1、第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成信 號與通信系統(tǒng) 第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成信號與通信系統(tǒng) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 【教學(xué)建議】 7.1城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用、特點和組成 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 7.3聯(lián)鎖設(shè)備 7.4列車自動控制系統(tǒng) 7.5通信傳輸系統(tǒng) 7.6電話系統(tǒng) 7.7無線調(diào)度系統(tǒng) 7.8閉路電視 7.9廣播系統(tǒng) 7.10時鐘系統(tǒng) 【實踐操作】 第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成 【評價跟進】 第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成 ZW.tif 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.能掌握城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)的概念和作用。 2.能說出信號與通信系統(tǒng)中的各個不同功能的系統(tǒng)的作用。 3.能說明信號與通信系統(tǒng)中各系統(tǒng)的基本工作原理

2、和相互之間的關(guān) 系。 【教學(xué)建議】 1.教學(xué)場地：在多媒體教室和信號與通信模擬實訓(xùn)室中進行，課后 可實地參觀。 2.設(shè)備要求：軌道、道岔和軌道電路模型各1套，行車調(diào)度模擬沙盤 1個，聯(lián)鎖系統(tǒng)和ATC系統(tǒng)仿真軟件各1套；傳輸電纜和光纜模型1 套，站臺、站廳閉路電視1套，有線廣播系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)各1套。 3.課時要求：共6課時，其中課堂講授4課時，模擬操作2課時。 7.1城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用、特點和組成 1.信號系統(tǒng)的作用和特點 2.信號系統(tǒng)的組成 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 1.信號機 圖7-1信號系統(tǒng)的組成 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 圖7-2信號機 (1)色燈信號機色燈信號機是以其顯示燈光的顏色、數(shù)

3、目和亮燈的 狀態(tài)來表示信號。 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 (2)地面信號機 1)地面信號機的設(shè)置原則。 2)信號機的設(shè)置。 3)信號顯示的顏色。 2.轉(zhuǎn)轍機 1)轉(zhuǎn)換道岔的位置，根據(jù)需要定位和反位，要求具有足夠大的拉力， 可帶動尖軌往返運動；當(dāng)尖軌受阻不能運動到底時，應(yīng)隨時通過操 縱使尖軌回復(fù)原位。 2)道岔轉(zhuǎn)至所需位置而且貼緊后，實現(xiàn)鎖閉。 3)正確地反映道岔的實際位置，道岔的尖軌貼于基本軌后，正確地 給出相應(yīng)的表示。 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 4)道岔被擠或因故處于“四開”(兩側(cè)尖軌均不密貼)位置時，及時 給出報警或表示，在道岔被擠未修復(fù)前不應(yīng)再使道岔轉(zhuǎn)換。 3.軌道電路 (1)軌道電路的基本原理軌道電

4、路是以鐵路線路軌道作為導(dǎo)體，兩 端加以機械絕緣，接上送電和受電設(shè)備構(gòu)成的電路(見圖7-3)。 圖7-3最簡單的軌道電路 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 1)軌道電路的兩端分別設(shè)有送電端和軌道繼電器(見圖7-4)。 圖7-4軌道繼電器 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 2)當(dāng)軌道電路內(nèi)鋼軌完整，沒有列車占用軌道時，繼電器吸起，表 示軌道電路空閑。 3)當(dāng)軌道電路被列車占用，軌道電路被輪對分路，輪對電阻遠小于 軌道繼電器線圈的電阻，流經(jīng)軌道繼電器的電流大大減小，軌道繼 電器落下，表示軌道電路被占用，這時軌道電路呈分路狀態(tài)。 4)當(dāng)軌道電路的鋼軌被折斷，軌道電路受電端軌道繼電器中無電流 通過，此時，軌道電路設(shè)備反映鋼軌斷軌。

5、 (2)音頻軌道電路城市軌道交通的軌道電路不僅用來檢測列車的占 用，更重要的是傳輸列車的行車信息。 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 圖7-5音頻軌道電路原理圖 1)傳輸軌道電路報文。 2)傳輸ATP列車報文。 3)雙向發(fā)送信息，具有方向性。 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 4)作為列車的定位設(shè)備。 4.UPS電源設(shè)備 圖7-6UPS結(jié)構(gòu)圖 (1)后備式UPS市電正常工作時，僅對市電起穩(wěn)壓作用。 (2)在線式UPS在線式開機逆變器始終處于工作狀態(tài)，市電正常時， UPS先將市電變成直流給蓄電池充電，然后逆變成交流電給負(fù)載； 市電故障時，由蓄電池供電，逆變器輸出正常交流電。 7.2信號基礎(chǔ)設(shè)備 (3)在線互動式UPS市電正

