城市轨道交通通信与信号系统
城市轨道交通系统的构成——信号与通信系统
【理论知识】 7.2 信号基础设备
3.轨道电路 (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(见图7-3)。
图7-3 最简单的轨道电路
【理论知识】 7.2 信号基础设备
1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器(见图7-4)。
图7-4 轨道继电器
【理论知识】 7.3 联锁设备
2)3取2。 (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。 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。 (2)进路解锁 1)取消进路。
图7-9 连续式ATC速度码系统
【理论知识】 7.4 列车自动控制系统
1.列车自动防护系统 (1)列车驾驶模式 1)ATO模式。 2)SM模式。 3)RM模式。 4)URM模式。 (2)ATP的工作原理 1)列车检测。 2)列车自动限速。 3)制动模式。
【理论知识】 7.3 联锁设备
联锁系统是城市轨道交通的重要组成部分，用来在车站和车辆段实 现联锁关系。所谓联锁，是指信号设备与相关因素的制约关系，我 们这里所说的联锁其实是指车站信号设备之间的制约关系，是信号、 道岔、进路之间的制约关系。 联锁的基本内容是：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。
【理论知识】 7.3 联锁设备
2)正常解锁。
城市轨道交通通信与信号系统
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总结
总结
1
城市轨道交通通信与信号系统是城 市轨道交通的重要组成部分，它保 障了列车的安全、高效和有序运行
通信系统采用了多种通信技术，实现 了列车与车站之间、车站与控制中心 之间、列车与列车之间的实时通信； 信号系统采用了多种信号技术，实现 了对列车的速度控制、距离控制、方
向控制等功能
2
3
未来，随着技术的不断进步和应用 需求的不断变化，城市轨道交通通 信与信号系统将会不断进行升级和
通信系统
卫星通信
卫星通信是城市轨道交通通信系 统中较为高端的方式之一。它通 过卫星进行信息的传输，具有覆 盖范围广、通信距离远、可靠性 高等优点。在城市轨道交通中， 卫星通信主要应用于控制中心和 列车之间的通信，以及控制中心 和车站之间的通信
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信号系统Βιβλιοθήκη 信号系统01城市轨道交通信号 系统是保障列车安 全、高效运行的关
心之间、列车与列车之间的实时通
信
通信系统
无线通信
无线通信是城市轨道交通通信系统中最常用的方式之一 。它通过无线电波进行信息的传输，包括语音、数据、 图像等信息。在城市轨道交通中，无线通信主要应用于 列车和车站之间的通信，以及车站和控制中心之间的通 信
通信系统
有线通信
有线通信是城市轨道交通通信系统的另一种 常用方式。它通过有线网络进行信息的传输 ，具有较高的稳定性和可靠性。有线通信主 要应用于列车和控制中心之间的通信，以及 车站和车站之间的通信
完善
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城市轨道交通通信与信号系 统
城市轨道交通信号与通信系统的基本内容
城市轨道交通信号与通信系统的基本内容
城市轨道交通信号与通信系统是城市轨道交通的保障机制，是城市轨道交通安全有效运行的重要组成部分。
它不仅可以起到管控和维护城市轨道交通运营体系安全可靠运行的作用，而且还能满足快捷、安全、高效的客运要求，更确保乘客的安全及时到达目的地。
城市轨道交通信号与通信系统的基本内容，包括控制、调度、信号系统及车辆通信系统、轨道安全检测等。
控制系统是控制城市轨道交通的主要保障系统，可实现城市轨道交通的调度控制，模拟和数字信号系统，以及运营策略管理等功能，保障城市轨道交通运营稳定和安全。
调度系统是建立在控制系统之上的城市轨道交通调度系统，通过轨道调度策略、车辆定位系统及状态监控实现，可实现对运行车辆的位置、车辆间的调度和间隔时间的掌控，保障车辆安全及时高效到达目的地，并满足客观要求。
信号系统主要用于控制驾驶员运行行车的行车指令，它是安全行车最重要的部分，是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，可以有效保障驾驶安全行驶、防止车辆间发生碰撞事件等。
车辆通信系统是控制系统中不可或缺的一部分，它用于控制城市轨道交通的运行，可实现行车调度的及时有效的信息传输，主要用于轨道安全检测。
轨道安全检测是城市轨道交通系统中的重要保护系统，在实施的过程中，应该加强轨道安全的检测和监督，确保乘客的安全和安全环境，以及车辆机械结构安全等。
第7章城市轨道交通系统的构成信号与通信系统
【理论知识】 7.2
信号基础设备
图7-5 音频轨道电路原理图
1)传输轨道电路报文。
2)传输ATP列车报文。
3)双向发送信息，具有方向性。 4)作为列车的定位设备。
【理论知识】 7.2
4.UPS电源设备
信号基础设备
图7-6 UPS结构图
【理论知识】 7.2
信号基础设备
