城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)概述

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)概述城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)行車指揮、列車運(yùn)行監(jiān)控和管理所需技術(shù)措施及配套裝備的集合體。現(xiàn)代大運(yùn)量城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是整個(gè)城市軌道交通自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，完成并保證列車和乘客的安全，實(shí)現(xiàn)列車快速、高密度、有序運(yùn)行的功能。其核心是列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)，它由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)子系統(tǒng)、列車自動(dòng)駕駛(ATO)子系統(tǒng)和列車自動(dòng)監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間相互滲透，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、就地控制與中央控制相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備必須具備較高的安全性、可靠性和可用性，凡涉及行車安全的設(shè)備必須符合故障一安全的原則。主要行車指揮設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)采用雙機(jī)熱備、聯(lián)鎖、地面ATP子系統(tǒng)等安全設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)采用“三取二”或“二取二”預(yù)熱備用的安全型冗余計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第一節(jié)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的組成自城市軌道交通問(wèn)世以來(lái)，其安全程度和載客能力不斷得到提高，信號(hào)系統(tǒng)也不斷完善和得到發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展世界各國(guó)城市人口急劇膨脹對(duì)城市軌道交通的載客能力提出了越來(lái)越高的要求，最重要而有效的措施就是縮短列車運(yùn)行間隔。在這種情況下，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，城市軌道交通信號(hào)技術(shù)日趨成熟，成為城市軌道交通不可缺少的組成部分。一、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的基本組成從設(shè)備分布來(lái)看，城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)通常由列車運(yùn)行自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)和車輛段信號(hào)控制系統(tǒng)兩大部分組成，用于列車進(jìn)路控制、列車間隔控制、調(diào)度指揮、信息管理、設(shè)備狀況監(jiān)測(cè)及維護(hù)管理，由此構(gòu)成了一個(gè)高效的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，如圖3-1所示。1．列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC)包括列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)、列車自動(dòng)運(yùn)行(ATO)及列車自動(dòng)監(jiān)控(AB)三個(gè)系統(tǒng),簡(jiǎn)稱"3A"。系統(tǒng)需設(shè)置行車控制中心,沿線各車站設(shè)計(jì)為區(qū)域性聯(lián)鎖,其設(shè)備放在控制站(一般為有岔站),列車上安裝有車載控制設(shè)備?？刂浦行呐c控制站通過(guò)有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接,控制中心與列車之間可采用無(wú)線通信進(jìn)行信息交換。ATC系統(tǒng)直接與列車運(yùn)行有關(guān),因此ATC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸要求比一般通信系統(tǒng)的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性更高。ATC地面設(shè)備分布如圖3-2所示(不同制式的ATC設(shè)備組成可能不同,本圖以西門(mén)子公司的ATC為例)。