城市轨道交通的强弱电系统四电工程.docx

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城市轨道交通的强弱电系统四电工程

13.供电系统

13.1供电系统构成与功能

13.1.1系统构成

城市轨道交通供电系统由以下几部分组成：

主变电所、中压供电网络、牵引变电所及降压变电所、牵引网系统、动力照明配电系统、电力监控系统（SCADA）及杂散电流防护系统。

13.1.2系统功能

1.主变电所

将来自于城市电网的高压110kV变换为中压35kV电源。

2.中压供电网络

将主变电所的中压电源经中压供电网络分配到各牵引变电所及降压变电所。

3.牵引变电所及降压变电所

牵引变电所将中压电源降压整流后变成供轨道交通列车使用的直流1500V电源；降压变电所将中压电源降为低压0.4/0.23kV后，供轨道交通动力、照明设备使用。

4.牵引网系统

来自于牵引变电所的DC1500V电源通过牵引网（接触网和回流轨）为轨道交通列车提供电能。

5.动力照明配电系统

来自于降压变电所的低压0.4/0.23kV电源通过低压配电系统供给动力照明设备电能。

6.电力监控系统（SCADA）

在轨道交通控制中心，通过调度端（控制中心）、通道、执行端，对整个供电系统主要电气设备进行控制、监视、测量、调节。

7.杂散电流腐蚀防护系统

减少因直流牵引供电引起的经回流轨泄漏的电流（杂散电流）及减少杂散电流的扩散，避免杂散电流对附近结构钢筋、金属管件的电腐蚀，并对杂散电流进行监测。

14.通信系统

通信系统是轨道交通运营指挥、企业管理、公共安全治理、服务乘客的网络平台，它是轨道交通正常运转的神经系统，为列车运行的快捷、安全、准点提供了基本保障。

通信系统在正常情况下应保证列车安全高效运营、为乘客出行提供高质量的服务保证；在异常情况下能迅速转变为供防灾救援和事故处理的指挥通信系统。

14.1设计原则及主要设计标准

14.1.1设计原则

1.通信系统应建成一个高可靠、易扩充、组网灵活和相对独立的专用综合数字通信网，并能方便地与XX市其它轨道交通线路通信系统互连互通。

2.在满足实际使用要求的基础上，通信系统各种设备应采用成熟设备，以保证安全可靠、维护方便和具备良好性能价格比。

3.通信系统应能满足轨道交通运营管理部门传送宽带语音、数据和图像等信息的需求。

系统应充分考虑外部的各种强电干扰影响，采取必要的防护措施。

4.通信系统必须在保证运营需求的前提下，具备足够的系统后续扩展能力，同时争取降低系统的复杂性以提高投资性价比。

5.通信系统应满足其他各专业系统所需通信通道要求。

如信号、AFC系统等。

6.本系统所有设备均应满足不间断连续工作的要求。

7.本次通信系统的设备选型，应在满足功能的前提下优先选用国产设备。

对于国内尚不能满足功能要求的设备，应在进行充分比较后，选择引进。

8.系统设计应满足国际、国内轨道交通建设及市公安局相关规范和标准。

9.系统接口应标准，能够与其它相关系统或业务部门实现可靠的互联，系统设计应具有一定的前瞻性，能够最大限度保护现有投资。

10.以网络化、信息化、维修管理智能化为方案设计的方向。

11.在充分满足地铁各专业对通信系统需求的基础上，开阔思路、务实、合理优化方案，尽量做到资源共享以降低建设投资、减少运营维护成本是方案设计的目标。

12.通信系统设备应适应轨道交通（地面、地下）及地区的环境，应采用体积小、重量轻、能耗低、防雷击、防尘、防锈、防震、防潮、防霉的设备和材料，并不得侵入限界。

14.2系统构成与功能

通信系统由专用通信系统、民用通信系统、公安通信系统三部分组成。

13.专用通信系统由传输系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、闭路电视监控系统、广播系统、时钟系统、办公自动化系统、电源及接地和集中告警等10个子系统组成；

