1、地鐵信號系統知識介紹地鐵信號系統知識介紹主要內容主要內容一、地鐵信號系統基礎知識介紹一、地鐵信號系統基礎知識介紹二、信號系統的運營模式二、信號系統的運營模式三、信號系統故障降級對地鐵運營的影響三、信號系統故障降級對地鐵運營的影響四、四、ATSATS系統知識介紹系統知識介紹一、地鐵信號系統基礎知識介紹一、地鐵信號系統基礎知識介紹1.1.概述概述2.2.信號系統功能信號系統功能3.3.信號系統分類信號系統分類4.XX4.XX地鐵二號線正線信號系統地鐵二號線正線信號系統 (1)XX (1)XX地鐵二號線正線信號系統原理地鐵二號線正線信號系統原理 (2)XX (2)XX地鐵二號線正線信號系統組成地鐵二

2、號線正線信號系統組成 (3)XX (3)XX地鐵二號線正線信號基礎設備地鐵二號線正線信號基礎設備1.1.概述概述 在城市軌道交通系統中，信號系統是一個集行車指揮和列車運行控制為一體的非常重要的機電系統，它直接關系到城市軌道交通系統的運營安全、運營效率以及服務質量。它保證乘客和列車的安全，實現列車快速、高密度、有序運行的功能。 地鐵信號系統的核心是列車自動控制（ATC）系統。它由計算機聯鎖子系統（CBI）、列車自動防護（ATP）子系統、列車自動駕駛（ATO）子系統、列車自動監控（ATS）子系統構成。各子系統之間相互滲透，實現地面控制與車上控制相結合、現地控制與中央控制相結合，構成一個以安全設備為

3、基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的自動控制系統。它是現代城市軌道交通核心控制技術之一。計算機聯鎖（CBI）子系統列車自動防護（ATP）子系統列車自動監控（ATS）子系統列車自動運行（ATO）子系統ATCATC系統系統ATCATC系統構成示意圖系統構成示意圖系統滿足以下要求：系統滿足以下要求：信號系統必須確保列車運行安全。滿足運營及行車組織的要求。需嚴格按照預定的時刻表（運行圖）組織列車運行。在控制中心能對全線列車集中監控，自動/人工運行調整。實現列車自動駕駛或有超速防護的人工駕駛。具有必要的降級/后備控制模式。2.2.信號各子系統功能信號各子系統功能（1）列車自動監控（

4、ATS）子系統 列車識別號追蹤、傳遞和顯示列車運行圖編制及管理列車運行的自動調整列車進路的控制實時監視在線列車運行和信號設備的狀態(其中含道岔、信號機、電源等)實現與無線通信、乘客導向、綜合監控等系統的接口提供司機發車指示培訓和運行模擬統計、管理與記錄等（2）列車自動保護（ATP）（含正線聯鎖）子系統列車定位/測速安全列車間隔控制列車速度和方向的監督防護經濟制動使能（實施）列車完整性監督輪徑確認及磨損補償車門/屏蔽門監控軌道終點、工作區域和折返作業的防護列車篩選（3）列車自動運行（ATO）子系統列車在區間運行的自動控制及調整控制列車按運行圖規定的區間走行時分行車，自動實現對列車的啟動、加速、巡

5、航、惰性、減速和停車的合理控制。在正線車站、折返線和試車線自動實現列車的精確停車控制。在ATP子系統的允許下，向列車和屏蔽門控制系統發送開/關車門和屏蔽門的命令。向車輛自動廣播系統提供相關信息。記錄和統計系統事件的時間和日期。3.3.信號系統分類信號系統分類 盡管各類信號系統在實現列車控制方式、車地數據傳輸方式、列車定位方式和信息量等方面各有不同，但基本上可按以下方式分類： 按各信號設備所處地域、實現功能又可分為：控制中心ATS子系統、車站及軌旁子系統、車載設備子系統。 基于固定閉塞階梯式速度控制方式示意圖固定閉塞固定閉塞ATCATC系統：系統： 固定閉塞又稱分級速度控制方式或階梯式速度控制模