⑴ATP子系統(tǒng)ATP子系到的功能是對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行超速防護(hù),對(duì)與安全有關(guān)的設(shè)備實(shí)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)列車位置檢測(cè),保證列車間的安全間隔,保證列車在安全速度下運(yùn)行,完成信號(hào)顯示、故障報(bào)警、降級(jí)提示、列車參數(shù)和線路參數(shù)的輸入,與ATS、ATO及車輛系統(tǒng)接口并進(jìn)行信息交換。圖3－1城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)框圖ATP子系統(tǒng)不斷將從地面獲得的前行列車位置信息、線路信息、前方目標(biāo)點(diǎn)的距離和允許速度信息等通過(guò)軌道電路等傳至車上,由車載設(shè)備計(jì)算得到當(dāng)前所允許的速度,或由行車指揮中心計(jì)算出目標(biāo)速度傳至車上,由車載設(shè)備測(cè)得實(shí)際運(yùn)行速度,依此來(lái)對(duì)列車速度實(shí)行監(jiān)督,使之始終在安全速度下運(yùn)行,以縮短列車運(yùn)行間隔,保證行車安全。采用軌道電路傳送ATP信息時(shí),ATP子系統(tǒng)由設(shè)于控制站的軌旁單元、設(shè)于線路上各軌道電路分界點(diǎn)的調(diào)諧單元和車載ATP設(shè)備組成,并包括與ATS、ATO、聯(lián)鎖設(shè)備的接口設(shè)備。⑵ATO子系統(tǒng)ATO子系統(tǒng)主要用實(shí)現(xiàn)"地對(duì)車控制",即用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的控制,包括列車自動(dòng)折返,根據(jù)控制中心的指令使列車按最佳工況正點(diǎn)、安全、平穩(wěn)地運(yùn)行,自動(dòng)完成對(duì)列車的啟動(dòng)、牽引、惰行和制動(dòng),傳送車門(mén)和屏蔽門(mén)同步開(kāi)關(guān)信號(hào)。使用ATO后,可使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài),避免了不必要的、過(guò)于劇烈的加速和減速,因此明顯提高了乘客的舒適度,提高了列車正點(diǎn)率并減少了能量消耗和輪軌磨損。ATO子系統(tǒng)包括車載ATO單元和地面設(shè)備兩部分。地面設(shè)備有站臺(tái)電纜環(huán)路、車地通信設(shè)備(TWC)以及與ATP、聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口設(shè)備。⑶ATS子系統(tǒng)ATS子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制,輔助調(diào)度人員對(duì)全線列車進(jìn)行管理,其功能包括:調(diào)度區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行情況的集中監(jiān)視與控制,監(jiān)測(cè)進(jìn)路控制、列車間隔控制設(shè)備的工作,按行車計(jì)劃自動(dòng)控制道旁信號(hào)設(shè)備以接發(fā)列車,列車運(yùn)行實(shí)跡的自動(dòng)記錄,時(shí)刻表自動(dòng)生成、顯示、修改和優(yōu)化,運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及報(bào)表自動(dòng)生成,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),設(shè)備狀態(tài)及調(diào)度員操作記錄,運(yùn)輸計(jì)劃管理等,還具有列車車次號(hào)自動(dòng)傳遞等功能。ATS子系統(tǒng)包括控制中心設(shè)備和ATS車站、車輛段分機(jī)?？刂浦行腁TS設(shè)備有中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工作站、顯示屏、繪圖儀、打印機(jī)、UPS等。每個(gè)控制站設(shè)一臺(tái)ATS分機(jī),用于采集車站設(shè)備的信息和傳送控制命令,并實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路自動(dòng)控制功能。車輛段ATS分機(jī)用于采集車輛段內(nèi)庫(kù)線的列車占用情況及進(jìn)/出車輛段的列車信號(hào)機(jī)的狀態(tài)。此外,在ATC范圍內(nèi)的各正線控制站各設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備,用以實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路控制。聯(lián)鎖設(shè)備接收車站值班員和ATS控制。