14.民用通信系统包括由传输系统、无线覆盖系统、集中监测告警系统、电源及接地系统、配套等子系统组成；

15.公安通信系统包括由无线覆盖系统、计算机网络系统、公安视频监视系统、公安专用电话系统、电源及接地等子系统组成；

三套通信系统构成传送语音、文字、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。

该通信网应满足2号线运营、管理的要求。

通信组网的技术原则如下：

1.能满足地铁各种信息内容及其传输容量的要求。

2.骨干传输网应采用光纤数字通信设备，符合相应的国际标准。

光系统具有手动／自动切换功能，切换时，不影响传输质量。

3.专用通信、民用通信、公安通信各自分别独立组建传输网络及其传输媒介，并分别设置在各自的机房内。

4.为提高可靠性和信道利用率，各通信传输节点之间的重要信息应进行环路保护。

5.所有通信子系统的告警信号均应输出至所属集中监测告警系统。

6.通信系统应具有集中告警维护、统一管理的网络管理功能，能接受汇总各个通信子系统的告警系统。

15.信号系统

信号系统是城市轨道交通工程系统中的重要组成部分，它保证列车安全、有序、快速、舒适的运行，是提高运输效率，实现自动控制列车运行的关键系统设备。

15.1主要设计原则与技术标准

15.1.1主要设计原则

1.信号系统必须以安全可靠、技术先进、经济合理为设计宗旨。

系统设备选型，应结合轨道交通线网规划统筹考虑，并满足系统扩展及分期实施的要求。

2.信号系统设计必须满足行车组织要求，并留有适当的调整余量，折返站的折返能力和出入段/场能力应与正线行车间隔相适应。

3.信号系统应采用计算机网络技术、数字通信技术。

系统构成应经济合理、安全可靠、易于扩展、操作方便、维修简单，并具有较高的性能价格比。

4.信号系统应具有高可靠性和高可用性。

涉及行车安全的设备必须满足故障－安全原则。

主要行车设备的计算机系统应有必要的冗余，联锁、ATP系统等安全设备的计算机系统应采用三取二或二取二热备的冗余结构。

5.信号系统设备配置应有利于行车组织和运营管理，实现行车指挥自动化、网络化和智能化。

信号系统的操作界面显示友好，符合人机工程原理。

所有对列车运行控制指令的实施过程及结果应有清晰明了的表示和必要的记录。

6.正线区段按双线双方向运行设计，正常运行时线路按双线单方向右侧行车，特殊情况下能组织反方向行车，反方向行车应具有ATP防护功能。

折返线、出入段/场线及试车线均按双方向运行设计。

7.信号系统平时采用中心自动控制，必要时中心调度员可实现人工控制，中心设备或通道故障以及运行需要时可转为车站自动控制或车站人工控制。

用于行车控制的操作设备应具备操作员身份识别及记录功能，防止非法操作，合法操作应有防止误操作措施。

8.系统应具有灵活、多样的降级或后备运营控制模式，在系统发生故障时，能够保持一定的自动控制功能，以减小对运营的影响。

9.正线在道岔、需防护的特殊位置设置防护信号机。

正常运营时，正线列车按车载信号的指示运行。

工程车或系统进入降级模式情况下，列车以地面信号机显示行车。

车辆段、停车场以地面信号机显示作为行车信号。

10.信号系统应具有良好的电磁兼容性，在供电系统产生的电磁干扰条件下，信号系统应能安全可靠工作。

信号设备电磁骚扰发射指标应满足GB9254-1998、IEC61000-3-2、IEC61000-3-3的要求。

11.控制中心、车站、车辆段、停车场信号系统地线接入各系统共用的综合接地系统，该综合接地系统接地电阻值≤1Ω。

车载设备的接地通过车辆的接地装置实现。

12.信号系统所有室外设备的安装必须满足2号线设备限界的要求，设置于站台区域的设备在满足运营要求的前提下应尽量与车站的装修布置相协调。

13.信号系统选用的设备、器材应适用于XX地区的自然环境。