6、式。其特點是采用固定劃分區段的軌道區段、計軸區段，提供分級速度信息，實施臺階式的速度監督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時由設備自動實施最大常用制動或緊急制動。 采用階梯式速度控制方式的ATC系統設備構成簡單，具有投資成本低，性能可靠等優點。固定閉塞軌道電路傳輸的信息是模擬信號，抗干擾能力差。此外，軌道電路傳輸的信息量有限，速度信息劃分為若干等級，因此，采用階梯式速度控制方式的ATC系統控制精度不高，不易實現列車優化和節能控制，也限制了行車效率的提高。 基于準移動閉塞連續曲線速度控制方式示意圖準移動閉塞準移動閉塞ATCATC系統：系統： 固定閉塞又稱分級速度控制方式或階梯式速度控制模式。

7、其特點是采用固定劃分區段的軌道電路，提供分級速度信息，實施臺階式的速度監督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時由設備自動實施最大常用制動或緊急制動。 采用階梯式速度控制方式的ATC系統設備構成簡單，性能可靠。但固定閉塞軌道電路傳輸的信息是模擬信號，抗干擾能力差。此外，軌道電路傳輸的信息量有限，速度信息劃分為若干等級。因此，采用階梯式速度控制方式的ATC系統控制精度不高，不易實現列車優化和節能控制，也限制了行車效率的提高。 基于移動閉塞連續曲線速度控制方式示意圖移動閉塞移動閉塞ATCATC系統：系統： 移動閉塞沒有固定的閉塞分區，無需軌道電路裝置判別閉塞分區列車占用與否。移動閉塞ATC系統利

8、用無線電臺實現車地數據傳輸。軌旁ATC設備根據控制區列車的連續位置、速度及其它信息計算出列車移動授權，并傳送給列車，車載ATC設備根據接收到的移動授權信息和列車自身運行狀態計算出列車運行速度曲線，對列車進行牽引、巡航、惰行、制動控制。在移動閉塞ATC系統 中，列車之間保持最小“安全距離”進行追蹤運行。該安全距離是指后續列車安全行車間隔停車點與前行列車尾部位置之間的動態距離。 由于在移動閉塞制式下，列車安全行車間隔停車點較準移動閉塞和固定閉塞更靠近前行列車，因此安全行車間隔距離也較短，在保證安全的前提下，能最大程度地提高列車區間通過能力。并且由于軌旁設備數量的減少，降低了設備投資、運營及維護成本

9、。 4.XX4.XX地鐵二號線正線信號系統地鐵二號線正線信號系統 XX地鐵二號線信號系統可根據供貨商及地理位置分為正線信號和車輛段信號兩大部分。其中： 正線信號系統：正線信號系統：正線信號系統為浙大網新公司集成，采用基于無線通信技術的、移動閉塞制式的、具有完整ATC功能的列車自動控制系統，即CBTC信號系統。同時還提供了連續式ATP功能喪失情況下的點式ATP列車超速防護系統。滿足二號線一期工程的技術指標、功能以及行車組織和運營要求。 車輛段信號系統：車輛段信號系統：車輛段信號系統由北京國鐵信通科技發展有限公司生產的DS6-K5B計算機聯鎖系統、TJWX-2006-hh微機監測系統、DSG2電源

10、系統組成。該技術較為成熟，已應用于我國多條地鐵線路中。 （由于車輛段信號系統技術成熟，和國鐵信號原理較為（由于車輛段信號系統技術成熟，和國鐵信號原理較為接近，故本節主要針對正線信號系統進行介紹。）接近，故本節主要針對正線信號系統進行介紹。） (1)XX(1)XX地鐵二號線正線信號系統原理地鐵二號線正線信號系統原理 車載控制器負責列車安全定位。CC通過速度傳感器和加速度傳感器來確定列車的安全位置，該安全位置通過數據通信子系統(DCS)，傳輸到區域控制器 (ZC)以及列車自動監控(ATS)系統。CC通過檢測安裝在軌道中間的靜態信標的來修正列車的位置誤差。 區域控制器基于該區域內所有列車的位置和方向