考慮到運(yùn)用的靈活性,正線有岔站原則上獨(dú)立設(shè)置聯(lián)鎖設(shè)備,當(dāng)然也可以采用區(qū)域控制方法。2．車輛段聯(lián)鎖設(shè)備車輛段設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備,用以實(shí)現(xiàn)車輛段的進(jìn)路控制,并通過(guò)ATS車輛段分機(jī)與行車指揮中心交換信息、。車輛段聯(lián)鎖設(shè)備前期采用6502電氣集中聯(lián)鎖,近來(lái)均采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。先進(jìn)的車輛段信號(hào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是信號(hào)一體化,包括聯(lián)鎖系統(tǒng)、進(jìn)路控制設(shè)備、接近通知、終端過(guò)走防護(hù)和車次號(hào)傳輸設(shè)備等。這些設(shè)備由局域網(wǎng)連接并經(jīng)過(guò)光纜與調(diào)度中心相通。列車的整備、維修與運(yùn)行相互銜接成一個(gè)整體,保證了城市軌道交通的高效率和低成本。車輛段內(nèi)試車線設(shè)若干段與正線相同的ATP軌道電路和ATO地面設(shè)備,用于對(duì)車載ATC設(shè)備進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。在車輛段停車庫(kù),一般還設(shè)有日檢/月檢設(shè)備,用來(lái)對(duì)列車進(jìn)行上線前的常規(guī)檢測(cè)。第二節(jié)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的地域劃分城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，按地域可劃分為：城市軌道交通ATC地面設(shè)備、控制中心設(shè)備、車站信號(hào)設(shè)備組成、車輛段設(shè)備等。按地域城市軌道交通信號(hào)設(shè)備劃分為五部分：控制中心設(shè)備、車站及軌旁設(shè)備、車輛段設(shè)備、試車線設(shè)備、車載ATC設(shè)備。一、控制中心設(shè)備控制中心設(shè)備屬于ATS子系統(tǒng)，是ATC的核心。其設(shè)備組成如圖3-3所示?？刂浦行脑O(shè)備主要包括中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、綜合顯示屏、調(diào)度員及調(diào)度長(zhǎng)工作站、運(yùn)行圖工作站、培訓(xùn)|/模擬工作站、繪圖儀和打印機(jī)、維修工作站、UPS及蓄電池。其中綜合顯示屏、調(diào)度員及調(diào)度長(zhǎng)工作站設(shè)于主控制室?？刂浦鳈C(jī)、通信處理器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、維修工作站設(shè)于設(shè)備室。運(yùn)行圖工作站設(shè)于運(yùn)行圖室。繪圖儀和打印機(jī)設(shè)于打印室。培訓(xùn)/模擬工作站設(shè)于培訓(xùn)室。UPS設(shè)于電源室，蓄電池設(shè)于蓄電池室。1.中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括控制主機(jī)、通信處理器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、局域網(wǎng)及各自的外部設(shè)備。為保證系統(tǒng)的可靠性，主要硬件設(shè)備均為主/備雙套熱備方式，可自動(dòng)或人工切換。系統(tǒng)能滿足自動(dòng)控制、調(diào)度員人工控制及車站控制的要求。2.綜合顯示屏綜合顯示屏設(shè)于控制中心的控制室，用來(lái)監(jiān)視正線列車運(yùn)行情況及系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，由顯示設(shè)備和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成。3.調(diào)度員及調(diào)度長(zhǎng)工作站調(diào)度員及調(diào)度長(zhǎng)工作站用于行車調(diào)度指揮。4.運(yùn)行圖工作站運(yùn)行圖工作站用于運(yùn)行計(jì)劃的編制和修改，通過(guò)人機(jī)對(duì)話可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行時(shí)刻表的編輯、修改及管理。5.培訓(xùn)/模擬工作站培訓(xùn)/模擬工作站配有各種系統(tǒng)的編輯、裝配、連接和系統(tǒng)構(gòu)成工具以及列車運(yùn)行仿真的軟件。它可與調(diào)度員工作站顯示相同的內(nèi)容，有相同的控制功能，能仿真列車在線運(yùn)行及各種異常情況，而不參與實(shí)際的列車控制。實(shí)習(xí)操作員可通過(guò)它模擬實(shí)際操作，培養(yǎng)系統(tǒng)控制和各種情況下的處理能力。