所选信号系统应满足与其它衔接地铁线路信号系统的接口并考虑正线将来向两端延伸的系统容量及接口的预留条件。

14.在满足系统设备功能与安全的前提下，应优先选用国内能提供的成熟、优质的设备，以降低工程投资。

对于国内目前尚不能提供的设备，应在进行综合比较后选择引进。

凡引进的系统和设备应有切实可行的国产化措施，以降低成本。

15.2系统主要功能

15.2.1ATS子系统

ATS系统的主要作用是编制、管理行车计划，实现对全线列车的自动监控和列车运行的自动管理。

其主要功能：

1.列车自动识别、追踪

2.自动监视列车运行和设备状态

3.自动/手动办理进路

4.运行图和时刻表生成及管理

5.自动调整运行计划

6.自动描绘或复制列车运行实绩

7.车场运行监视及车辆维修周期、调车和乘务员管理

8.系统故障时可降级使用及故障复原处理

9.向旅客向导提供显示信息

10.列车运行模拟及培训

11.运行统计及报表处理

12.与ATP/ATO系统交换信息

15.2.2ATP子系统

ATP子系统是保证列车运行安全、提高运输效率的重要设备，由车载设备和地面设备组成，该系统必须符合故障－安全的原则，并具有自检和自诊断能力。

其主要功能：

1.列车定位/测速

2.确定列车的移动授权，实现列车间隔控制

3.连续速度监督、实现超速防护

4.列车倒退保护和零速度检测

5.车门和屏蔽门开、关的安全监控

6.列车非预期移动的监控

7.ATP系统车载设备应具有日检测能力

8.ATP显示及报警

9.向ATO传输控制数据

10.与ATS系统交换信息

11.记录、统计、打印功能

15.2.3ATO子系统

ATO系统是列车运行自动化系统中的高层次环节，在ATP系统的安全防护下实现列车自动驾驶，完成运行自动调整，对实现列车经济运行等具有重要作用。

其主要功能：

1.车站出发采用人工启动及区间和站外停车后的再启动控制

2.区间运行自动调速（牵引、滑行、制动控制）

3.进站定位置停车

4.自动监控列车车门、站台屏蔽门的开、关

5.列车运行状态自诊断

6.与ATS系统交换信息，实现列车运行自动调整

15.2.4计算机联锁设备

计算机联锁设备是保证列车运行安全，实现进路、道岔、信号机之间正确联锁的基础设备，必须满足故障－安全原则。

其主要功能：

1.实现进路上的道岔、信号机、进路的联锁。

2.自动设置列车进路，自动排列通过进路及自动折返进路。

3.对列车进路、敌对进路及超限区段进行防护。

4.建立列车进路的ATP保护进路并予以防护。

5.能对道岔、信号机等信号元素实施封锁。

6.实现区间临时限速、站台扣车，区间列车运行方向改变。

7.能办理站间闭塞。

8.能与ATS子系统结合，实现ATS和联锁两级控制。

9.站台紧急停车按钮按下时，如有地面信号机时，应切断信号开放电路。

10.具有较完善的自诊断功能，并能根据用户需要在控制中心和维修中心实施远程故障诊断。

11.能根据运营要求实现与联络线的特殊接口。

16.自动售检票系统及车站设备

16.1自动售检票系统

16.1.1主要设计原则及技术标准

1.主要设计原则

（1）自动售检票（AFC）系统设计必须满足XX市轨道交通自动售检票系统的相关规定，实现轨道交通路网内地铁专用车票“一票通”以及城市公共交通卡“一卡通”。

（2）采用非接触式IC卡收费系统。

票卡标准应符合XX市轨道交通专用车票标准以及XX市城市公交卡的标准。

（3）采用多级计程计时票价制，计程可分区域按里程计，实现封闭式票务管理。

预留路网成网后增加其它计费方式的条件。

（4）线路中央计算机系统和车站计算机系统容量按远期预测客流进行设计；车站终端设备按近期预测客流进行配置，并预留远期设备的安装条件。

（5）系统按轨道交通路网联网收费要求进行设计，与其它换乘线路实行付费区一票换乘。

