城市轨道交通信号控制系统系统地研究毕业论文设计docWord格式文档下载.docx

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就是保证列车或调车车列在其进路上运行的安全。

进路的控制过程：

一条进路的控制过程可分为进路建立〔排列〕和进路解锁两个大的阶段。

进路的建立阶段是指从车站操作人员开始办理进路、到防护进路的信号机开放这一阶段；

进路的解锁是指从列车驶入信号机后方〔驶入进路〕，到出清进路中全部道岔区段这阶段，或者是操作人员解除已建进路的阶段。

进路建立阶段：

进路建立过程分成6个小阶段：

（1）操作阶段

（2）选路阶段（3）道岔转换阶段

（4）一致性检查阶段（5）进路锁闭阶段（6）开放信号阶段

进路解锁：

就是取消已建立的进路，其中包括解除对道岔和敌对进路的锁闭。

根据解锁的条件和时机，有5种进路解锁方式，即：

（1）取消进路

（2）非常解锁（3）正常解锁

（4）中途折返解锁〔5〕故障解锁

信号闭塞

所谓闭塞就是指利用信号设备把铁路线路人为地划分成假如干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。

日前，信号闭塞原如此是按照ATP/ATO制式来划分的，基木上可分为三类，即：

固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。

1.2信号作用

1、保证行车安全

2、提高运输能

1.2.1信号与信号显示

1、信号：

在行车调车工作中，对乘务人员与行车有关人员指示运行条件而规定的物理特征符号。

2、信号显示：

是信号的显示方式，显示含义和使用方法的统称。

3、信号的分类：

视觉信号和听觉信号。

1.2.2信号的分类

1、视觉信号：

以颜色、形状、位置、显示数目和灯光状态等表达的信号。

如信号机、信号灯、信号旗、信号牌、信号表示器、信号标志等。

2、听觉信号〔音响信号〕：

以不同器具发出的音响的强度、频率和音响长短时间等表达的信号。

如停车信号显示不明或灯光熄灭时，列车停在信号机前用无线调度通知运转车长，通知不到时鸣笛一长声，停车等候2分钟，未显示信号时以遇到阻碍能随时停车的速度继续运行不超过20KM/H。

图1.1信号的分类

1.3系统的可靠性分析

随着我国城市轨道交通的迅猛开展，运量日益增长，列车运行密度不断加大，为了保障运营系统的安全、高效，配置一套科学、合理的信号系统成为大家关注的核心。

目前，对于信号系统设计方案的取舍，注重其功能的实现和价格的上下，而很少甚至没有从安全和可靠性方面进展分析比拟，其结果是造成系统性能和用途不协调，投资大小和投资方向的准确性下降，通俗地说不是“大马拉小车〞就是“小马拉大车〞。

本文将从列车检测方式、机车信号选择、设备控制方式等的安全和可靠，陛方面进展分析，希望能够对信号系统的方案设计提供—些借鉴。

城市轨道交通的信号系统担当着控制和指挥列车运行的任务,是影响整个城轨交通系统运营安全和效益的关键点。

1.3.1可靠性评估

在信号系统的设计时，除了系统安全性外，可靠性评估也是非常重要的，高度的可靠性也是高安全性的一个重要保障。

为了能够放心地在实际中运用，设计一个完善的信号系统必须定量地分析出系统的可靠性指标。

例如：

在国铁规中，已明确了列车超速防护的车上设备的平均无故障时间（MTBF）不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。

1.3.2ATP系统的正常驾驶模式下

在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。

降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。

不过，诙漠式并不能防止所有风险，特别是不能保护列车不闯关闭的信号机，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。

鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99．99％。

其中，月为系统可靠性概率；

T为系统设计寿命；

MTBF为平均无故司隔时间。

2城轨信号系统

城轨信号系统分正线与车辆段两个局部。

一般正线有微机联锁、ATP/ATO轨旁设备、ATP/ATO车载单元设备，以与OCC〔运行控制中心〕的ATS设备组成；

而车辆段主要由6502电气集中组成。

2.1信号标志

1、定义：

表示地铁线路所在地点的情况和状态，指示行车人员依据标志的要求与时正确地进展相关作业与操作的标志。

2、与地铁行车相关的信号标志主要有以下几种：

（1）警冲标：

在两条线路集合处，为了防止停留在一线的车辆与领线上的车辆发生侧面冲撞而设在两集合线路之间隔4米的中间的标志。

股道之间间距不足4米时应设在两线路中心线最大间距的起点处。

（2）站界标：

车站与区间的分界处的标志，主要用于车站管辖围区界划分和列车运行时位置识别。

（3）鸣笛标：

要求司机鸣笛的标志，一般设在道口、桥梁、隧道口以与线路状况复杂地段的外方规定位置。

（4）停车牌：

指示列车停车位置的标志。

通常用于车站站台规定的乘客上下车的停车地点以与列车折返时指示司机停车的地点，它固定设置在规定位置。

（5）一度停车标志：

要求列车〔机车〕在该地点停车后进展确认线路、道岔以与进展相关操作后继续行驶的指示标志。

（6）车挡表示器：

设在线路尽头线车挡上的表示器，便于司机以与调车员确认车挡位置。

隧道显示红色灯光，地面线路昼间使用红色方牌、夜间使用红色灯光。

（7）接触网终止标：

表示接触网已经终止的标记，设在接触网中端，警告司机不准越过该标，防止脱弓。

在这些标志中有些具有警告意义和防护功能，他们与运行信号显示有一样性质的含义。

2.2信号根底器材

2.2.1信号机

车辆段和各联锁站〔带有道岔的车站〕安装有地面信号机，没有道岔的车站不安装地面信号机，但所有的车站均安装有发车表示器（DTI），终端站尽头端安有红灯信号机。

高柱型、矮柱型

单显示、二显示、三显示

机构型号含义：

X信号；

S色灯；

G高柱〔A矮柱〕；

HL——红绿二显示色灯信号机：

用不同颜色来显示信号。

透镜式：

一组透镜给出一个颜色的灯光。

如果显示多种颜色信号灯光时就要有多组透镜一一多灯式。

特点：

结构简单，合于生产，安全可靠但显示距离有限，安装在曲线上时，不能保证连续显示。

探照式：

一组透镜能显示出三个颜色单灯式。

节省电能，显示距离远，结构复杂，制造工艺要求严格，维修困难。

图2.1信号器材

2.2.2号机开放的意义

（1）正线

红灯——禁止；

绿灯——进路空闲、进路道岔开通直股；

黄灯——进路空闲、进路道岔开通侧向；

黄灯+红灯——引导信号〔一般60秒不通过就复原〕。

（2）车辆段〔入、出厂信号〕

黄灯+红灯—一引导进车厂；

黄灯——允许进〔出〕车厂；

月白灯——允许调车；

红灯——禁止。

（3）停车库与联络线〔交接线〕入口处调车信号机为红色、白色灯光显示，其他信号机为蓝色、白色灯光显示。

红、蓝色灯光表示禁止越过，白色灯光表示允许调车。

图2.2号机开放示意图

表2.1常见调车手信号