6.繪圖儀和打印機(jī)彩色繪圖儀和彩色激光打印機(jī)，用于輸出運(yùn)行圖及各種報(bào)表。7.維修工作站主要用于ATS系統(tǒng)的維護(hù)、ATC系統(tǒng)故障報(bào)警處理和車站信號(hào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)。圖3－3控制中心設(shè)備圖3－4車站信號(hào)設(shè)備組成示意圖圖3-5車輛段設(shè)備示意圖圖3-2為城市軌道交通ATC地面設(shè)備布置(西門(mén)子公司ATC）示意圖。圖3-3為控制中心設(shè)備示意圖。圖3-4為車站信號(hào)設(shè)備組成示意圖。圖3-5為車輛段設(shè)備示意圖。二、車站及軌旁設(shè)備車站分集中聯(lián)鎖站和非集中聯(lián)鎖站。集中聯(lián)鎖站一般為有道岔車站，也可能是無(wú)道岔的車站。非集中聯(lián)鎖站一般為無(wú)道岔的車站。有道岔車站根據(jù)需要和可能也可以由鄰近車站控制，而成為非集中聯(lián)鎖站。車站信號(hào)設(shè)備組成如圖3-4所示。圖中TWC即車-地通信。1.集中聯(lián)鎖站及軌旁設(shè)備集中聯(lián)鎖站設(shè)有ATS車站分機(jī)、車站聯(lián)鎖設(shè)備、ATP/ATO系統(tǒng)地面設(shè)備、電源設(shè)備、維修終端、乘客向?qū)э@示牌、緊急關(guān)閉按鈕以及信號(hào)機(jī)及發(fā)車指示器、轉(zhuǎn)轍機(jī)。(1)ATS車站分機(jī)集中聯(lián)鎖站設(shè)一臺(tái)ATS分機(jī)，用于采集車站設(shè)備的信息，接收控制命令，實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路的自動(dòng)控制。(2)車站聯(lián)鎖設(shè)備車站設(shè)繼電集中聯(lián)鎖或計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，能接收車站值班員和ATS系統(tǒng)的控制，用以實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路的自動(dòng)控制。(3)ATT/ATO系統(tǒng)地面設(shè)備ATP地面設(shè)備包括：軌道電路或計(jì)軸器，ATP地面編碼發(fā)碼設(shè)備，與ATS、ATO、聯(lián)鎖設(shè)備的接口，用于實(shí)現(xiàn)列車占用的檢測(cè)和發(fā)送ATP信息，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行超速防護(hù)。ATO地面設(shè)備包括：站臺(tái)電纜環(huán)路，TWC設(shè)備，以及與ATP、聯(lián)鎖設(shè)備的接口設(shè)備，用于發(fā)送ATO命令，實(shí)現(xiàn)列車最佳控制或列車自動(dòng)駕駛。(4)電源設(shè)備集中聯(lián)鎖車站配備一套適用于聯(lián)鎖設(shè)備、ATS、ATP、ATO設(shè)備的在線式UPS及可提供15min后備電源的蓄電池組。(5)維修終端維修終端設(shè)維修用彩色顯示器、鍵盤(pán)及鼠標(biāo)，顯示與控制用顯示器相同的內(nèi)容及必要的維修信息，并能對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)測(cè)試，但不能進(jìn)行控制。(6)乘客向?qū)э@示牌在站臺(tái)適當(dāng)位置設(shè)乘客向?qū)э@示牌，用于顯示接近列車的到站時(shí)間等。(7)緊急關(guān)閉按鈕緊急關(guān)閉按鈕用于在遇到緊急情況危及行車安全時(shí)，關(guān)閉信號(hào)，使列車停車。(8)信號(hào)機(jī)及發(fā)車指示器正線上防護(hù)信號(hào)機(jī)設(shè)于道岔區(qū)段，線路盡頭設(shè)阻擋信號(hào)機(jī)，用于指示列車運(yùn)行，防護(hù)列車進(jìn)路。在正向出站方向的站臺(tái)側(cè)列車停車位置前方設(shè)置發(fā)車指示器，指示列車出站。(9)轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)用于轉(zhuǎn)換道岔。對(duì)于直尖軌道岔，采用單機(jī)牽引；對(duì)于AT道岔，采用雙機(jī)牽引?？刹捎猛怄i閉裝置也可采用內(nèi)鎖閉方式。當(dāng)前采用的轉(zhuǎn)轍機(jī)為電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)或電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)，有直流、交流兩種類型。2.非集中聯(lián)鎖站及軌旁設(shè)備非集中聯(lián)鎖站的設(shè)備只有發(fā)車指示器、緊急關(guān)閉按鈕和乘客向?qū)э@示牌。無(wú)道岔的非集中聯(lián)鎖站軌旁僅有軌道電路的藕合單元等。