第7讲城市轨道交通通信信号系统

4-1 臂板信号
➢ 为确保安全，人们开始研究使用固定的信号设备： 用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺 向线路是行车信号。 可是，顺向线路的板子实际上很难观察，故又在 顶端加块圆板。 当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信 号，白色灯光表示行车信号。
➢ 1841年，英国人戈里高利提出用长方形臂板作为 信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路上首次使 用臂板式信号机。
➢ 在相连的轨道电路中，使用不同的信号加 以区分，可以不相互干扰。
➢ 可以区分不同的轨道交通线路区段，进而 将控制信息通过轨道电路送到机车上。
无绝缘轨道电路的应用
6、联锁的概念
➢ 联锁的概念是在线路中引进了道岔，线路平面由 “一维”变为“两维”后产生的。
➢ 为了确定车辆在线路平面中的位置，必须首先确 定列车走的线路，既确定“进路”；
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闭塞的概念
➢ 最简单的确定位置的方法是划分一定长度 的“区段”，在某一时间段内，在此区间 内只容许一列车占有（运行、停放），这 就是“闭塞”的概念。
➢ 为保证行车安全，将列车正在运行、停放 的线路区段予以”封闭“，不允许其他列 车进入此区段，以防止对向列车、后续列 车的正面冲突或追尾事故的发生。
5-1 闭塞区段的划分
6-3 微机联锁
➢ 利用微型电子计算机对车站值班员操作命 令及现场设备表示信息进行逻辑计算，以 实现对信号机、轨道电路及道岔转辙机等 设备进行集中控制的车站联锁设备。
4-2 色灯信号机
上海地铁色灯信号机
4-3 机车信号
➢ 将地面信号传递给机车，在司机操作台上 显示，这就是机车信号。
➢ 在线路条件不好、气候条件不好的情况下， 机车信号的作用是不可估量的。
机车信号
➢ 在轨道交通线路中，由于站间距小、运营 线路条件差，仅仅靠机车信号显示、由司 机来控制机车是很难做到大密度运营的。
➢ 长久以来，均以车站作为闭塞区段 1）车站值班员”眼见为实“作为判断标准 ； 2）站间电报、电话多次确定作为允许列车通行的 先决条件； 3）各种形式的信号指挥列车运行。
➢ 随着轨道交通电路的发展、完善，逐渐改为以轨 道电路作为闭塞区段。
➢ 城市轨道交通的闭塞现在已开始取消固定”闭塞 区段 “的概念，从固定闭塞向移动闭塞方向发展。
5-2 人工闭塞
➢ 采用路签或路牌作为列车占用区段的凭证， 由接车站值班员检查区间是否空闲。单路 签闭塞是早期使用的一种人工闭塞方式， 后来发展为电话、电报人工闭塞。
5-3 轨道电路
➢ 钢轨是导体，左右两根钢轨可以组成闭合 电路，用来检查列车占用钢轨线路的状态， 这就是轨道电路。
➢ 轨道电路的出现，代表铁路自动信号的诞 生。美国人鲁宾逊1870年发明了轨道电路， 但真正实际应用于轨道交通中是20世纪30 年代。
2、城市轨道交通信号的特点
➢ 与轨道交通其他设施、系统一样，信号系 统也沿用铁路的概念、设施和手段。
➢ 城市轨道交通线路短、站间距小、运营密 度大、运营线路条件差（隧道、弯道多）， 不能完全套用铁路信号的概念、设施和手 段。
➢ 信号系统要根据城市轨道交通的这些特点 加以改进、更新和发展。
3、城市轨道交通信号系统组成
➢ 若要列车进入确定的线路，则必须扳动相关的道 岔；
➢ 扳动道岔后，不能让其他人员再扳动这组道岔， 即必须“锁定”道岔。
➢ 若要司机知道走的线路，则必须给出相应明确的 信号。
6-1 联锁定义
➢ 联锁——是指为保证行车安全，而将轨道 交通线路中的所有信号机、轨道电路及道 岔等相对独立的信号设备构成一种相互制 约、互为控制的连带环扣关系，即“联锁” 关系。
没有列车进入的轨道电路
列车进入后的轨道电路
5-4 半自动闭塞
➢ 人工开启信号，列车经过时自动关闭信号的闭塞 方式。
➢ 在进站和出站处各安装一个轨道电路，就可实现 半自动闭塞。
5-5 自动闭塞
➢ 如果全线分段铺设轨道电路，每段轨道电 路都设置信号，在列车占用该轨道电路线 路时，信号自动显示红灯；前一段线路信 号自动显示黄灯；再前一段线路信号自动 显示绿灯。
➢ 因此，需要将有绝缘轨道电路进行无绝缘 改造。
无绝缘轨道电路示意（1）
无绝缘轨道电路示意（2）
无绝缘轨道电路示意（3）
无绝缘轨道电路示意（4）
➢ 轨道电路中再并联一个同样的电路则可以在这个 电路中产生振荡信号，这就是接收端。
无绝缘轨道电路
➢ 列车进入则产生短路（车轴短路），振荡 信号消失，发出另一种信号。
城市轨道交通信号系统
1、轨道交通信号的作用
➢ 信号是列车运行的凭证。 ➢ 信号设施用于指挥和控制列车运行。 ➢ 尽管投资额在整个工程中所占的比例低
（通常在3％以下），但对于提高列车通过 能力、提高运能、保证行车安全有着至关 重要的作用。
轨道交通信号的作用
➢ 确保列车运行的安全，防止追尾和冲突。 ➢ 提高运行效率。 ➢ 实现列车运行的自动化。
➢ 轨道交通信号系统是“信号（显示）”、 闭塞、联锁“的总称。
➢ 轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨 道电路、道岔转辙装置等主题设备及其他 有关附属设施构成的一个完整的体系。
4、轨道交通信号的起源和发展类型
➢ 信号的起源 轨道交通信号起源于英国。 最早的列车指挥是由一位带绅士礼帽、穿
黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导 运行的，他边跑边以各种手势发出信号指 挥列车的前进和停止。
➢ 较为先进的轨道交通系统已摒弃了“用信 号显示指挥列车”的旧有概念，引进了 ATC（Automatic Train Control）系统，司 机台上显示的是反映列车运营的状态。
5、闭塞的概念
➢ 轨道交通运营中安全问题是最至关重要的。 ➢ 列车在轨道交通线路上运行是一维空间的
问题，确定列车在线路的确切位置是保证 安全的关键，特别是早期没有鉴别手段的 情况下。
➢ 闭塞区段突破了“站”的限制，若车站区 间8Km，一段轨道电路1.3Km，理论上站间 可以同时有三列车。
自动闭塞示意图
5-6 轨道电路的连接接头
有绝缘接头轨道电路的缺点
➢ 有绝缘移频轨道电路的优点是传输距离长、 信息量大。
➢ 但随着无缝线路的出现，有绝缘轨道电路 在运营中的最薄弱环节是其轨端绝缘节， 故障率比较高，逐步暴露出其在自动闭塞 系统中的不适应性。