11、，發出移動權限(MAL)指令，并持續更新和傳輸。計算移動權限，以保證列車安全隔離，并達到最小的列車運行間隔。車載控制器利用MAL信息來執行ATP和ATO功能。 每個區域控制器通過DCS，與區域內的軌旁聯鎖控制器單元接口。每個設備集中站都配備聯鎖控制器。聯鎖控制器控制和監測軌旁設備，諸如轉轍機、計軸器、信號機和屏蔽門等，并將狀態信息傳遞到區域控制器和ATS。ATC列車在線位置列車在線位置進路條件進路條件生成移動授權終點生成移動授權終點計算制動曲線計算制動曲線制動曲線制動曲線制動控制制動控制與列車的位置、速度比較與列車的位置、速度比較列列車車位置信息位置信息基于線路數據基于線路數據和停車點信息逐和

12、停車點信息逐次生成制動曲線次生成制動曲線車載設備車載設備車載控制設備車載控制設備防護距離防護距離車頭位置車頭位置車尾位置車尾位置追蹤列車的停車點追蹤列車的停車點停車點的信息停車點的信息XXXX地鐵二號線正線信號系統原理示意圖地鐵二號線正線信號系統原理示意圖17APCCAPZCRadioRadioATS1. 聯鎖控制軌旁道岔動作，并將道岔的狀態信息傳遞給ZC。2.ZC (基于列車位置和道岔狀態信息) 給車載傳送移送授權，并將列車位置信息傳遞給ATS聯鎖3. CC計算制動曲線，防止列車超速。正正線線信信號號原原(2)XX(2)XX地鐵正線信號系統組成地鐵正線信號系統組成 (3)XX(3)XX地鐵二

13、號線正線信號基礎設備地鐵二號線正線信號基礎設備正線軌旁子系統設備包括：正線信號聯鎖主機、區域控制器、轉轍機、信號機、計軸、應答器等。正線車載子系統設備包括：車載ATP/ATO、人機界面TOD、測速傳感器、加速度計、車載MR天線、車載應答器天線等。 正線ATS子系統設備包括：ATS中央服務器、ATS各工作站、人機界面MMI、現地控制工作站LCW、發車指示器PDI等。正線DCS子系統設備包括：軌旁AP、骨干交換機、接入交換機、光/電纜等。整個正線信號系統由DCS統一組網。 下面就下面就XXXX地鐵二號線正線信號系統使用的地鐵二號線正線信號系統使用的“室外三大件室外三大件”設備（即轉轍機及道岔、信號

14、機、計軸）進行簡單介紹。設備（即轉轍機及道岔、信號機、計軸）進行簡單介紹。 ZDJ9ZDJ9型轉轍機型轉轍機功能：v 轉換道岔v 鎖閉道岔v 表示道岔位置v 擠岔保護道岔 轉轍機轉轍機 安裝裝置安裝裝置 鎖閉系統鎖閉系統 表示系統表示系統 轉轍機安裝示意圖轉轍機安裝示意圖 二二. .道岔轉換系統組成和功能道岔轉換系統組成和功能多點多機多點多機一機多點一機多點 LEDLED信號機信號機 LED信號機是在地鐵站場、區間作為進站、出站、進路、防護、預告、調車、復示、遮斷、通過及引導等地面燈光信號之用，具有結構緊湊、能耗低、壽命長、無需調焦等特點。 國鐵中信號機是給司機提供信號指示的最主要的設備。而在

15、地鐵正線信號系統中，正常CBTC信號模式下信號機是沒有作用的（亮藍燈或直接滅燈），司機只依靠車載人機界面上的信號顯示來行車，不用觀看軌旁信號機指示。只有在CBTC故障降級的情況下，正線信號機才發揮指示行車的作用。 計軸計軸 計軸是正線信號系統重要設備之一，具有軌道區段空閑檢查、列車完整性檢查等功能，是正線信號系統降級后的重要設備。圖中給出計軸系統的主要設備：1、磁頭2、電子盒3、安裝盒4、計軸評估器（ACE） 1234二二、信號系統的運營模式信號系統的運營模式1 1、ATSATS自動監控模式自動監控模式 正常情況下ATS系統自動監控在線列車的運行，自動向聯鎖設備下達列車進路命令，列車在ATP的

