1、第7章城市軌道交通系統的構成信號與通信系統第7章城市軌道交通系統的構成信號與通信系統【學習目標】【教學建議】7.1城市軌道交通信號系統的作用、特點和組成7.2信號基礎設備7.3聯鎖設備7.4列車自動控制系統7.5通信傳輸系統7.6電話系統7.7無線調度系統7.8閉路電視7.9廣播系統7.10時鐘系統【實踐操作】第7章城市軌道交通系統的構成【評價跟進】第7章城市軌道交通系統的構成ZW.tif【學習目標】1.能掌握城市軌道交通信號與通信系統的概念和作用。2.能說出信號與通信系統中的各個不同功能的系統的作用。3.能說明信號與通信系統中各系統的基本工作原理和相互之間的關系。【教學建議】1.教學場地：在

2、多媒體教室和信號與通信模擬實訓室中進行，課后可實地參觀。2.設備要求：軌道、道岔和軌道電路模型各1套，行車調度模擬沙盤1個，聯鎖系統和ATC系統仿真軟件各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、旅客信息系統各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的作用、特點和組成1.信號系統的作用和特點2.信號系統的組成7.2信號基礎設備1.信號機圖7-1信號系統的組成7.2信號基礎設備圖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、數目和亮燈的狀態來表示信號。7.2信號基礎設備(2)地面信號機1)地面信號機的設置

3、原則。2)信號機的設置。3)信號顯示的顏色。2.轉轍機1)轉換道岔的位置，根據需要定位和反位，要求具有足夠大的拉力，可帶動尖軌往返運動；當尖軌受阻不能運動到底時，應隨時通過操縱使尖軌回復原位。2)道岔轉至所需位置而且貼緊后，實現鎖閉。3)正確地反映道岔的實際位置，道岔的尖軌貼于基本軌后，正確地給出相應的表示。7.2信號基礎設備4)道岔被擠或因故處于“四開”(兩側尖軌均不密貼)位置時，及時給出報警或表示，在道岔被擠未修復前不應再使道岔轉換。3.軌道電路(1)軌道電路的基本原理軌道電路是以鐵路線路軌道作為導體，兩端加以機械絕緣，接上送電和受電設備構成的電路(見圖7-3)。圖7-3最簡單的軌道電路7

4、.2信號基礎設備1)軌道電路的兩端分別設有送電端和軌道繼電器(見圖7-4)。圖7-4軌道繼電器7.2信號基礎設備2)當軌道電路內鋼軌完整，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。4)當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，軌道電路設備反映鋼軌斷軌。(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信號基礎設備圖7-5音頻軌道電路原理圖1)

5、傳輸軌道電路報文。2)傳輸ATP列車報文。3)雙向發送信息，具有方向性。7.2信號基礎設備4)作為列車的定位設備。4.UPS電源設備圖7-6UPS結構圖(1)后備式UPS市電正常工作時，僅對市電起穩壓作用。(2)在線式UPS在線式開機逆變器始終處于工作狀態，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信號基礎設備(3)在線互動式UPS市電正常時，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化為交流電并給負載供電。7.3聯鎖設備(1)控制臺控制臺是車站值班員指揮行車、調車控制中心指揮列車運

6、行和調車作業的控制中心。(2)區段人工解鎖區段人工解鎖是在更換繼電器、軌道電路停電恢復時解鎖設備，恢復電路到正常狀態；或者道岔區段不能解鎖時辦理故障解鎖，取消進路時不能關閉信號的情況下關閉信號。(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.計算機聯鎖(1)表示操作層表示操作層是人機界面，是將設備和列車運行情況進行圖形化顯示，可通過鼠標和鍵盤操作命令實現聯鎖命令操作，接受操作員命令給邏輯層處理。(2)邏輯層邏輯層是系統核心，是對聯鎖邏輯的處理。7.3聯鎖設備1)2取2。圖7-72取2系統7.3聯鎖設備2)3取2。(3)執行表示層執行表示層是邏輯層和設備驅動層的接口，

7、它分解邏輯層的命令，控制設備驅動層驅動設備，將采集設備驅動層的表示信息給邏輯層。(4)設備驅動層設備驅動層是現場設備的驅動設備。(5)現場設備層現場設備層如道岔、轉轍機、信號機和軌道電路等現場設備。3.聯鎖系統的控制(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聯鎖設備2)正常解鎖。圖7-8三點解鎖(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列車自動控制系統圖7-9連續式ATC速度碼系統1.列車自動防護系統(Automatic(1)列車駕駛模式7.4列車自動控制系統1)ATO模式。2)SM模式

