一列车之间的安全间隔是根据列车当前运行速度、制动曲线以及列车在线路上的位置而动态计算出来的。由于列车位置定位精度高，因此后续列车可以在该线路区段最大允许速度安全地接近前一列车最后一次确认的尾部位置，并与之保持安全制动距离。移动闭塞安全列车间隔原理详细解释见下图：,返回,第25页,附录2,CBTC：该系统不依赖传统的轨道电路向列车车载控制设备传递信息，而是利用通信技术实现“车地通信”并实时传
13、递“列车定位”信息。通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。实现方式有：基于交叉感应环线技术基于无线电台通信技术基于泄漏电缆无线传输技术基于裂缝波导管无线传输技术返回,第26页,附录3,列车自动防护系统ATP 包含了ATC系统中的安全功能，并负责列车安全运行。ATP系统将防止列车敌对移动造成的冲突。ATP系统将防止道岔错误转动/设置而造成的冲突。ATP系统将防止因车门意外打开、列车倒溜而造成的乘客
14、伤害。ATP系统将防止因列车超过线路限速或指令速度而造成对线路的损害。ATP系统通过车地双向通信系统连续不断地监督列车在整个系统中的位置。ATP系统根据所需的最短安全停车距离来提供安全列车间隔。安全距离根据线路限速、车辆和ATC特性进行计算。ATP系统提供道岔联锁以确保当列车通过道岔时，该道岔不会转动；且只有当确认道岔已排列好并锁闭在正确位置时，列车才可以进入该道岔区段；ATP系统提供排列、锁闭进路并监督列车在进路汇合或分歧处运行。ATP系统按照安全行车和线路限速要求对列车限速。ATP系统监督整个系统内的列车运行方向。ATP系统监督列车倒溜； ATP系统检测列车运行方向中的障碍物；ATP系统提
15、供车门控制安全联锁；ATP系统对中央和站台紧急停车按钮监督；和 ATP系统检测列车完整性并监督列车线。 返回,第27页,附录4,列车自动运行系统ATO列车自动运行系统（ATO）功能包括ATC系统中诸如速度调整、按计划停站和门控制等功能。ATO指令总是从属于ATP监控功能。ATP功能施加的限制范围内调整列车速度，并在保证乘客舒适度的前提下运行列车；计划停站包括开/关门；车载语音广播触发；报警监测和报告；控制停车点；控制目标指令标示列车位置的确定（车站定点停车）；自动驾驶。返回,第28页,附录5,列车自动监督系统ATS列车自动监督系统 (ATS) 完成下列功能：提供人机接口；监控和显示列车位置以及ATC各部份的通信状况；调整列车运营，以便保持运行图/时刻表和运行间隔；按照运行线分配来排列列车进路；作为对系统晚点和/或来自中央调度员指令的响应，修改系统运营参数；停站时间控制；合理调度列车运行，并达到节能运行的目标；收集数据做管理报表；返回,
