1、城市軌道交通信號系統設計簡介 1*第1頁，共19頁。1. 信號系統概述在城市軌道交通中，信號系統是保證列車安全、快捷、正點、高密度不間斷運行的重要技術裝備。為提高運輸能力、降低運營成本、取得良好的社會效益與經濟效益，必須配備現代化的信號安全系統。城市軌道交通的信號系統需要設置行車指揮中心、沿線各車站的地面控制設備及車載控制設備。2*第2頁，共19頁。2.信號系統構成 2.1 世界各大城市的地鐵信號系統大多采用列車自動控制系統（簡稱ATC，Automatic Train Control）。通常由三個子系統組成：列車自動監控子系統（簡稱ATS，Automatic Train Supervision

2、）；列車自動防護子系統（簡稱ATP，Automatic Train Protection）；列車自動運行子系統（簡稱ATO，Automatic Train Operation）。2.2 信號系統設備按地域劃分,可分為:控制中心設備；車站與軌旁設備；車載設備；車輛段與停車場設備;維修中心設備。3*第3頁，共19頁。3 .信號系統閉塞方式目前在世界各大城市的城市軌道交通工程中投入使用的信號ATC系統按閉塞方式劃分，主要有下列制式 ：固定閉塞 準移動閉塞 移動閉塞 4*第4頁，共19頁。3.1 固定閉塞特點采用傳統的多信息音頻軌道電路 列車以固定的閉塞分區為最小行車間隔，需設置防護區段。 列車速度監

3、控采用階梯式控制方式。 80年代技術水準不足：該類系統存在傳輸信息量較少，列車運行控制精度不高，運行舒適度較低、增加司機的勞動強度，線路通過能力的難以進一步提高等缺陷 使用經驗：北京地鐵一號線、上海地鐵一號線的信號系統其分別引進的英國西屋公司（WRSL）和美國GRS公司的ATC系統，該系統屬上世紀7080年代的技術。均屬固定閉塞的ATC系統。5*第5頁，共19頁。固定閉塞ATC系統控制曲線示意圖速度碼75/55速度碼55/35速度碼35/0距離速度緊急制動曲線實際速度曲線保護區段速度1速度2速度36*第6頁，共19頁。3.2 準移動閉塞ATC系統特點采用數字音頻無絕緣軌道電路或其他傳輸方式實現

4、連續曲線速度控制模式 列車以固定的閉塞分區為最小行車間隔，需設保護距離。 具有較大的信息傳輸量和較強的抗干擾能力。 系統的ATP采用速度/距離曲線的控制方式，提高了列車運行的平穩性，可以達到較好的節能效果，乘客的乘坐舒適度也可得到相應提高。 屬于上世紀90年代技術水準不足：準移動閉塞系統是各公司的獨立開發的，硬件及軟件的差異很大，很難實現兼容。 并且對相關專業接口的差異性，設計相對困難。使用經驗：上海地鐵2號線、天津津濱快速軌道交通線引進美國USSI公司；深圳地鐵一期工程、廣州地鐵1號線、2號線引進德國SIEMENS公司、上海3、4號線（明珠線）引進法國ALSTOM公司、應用于西班牙馬德里地鐵

5、和英國倫敦地鐵Jubilee新線英國西屋公司的ATC系統。 7*第7頁，共19頁。準移動閉塞ATC系統連續曲線速度控制示意圖距離速度緊急制動速度曲線實際速度曲線常用制動速度曲線保護距離8*第8頁，共19頁。3.3 移動閉塞ATC系統 特點采用地面交叉感應環線、漏纜、裂縫波導管或擴頻電臺等通信方式實現車地、地車間雙向實時的數據傳輸，實現實時不間斷車地雙向通信，不間斷的對列車各種速度進行監控。移動閉塞系統線路無固定劃分的閉塞分區，列車間的間隔是動態的，可實現較短的行車間隔。可方便實現完全防護的列車雙向運行模式 。 代表了國際先進水平 。不足：工程實施經驗較少，系統成熟性有待進一步檢驗、系統國產化有

6、待進一步深化。目前無地下開通和經受大客流沖擊的經驗。 使用經驗：加拿大溫哥華“天車線”、拉斯維加斯的NOMORAIL 、香港KCRC西線鐵路、吉隆坡城市輕軌 、香港迪斯尼線新加坡東北線 (ALSTOM)；美國舊金山BART線（英國GE公司）。目前國內使用的移動閉塞系統主要有：除武漢輕軌已開通外，北京地鐵環線改造、北京機場線采用阿爾斯通公司的系統，上海地鐵8、6、9號線、廣州地鐵3號線、北京地鐵10號線采用的阿爾卡特公司的系統和廣州地鐵4、5號線和北京地鐵4號線使用的SIEMENS公司的系統都是正在實施階段。9*第9頁，共19頁。移動閉塞ATC系統連續曲線速度控制示意圖距離速度緊急制動速度曲線實