16、安全保護下由司機按規定的運行圖時刻表駕駛列車運行。控制中心行車調度員僅需監督列車和設備的運行狀況。每天開班前，控制中心調度員選擇當日的行車運行圖/時刻表，經確認或作必要的修改，作為當日行車指揮的依據。2 2、調度員人工介入模式、調度員人工介入模式 調度員可通過工作站發出有關行車命令，對全線列車運行進行人工干預。調整列車運行計劃包括對列車實施“扣車”、“終止站停”、改變列車進路、增減列車等。 3 3、列車出入車場調度模式、列車出入車場調度模式 車輛調度員根據當日列車運行圖/時刻表編制車輛運用計劃和場內行車計劃，并傳至控制中心。車場信號值班員按車輛運用計劃設置相應的進路，以滿足列車出入段作業要求。

17、4 4、車站現地控制模式、車站現地控制模式 除設備集中站其他車站不直接參與運營控制，車站聯鎖和車站ATS系統結合實現車站和中央兩級控制權的轉換。在中央ATS設備故障或經車站值班員申請，中央調度員同意放權后，可改由車站現地控制。 在現地控制模式下，車站值班員可直接操從車站聯鎖設備，可將部分信號機置于自動模式狀態，也可將全部信號機設為自動模式狀態，控制中心行車調度員應通過通信調度系統與列車駕駛員、車站值班員保持聯系。 5 5、車場控制模式、車場控制模式 列車出入場和場內的作業均由場值班員根據用車計劃，直接排列進路。車場與正線之間設置轉換軌，出入場線與正線間采用聯鎖照查聯系保證行車安全。6 6、列車

18、運行控制模式、列車運行控制模式 列車在正線、折返線上的運行作業時，常用ATO自動駕駛模式和ATP監督下的人工駕駛模式，限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式均為非常用模式。（1）ATO自動駕駛模式 列車啟動后，在ATP設備安全保護下，車載ATO設備自動控制列車加速、巡航、惰行、制動，并控制列車在車站的停車位置，開關車門，司機僅需監督ATP/ATO車載設備運行狀況。（2）ATP監督下的人工駕駛模式 列車啟動后，車載ATP設備根據地面提供的信息，自動生成連續監督列車運行的一次速度模式曲線，實時監督列車運行。司機根據ATP顯示的速度信息駕駛列車，當列車運行速度接近限制速度時，提出報警；當列車運行速度超過限

19、制速度時，ATP車載設備將對列車實施制動。 （3）限制人工駕駛模式 司機以不超過車載ATP的限制速度行車，列車運行安全由司機負責，當列車超過該限制速度時，ATP車載設備則對列車實施制動。（4）非限制人工駕駛模式 在車載ATP設備故障狀態下運用，ATP將不對列車運行起監控作用。列車運行安全由司機、調度員、車站值班員共同負責。7 7 、列車折返模式、列車折返模式 列車在ATP監督人工駕駛模式下折返時，列車由人工駕駛自到達股道牽出至折返線，由司機轉換駕駛端，并折返至發車股道。 在ATO有人駕駛模式下折返時，列車能以較合理的速度從到達股道牽出至折返線，由司機轉換駕駛端和啟動列車，然后從折返線進入發車股

20、道。三、信號系統故障降級對地鐵運營的影響三、信號系統故障降級對地鐵運營的影響 信號系統故障由于種類較多、影響較大、處理較難、預見性較差，一直以來都是地鐵運營工作的難點。信號故障一般會造成列車晚點、行車間隔較大、列車舒適度較差等問題，關鍵設備故障甚至會造成危及行車安全的大事故。 近些年來各大信號集成商越來越重視信號系統降級后備模式的應用問題，信號故障降級模式的性能已作為一個信號系統好壞的重要參考指標。 基于無線通信的列車控制系統（CBTC）故障降級模式較復雜，在其他城市地鐵的應用情況已漸漸趨向成熟，但相對于正常運營模式而言，降級模式依然對行車安全、行車效率、行車質量具有一定的影響。 XXXX地鐵