6、常時，逆變器反向工作給蓄電池充電； 市電異常后，逆變器工作，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電并給負(fù) 載供電。 7.3聯(lián)鎖設(shè)備 (1)控制臺控制臺是車站值班員指揮行車、調(diào)車控制中心指揮列車 運行和調(diào)車作業(yè)的控制中心。 (2)區(qū)段人工解鎖區(qū)段人工解鎖是在更換繼電器、軌道電路停電恢 復(fù)時解鎖設(shè)備，恢復(fù)電路到正常狀態(tài)；或者道岔區(qū)段不能解鎖時辦 理故障解鎖，取消進路時不能關(guān)閉信號的情況下關(guān)閉信號。 (3)繼電器、繼電器組合及組合架繼電器部分是6502電氣集中的邏 輯核心。 2.計算機聯(lián)鎖 (1)表示操作層表示操作層是人機界面，是將設(shè)備和列車運行情況 進行圖形化顯示，可通過鼠標(biāo)和鍵盤操作命令實現(xiàn)聯(lián)鎖命令操作，

7、 接受操作員命令給邏輯層處理。 (2)邏輯層邏輯層是系統(tǒng)核心，是對聯(lián)鎖邏輯的處理。 7.3聯(lián)鎖設(shè)備 1)2取2。 圖7-72取2系統(tǒng) 7.3聯(lián)鎖設(shè)備 2)3取2。 (3)執(zhí)行表示層執(zhí)行表示層是邏輯層和設(shè)備驅(qū)動層的接口，它分解 邏輯層的命令，控制設(shè)備驅(qū)動層驅(qū)動設(shè)備，將采集設(shè)備驅(qū)動層的表 示信息給邏輯層。 (4)設(shè)備驅(qū)動層設(shè)備驅(qū)動層是現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備。 (5)現(xiàn)場設(shè)備層現(xiàn)場設(shè)備層如道岔、轉(zhuǎn)轍機、信號機和軌道電路等 現(xiàn)場設(shè)備。 3.聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制 (1)進路的建立進路建立指進路開始辦理到防護該進路的信號機開 放的這一階段。 (2)進路解鎖 1)取消進路。 7.3聯(lián)鎖設(shè)備 2)正常解鎖。 圖7-8三

8、點解鎖 (3)列車運行的三級控制 1)中心級控制。 2)遠程控制終端的控制。 3)站級控制。 7.4列車自動控制系統(tǒng) 圖7-9連續(xù)式ATC速度碼系統(tǒng) 1.列車自動防護系統(tǒng)(Automatic (1)列車駕駛模式 7.4列車自動控制系統(tǒng) 1)ATO模式。 2)SM模式。 3)RM模式。 4)URM模式。 (2)ATP的工作原理 1)列車檢測。 2)列車自動限速。 3)制動模式。 7.4列車自動控制系統(tǒng) 圖7-10分級制動 7.4列車自動控制系統(tǒng) 圖7-11一級制動 4)制動方式。 5)車門控制。 2.列車自動駕駛系統(tǒng)(Automatic 7.4列車自動控制系統(tǒng) (1)ATO的工作原理ATO系統(tǒng)從

9、ATP系統(tǒng)獲得最大允許速度和列車 實時速度，并根據(jù)ATS系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的信息，發(fā)出牽引和制動命 令，駕駛車輛運行。 (2)車門控制ATO只在自動模式下執(zhí)行車門開啟。 (3)ATO和ATP的關(guān)系 圖7-12ATO和ATP的關(guān)系 7.4列車自動控制系統(tǒng) 曲線為ATP計算的列車緊急制動曲線，列車一旦觸及此曲線，AT P啟動緊急制動，直到停車。曲線為ATP系統(tǒng)計算的制動曲線，此 時的速度只是較ATP給出的最大速度略低，系統(tǒng)給出警告，不啟動 緊急制動。此時的減速度與最大常用制動相同。曲線為ATO的正 常駕駛曲線，列車實現(xiàn)平穩(wěn)制動。 3.列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(Automatic (1)ATS系統(tǒng)的構(gòu)成ATS系