有道岔的非集中聯(lián)鎖站除了軌旁的藕合單元外，還有防護(hù)信號(hào)機(jī)和轉(zhuǎn)轍機(jī)。三、車輛段設(shè)備車輛段信號(hào)設(shè)備包括A四分機(jī)、車輛段終端、聯(lián)鎖設(shè)備、維修終端、信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路、電源設(shè)備其構(gòu)成如圖3-5所示。1.ATS分機(jī)車輛段設(shè)一臺(tái)ATS分機(jī)，用于采集車輛段內(nèi)存車庫(kù)線的列車占用及進(jìn)/出車輛段的列車信號(hào)機(jī)的狀態(tài)，以在控制中心顯示屏上給出以上信息的顯示。2.車輛段終端3.聯(lián)領(lǐng)設(shè)備車輛段設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車輛段的進(jìn)路控制，并通過(guò)ATS分機(jī)與控制中心交換信息。聯(lián)鎖設(shè)備只受車輛段值班員人工控制。4.維修終端設(shè)備室內(nèi)設(shè)維修用彩色顯示器、鍵盤(pán)及鼠標(biāo)，顯示與控制窒相同的內(nèi)容及維修、監(jiān)測(cè)有關(guān)信息，并能對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)測(cè)試，但不能控制進(jìn)路。5.信號(hào)機(jī)車輛段人口處設(shè)進(jìn)段信號(hào)機(jī)，出口處設(shè)出段信號(hào)機(jī)，存車庫(kù)線中間進(jìn)段方向設(shè)列車阻擋信號(hào)機(jī)，段內(nèi)其他地點(diǎn)根據(jù)需要設(shè)調(diào)車信號(hào)機(jī)。6.轉(zhuǎn)轍機(jī)車輛段內(nèi)每組道岔設(shè)一臺(tái)電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)或電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)。7.軌道電路車輛段內(nèi)軌道電路多采用50Hz相敏軌道電路，檢查列車的占用和空閑。8.電源設(shè)備車輛段信號(hào)樓內(nèi)設(shè)置適合于聯(lián)鎖設(shè)備、ATS設(shè)備的UPS及蓄電池。四、試車線設(shè)備試車線上設(shè)若干段與正線相同的ATP/ATO地面設(shè)備，用于對(duì)車載ATC設(shè)備的試驗(yàn)。試車線設(shè)備室內(nèi)設(shè)置用于改變?cè)囓嚲€運(yùn)行方向和速度的控制臺(tái)。試車線設(shè)備室配備一套適合于ATP/ATO設(shè)備的UPS，不設(shè)蓄電池、電源屏。五、車載ATC設(shè)備車載設(shè)備包括ATP和ATO兩部分，用來(lái)接收軌旁設(shè)備傳送的ATP/ATO信息，計(jì)算列車運(yùn)行曲線，測(cè)量列車運(yùn)行速度和走行距離，實(shí)行列車運(yùn)行超速防護(hù)以及列車自動(dòng)運(yùn)行，來(lái)保證行車安全和為列車提供最佳運(yùn)行方式。第三節(jié)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的線路劃分一、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的線路劃分城市軌道交通按線路及作用可劃分為正線區(qū)域和車輛段區(qū)域，相應(yīng)的信號(hào)系統(tǒng)也劃分為正線信號(hào)系統(tǒng)和車輛段信號(hào)系統(tǒng)。正線信號(hào)系統(tǒng)一般為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，車輛段信號(hào)系統(tǒng)一般為信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)間通過(guò)接口進(jìn)行連接，但也有正線和車輛段采用同一套信號(hào)系統(tǒng)控制的。二、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)沿襲鐵路的制式，但由于其自身的特點(diǎn)，與鐵路的信號(hào)系統(tǒng)有一定的區(qū)別。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：(1)具有完善的列車速度監(jiān)控功能城市軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量巨大，對(duì)行車間隔的要求遠(yuǎn)高于鐵路，最小行車間隔達(dá)到90s甚至更小，因此對(duì)列車運(yùn)行速度監(jiān)控的要求極高。(2)數(shù)據(jù)傳輸速率較低城市軌道交通的列車運(yùn)行速度遠(yuǎn)低于鐵路干線的列車運(yùn)行速度，最高運(yùn)行速度通常為80km/h，所以信號(hào)系統(tǒng)可以采用速率較低的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。