21、二號線信號系統故障降級模式地鐵二號線信號系統故障降級模式 XX地鐵二號線信號系統故障后有多個降級運營等級，在與列車沒有通信時，運營等級有點式ATP降級模式、聯鎖控制降級模式、站間閉塞降級模式3種。列車在降級模式下有3種駕駛模式：iATP、RM、NRM。其中NRM不提供保護，司機對列車的安全運行完全由司機負責，RM 提供25kph的超速防護并可轉換到iATP，iATP 提供了冒進信號防護、超速防護等功能。當ATS不可用，聯鎖系統的默認模式是自動模式，也可以手動通過LCW設置進路，自動模式使用默認的進路設置。1. CBTC通信故障下的點式ATP降級模式 后備系統運行基本原理如下圖所示。軌旁信號機設

22、置在每個車站正常運行方向站臺區段的末端，計軸將負責對列車占用的檢測。如果CBTC列車和區域控制器的通信連接中斷，當列車以iATP模式運行時，后備系統將執行超速防護和將出站信號機亮紅燈。只有在站間計軸區段無車占用的情況下，安全的聯鎖邏輯允許車站(上圖S2站)的出站信號機顯示允許信號。每個車站使用一個與出站信號機相關聯的動態信標。 Distance SpeedEnforced OverspeedFTS 1S 280 kphEB profilePerformanceprofileCBTC Train with Failed Communicationand wayside dynamic tag o

23、perationAxle Counter HeadOne axle counter blockDistance SpeedEnforced OverspeedPerformanceprofile動態信標CBTC Train with Failed Communicationand wayside dynamic tag operationAxle Counter Head 此模式是CBTC信號系統中比較常用到的降級模式，根據信號技術合同所示，此降級模式下應能保證行車間隔在4分鐘左右。聯鎖系統具備自動追蹤排列進路功能，也可以人工進行排路。在列車折返作業時，比較影響行車效率。同時站臺緊急停車按紐功

24、能不可用，站臺區域的行車安全性相對較低。在進站過程中由于沒有ATO功能，對司機的駕駛水平要求比較高。 此外，該模式無法實現信號與屏蔽門的聯動，需要由司機或屏蔽門操作員控制屏蔽門的開啟與關閉。2. 聯鎖控制降級模式 聯鎖控制降級模式提供固定閉塞列車間隔和聯鎖防護，具有聯鎖系統的基本功能。不提供其他ATC功能。在RM駕駛模式下，車載ATO/ATP提供25km/h超速防護。除聯鎖外，不需要其他ATC子系統存在或工作。如下圖所示，在RM模式下，司機需遵守軌旁信號機顯示和值班員的命令。Distance SpeedCBTC Train with Failed Communicationsand RM mo

25、de of operationAxle Counter HeadDriver EnforcedStop at red signal25 kphATP Enforced OverspeedFT3. 站間閉塞降級模式 聯鎖故障，系統將降級成為站間閉塞模式。在此模式下，ATC系統功能以及聯鎖功能均無法實現，一個車站區間只能運行一列車輛，司機需通過車載無線電臺時刻與行調保持聯系，確認前方站臺區間情況。當列車到達一個車站停穩后，司機需向車站站務人員出示在前一車站所獲得的“路票”，獲得行調及站務人員批準方可行車。司機可由RM駕駛模式或NRM駕駛模式行車，完全依靠車載電臺中的行調指揮駕駛列車。 如轉轍機故障

26、，站務人員需人工給道岔加鉤鎖器，保證道岔狀態的穩定，以免造成擠岔事故。此模式非常影響行車效率，是信號系統的最后一級降級模式。四、四、ATSATS系統知識介紹系統知識介紹1 1、概述、概述2 2、系統設備組成、系統設備組成3 3、系統功能、系統功能4 4、人機界面、人機界面1 1、概述、概述 列車自動監控系統是城市軌道交通信號系統的一個重要組成部分，其核心設備位于信號系統的中央層，用于實現對高密度、大流量的城市軌道交通運輸進行自動化管理和調度，是一個綜合的行車指揮調度控制系統。是一套集現代數據通信、計算機、網絡和信號技術為一體的分布式的實時監督控制系統，ATS系統通過數據通信網絡與ATC系統中的

