1、武漢地鐵控制中心武漢地鐵控制中心武漢地鐵武漢地鐵1號線號線 信號系統概述信號系統概述第2頁課程內容課程內容信號系統簡介1管理層SMC設備2操作層VCC設備3執行層設備4車場、車輛段接口5第3頁信號系統簡介信號系統簡介v 信號系統概述信號系統概述 武漢地鐵1號線正線信號系統引進了泰雷茲公司（原ALCATEL 加拿大運輸自動化公司）基于交叉感應電纜環線通信的移動閉塞信號系統（Seltrac S40），它是CBTC （Communication Based Train Control System，基于通信的列車自動控制系統）的一個應用實例，最早應用于加拿大的SkyTrain。 該系統主要分為： 管

2、理層： SMC設備 操作層： VCC設備 執行層： STC、VOBC、道岔、信號機及通信環線等第4頁ATC系統層次圖系統層次圖系統管理中心（SMC）車輛控制中心（VCC）車站控制器（STC）車載控制器（VOBC）管理層操作層執行層感應環線（LOOP）道岔、信號機第5頁SMC的功能的功能v 系統管理中心（系統管理中心（SMC，System Management Centre）提供列車自動）提供列車自動監督（監督（ATS）功能，對列車自動控制系統）功能，對列車自動控制系統ATC進行全面的協調管理，能連續進行全面的協調管理，能連續地監視列車運行狀態獲取信號系統信息并進行圖形化顯示，提供報警信息。地監

3、視列車運行狀態獲取信號系統信息并進行圖形化顯示，提供報警信息。SMC還向站臺旅客向導系統還向站臺旅客向導系統PPG提供列車服務信息，以便通知車站上的乘提供列車服務信息，以便通知車站上的乘客；現地客；現地SMC工作站在授權后也可以進行運營控制，比如扣車、現地模式時工作站在授權后也可以進行運營控制，比如扣車、現地模式時操作道岔、為線路重新復位計軸閉塞分區操作道岔、為線路重新復位計軸閉塞分區ACB。現地。現地 SMC工作站還向站臺工作站還向站臺發車指示器提供距離發車還有多少時間的信息。發車指示器提供距離發車還有多少時間的信息。v SMC提供下列各項功能提供下列各項功能 從服務隊列中增加或刪除列車 分

4、配列車進路 對道岔位置進行正確設定 在系統中調整列車運行 監督列車運行狀況 VCC 終端輸出顯示 與外部系統的數據交換v SMC發給發給VCC的命令有：進路辦理請求、計劃的速率、臨時限速、車站開的命令有：進路辦理請求、計劃的速率、臨時限速、車站開放放/關閉等等。反之，關閉等等。反之，SMC從從VCC接收運行狀態，如列車位置、設備狀態。接收運行狀態，如列車位置、設備狀態。v SMC的功能是非安全的！的功能是非安全的！第6頁SMC的設備構成的設備構成v 在控制中心，在控制中心，SMC的主要設備有：的主要設備有： 局域網絡設備、 運行圖調整服務器SRS、 系統數據記錄服務器Data logger、

5、系統維護工作站、 通信傳輸單元、 調度長工作站、 調度員工作站、 運行圖編輯工作站、 仿真模擬系統、 投影模擬顯示屏系統、 運行圖打印設備等。 第7頁SMC部分設備外觀部分設備外觀vSMC工作站界面：工作站界面：第8頁SMC部分圖標說明部分圖標說明非控制區域非控制區域 SMCSMC工作站控制工作站控制 中央控制中央控制 ( (調度員調度員) ) 現地現地控制控制 ( (車站控制車站控制) ) （黃色）（黃色） ( (綠色綠色) () (藍色藍色) () (灰色灰色) ) 早點列車 準點列車 晚點列車(綠色) (黑色) (紅色) 第9頁VCC的功能的功能v 車輛控制中心（車輛控制中心（VCC，V

6、ehicle Control Centre）提供列車自動）提供列車自動防護（防護（ATP）和列車自動運行（）和列車自動運行（ATO）功能，）功能，VCC負責計算列車的負責計算列車的安全間隔和移動限制。列車移動與列車辦理進路所要求的道岔位置進安全間隔和移動限制。列車移動與列車辦理進路所要求的道岔位置進行聯鎖。這些功能通過報文發給行聯鎖。這些功能通過報文發給VOBC和和STC的命令來完成。的命令來完成。VCC從從SMC接收排路和服務運營命令，然后向接收排路和服務運營命令，然后向SMC提供服務和設備的狀提供服務和設備的狀態。態。VCC計算每列車的目標點并相應地向計算每列車的目標點并相應地向VOBC發

