第五章：城市轨道交通信号系统

基础设备
三、轨道电路
利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨 两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起 来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电 路。轨道电路是电气集中、自动闭塞，车载信号和调 度集中等信号设备的基础设备。 轨道电路又称轨道空闲及占用的检测装置。轨道 电路由钢轨、钢轨绝缘、钢轨接续线、轨道电源、轨 道电阻器、轨道继电器组成。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
在城市轨道交通中，移动闭塞是一种采用先进 的 通 信 技 术 （ Communication ） 、 计 算 机 技 术 （ Computer ）、控制技术（ Control ）（合称为 3C ） 相结合的列车控制技术，所以国际上习惯称之为基于 通 信 的 列 车 控 制 系 统 CBTC(Communication Based Train Control)。
基础设备
四、计轴器
计数比较器主要由计数器、鉴别器、比较器组成。 它将进出两个计轴点之间的车轴电脉冲信号进行计数 和比较，以判断区间(或轨道区段)是否空闲。
计轴器工作原理
基础设备
四、计轴器
在区间始端和末端各有一传感器，当车轮进入始 端轨道传感器作用区时，传感器发出电脉冲信号给计 数器，开始计轴进行加轴运算。当车轮进入末端轨道 传感器作用区时，传感器同样发出电脉冲给计数器， 进行减轴运算。计数器显示如为0，表明此时区间无 车；如不为0，则表明此时区间有车占用。
学习信号系统基础设备学习闭塞联锁学习列车自动运行控制系统概述城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键设备只有在列车运行前方的轨道区段没有列车占用道岔位置正确敌对或相抵触的信号没有建立等条件满足才允许向列车发出允许前行的信号所以列车只要严格遵循信号的指示运行就能够确保安全运行
第五章 城市轨道交通信号系统
联锁
一、基本原理
联锁是指进路、进路上的道岔、防护进路的信号 机之间相互制约的关系。实现联锁的设备称为联锁设 备。
联锁设备是为保证行车安全而设置的设备，控制 命令必须经由联锁设备进行逻辑运算，确认符合安全 要求时，才允许控制命令实施执行。为了进行逻辑运 算，现场设备的状态必须反映到联锁设备中来，即联 锁设备要根据控制命令和现场设备的状态来进行是否 符合安全要求的逻辑运算。
1）线路没有固定划分的闭塞分区，列车间隔是动态的，并随 前一列车的移动而移动。 2）列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加 上安全余量计算和控制的，这样可确保不追尾。 3）制动的起点和终点是动态的，轨旁设备的数量与列车运行 间隔关系不大。 4）可实现较小的列车运行间隔。 5）采用地—车双向数据传输，信息量大，易于实现无人驾驶。
联锁
三、微机联锁
若联锁逻辑和有关的输入、输出控制及表示主要 由计算机来完成，则称为微机联锁，其联锁逻辑和继 电器联锁是相同的。
城市轨道交通正线普遍采用微机联锁。
列车自动运行控制系统
列车自动运行控制系统简称ATC（Automatic Train Control）系统是列车自动运行全过程的控制 系统，包括列车自动防护(ATP，Automatic Train Protection)、列车自动驾驶(ATO，Automatic Train Operation)及列车自动监控(ATS，Automatic Train Supervision)三个子系统。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
2、移动闭塞的基本要素 列车定位 (Train Position) 、安全距离 (Safety Distance) 和目标点 (Target Point) 是移动闭塞技术 中最重要的三个概念，可以称为移动闭塞的三个基本 要素。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
保证列车停靠在设定的停车点。
2、速度监督与超速防护
在城市轨道交通中，列车运行的速度限制分为两种，一种是固 定速度限制 ；另一种是临时性的速度限制 。
列车自动运行控制系统
ATP子系统具有以下功能： 3、列车间隔控制