27、其他子系統進行數據交換和命令及協調配合，共同完成對地鐵運營列車和信號設備的管理和控制。 2 2、ATSATS系統設備組成系統設備組成 運營控制中心 后備站（市圖書館） 設備集中站 車輛段 其他工作站控制中心工作站控制中心工作站 調度工作站用于監視、控制線路和列車運行，包括2個行車調度員和1個調度長ATS工作站。每個工作臺均配有三臺21英寸彩色液晶顯示器（LCD），用于顯示信號平面布置圖、監控信號系統設備狀態。 調度員可以根據他的權限通過這些終端屏幕選擇或者取消控制區域，向軌旁聯鎖系統發出指令辦理進路，指揮列車按照列車運行圖來運行，實時了解和掌握列車的實際運行情況，以便及時對行車作業進行分析和調

28、整，保證全線運營安全高效有序進行。后備站工作站后備站工作站 無論哪種原因引起的中心ATS不可用情況下，備用服務器（主機服務器和通信服務器）置于某個指定（市圖書館站）的位置，服務器計算機設備與控制中心的配置是相同的。后備主機服務器具有和控制中心服務器同樣的時刻表數據，不需要在控制中心服務器故障后下載。當時刻表更改完成，更改后的時刻表被應用到所有的主機服務器上（包括控制中心也包括遠程的主機服務器）。在線時刻表調整也對所有的主機服務器有效，因此遠程的主機服務器可以在控制中心主機服務器故障后，繼續根據時刻表運行系統。此時本地調度員退出當前登錄，然后以中央調度員身份登錄，本地車站工作站能用來控制全線（就

29、向控制中心的調度員工作站一樣）。設備集中站設備集中站 設備集中站的ATS車站工作站是單機工作站，各配有兩臺LCD顯示器，用于監視列車運行。聯鎖區域內的ATS車站工作站的運行與ATS中央調度工作站的運行相似。一般情況下，ATS 車站工作站用戶監視本聯鎖區內列車的移動，而不需要控制本聯鎖區域。設備集中的ATS車站工作站是帶有本地控制工作站（LCW）功能的組合工作站，ATS與LCW使用不同的用戶接口。車輛段工作站車輛段工作站 派班工作站 派班工作站位于停車庫司機派班室，用于列車正線運行以及返回車輛段/停車場所需的換班計劃。ATS車輛段/停車場派班工作站界面允許訪問的窗體中包括存車線上的列車列表，以及

30、根據當前計劃時刻表運營所需要的列車列表。 監視工作站 監視工作站位于信號樓內，車輛段/停車場行車值班員依據ATS列車時刻表，為車輛段/停車場的列車進出計劃提供支持信息。本工作站也用來監視車輛段/停車場軌道占用情況，以及車輛段/停車場和正線之間的轉換區情況，也用來監視車輛段/停車場和轉換區之間的進路。 培訓工作站 培訓設備具有完整的ATC模擬系統軟件，能對ATC系統進行功能演示，用于培訓行調人員在日常和緊急情況下如何操作系統，培訓信號維修人員。3 3、ATSATS主要功能主要功能l 列車監視和跟蹤列車監視和跟蹤 ATS系統對在線所有的運行列車進行實時的監視和跟蹤，并在相應的軌道圖上顯示列車的位置

31、和狀態。系統自動識別、讀取列車車次號；列車運行計劃時刻表自動產生車次號；人工輸入、刪除、變更車次號；列車運行的識別和跟蹤；在調度臺及大屏幕上顯示列車位置；報告列車信息 l 列車控制列車控制 調度可以通過工作站人機界面實現對單列車、全線列車扣車，設置列車的運行等級，運行模式（如巡航、惰性）等。l 控制權切換控制權切換 列車進路控制權的級別為本地控制優先于中央控制，人工控制優先于自動控制，當緊急情況下本地可以不經過中央的授權直接取得控制權，調度員可以隨時選擇人工干預，進行人工排路。 控制權的切換，有兩種實現方式。第一種是向中央ATS用戶請求控制權。中央ATS用戶可以接受或拒絕該請求。第二種是緊急控制，這種方法可以忽略請求/授