7、送指令。發送指令。VCC還還定期從定期從VOBC和和STC取得狀態報告（主要是列車位置和道岔位置）。取得狀態報告（主要是列車位置和道岔位置）。v VCC根據實時信息給控制區域內的每列列車發布命令報文根據實時信息給控制區域內的每列列車發布命令報文 最新的列車速度和位置信息 運行方向 最新確認的前行列車的位置 軌旁設備的狀態 列車前方未鎖閉或未占用的道岔 列車限速和停站、v VCC的功能是安全的！的功能是安全的！第10頁VCC的設備構成的設備構成v VCC的物理組成如下：的物理組成如下： VCC中央計算機架; VCC I/O機架; VCC數據通信（DT）架; VCC調度員終端 （CCOT）; 中央

8、緊急停車按紐（CESB）儀表盤。v VCC中央計算機系統由中央計算機系統由3個互相連結的中央處理單元個互相連結的中央處理單元（CPU）組成。每個）組成。每個CPU接收來自列車及現場設備的相接收來自列車及現場設備的相同輸入報文。在確認輸入報文有效后，每個同輸入報文。在確認輸入報文有效后，每個CPU產生相產生相應的指令報文。原則是應的指令報文。原則是3取取2，即在至少，即在至少2個個CPU的運算的運算結果一致時執行操作。結果一致時執行操作。 第11頁VCC中央計算機架外觀中央計算機架外觀vVCC中央計算機架中央計算機架 是重要的子系統 提供列車安全距離 控制車輛運行和路徑設定 是位于中央的計算機房

9、間的柜裝儀器3個CPU處理器，分別實時獲取列車數據進行計算，運算結果至少2個CPU相符時才會執行操作命令。第12頁CCOT界面界面v CCOT是調度員操作是調度員操作VCC的控制終端，通過輸入相應的的控制終端，通過輸入相應的VCC命令來命令來完成對列車、道岔等設備的安全控制。完成對列車、道岔等設備的安全控制。第13頁STC的功能的功能v 車站控制器（車站控制器（STC，Station Controller）是）是ATC系系統的安全型軌旁子系統，提供軌旁設備的控制功能，從道統的安全型軌旁子系統，提供軌旁設備的控制功能，從道岔和信號機采集狀態信息并把它們轉發給岔和信號機采集狀態信息并把它們轉發給V

10、CC及現地及現地SMC工作站。它還根據工作站。它還根據VCC或現地或現地SMC工作站的命令來工作站的命令來轉動道岔，轉動道岔，STC根據運營模式（根據運營模式（ATC自動控制模式或后自動控制模式或后退模式）的需要來控制信號機。退模式）的需要來控制信號機。 為車輛控制中心VCC提供聯鎖邏輯信息、 控制道岔轉動、 控制地面信號機信號開/閉、 計軸區段的信息傳遞、 控制站臺緊急停車按鈕等其它軌旁設備。 第14頁感應環線的功能感應環線的功能v感應環線電纜敷設于軌道之間，每感應環線電纜敷設于軌道之間，每25米交叉一次。米交叉一次。車載車載VOBC在其經過每個交叉時檢測到信號相位在其經過每個交叉時檢測到信

11、號相位的變化，并以此來進行其定位計算，列車位置的的變化，并以此來進行其定位計算，列車位置的最小精度為最小精度為1個交叉的個交叉的1/4，即，即6.25米。米。v通信環線（通信環線（LOOP）提供雙向通信和列車定位功）提供雙向通信和列車定位功能。能。v感應環線數據通信系統是感應環線數據通信系統是VCC和車載控制器和車載控制器VOBC之間交換信息的媒介。之間交換信息的媒介。 第15頁感應環線的設備構成感應環線的設備構成v感應環線通信系統由以下設備組成：感應環線通信系統由以下設備組成： 饋電設備（FID，Feed-In Device）； 入口饋電設備（EFID，Entry Feed-In Devic

12、e）； 遠端環線盒（遠程終端盒和遠程饋電盒）； 感應環線電纜和支架。第16頁感應環線部分設備外觀感應環線部分設備外觀v 感應環線感應環線 每25M一個交叉，安裝于軌旁，最長不超過3.2KM。v 饋電設備饋電設備FID 編解碼VOBC對VCC數據電文并監督感應環線的完整性（監聽9kHz環線完整性信號），安裝于信號設備房。第17頁VOBC的功能的功能v 車載控制器（車載控制器（VOBC，Vehicle On-Board Controller）通過通）通過通信環線與信環線與VCC通信通信,控制列車實現控制列車實現ATP及及ATO功能。每列列車配備功能。每列列車配備2個車載控制器個車載控制器VOBC（

13、熱備冗余配置），當其中（熱備冗余配置），當其中1個出現故障時自動個出現故障時自動切換到冗余的備用切換到冗余的備用VOBC上繼續進行列車控制，若上繼續進行列車控制，若2個均發生故障將個均發生故障將對列車實施緊急制動確保安全。對列車實施緊急制動確保安全。 通過控制列車的牽引和制動系統來控制列車運行。 把列車位置、速度、運行方向和設備狀態數據傳送給VCC。 當停車到站時控制列車門開閉。 通過轉速計和加速度計來測量列車速度。 從VCC接收旅客向導信息并將其轉發給車載旅客向導系統（列車廣播、到站信息等）。 與車載列車管理系統TMS（Train Management System）交換健康狀態和性能數據信