(1)后备式UPS
市电正常工作时，仅对市电起稳压作用。
【理论知识】 7.2
3.轨道电路 (1)轨道电路的基本原理
信号基础设备
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(见图7-3)。
图7-3 最简单的轨道电路
【理论知识】 7.2
信号基础设备
1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器(见图7-4)。
图7-4 轨道继电器
【理论知识】 7.3 联锁设备
2.计算机联锁
(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，可通过鼠标和键盘操作命令实现联锁命令操作， 接受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。
【理论知识】 7.3 联锁设备
1)2取2。
图7-7 2取2系统
【理论知识】 7.3 联锁设备
1、6502电气集中。 (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 区段人工解锁是在更换继电器、轨道电路停电恢复 行和调车作业的控制中心。 (2)区段人工解锁
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。 (3)继电器、继电器组合及组合架 核心。 继电器部分是6502电气集中的逻辑
城市轨道交通通信信号系统概述
（1）通信电源子系统 （2）通信传输系统
城市轨道交通信号系统普遍采用自动化程度高的列车运行自 动控制系统，保证列车运行安全。
城市轨道交通信号系统是一个具有列车自动防护(ATP)、列车 自动驾驶(ATO)和列车自动监控(ATS)等功能的综合自动化系 统。
（1）保证列车运行的安全，防止列车追尾、正向和侧向撞车、超速等安 全事故的发生；
1.城市轨道交通通信信号系统概述
学习目标
掌握：城市轨道交通通信系统的功能与组成（重点）； 了解：城市轨道交通信号系统的功能与组成。
目录
CONTENTS
01 城市轨道交通通信系统的功能与组成
02
城市轨道交通通信系统是指挥列车运行、公务联络、传递各种 信息和提高运输效率的重要手段，是保证列车安全、快速、高 效运行必不可少的综合的通信系统。
（2）在有限的建设规模下，最大限度地发挥线路的运输能力，提高列车 速度、运输效率和服务质量；
（3）通过现代化设备大大降低工作人员的劳动强度、降低运营成本等
（Automatic Train Control），包括三个子系
统，简称3A。
1. 列车自动监控系统 （Automatic Train Supervision，简称ATS） 2 列车自动保护系统 （Automatic Train Protection，简称ATP） 3. 列车自动运行系统 （Automatic Train Operation，简称ATO）
思考题
• 简述ATC系统由哪三个子系统组成。
城市轨道交通通信系统的主要功能有以下三方面：
① 通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥，通信系统为信号系统 尤其是ATC系统提供信息传输通道；
② 通信系统是城市轨道交通内部公务业务联系的主要通道，使城市轨 道交通各个子系统之间密切联系，以提高整个系统的运行效率；
城市轨道交通概论第六章城市轨道交通信号与通信系统
三、动力转辙机
道岔的转换和锁闭直接关系到行车安全，转辙机就是转换和锁闭道岔的重要信号 基础设备，它对保证行车安全、提高运输效率、改善行车人员的劳动强度都起着非 常重要的作用。
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1．转辙机概述 转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置和各类杆 件、安装装置，它们共同完成道岔的的颜色、显示数目及灯光状态等表达的信号，如地面信号机、 手信号旗等发出的信号。听觉信号以声音的强度、长短等方式表示信号意义，如机 车鸣笛等。例如，某地铁公司的《行车组织规则》中关于列车鸣笛的规定：一是鸣 笛的作用是发出警告或要求协助，长声为3 s，短声为1 s，音响间隔为1 s，重复鸣 示时必须间隔5 s以上；二是为避免对站内乘客及铁路沿途的居民造成滋扰，列车在 正线上运行时只可在必要时鸣笛。
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2）信号机限界是用以限制设备安装的轮廓线，信号机不得侵入设备限界。车辆 轮廓线是限制列车横断面最大允许尺寸的轮廓，将其扩大一定尺寸后，构成车辆限 界。直线地段设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定安全间隙后形成的。曲线 地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲线不同半径过超高或欠超 高引起的横向或竖向偏移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定。