10、統(tǒng)主要包括控制中心設(shè)備和車站(車輛段) 設(shè)備。 1)控制中心設(shè)備。 7.4列車自動控制系統(tǒng) 圖7-13ATS系統(tǒng)控制中心設(shè)備 2)車站設(shè)備。 (2)ATS系統(tǒng)的主要功能 7.4列車自動控制系統(tǒng) 1)列車監(jiān)視。 2)時刻表處理。 3)自動建立進路。 4)列車運行調(diào)整。 (3)ATS系統(tǒng)的控制 1)中央級控制。 2)車站級控制。 3)現(xiàn)場控制。 7.5通信傳輸系統(tǒng) 1.傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖7-14傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7.5通信傳輸系統(tǒng) (1)光纖骨干網(wǎng)光纖骨干網(wǎng)貫穿整個傳輸介質(zhì)，有光纖、電纜兩種 傳輸介質(zhì)。 (2)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)、使用網(wǎng)絡(luò)的途徑。 (3)用戶接口卡用戶接口卡是用戶接入系統(tǒng)的

11、硬件工具，其功能是 使自身系統(tǒng)無限向外延伸。 (4)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通常是基于主流、成熟的操作系統(tǒng)，具有友好的 操作界面，其功能是負(fù)責(zé)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的配置、擴展、管理和維護。 2.傳輸系統(tǒng)的運行方式 3.光纖通信 (1)光纖的結(jié)構(gòu)及其原理光纖是用石英玻璃(SiO2)制成的雙層同心 圓柱，在包層外有兩層涂覆物來保護光纖。 7.5通信傳輸系統(tǒng) (2)光纖通信的安全光纖傳輸所依靠的是高能量的激光，其直徑為 10100m，極其微小，在使用中要特別注意以下幾點：不要調(diào)整或 修改激光及其控制電路；不要直接看光學(xué)端口或者光纖的末端；在 準(zhǔn)備好連接電纜之前請不要移除保護蓋；小心接觸破損的光纖，避 免銳利的光纖可能引起

12、眼睛和皮膚傷害。 7.6電話系統(tǒng) 1.公務(wù)電話 圖7-15環(huán)形結(jié)構(gòu) 7.6電話系統(tǒng) 2.調(diào)度電話 3.站內(nèi)和軌旁電話 7.7無線調(diào)度系統(tǒng) 7.8閉路電視 (1)圖像顯示車站工作人員對本車站監(jiān)視圖像的選擇顯示，自動循 環(huán)顯示設(shè)定的固定分組圖像，人工單選一個車站的圖像顯示到任一 顯示器上。 (2)錄像功能錄取車站的所有圖像，所錄制圖像可回放到顯示器或 遠程調(diào)取。 (3)圖像文字疊加車站設(shè)備可疊加顯示必要信息，如車站名稱、攝 像機位置編號、日期時間等，維護人員可更改疊加信息，中心設(shè)備 也可疊加調(diào)度人員專用信息。 (4)駕駛員監(jiān)視功能為駕駛員提供當(dāng)前站臺監(jiān)視，以保證乘客上下 車安全；供駕駛員查看車門和

13、屏蔽門的開關(guān)，防止夾傷乘客。 7.9廣播系統(tǒng) 7.10時鐘系統(tǒng) 1.時鐘系統(tǒng)的組成 2.時鐘系統(tǒng)的控制模式 (1)中央控制運行模式中央控制運行模式是系統(tǒng)正常狀況的控制模 式。 (2)車站級控制模式車站級控制模式是一級母鐘不能正常接收GPS 信號且故障不能向二級母鐘傳送時間信號時使用，此時二級母鐘靠 自身高穩(wěn)晶振運作提供子鐘時間信號，但不給其他系統(tǒng)提供時間信 號。 1.商用通信系統(tǒng)的構(gòu)成 1)電源系統(tǒng)是為無線覆蓋系統(tǒng)設(shè)備和傳輸系統(tǒng)設(shè)備等提供可靠的工 作電源。 7.10時鐘系統(tǒng) 2)傳輸系統(tǒng)是基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要為商用 通信運營商提供傳輸服務(wù)，在移動通信系統(tǒng)基站至信號引入站之間

14、 提供傳輸通道，同時可為無線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)控提供傳輸通道。 3)無線覆蓋系統(tǒng)，在每個地下車站商用通信機房各設(shè)置1套POI平臺， 移動通信基站的下行信號經(jīng)由POI合路后，再分別傳送至站臺層、 上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成 射頻信號的下行覆蓋；反之，來自站臺層、上下行隧道區(qū)間、站廳 層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道的上行信號，通過POI合路后， 再分別送到各移動通信運營商基站的上行信號接收端，完成射頻信 號的上行傳輸。 2.漏泄同軸電纜 7.10時鐘系統(tǒng) 圖7-16漏泄同軸電纜工作原理 【實踐操作】 1.操作練習(xí) 1)在實訓(xùn)室中完成對信號和通信系統(tǒng)的感性認(rèn)識和作用了解，并在 OCC和列車模擬駕駛中感受信號和通信系統(tǒng)的作用。 2)根據(jù)對信號與通信系統(tǒng)的初步