表2.2常见列车运行手信号

表2.3徒手信号的类别与显示方式

〔4〕各种信号灯的显示意义

防护信号机有三种显示颜色，分别为红、黄、绿。

红灯显示意义为禁止列车越过该信号机；

黄灯显示意义为进路开通，允许列车进入道岔侧股运行；

绿灯显示意义为进路开通，允许列车进入道岔直股运行。

阻挡信号机有一种显示颜色，为红灯。

红灯显示意义为禁止列车进入该区段或禁止越过该信号机。

调车信号机有二种显示颜色，为红灯、白灯。

红灯显示禁止调车，白灯显示允许调车。

出段信号机与入段信号机的显示意义与防护信号机的显示大似一样。

几种主要固定信号的显示

图2.3进站信号

图2.4调车信号

图2.5通过信号

图2.6预告信号

图2.7出站信号

2.2.3转撤机

在车辆段和联锁站的每组道岔处都要设置一台电动转撤机，可以转换道岔、锁闭岔和反映道岔的状态。

直流电动转撤机

带滚珠丝杠的三相交流电动转撤机

液压式电动转撤机

2.2.4轨道电路

利用铁路的钢轨作为导体，并与其它相关设备一起组成能自动检测区间有无车辆轮对的电路系统。

〔1〕车辆段一般使用单轨条式50Hz相敏轨道电路。

该轨道电路那传输的信号频率是50HZ，并且轨道电路的接收端列该信号有一定要求，控制GJ〔轨道继电器〕，其核心是轨道接收器〔二元轨道继电器〕。

图2.850Hz相敏轨道电路

图2.9轨道电路控制图

图2.10轨道电路工作原理图

图2.11道岔区段轨道电路

〔2〕正线一般使用无绝缘音频轨道电路〔FTGS〕音频发送端和承受端〔一般使用LC组合〕除具有一般轨道电路检查轨道空闲/占用外还具有：

轨道不需要使用机械绝缘进展分隔，保证列车平稳；

在车占用该种轨道电路时，轨旁ATP设备利用该轨道向车上发送有关ATP报表。

图2.13无绝缘音频轨道电路

2.2.5电子计轴器

分为室和室外局部组成。

（1）室外：

地面传感器，电缆盒、传输电缆

（2）室：

信号处理电路与计数处理电路

原理：

每一轨道区段的两端分别设置计数点，每个计数点设置2个电磁传感器。

当轨道无车时控制室的“入〞计数器与“出〞计数器同步工作，计数值一致得出区段“空闲〞；

当列车驶入该轨道区段，“入〞计数器计入传感器传来的计数脉冲，破害入、出计数器的同步工作，得出区段“占用〞，直到列车全部驶出另一计数器，恢复了同步给出区段“空闲〞。

2.3地铁信号系统

正线的信号设备采用西门子公司ATC自动列车控制系统，主要包括SICAS微机连锁、LZB700列车自动防护，ATO列车自动驾驶等先进设备。

车辆段采用国领先的铁科研TYJL-II型微机连锁和6502机电电气集中连锁。

西门子公司的ATC信号联锁设备主要由：

SICAS微机连锁子系统、ATP〔列车自动防护子系统〕、ATOA（列车自动驾驶子系统）、具备集中和本地操作能力的ATS〔列车自动监视子系统〕等组成；

室外设备中采用了西门子的S700K型电动转辙机和技术成熟的国产ZD6-D型电动转辙机、FTGS〔遥控音频无绝缘〕轨道电路等先进的设备。

2.4车场线信号

车辆段采用成熟的6502电气集中联锁〔1号线〕和铁科研TYJL-II型微机联锁〔2号线〕，室外设备采用技术成熟的国产ZD6-D型电动转辙机、50HZ相敏轨道电路。