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（3）转辙机的设置 城市轨道交通正线上一般采用9号道岔，车辆段、停车场一般采用7号道岔，通常 道岔由一台转辙机牵引。如果正线上采用的是9号道岔，其曲线半径较大，道岔尖轨 较长，一组道岔需两台转辙机牵引。
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2．ZD6系列电动转辙机 ZD6系列电动转辙机是我国城市轨道交通系统使用最广泛的电动转辙机，包括A、 D、E、J等派生型号，主要由电动机、减速器、摩擦连接器、主轴、动作杆、表示杆、 移位接触器、外壳等组成。ZD6-A型电动转辙机如下图所示。
《城市轨道交通信号与通信系统》课程标准
城市轨道袤通专业核芯源福课程名称：城市轨道交通通信信号教材名称：《城市轨道交通信号与通信系统》书号：ISBN978-7-114-17716-6主编：张利彪资源名称：课程教学参考标准A武交通出版彳士股份有限公司ChinaCommunicationsPressCo.,1td.课程标准课程名称：城市轨道交通通信信号适用专业：城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术一、课程定位《城市轨道交通通信信号》是城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术专业必修课程，也是专业的主要专业基础课程之一。
其先修课程为《城市轨道交通概论》，课程系统城市轨道交通通信与信号设备基本理论知识和基本技能，为后续《城市轨道交通列车操作》《城市轨道交通行车组织》《城市轨道交通信号基础设备维护》《城市轨道交通列车自动控制技术》《城市轨道交通专用通信设备维护》等专业核心课程的学习奠定基础，也为学生毕业后从事城市轨道交通生产或技术管理工作创造条件。
二、设计思路本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。
根据职业岗位分析，确定本课程的建设思路是：遵循系统化原则，将教学内容分为城市轨道交通信号系统与城市轨道通信系统两大部分。
通过本课程的学习，使学生掌握城市轨道交通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
三、课程目标（一）总体目标：本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。
通过本课程学习，使学生掌握城市轨道交通通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
（二）具体目标：1.能力目标：①通过完成城市轨道交通信号和通信系统认知任务，能够做到：掌握城市轨道交通信号系统的作用。
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城市轨道交通通信与信号系统
一、城市轨道交通通信系统
城市轨道交通通信系统一般由传输系统、公务电话系统、专用有线调度系统、无线列车调度系统、闭路电视监控系统、广播系统、时钟系统、乘客信息系统、不间断电源（uninterrupted power supply，UPS）系统等子系统组成，构成传送话音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。
1、传输系统
传输系统是整个通信网络的纽带，它为各通信子系统及电力系统、信号系统、自动售检票（automatic fare collection，AFC）系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车场的设备与控制中心的设备连接起来。
传输系统一般用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。
2、公务电话系统
公务电话系统为城市轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、车辆段、停车场等也设置公务电话，它既可作为办公电话使用，也可作为专用有线调度电话的备用设备，一旦有线调度电话出现故障，可临时应急使用。
3、专用有线调度系统
专用有线调度系统是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。
4.、无线列车调度系统
无线列车调度系统主要是用于固定人员（调度员、值班员）与流动人员（司机、维修人员、列检人员等）之间的通话。
5、闭路电视监控系统
闭路电视监控系统是城市轨道交通运营管理及保证运输安全的重要手段，它为控制中心的调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供列车运行、乘客疏导、防灾救火、事件突发等情况下的现场视频信息。
6、广播系统
广播系统在为乘客提供列车到发时间和安全提示信息的同时，还能在发生紧急情况或突发事件时为乘客提供疏散信息。
7、时钟系统
时钟系统主要用于为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。
8、乘客信息系统
乘客信息系统的主要功能是为乘客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等方面的文字或多媒体视频信息。
9、不间断电源系统