（6）系统采用轨道交通清分中心、2号线线路控制中心和车站三级票务管理模式；系统设备应可实现线路控制中心、沿线各车站以及就地三级控制。

（7）系统应满足轨道交通全路网各种运营模式的管理需求，为票务管理、客流疏导等提供保障。

（8）售票采用自动售票为主、半自动售票为辅方式；进、出站检票采用全自动方式。

（9）线路中央及车站计算机系统应具有自动采集、分析、统计票务、财务、客流及设备状态等数据能力，并制成相应报表打印输出。

（10）系统应做到操作简便、管理严密、设备可靠，并具有安全性、可维护性、可扩展性及可测试性。

（11）车站AFC系统设备按工业级标准设计，应能适应7×24小时不间断连续运营。

（12）车站AFC系统设备应满足XX市自然环境条件、车站环境条件和抗电磁干扰要求。

16.1.2自动售检票系统总体架构

为适应轨道交通网络化运营管理需求，XX市轨道交通自动售检票系统的总体架构将由以下五层构成：

第一层：

轨道交通清分系统（RTCHS）

第二层：

线路中央计算机系统（LCCS）

第三层：

车站计算机系统（SCS）

第四层：

车站终端设备（SLE）

第五层：

车票（TICKET）

系统总体架构如图18.1.1所示。

图18.1.1轨道交通AFC系统总体架构图

1.轨道交通清分系统（RTCHS）

轨道交通清分系统是整个轨道交通AFC系统的控制管理中心，负责轨道交通全路网各线路AFC系统的协调运作；负责路网内AFC系统标准和接口协议制定、运营参数设置、交易数据处理和清分、票卡管理以及客流与收益统计与分析，实现轨道交通各线路中央计算机系统的有效接入。

轨道交通清分系统与公共交通卡清算系统联网，接受公共交通卡清算系统下达的公共交通卡系统运营参数，上传公共交通卡交易数据，完成与公共交通卡的清分和对帐工作。

2.线路中央计算机系统（LCCS）

线路中央计算机系统是AFC系统的线路管理中心。

在网络化运营条件下，线路中央计算机系统接受轨道交通清分系统指令，实现所管辖线路AFC系统的运营管理、票务管理和设备监控，上传原始交易数据至轨道交通清分系统，实现与轨道交通清分系统的清分对帐。

当与轨道交通清分系统通信故障时，应能独立管理线路AFC系统的正常运行，并存储相关数据。

3.车站计算机系统（SCS）

车站计算机系统是AFC车站级管理系统，接受线路中央计算机系统指令，采集和统计车站内交易数据、客流数据以及设备运营状态信息，并上传至线路中央计算机系统，监控车站终端设备的运营，根据需要启用紧急运营模式。

当车站计算机系统与线路中央计算机系统通信故障时，应能独立管理本车站AFC系统设备的正常运行，并保存相关数据。

4.车站终端设备（SLE）

车站终端设备主要负责售票、充值、检票、补票、查询等业务。

当与车站计算机系统通信故障时，应能独立工作并保存相关数据。

5.车票（TICKET）

车票作为轨道交通的乘车凭证，同时又是交易信息的载体，贯穿于售检票的全过程。

16.1.3车票及票务管理

1.车票

（1）车票种类

轨道交通专用车票主要包括单程票、出站票、往返票、一日票、福利票（老人票、儿童票）、储值票（预留）、区段计次票、区段定期票、纪念票、员工票、车站工作票及其它预留车票等。

轨道交通专用车票的具体定义及运用方式，应满足XX市轨道交通清分系统的统一要求。

（2）车票标准

本工程AFC系统采用非接触式IC卡作为车票媒介，其中轨道交通单程票、出站票、往返票、一日票、福利票、定值纪念票等车票规格应符合ISO/IEC14443标准的Mifare®UltraLight标准的IC卡，车票封装材料可采用PVC等；轨道交通专用储值票、区段计次票、区段定期票、计次纪念票、定期纪念票、员工票和车站工作票等规格应符合ISO/IEC14443TYPEA标准的Mifare®1，车票封装材料可采用PVC/PET等。