列车间隔控制是一种既能保证行车安全(防止两列车发生追尾 事故)，又能提高运行效率(使两列车的时间间隔最短)的信号概 念。
列车自动运行控制系统
一、ATP子系统
ATP子系统由地面设备、车载设备组成，主要用 于对列车驾驶进行防护，对与安全有关的设备或系统 实行监控，实现列车间隔保护、超速防护等功能，监 督列车在安全速度下运行，确保列车一旦超过规定速 度，立即施行制动。
列车自动运行控制系统
ATP子系统具有以下功能： 1、停车点防护
I
转辙机是用于转换道岔的装置，是道岔控制系统 的执行机构。在电气集中设备中，它接收到转换命令 后即带动道岔转换。
I t站 t间隔
基础设备
二、转辙机
I
转辙机的主要功能有三项：转换道岔、锁闭道岔 及给出表示。 转辙机由动力、传动、表示和锁闭等部分构成。 转辙机从动力方面分为直流电动机和交流电动机 两种；从传动机构方面分为机械传动、液压传动和风 压传动三种；从锁闭机构方面分为圆弧锁、插入锁和 燕尾锁三种。不管采用何种类型的转辙机，当转辙机 故障时，均应能手摇转换道岔。
4、测速与测距
ATP子系统利用装在轮轴上的测速传感器来测量列车的即时速度， 并在驾驶室内显示出来。ATP子系统的列车定位是以轨道电路为 基础的，而在轨道电路内的运行距离测量则可依赖于所记录的 车轮转数及预知的车轮直径加以转换。
联锁
一、基本原理
Байду номын сангаас
车站联锁设备的组成框图
联锁
二、联锁逻辑的主要内容
1、进路锁闭与解锁
当进路排列完成，此时进路即进入预锁闭，所谓预锁闭， 第一是指进路已被锁闭(即进路上的有关道岔不能被转换)；第 二是指只要关闭信号，进路即可解锁。 当进路排列完成、信号开放，且列车已抵达接近区段，此 时进路被完全锁闭。进路在完全锁闭条件下就不能轻易地进行 人工解锁，必须在列车按进路方向依次通过后，进路才能被逐 段解锁。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
3、移动闭塞系统的组成和特点 （1）移动闭塞系统的组成
移动闭塞系统主要包括无线数据通信网、车载设 备、区域控制器和控制中心等。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
典型的CBTC系统的基本功能框图
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
（2）移动闭塞系统的特点 移动闭塞与传统的固定闭塞相比，具有以下特点：
（1）列车定位 列车定位由地面设备和车载设备共同完成。列车 定位信息的主要作用是：为保证安全列车间隔提供依 据，CBTC系统对在线的每一列车能计算出距前行列车 尾部距离，或距进站信号点的距离，从而对它实施有 效的速度控制；作为列车在车站停车后打开车门以及 屏蔽门的依据。 目前，在列车自动控制系统中得到应用的列车定 位技术主要有：测速定位法、查询—应答器法、交叉 感应线圈法、卫星定位法。
闭塞
二、半自动闭塞
使用闭塞设备，人工办理两个车站之间的闭塞手 续，列车凭出站信号机的允许信号显示，作为发车凭 证；列车进入出站信号机内方后，出站信号机会自动 关闭，这样一种闭塞制度称为半自动闭塞。 这种方法，既要行车值班员办理手续、开放出站 信号，又依靠列车占用轨道电路，自动关闭信号，而 解除闭塞又要行车值班员参与，所以将这种闭塞制度 称为半自动闭塞。
在进路被锁闭或者道岔轨道电路区段被占用时，道岔不能 转换；道岔轨道电路区段故障时，在排除故障之前道岔不能转 换；
联锁
二、联锁逻辑的主要内容
4、引导信号的开放与关闭
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(例如10千米/小时)缓缓驶入车站。
城市轨道交通通常以黄灯加红灯作为引导信号，也有以月 白色灯加红灯作为引导信号的情况。
基础设备
四、计轴器
计轴器由传感器、计数比较器等组成。计轴器和 轨道电路一样，都是检查区间是否有列车或车辆占用 的检查监督设备。
传感器是计轴器的基础设备。其作用是将列车通 过的车轴数转换成电脉冲信号。一般采用电磁式。电 磁式传感器由磁头、发送器、接收器三部分组成。计
数比较器主要由计数器、鉴别器、比较器组成。它将进出两个计轴点 之间的车轴电脉冲信号进行计数和比较，以判断区间(或轨道区段)是否 空闲。
闭塞
车站与车站之间的线路为区间，确保列车 在区间安全、有序运行的技术措施就是闭塞 制度。区间闭塞方式，由人工 ( 电话 ) 闭塞发 展为半自动闭塞、自动闭塞方式； 20 世纪 90 年代发展准移动闭塞方式，近年来正在推广 移动闭塞方式。