UPS系统主要为其他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPS主机发生故障时，通过电池组为设备供电，保证通信设备的正常运行。
二、城市轨道交通信号系统
1、城市轨道交通信号设备
城市轨道交通信号设备是组织、指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键设备。
城市轨道交通信号设备是城市轨道交通的主要技术设备之一，其装备水平和技术水准是城市轨道交通现代化的重要标志。
城市轨道交通信号设备（包括信号继电器、信号机、轨道电路、转辙机等）是构成城市轨道交通信号系统的基础，它们的质量和可靠性直接影响信号系统效能的发挥及可靠性的提高。
（1）信号继电器
信号继电器是列车自动控制系统中常用的器材，用它不但可以接通和断开电路，而且可以构成各种逻辑电路，用来监督执行设备的运行状态，实现对电气和机械设备的自动控制与远程控制。
信号继电器是城市轨道交通信号系统中所用的各类继电器的统称，在城市轨道交通信号系统中，信号继电器不仅是构成各种继电式控制系统的关键，而且是电子式或计算机式控制系统的接口部件，因此应用广泛。
（2）信号机
为保证城市轨道交通运输安全并满足列车及调车作业的需求，必须设置各种信号机和信号表示器，以指示列车运行及调车作业的条件。
信号机是各种信号系统的重要组成部分。
城市轨道交通采用色灯信号机或发光二极管
（light emitting diode，LED）信号机。
除了车辆段和有岔站外，一般不设地面信号机。
在城市轨道交通中，列车的运行速度不取决于信号的显示，即信号为非速差信号。
允许信号中绿灯、黄灯并不代表列车的运行速度，而是代表列车的运行进路是走道岔直股还是弯股。
（3）轨道电路
轨道电路是城市轨道交通重要的信号基础设施，用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。
一般的轨道电路是以钢轨作为传输通道，再配上发送设备、接收设备及钢轨绝缘而组成的。
当有列车占用时，电流被分路，接收设备即可反映轨道电路被占用。
轨道电路有调整状态、分路状态和断轨状态三种基本工作状态。
计轴器是用于计算车辆进出区段的轮轴数和分析、计算区段是否有车占用的一种技术设备。
它具有检查区段占用与空闲的功能，而且不受轨道线路的道床状况等的影响。
它采用轨道传感器和计数器来记录与比较驶入及驶出轨道区段的轴数。
作为检查区段的安全设备，计轴器的作用和轨道电路等效。
在采用基于通信的列车控制（communication based train control，CBTC）系统的城市轨道交通线路中，当无线传输设备发生故障时，可用计轴器检查列车的位置，构成降级信号。
目前，采用CBTC系统的城市轨道交通的车辆段、停车场大多选用50 Hz微电子相敏轨道电路，正线大多选用计轴器。
（4）转辙机
转辙机用于完成道岔的转换和锁闭，是保证列车安全运行的关键设备。
ZD6系列电动转辙机是我国目前使用数量最多的转辙机，它利用直流电动机作为动力源，用行星传动式减速器减速，采用内锁闭方式。
随着列车的提速，ZD6系列电动转辙机已不能满足速度的需要，内锁式转换设备也不能适应提速的需要，因此必须采用分动外锁闭道岔转换设备，即由转辙机外的外锁闭装置来实现道岔的锁闭。
外锁闭装置由转辙机带动动作。
外锁闭装置分为燕尾式外锁闭装置和钩式外锁闭装置。
燕尾式外锁闭装置属于平面锁闭装置，在提速初期被采用，因存在较多缺点，故被钩式外锁闭装置所取代。
钩式外锁闭装置采用垂直锁闭方式，锁闭可靠，安装调整方便。
2、列车自动控制系统
列车自动控制（automatic train control，ATC）系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分。
按闭塞制式的不同，ATC系统可分为固定闭塞式ATC系统、准移动闭塞式ATC系统和移动闭塞式ATC系统。
ATC系统包括列车自动防护（automatic train protection，ATP）子系统、列车自动运行（automatic train operation，ATO）子系统、列车自动监控（automatic train supervision，ATS）子系统、正线计算机联锁（computer based interlocking，CBI）子系统、数据通信子系统（data communication subsystem，DCS）等。
其中，ATP子系统是整个ATC系统的安全核心，负责整个ATC系统涉及安全的所有方面，具有列车间的安全间隔和超速防护、列车定位、速度测量、移动授权计算和速度监督等功能。
ATO子系统在ATP子系统的安全保护下，根据ATS子系统的指令实现列车的自动驾驶，实现列车在区间正方向的自动运行，自动完成列车起动、加速、巡航、惰行、减速和停车、站台精确停车、程序站停、下站停车、跳停和扣车、在ATP子系统的允许下的车门控制等功能。
ATS子系统通过与ATP 子系统、ATO子系统和CBI子系统的协调配合，主要实现列车监视和跟踪、进路自动控制、列车调整、人工控制等功能。
CBI子系统负责安全执行传统联锁功能，它从辅助列车检查计轴系统中获得列车的位置信息。
为保证CBTC系统正确的运行，CBI子系统除与轨旁设备接口（如转辙机、LED信号机等）外，还与区域控制器（zone controller，ZC）接口。
DCS包括轨旁数据接入网络、轨旁数据骨干网络、车载数据通信网络和车地双向通信网络等。