14、息。 在列車司機操作面板TOD上顯示列車運營狀態（如實際速度、最高限速等）以及報警信息來指導司機。 第18頁 VCC和和VOBC間的通信間的通信VCCVOBC通信流程圖通信流程圖VCC和VOBC間通過感應環線通信命令報文命令報文運行方向最大速度目標點車門指令制動曲線回應報文回應報文運行方向位置速度系統狀態36kHz信號56kHz信號第19頁其他軌旁設備其他軌旁設備v正線采用正線采用9號道岔號道岔 在ATC模式下，道岔是分動的，即每1副道岔單獨動作 在后退模式下，道岔是聯動的，一條渡線上的2副道岔同時動作v正線信號機采用正線信號機采用4色燈信號機色燈信號機 在ATC模式下顯示藍燈，與列車運行無聯

15、鎖關系，僅有指示作用 在后退模式下顯示紅、綠、黃等色燈信號，與計軸區段、列車位置、道岔位置均有聯鎖關系第20頁車場、車輛段接口車場、車輛段接口v車場位于崇仁路與硚口路區間，車場西口與正線車場位于崇仁路與硚口路區間，車場西口與正線交界處設有轉換區（軌）交界處設有轉換區（軌）v車輛段位于古田一路與竹葉海區間，車輛段出段車輛段位于古田一路與竹葉海區間，車輛段出段線、入段線分別設有線、入段線分別設有2處轉換區（軌）處轉換區（軌）v列車由車場、車輛段進入正線運行，或由正線退列車由車場、車輛段進入正線運行，或由正線退回車場、車輛段均須經過轉換區（軌），并在轉回車場、車輛段均須經過轉換區（軌），并在轉換區（

16、軌）內停車完成正線與車場、車輛段信號換區（軌）內停車完成正線與車場、車輛段信號系統的轉換系統的轉換第21頁列車投入列車投入v車場、車輛段內列車進入正線時的列車投入：車場、車輛段內列車進入正線時的列車投入：車場、車輛段車場、車輛段轉換軌轉換軌正線正線1. 人工車開啟VOBC2. 駛入轉換軌停穩請求自動駕駛模式系統開始自檢列車通過自檢1. 信號系統給出速度碼、目標點2. 駛入正線運行第22頁列車退出列車退出v 正線列車返回車場、車輛段時的列車退出：正線列車返回車場、車輛段時的列車退出：正線正線轉換軌轉換軌車場、車輛段車場、車輛段1. 自動車駛入轉換軌停穩請求變更為人工駕駛關閉VOBC列車轉為人工模

17、式1. 車場、車輛段開放入庫信號2. 駛入車場、車輛段庫內v注意：注意：車場必須先開放入庫信號，使轉換軌防護進路取消，方能使自動列車正常駛入轉換軌；車輛段無需開放接車信號，自動列車亦能正常駛入轉換軌。武漢地鐵控制中心武漢地鐵控制中心第24頁附錄附錄1v 移動閉塞（移動閉塞（Moving Block） 在移動閉塞系統中，與前一列車之間的安全間隔是根據列車當前運行速度、制動曲線以及列車在線路上的位置而動態計算出來的。由于列車位置定位精度高，因此后續列車可以在該線路區段最大允許速度安全地接近前一列車最后一次確認的尾部位置，并與之保持安全制動距離。移動閉塞安全列車間隔原理詳細解釋見下圖：返回返回第25

18、頁附錄附錄2v CBTC： 該系統不依賴傳統的軌道電路向列車車載控制設備傳遞信息，而是利用通信技術實現“車地通信”并實時傳遞“列車定位”信息。通過車載設備、軌旁通信設備實現列車與車站或控制中心之間的信息交換，完成速度控制。系統通過建立車地之間連續、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態可以在車輛和地面之間進行實時可靠的交換，并確定列車的準確位置及列車間的相對距離，保證列車的安全間隔。 實現方式有： 基于交叉感應環線技術 基于無線電臺通信技術 基于泄漏電纜無線傳輸技術 基于裂縫波導管無線傳輸技術返回第26頁附錄附錄3v列車自動防護系統列車自動防護系統ATP 包含了ATC系統中的安全功能，并負責列車安全運行。ATP系統將防止列車敵對移動造成的沖突。ATP系統將防止道岔錯誤轉動/設置而造成的沖突。ATP系統將防止因車門意外打開、列車倒溜而造成的乘客傷害。ATP系統將防止因列車超過線路限速或指令速度而造成對線路的損害。ATP系統通過車地雙向通信系統連續不斷地監督列車在整個系統中的位置。ATP系統根據所需的最短安全停車距離來提供安全列車間隔。安全距離根據線路限速、車輛和ATC特性進行計