联锁设备，用于保证站行车和调车工作的安全和提高车站的通过能力。

闭塞设备，用于保证列车在区间运行的安全和提高区间的通过能力。

在车站上，铺设有许多条线路，线路之间用道岔联结着。

2.4.1联锁设备

列车或机车车辆在车站运行的经路，叫做进路。

进路由道岔的开通方向决定。

如果道岔开通方向不对，就有可能使两列列车由不同方向开到同一股道上去，或者开到事先已停留车辆的股道上去，从而会引起撞车事故。

为了保障行车安全，进路要由信号机防护。

道岔位置不对，或者进路上有车，防护着这条进路的信号机就不能开放；

信号机不开放，就禁止列车开到进路里去，以保证列车运行的安全。

控制上述的道岔、进路和信号并实现这三者之间的联锁的设备，叫做车站联锁设备，简称车站联锁。

2.4.2联锁设备的要求

1、当开放某一进路时，必须先将进路上的所有道岔扳到正确位置后，防护这一进路的信号机才能开放。

2、当防护某一进路的信号机开放以后，这一进路上的全部道岔应被锁闭，不能再扳动。

3、当某一进路的信号机开放以后，与之敌对进路〔两条或两条以上的进路，有一局部相互重叠或交叉，有可能发生列车或机车车辆冲突的进路〕的信号机应全部被关闭，不能开放。

4、主体信号机开放前，预先信号机不能开放；

在正线出站信号机开放前，进站信号机不能显示正线通过能力。

值班员可以通过控制台上的各种按钮控制现场设备，并通过控制台上的站场表示盘，来监视现场设备的工作状态。

图2.14连锁设备

2.5电气集中

把许多道岔、进路和信号，用电气化方法由一个地方集中控制和监视，并实现它们之间的联锁的设备，叫做电气集中联锁设备，简称电气集中。

1、假如用电磁继电器的继电电路实行控制并实现联锁的设备，叫做继电式电气集中，有时简称继电集中；

2、假如用工控计算机取代电磁继电器的继电电路实行控制并实现联锁，只保存局部单元电路的设备叫做微机联锁电器集中，简称微机联锁。

电气集中是提高车站通过能力的物质根底。

6502电气集中就是继电式电气集中的一种，是我国自己设计的较先进的铁路信号设备之一，已在全路广泛采用。

铁科研的TYJL-II型微机联锁是我国自己设计的目前较先进的铁路信号设备，已在全路和各大专用线广泛采用。

2.6故障安全

电气集中是实现铁路现代化和自动化的根底设备之一，因此要求它必须更加安全可靠。

设备发生故障时，也必须使其后果导向安全侧〔例如信号机由绿灯导向黄灯，由黄灯导向红灯，进路由解锁导向锁闭，均为导向安全侧〕，叫做故障-安全。

2.6.1故障安全原如此

是电气集中设计时必须遵守的重要原如此之一。

“故障——安全〞即为以下两点。

1、在设备无故障时，能够准确无误地按预定要求工作。

2、在发生故障时〔故障是不可预期和不可防止的〕，不能产生会造成行车危险的结果，即所谓的“故障倒向安全〞。

结合以上两点即可得出，当发生故障危险时，不能导致行车危险和无故障时，必无误工作。

即叫“故障一安全〞。

2.6.2主要设备

在信号楼或车辆值班员室集中控制信号机和道岔的联锁设备。

主要设备：

继电器

电动转辙机

轨道电路

控制台

2.6.36502电气集中的组成

6502电气集中分为室设备和室外设备。

信号楼〔或行车室〕设有控制台、区段人工解锁按钮盘、继电器组合与组合架、电源屏和分线盘；

室外设有色灯信号机、电动转辙机、轨道电路和电缆线路。

图2.156502电气集中的组成

3信号控制系统在城市轨道交通中的应用

3.1城市轨道交通中使用的信号系统

一般称之为ATC系统，大多应用于80km/h以下的轨道交通工程中，ATC系统主要由ATP、ATO、训算机联锁以与ATS四个子系统构成，其中ATP/ATO制式主要有两种：

第一，基于多信息移频轨道电路的固定闭塞，采用行阶式速度控制模式，属二十一世纪八十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到180秒。

西屋公司、GRS公司分别用于地铁、地铁一号线的ATP、ATO系统属于此种类型。

第二，基于数字轨道电路的准移动闭塞，采用距离／速度曲线控制模式的ATP/ATO系统，属于二十世纪九十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到90-120秒。

两门子公司在地铁一号线使用的LZB700M、us＆S公司存地铁一号线使用JAF-900以与我国地区机场快速线〔最高速度达135km/h〕使开的阿尔斯通公司SACEM（ATP/ATO）信号系统均属于此种类型。

上述两种列车控制模式均为基于轨道电路的列车控制系统。

基于轨道电路的速度-距离曲线控制模式的TP/ATO系统，采用“跳跃式〞连续速度-距离曲线控制模式，“跳跃〞方式按列车尾部依次出清各电气绝缘节时跳跃跟操作人员解除已建进路。

根据移动闭塞根本原理，线路上的前行列车经ATP车载设备将本车的实际位置，通过通讯系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信处理成后续列车均运权限，传送给后续列车的ATP车载设备。

后续列车与前行列车总是保持一个“安全距离〞，设安全距离是介于后车目标停车点和确认的前车尾部之间的一个固定距离。

在选择该距离时，已充分考虑了在一系列最坏情况下，列车仍能够安全地分隔开来。

图4.1移动闭塞根本原理

图4.2城轨列车行车信号的应用

3.2城市轨道交通移动闭塞信号系统的通信实现方式

1、基于“通信〞的移动闭塞信号系统车地通信的主要方式：

（1）感应环方式；

（2）波导方式；

（3）无无线或无线扩频方式；

（4）漏缆方式。

2、缩写释义

ISMC-系统管理中心；

IVCC-车辆控制中心；

ISTC-车站控制器系统；

IVOBC-车载控制器系统；

ITOD-司机显示盘。

3.3信号控制方式与列车运行模式信号控制方式

三级控制：

中央控制（ATS）、降级控制（RTU）、现场控制（LOW）、列车运行模式〔共5种模式〕。

ATO模式：

列车自动驾驶模式。

AR模式：

列车自动折返模式（DTRO）。

SM模式：

ATP监视下的人工驾驶模式。

RM模式：

限速人工驾驶模式。

URM模式：

非限速人工驾驶模式。

停车库与东教站联络线〔交接线〕入口处调车信号机为红色、白色灯光显示，其他调车信号机为监色、白色灯光显示。

红色、蓝色灯光表示禁止越过，白色灯光表示允许调车。

3.3.1ATP列车自动保护系统

ATP:

AutomaticTrainProtection列车自动保护系统。

ATP设备分为车载设备和轨旁设备。

ATP车载设备由ATP车载单元、ATP天线和速度脉冲发生器等组成。

ATP轨旁设备土耍包括：

FTGS轨道电路、ATP定位环线fIIATPG轨旁单元（LEB#i）和必要的通信线路。

ATP系统负责全部的列车运行保护。

ATP系统主要完成以下功能：

1保持列车追踪运行的安全间隔；

2列车运行速度监控，防止列车超速运行；

3实现安全连锁联锁；

4安全区段和停车点的保护；

5限速监控；

6列车无人驾驶折返的监控；

7紧急制动；

8运行方向的监视；

9停车状态的监视

3.3.2ATO列车自动驾驶系统

ATO,AutomaticTrainOperation列车自动驾驶系统。

ATO设备分为车载设备和轨旁设备。

ATO系统的车载设备由ATO车载单元、PTI车载设备、MMI人机接口等组成。

ATO系统的轨旁设备主要札PTI多临转换轨旁币儿和环线组成。

ATO系统根据ATP系统提供的运行信息和ATS系统提供的运行调整命令，对列车运行进展自动、实时控制。

ATO系统具体有以下功能：

列车运行工况的选择。

实现列车定点停车。

车——地通信。

车门开闭控制。

实现无人驾驶折返。

为列车自动广播系统提供信息；

在中央ATS设备故障时与RTU与ATP系统地而设备配合实现自动排列进路。

3.3.3ATS列车自动监控系统

1ATS的含义

ATS:

AutomaticTrainSupervision列车自动监控系统。

2ATS系统的组成

ATS系统设备有控制中心设备、车站设备和车辆段设备组成。

ATS系统存ATP、ATO系统的支持下完成对列车运行的自动监控。

ATS系统的主要功能如下：

时刻表编辑。

列车运行监视与管理。

列车自动调整。

完成进路自动设置。

控制列车自动运行。

远程终端单元功能（RTU）。

3.3.4SICAS微机联锁系统

1、SICAS的含义

SICAS,SIEMENSputerAided

两门子计算机辅助信号系统

2、SICAS的够成

SICAS联锁系统由SICAS联锁计算机、STEKOP计算机、DSTT现场接口模块和LOW工作站组成。

3、SICAS功能

保证列车运行安全

SICAS连锁计算机：

实现连锁功能。

STEKOP接口计算机：

接口处理。

DSTT接口模块：

驱动道岔和信号机现场设备并采集信息。

LOW工作站：

LocalOperatorWorkstation区域操作员工作站，控制和监视倒茶、信号机和进路。

总结

本论文主要针对城轨列车行车信号分析进展论述。

在系统构成和主要的技术方案确定以后,信号系统虽已根本定型,但要真正全面地设计出一个良好的系统,还有许多细节需要考虑。

城市轨道交通信号系统的特殊技术指标也是应在设计过程中重点考虑的问题。

如在长大坡道上设立的保护性延续进路对列车运行追踪时分的影响；

为缩短折返进路建立时间,如何处理折返进路有关的渡线道岔等技术问题。

系统的安全、可靠性都应以整个系统为对象，而不是某个具体设备。

这就要求系统设计、设备制造和设备维护三位一体，以保证系统使用中的性能指标。

在许多兴旺国家都设有专门的系统安全工程师在方案设计时对整个系统的安全、可靠性作出科学的评价。

我国虽然没有专门的系统设计安全工程师，但不应轻视对于信号系统的安全、可靠性分析，正确的分析有助于系统设计、设备选型以与科学投资，并为维修工作量确实定和日常维护的重点提供参考。

通过写这次论文是我对城市轨道交通信号控制系统的论述有了一个较为深刻的认识，在论文的写作过程中，查阅了大量的资料，学会了如何去学习知识。

本次论文写作是在教师的指导下完成的。

在论文写作的过程中，教师给予了指导，并提供了很多与该研究相关的重要信息，培养了我对科学研究的严谨态度和创新精神。

这将非常有利于我今后的学习和工作。

在此表示衷心的感。

致

时光荏苒，望着依旧桂树飘香校园，我站在人生最重要的十字路口，即将挥别校园生活，此时此刻，我感叹着五年的大学生涯，同样也感概着五载的青春光芒，而更多的是感激一路陪我走来的人们。

感我的指导教师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你们的细心指导。

而你们开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入这篇论文当中，没有你们的帮助和提供资料对于我一个人来说要想在短短的几年的时间里学习到这么多知识并完成毕业论文是几乎不可能的事情。

今天能顺利完成毕业论文，我特别感我的指导教师，再一次对你说声。

祝：

各位教师工作顺利身体健康。