8、。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列車自動控制系統圖7-10分級制動7.4列車自動控制系統圖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(Automatic7.4列車自動控制系統(1)ATO的工作原理ATO系統從ATP系統獲得最大允許速度和列車實時速度，并根據ATS系統和定位系統的信息，發出牽引和制動命令，駕駛車輛運行。(2)車門控制ATO只在自動模式下執行車門開啟。(3)ATO和ATP的關系圖7-12ATO和ATP的關系7.4列車自動控制系統 曲線為ATP計算的列車緊急制動曲線，列車一旦觸及此曲線，A

9、TP啟動緊急制動，直到停車。曲線為ATP系統計算的制動曲線，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，列車實現平穩制動。3.列車自動監控系統(Automatic(1)ATS系統的構成ATS系統主要包括控制中心設備和車站(車輛段)設備。1)控制中心設備。7.4列車自動控制系統圖7-13ATS系統控制中心設備2)車站設備。(2)ATS系統的主要功能7.4列車自動控制系統1)列車監視。2)時刻表處理。3)自動建立進路。4)列車運行調整。(3)ATS系統的控制1)中央級控制。2)車站級控制。3)現場控制。7.5通

10、信傳輸系統1.傳輸系統的結構圖7-14傳輸系統結構7.5通信傳輸系統(1)光纖骨干網光纖骨干網貫穿整個傳輸介質，有光纖、電纜兩種傳輸介質。(2)網絡節點網絡節點是用戶訪問網絡、使用網絡的途徑。(3)用戶接口卡用戶接口卡是用戶接入系統的硬件工具，其功能是使自身系統無限向外延伸。(4)網絡管理系統通常是基于主流、成熟的操作系統，具有友好的操作界面，其功能是負責對傳輸網絡的配置、擴展、管理和維護。2.傳輸系統的運行方式3.光纖通信(1)光纖的結構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(2)光纖通信的安全光纖傳輸所依靠的是高能量的激光

11、，其直徑為10100m，極其微小，在使用中要特別注意以下幾點：不要調整或修改激光及其控制電路；不要直接看光學端口或者光纖的末端；在準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眼睛和皮膚傷害。7.6電話系統1.公務電話圖7-15環形結構7.6電話系統2.調度電話3.站內和軌旁電話7.7無線調度系統7.8閉路電視(1)圖像顯示車站工作人員對本車站監視圖像的選擇顯示，自動循環顯示設定的固定分組圖像，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取。(3)圖像文字疊加車站設備可疊加顯示必要信息，如車站名稱、

12、攝像機位置編號、日期時間等，維護人員可更改疊加信息，中心設備也可疊加調度人員專用信息。(4)駕駛員監視功能為駕駛員提供當前站臺監視，以保證乘客上下車安全；供駕駛員查看車門和屏蔽門的開關，防止夾傷乘客。7.9廣播系統7.10時鐘系統1.時鐘系統的組成2.時鐘系統的控制模式(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晶振運作提供子鐘時間信號，但不給其他系統提供時間信號。1.商用通信系統的構成1)電源系統是為無線覆蓋系統設備和傳輸系統設備等提供可靠的工作

13、電源。7.10時鐘系統2)傳輸系統是基于光纖的寬帶綜合業務數字傳輸網絡，主要為商用通信運營商提供傳輸服務，在移動通信系統基站至信號引入站之間提供傳輸通道，同時可為無線覆蓋系統網管監控提供傳輸通道。3)無線覆蓋系統，在每個地下車站商用通信機房各設置1套POI平臺，移動通信基站的下行信號經由POI合路后，再分別傳送至站臺層、上下行隧道區間、站廳層、出入口通道、商業區及換乘通道，完成射頻信號的下行覆蓋；反之，來自站臺層、上下行隧道區間、站廳層、出入口通道、商業區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時鐘系統圖7-16漏泄同軸電纜工作原理【實踐操作】1.操作練習1)在實訓室中完成對信號和通信系統的感性認識和作用了解，并在OCC和列車模擬駕駛中感受信號和通信系統的作用。2)根據對信號與通信系