闭塞
一、人工闭塞
通过发车站和接车站之间的电话联系，在证实区 间空闲的前提下，由行车调度员向发车站行车值班员 下达签发“路票”指令，发车站行车值班员填写路票， 并交与司机，列车司机根据路票的指令，允许该列车 占用区间，运行至接车站；列车到达接车站后，司机 将路票交还给接车站行车值班员，区间闭塞解除。这 样一种闭塞方法，在交接凭证和检查区间空闲状态， 都是依靠人来完成，所以称为人工闭塞；也叫做“电 话闭塞”。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
（2）安全距离 安全距离是后续追踪列车的命令停车点与其前方 障碍物之间的一个固定距离。该距离是基于列车安全 制动模型计算得到的一个附加距离，它保证追踪列车 在最不利条件下能够安全地停止在前行列车的后方不 发生冲撞。所以，安全距离是移动闭塞系统中的关键， 是整个系统设计的理论基础和安全依据。
主要内容：
学习信号系统基础设备
学习闭塞、联锁 学习列车自动运行控制系统

pmax 100% cmax
概述
城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的 关键设备，只有在列车运行前方的轨道区段没有列车 占用、道岔位置正确、敌对或相抵触的信号没有建立 等条件满足，才允许向列车发出允许前行的信号，所 以列车只要严格遵循信号的指示运行，就能够确保安 全运行；反之，如果列车不遵循信号的指示运行，将 导致事故。所以信号系统担负着确保运输安全的重要 使命，有了信号系统的保障，可以杜绝和减少列车运 行事故。

pmax 100% cmax
基础设备
城市轨道交通信号系统的基础设备包括：信号机、 转辙机、轨道电路等。
一、信号机
城市轨道交通的信号机一般采用色灯信号机。色 灯信号机有高柱型和矮柱型之分，不论是高柱型还是 矮柱型，其机构都分为单显示、二显示和三显示。
I t站 t间隔
基础设备
二、转辙机
闭塞
三、自动闭塞
将站间区间划分成若干个闭塞分区，在每个闭塞 分区的入口处，设置相应的通过信号机予以防护，而 通过信号机的显示，是根据列车的运行而自动变换， 这样一种闭塞制度就是自动闭塞。 按所采用的信号显示制度的不同，传统自动闭塞 可分为三显示自动闭塞、四显示自动闭塞和多信息自 动闭塞。
闭塞
四、准移动闭塞(quasi-moving block)
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
1、移动闭塞的概念 移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞有 固定的闭塞分区，移动闭塞与固定闭塞相比最显著的 特点是，取消了以通过信号机分隔的固定闭塞分区， 列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运 行位置和运行状态确定，闭塞分区随着列车的行驶， 不断地向前移动和调整，所以称为移动闭塞。
闭塞
五、移动闭塞(Moving Block)
（3）目标点 目标点是列车运行的行车凭证，如同固定闭塞系 统中的允许信号，列车只有获得了目标点，才能够向 前移动。目标点通常是设在列车前方一定距离的某个 位置点，一旦设定，即表明列车可以安全运行至该点， 但不能超过该点。移动闭塞系统就是通过不断前移列 车的目标点，引导列车在线路上安全运行。
联锁
二、联锁逻辑的主要内容
2、信号机的开放与关闭
信号机只有在检查了道岔位置准确、进路空闲、敌对信号 机处在关闭状态以及进路已完全锁闭之后，在未进行人工解锁 时才能开放，且不间断地对上述条件进行检查。
联锁
二、联锁逻辑的主要内容
3、道岔转换
正常情况下，道岔是按照排列进路的要求自动转换的，必 要时也可单独操纵转换，单独转换优先于自动转换。
前方列车与后续列车之间的最小安全追踪间隔距 离单元预先设定且固定不变，并根据前方目标状态设 定列车的目标距离和速度，是介于固定闭塞和移动闭 塞之间的一种闭塞方式。 传统的固定闭塞制式下，系统无法知道列车在分 区内的具体位置，因此列车制动的起点和终点总在某 一分区的边界。 准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞 进了一步。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动 点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有 完全突破轨道电路的限制。