但是，隨著城市軌道交通信號(hào)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)信息需求越來(lái)越多，信號(hào)系統(tǒng)也逐步采用速率較高且獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。(3)聯(lián)鎖關(guān)系較簡(jiǎn)單但技術(shù)要求高城市軌道交通的大多數(shù)車站沒(méi)有配線，不設(shè)道岔，甚至也不設(shè)地面信號(hào)機(jī)，僅在少數(shù)有岔聯(lián)鎖站及車輛段才設(shè)置道岔和地面信號(hào)機(jī)，故聯(lián)鎖設(shè)備的監(jiān)控對(duì)象遠(yuǎn)少于鐵路車站的監(jiān)控對(duì)象，聯(lián)鎖關(guān)系遠(yuǎn)沒(méi)有鐵路復(fù)雜。除折返站外全部作業(yè)僅為旅客乘降，非常簡(jiǎn)單。通常一個(gè)控制中心即可實(shí)現(xiàn)全線的聯(lián)鎖功能。城市軌道交通信號(hào)自動(dòng)控制最大的特點(diǎn)是把聯(lián)鎖關(guān)系和ATP編/發(fā)碼功能結(jié)合在一起，且包含一些特殊的功能，如自動(dòng)折返、自動(dòng)進(jìn)路、緊急關(guān)閉、扣車等，增加了技術(shù)難度。(4)車輛段獨(dú)立采用聯(lián)鎖設(shè)設(shè)備城市軌道交通的車輛段類似于鐵路區(qū)段站的功能，包括列車編解、接發(fā)列車和頻繁的調(diào)車作業(yè)，線路較多，道岔較多，信號(hào)設(shè)備較多，一般獨(dú)立采用一套聯(lián)鎖設(shè)備。(5)自動(dòng)化水平高由于城市軌道交通的線路長(zhǎng)腳，站間距離短，列車種類較少，行車規(guī)律性很強(qiáng)，因此它的信號(hào)系統(tǒng)中通常包含自動(dòng)排列進(jìn)路和運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整的功能，自動(dòng)化強(qiáng)度高，人工介入極少。第四節(jié)車輛段信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通車輛段或車站上，鋪設(shè)有許多條線路，線路之間用道岔來(lái)連接。列車或機(jī)車車輛在軌道線路內(nèi)運(yùn)行的徑路叫做進(jìn)路。進(jìn)路由道岔的開(kāi)通方向決定，如果道岔開(kāi)通方向不對(duì)，就有可能使兩列車由不同方向開(kāi)到同一股道上去，或者開(kāi)到事先已停留車輛的股道上去，從而引起撞車事故。為了保障行車安全，進(jìn)路要由信號(hào)機(jī)防護(hù)。道岔位置不正確，或者進(jìn)路上有車，防護(hù)著這條進(jìn)路的信號(hào)機(jī)就不能開(kāi)放，信號(hào)機(jī)不開(kāi)放就禁止列車開(kāi)到進(jìn)路里去，以保證列車運(yùn)行的安全?？刂粕鲜龅牡啦?、進(jìn)路和信號(hào)并實(shí)現(xiàn)這三者之間的聯(lián)鎖的設(shè)備，叫做車站聯(lián)鎖設(shè)備，簡(jiǎn)稱車站聯(lián)鎖。把許多道岔、進(jìn)路和信號(hào)用電氣化方法由一個(gè)地方集中控制和監(jiān)督，并實(shí)現(xiàn)它們之間的聯(lián)鎖的設(shè)備，叫做電氣集中聯(lián)鎖設(shè)備，簡(jiǎn)稱電氣集中。若用電磁繼電器的繼電電路實(shí)行控制并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的設(shè)備，叫做繼電式電氣集中，簡(jiǎn)稱繼電集中。若用工控計(jì)算機(jī)取代電磁繼電器的繼電電路實(shí)行控制并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，只保留部分單元電路的設(shè)備叫做微機(jī)(計(jì)算機(jī))聯(lián)鎖電氣集中，簡(jiǎn)稱微機(jī)聯(lián)鎖。6502型電氣集中就是繼電式電氣集中的一種，但應(yīng)用年代較久，隨著技術(shù)的發(fā)展，已逐步被國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備取代。車輛段的作業(yè)方式主要是列車的進(jìn)、出段和段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)，與國(guó)家鐵路區(qū)段站作業(yè)方式幾乎完全相同。同時(shí)，車輛段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與正線ATC系統(tǒng)的接口較為簡(jiǎn)單，與接軌站車站的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖照查電路、試車線ATP/ATO設(shè)備的權(quán)限交接接口電路均可采用繼電器接口，車輛段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖上位機(jī)直接經(jīng)傳輸通道傳送ATS系統(tǒng)所需的車輛段站場(chǎng)信息。