（3）票价表制定

票价表可按乘客乘坐的里程、次数或其它票价策略等因素综合考虑。

根据票种、日期、时间段等不同，应可制定相应的票价表。

票价表由轨道交通清分系统统一制定，并通过线路中央计算机系统下发到各车站计算机系统和车站终端设备。

（4）车票跟踪管理

线路中央计算机系统应可实现对系统内使用车票的跟踪管理：

①接受轨道交通清分系统下发的车票黑名单信息，防止非法车票在系统中运用。

②显示车票内记录信息，实现车票查询业务。

③当车票损坏时，根据车票的编号，查询车票内的余值，完成车票更换处理。

2.票务管理

（1）票务管理模式

采用轨道交通清分中心、线路控制中心和沿线各车站三级管理模式。

（2）组织架构

为实现票务三级管理模式，票务管理组织架构将采用路网票务总中心、线路票务分中心及车站票务室三层架构。

路网票务总中心设置于轨道交通清分中心，负责管理整个网络的车票流通，包括车票采购、初始化编码、配发至线路票务分中心、从线路票务分中心回收、注销及重编码等。

线路票务分中心设置于各线路控制中心，负责管理本线路内的车票流通，包括接受路网票务总中心的配票、给本线路各车站配票、接收本线路各车站上交的回收车票等。

车站票务室设置于沿线各车站，负责管理本车站内的车票流通，包括接收线路票务分中心的配票、给本车站设备分发车票、向线路票务分中心上交回收车票等。

16.1.4系统运行模式

系统运行模式应包括正常运行模式、降级运行模式、紧急运行模式以及其它预留模式。

1.正常运行模式

通常情况下，AFC系统在正常运行模式下自动运行。

正常运行模式应包括正常服务模式、关闭模式、暂停服务模式、设备故障模式、测试模式及离线运行模式等。

2.降级运行模式

降级运营模式应包括列车故障模式、进出站免检模式、时间免检模式、日期免检模式、超程免检模式等。

降级运行模式可分别由轨道交通清分系统、线路中央计算机系统或车站计算机系统发起。

单个线路或单个车站启用降级运行模式时，该线路中央计算机系统应将模式启用信息上传到轨道交通清分系统，由轨道交通清分系统向路网内其它线路中央计算机系统发布模式启用指令，协调整个路网降级运行模式的统一运作。

3.紧急运行模式

当车站发生紧急情况时，可通过轨道交通清分系统、线路中央计算机系统、车站计算机系统及车站紧急报警按钮启动紧急运行模式。

在紧急运行模式下，自动售票机和自动查询机处于暂停服务状态；进、出站检票机扇门打开，乘客无需检票就可快速离开付费区。

同时，所有进、出站检票机面对非付费区的方向指示灯显示“禁止通行”标志，面对付费区的方向指示灯显示“通行”标志，引导乘客快速疏散。

轨道交通清分系统、线路中央计算机系统以及车站计算机系统应记录紧急运行模式的启用信息。

4.其它运行模式

系统运营模式还可根据条件、参数设置组合形式，满足今后运营扩展的需求。

17.乘客信息服务系统

17.1概述

17.1.1系统概况

乘客信息服务系统（PIS）是依靠成熟可靠的网络技术和多媒体传输、显示技术，以车站和车载显示终端为媒介，向乘客提供以运营信息为主的多媒体综合信息显示系统。

17.1.2系统建设必要性

随着轨道交通在城市公共交通体系中的地位日益提升，乘客对轨道交通依赖程度也与日剧增，乘客对轨道交通乘客信息服务系统亦提出了更高的要求：

希望轨道交通运营方能提供列车完善的信息服务，并追求更高服务水平。

而作为运营方，面对数量众多的乘客，亦需建立一套在正常情况下能播放列车运营信息，使乘客通过车站显示终端及时了解列车的运行信息及安全事项，从容候车和上车。

在火灾等紧急情况下能播放紧急疏散和防灾信息，引导乘客疏散的多媒体综合信息显示系统。

17.2主要设计原则与设计遵循的标准和规范

17.2.1主要设计原则

1.系统应能满足国家信息产业部公布的高清标准；

2.系统应能同时支持相关视频的直播或录播功能；

3.系统应能满足轨道交通运营管理部门传送宽带语音、数据和图像等信息的需求；

4.系统各种设备应采用成熟设备，以保证安全可靠、维护方便和具备良好性能价格比；

5.系统所有设备均应能满足不间断连续工作的要求；

6.系统的设备选型，应在满足功能的前提下优先选用国产设备，对于国内尚不能满足功能要求的设备，应在进行充分比较后，选择引进。

17.3系统功能

XX线乘客信息服务系统在正常情况下，向乘客提供乘车须知、服务时间、列车时刻表、运营公告、政府公告、出行参考、股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息；在火灾等紧急情况下，向乘客提供动态紧急疏散指示。