7、際速度曲線常用制動速度曲線保護距離10*第10頁，共19頁。3.4 國內目前實施的主要移動閉塞項目調查阿爾斯通（ALSTOM） 公司 西門子(SIEMENS )公司 阿爾卡特(Alcatel)公司 USSI公司主要供貨業績北京地鐵環線改造 、北京機場線廣州4號線、廣州5號線、北京10號線、南京地鐵2號線上海地鐵8號線、9號線、6號線 沈陽地鐵1號線輔助列車檢查設備 計軸車-地通信方式波導/無線 無線感應環/無線 無線后備模式 點式+站間閉塞 （機場線僅站間閉塞）點式超防+站間閉塞 簡單超防+站間閉塞 點式超防+站間閉塞11*第11頁，共19頁。4. 基于通信的移動閉塞信號系統（CBTC）后備系

8、統簡介4.1后備系統的必要性目前在建及擬建的城軌交通項目中，信號系統大多采用CBTC(Communications-Based Train Control)系統，該系統為目前最先進的列車運行控制系統，國外有CBTC系統無后備系統的運營經驗，但是根據目前國內實施的CBTC項目來看，CBTC系統采用適當的后備系統還是必要的，主要考慮如下幾點：4.1.1 線路開通初期，信號系統不具備ATP/ATO開通條件的臨時過渡期間列車運行時。如廣州的3、4、5號線，上海的8號線、9號線、6號線等，均由于工期緊張等原因，采用先開通后備系統，線路開通運營后再調試CBTC系統的方式。4.1.2 晚間工程車運行時。工程

9、車一般不裝備車載信號系統，若無后備系統，工程車的安全只能通過人工保證，存在安全隱患。4.1.3 CBTC系統失去車地通信。12*第12頁，共19頁。4.2 后備系統構成后備系統可實現以下二級技術條件 ：站間閉塞模式：在各站計算機聯鎖設備完好的情況下，由聯鎖系統提供站間自動閉塞功能，列車按照信號機顯示行車，列車由司機人工控制保證安全。點式防護模式：該模式具有全程的ATP防護。如果司機喪失警惕越過紅燈，車載控制器會通過軌旁設備接收到的信息觸發緊急制動，以保證了運行的安全。 13*第13頁，共19頁。4.3 后備系統原理示意圖 F 實際列車速度曲線 (ATO curve) ATP曲線 預告功能信標

10、防護區段* 安全防護距離（約2530m） 限速 * 停車點 14*第14頁，共19頁。5. 信號系統國產化 5.1 信號國產化方案信號系統設備國產化既要符合技術政策的要求，同時也要結合工程的實際情況，滿足其功能需求和工程的要求。在系統設備招標的基礎上，建議采用由國產設備、國產化設備和引進設備混合組成。優先選用國內能提供的設備和器材。目前國內尚無滿足安全和功能要求的成套ATC系統設備。與國外供貨商通過技術合作與技術轉讓，參與系統設計，合作完成國產化設備的生產及工程應用軟件編制、系統安裝、系統調試、服務培訓等工作，從而全面掌握ATC系統產品的性能，為系統的維護、應用打下良好的基礎，最終實現國產化和

11、降低造價。15*第15頁，共19頁。5.2 信號系統國產化實施情況國內運營的城軌系統大多采用引進的準移動閉塞ATC信號系統，其中卡斯柯公司的ATS系統在北京13號線、天津地鐵1號線、大連輕軌、長春輕軌和德黑蘭地鐵等城軌項目均得到應用。卡斯柯公司作為阿爾斯通公司的聯合體的成員，其微機聯鎖系統也將在北京地鐵5、10號線、機場線等項目中得到應用。數字軌道電路、室外信號機、轉轍機、電源、光電纜及車輛段、停車場計算機聯鎖、計算機監測可采用國產或合資設備。正在實施的上海地鐵8、6、9號線、廣州地鐵4、5號線均為基于通信的移動閉塞方式，今年中標的北京地鐵4、10、2號線改造和機場線等均采用CBTC系統。其關

12、鍵產品ATP/ATO的核心部分還需要引進。國內可配套生產的其它設備及材料詳見。目前的信號系統設備國產化率可達60%左右，隨著CBTC信號系統工程的實施，以及更多的國內廠家的參與，預計國產化率會達到國家計委要求的70%國產化率。16*第16頁，共19頁。信號系統主要材料、設備及來源表范圍設備名稱設備來源主要供貨商車站及地面設備(含試車線)ATS車站分機部分引進上海卡斯柯,北京鐵科院等軌旁通信設備部分引進SIEMENS,US&S,ALCATEL,ALSTOM等信標部分引進ATP/ATO軌旁設備、計算機聯鎖部分引進SIEMENS,US&S,ALCALTEL, ALSTOM (上海卡斯柯)等交流轉轍機國產西安信號工廠,天津信號工廠,太原電務器材廠電源屏及UPS國產艾默生、梅蘭日蘭、鼎漢等車載設備ATP/ATO車載信號設備部分引進SIEMENS,US&S,ALCATEL,ALSTOM 等控制中心設備ATS中央系統部分引進上海卡斯柯,北京鐵科院等電源屏及UPS國產梅蘭日蘭、梅蘭日蘭、鼎漢等17*第17頁，共19頁。信號系統主要材料、設備及來源表（續上表）范圍設備名稱設備來源主要供貨商車輛段、停車場設備ATS車站分機部分引進進上海卡斯柯,北京鐵科院等計算機聯鎖國產鐵科院、北京全路通、上海卡斯柯、北京交大等計算機監測國產北京鐵科院,