因此采用國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備和微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備完全能夠滿足運(yùn)營(yíng)和接口要求。現(xiàn)以TYJL系列鐵科研計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和TJWX-2000型鐵路監(jiān)測(cè)微機(jī)信號(hào)的微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。一、TYJL系列微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種新型的車站自動(dòng)控制設(shè)備，要求在保證安全的前提下，以經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)措施提高運(yùn)輸效率，改善勞動(dòng)條件。1．系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)TYJL-II型雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖為分布式多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它主要由以下5部分組成：控制臺(tái)、監(jiān)控機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)和電務(wù)維修終端?？刂婆_(tái)和維修終端是單套配置；監(jiān)控機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)均為主、備雙套。聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)表機(jī)具有熱備和自動(dòng)切換功能，監(jiān)控機(jī)雙機(jī)工作、人工切換。各備用計(jì)算機(jī)構(gòu)成備用子系統(tǒng)，與工作子系統(tǒng)同步工作，也可脫離工作子系統(tǒng)獨(dú)立工作(備用系統(tǒng)對(duì)繼電部分永遠(yuǎn)無(wú)控制權(quán))，故備用子系統(tǒng)還可作為軟件修改時(shí)模擬聯(lián)鎖試驗(yàn)用。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3-6所示。2．雙機(jī)熱備的原理為了提高聯(lián)鎖系統(tǒng)的可用性，TYJL-II型采用的是主、備(熱備)兩套系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)級(jí)二模協(xié)同系統(tǒng)，利用原有的工業(yè)控制總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)資源，實(shí)現(xiàn)一個(gè)容錯(cuò)系統(tǒng)。圖3-6TYJL-II型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)框圖3．系統(tǒng)的切換關(guān)系TYJL-II型采用的是整機(jī)系統(tǒng)切換方式，除微機(jī)部分發(fā)生故障需進(jìn)行備機(jī)切換外，對(duì)采集、驅(qū)動(dòng)模塊的故障，如導(dǎo)致突發(fā)性關(guān)閉信號(hào)的故障也需進(jìn)行切換。因此，要求備機(jī)與主機(jī)的進(jìn)路狀態(tài)和控制驅(qū)動(dòng)命令完全一致，如主機(jī)的某信息采集或驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)生故障而中止驅(qū)動(dòng)命令的輸出時(shí)，備機(jī)能立即發(fā)動(dòng)切換，接替控制命令的輸出，而不影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，這時(shí)的雙機(jī)工作狀態(tài)稱為熱備同步狀態(tài)。從上述可知，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的備機(jī)有3種工作狀態(tài)：脫機(jī)狀態(tài)、聯(lián)機(jī)狀態(tài)和熱備同步狀態(tài)。只有在同步狀態(tài)時(shí)，備機(jī)才真正作為熱備機(jī)。這三者之間的關(guān)系如圖3-7所示。圖3-7備機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖平時(shí)由主機(jī)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，備機(jī)僅工作在聯(lián)機(jī)同步狀態(tài)，不實(shí)現(xiàn)控制。