17.3.1多区域屏幕分割功能

乘客信息服务系统站台PDP显示屏及车载LCD显示屏可根据功能划分为多个显示区域，不同区域的可以通过不同的显示方式显示不同的信息，播出的版面可以根据地铁运营的需要随时进行调整；各子窗口可以独立指定时间表，通过时间表的控制，每一子窗口可以单独用于显示各种信息，同时也可以对某个信息进行全屏播放；参考终端显示屏采用如下分割方案：

列车信息视频图像（可播放广告）

时间信息

滚动栏（可插播实时信息）

17.3.2信息显示功能

乘客信息服务系统应能向乘客提供紧急指示信息、列车服务信息、实时信息和时钟信息等多种信息显示功能。

1.紧急指示信息显示

乘客信息服务系统可以预先设定多种紧急灾难报警模式，当指定的灾难发生时，由自动报警系统或人工触发，进入紧急灾难报警模式，相应的终端显示屏显示发放乘客报警信息及人流疏导信息；也可以根据需要通过中心操作员或车站操作员即时编辑各种报警指示信息，并在指定的终端显示屏发布。

2.列车服务信息显示

乘客信息服务系统实时从ATS接收的列车信息，再控制指定的终端显示器显示相应的列车服务信息，如下班车的到站时间、列车时间表、特别的列车服务安排等信息。

3.实时信息显示

显示屏幕上的不同区域的信息可以根据数据库信息的改变而随时更新，实时信息的更新可以采用自动或由操作员人为干预的方式；实时信息包括新闻、天气预报、通告等。

通过中心操作员工作站或车站操作员工作站，操作员可以即时编辑指定的提示信息，并发布至指定的终端显示屏，提示乘客注意。

操作员还可以对实时信息进行优先级设定，高优先级的信息可以即时打断原来正在播放的低优先级信息内容。

4.时钟信息显示

乘客信息服务系统可以读取时钟系统的时钟基准，并同步整个系统设备的时钟，确保终端显示屏幕显示时钟的准确性；屏幕可以在播出各类信息的同时提供显时服务和日期显示，时钟信息的显示可以分为是数字显示方式和模拟显示方式两种。

17.3.3广告播出功能

乘客信息服务系统可作为一个多媒体广告的发布平台，通过广告的播出，可以为地铁带来更多的广告收入。

广告可以分为图片广告、文字广告和视频广告，广告的播出可以与其它类型的信息同步播出，提高系统的工作效率。

系统的广播播出功能应能支持多种格式，包括：

DVD视像播放、VCD视像播放、AVI动画效果播放、GIF动画效果播放、文本动画显示、图像动画显示、网页显示、常用文件播放显示等。

17.3.4定时自动播出功能

乘客信息服务系统可以提供一套完整的定时播出功能；信息的播出可以采用播出表播出的方式，系统可以根据事先编辑设定好的播出列表自动进行信息播出；播出列表可以以日播出列表、周播出列表、月播出列表的形式指定。

17.3.5集中网络管理维护功能

为确保系统的正常运行，乘客信息服务系统应提供完善的网络管理功能；控制中心设置的中心服务器可实时监控各终端显示设备的状态，车站控制主机可以管理各自车站系统设备；中心网管终端能实时监控系统，自动生成网络故障统计报表，智能分析故障。

18.机电设备监控系统

18.1综合监控系统

18.1.1综合监控系统概述

轨道交通自动化系统主要是包括电力监控系统、火灾自动报警系统、环境与设备监控系统、屏蔽门系统、门禁系统、信号系统以及与运行相配套的广播系统、电视监控系统、乘客信息系统、时钟系统及自动售检票系统等，这些系统的可靠运行是