如備機(jī)出現(xiàn)故障，自行脫機(jī)。處在脫機(jī)狀態(tài)的設(shè)備，必須在電務(wù)人員修復(fù)故障或確認(rèn)無(wú)故障后，按壓聯(lián)機(jī)按鈕，備機(jī)轉(zhuǎn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)，恢復(fù)主備機(jī)的通信，待雙機(jī)的進(jìn)路狀態(tài)完全一致時(shí)，才認(rèn)為主、備機(jī)聯(lián)機(jī)同步工作，也就是備機(jī)轉(zhuǎn)入熱備狀態(tài)。4．系統(tǒng)各組成的功能(1)控制臺(tái)。顯示站場(chǎng)狀態(tài)，接受操作命令。將站場(chǎng)狀態(tài)、進(jìn)路狀態(tài)、操作結(jié)果用彩色監(jiān)視器或單元表示盤(pán)的光帶顯示給操作人員；將操作人員的操作命令傳輸給監(jiān)控機(jī)。(2)監(jiān)控機(jī)。實(shí)現(xiàn)與聯(lián)鎖機(jī)的通信功能，接收聯(lián)鎖機(jī)的表示信息，將站場(chǎng)狀態(tài)、進(jìn)路狀態(tài)、操作提示傳送給彩色監(jiān)視器。(3)聯(lián)鎖機(jī)。實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)和執(zhí)表機(jī)的通信調(diào)度；實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備的聯(lián)鎖邏輯處理功能，完成進(jìn)路選擇、鎖閉，發(fā)出開(kāi)放信號(hào)和動(dòng)作道岔的控制命令；采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)，如軌道狀態(tài)、道岔表示狀態(tài)、信號(hào)機(jī)狀態(tài)等；輸出動(dòng)態(tài)控制命令，通過(guò)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)盒驅(qū)動(dòng)偏極繼電器，控制動(dòng)作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。5．系統(tǒng)軟件監(jiān)控機(jī)的軟件是用C++語(yǔ)言編寫(xiě)，運(yùn)行環(huán)境是磁盤(pán)操作系統(tǒng)(DOS)。聯(lián)鎖軟件用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，直接固化在電子芯片上，運(yùn)行在專用的操作系統(tǒng)下，其特點(diǎn)是：編程困難，運(yùn)行效率高，極其安全可靠。程序的編制采用模塊化結(jié)構(gòu)。二、TJWX-2000型微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TJWX-2000型微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用6502電氣集中、TYJL-II型、TYJL-TR9型、YJL-TR2000型等多種聯(lián)鎖車站。它能夠?qū)Ω鞑糠值男阅?、電氣參?shù)、動(dòng)作狀態(tài)、工作情況以及值班員操作等過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷的測(cè)量、記錄、打印，同時(shí)能夠?qū)σ粋€(gè)月的開(kāi)關(guān)量(站場(chǎng)方式和記錄方式)、模擬量(報(bào)表方式和曲線方式)等數(shù)據(jù)進(jìn)行再現(xiàn)。圖3-8TJWX-2000型微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TJWX-2000型微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)對(duì)象：軌道電壓、軌道繼電器狀態(tài)；電源屏電壓、絕緣、漏流、斷相、錯(cuò)序、外電網(wǎng)瞬間斷電；轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作時(shí)刻、動(dòng)作、故障電流、動(dòng)作次數(shù)以及相關(guān)繼電器狀態(tài)；電纜絕緣、列車信號(hào)機(jī)主燈絲斷絲、熔絲斷絲；區(qū)間發(fā)送電壓、接收電壓、電碼化電壓、電流，操作臺(tái)信息以及全部開(kāi)關(guān)量等信息。TJWX-2000型微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采集機(jī)、站機(jī)組成。采集機(jī)(下位機(jī))負(fù)責(zé)各種信息采集；站機(jī)(上位機(jī))負(fù)責(zé)各種信息的處理、顯示、人機(jī)對(duì)話、遠(yuǎn)程通信等。采集機(jī)之間和站機(jī)通過(guò)CAN總線通信，系統(tǒng)組成及連接如圖3-8所示。第五節(jié)正線信號(hào)系統(tǒng)一、系統(tǒng)功能及構(gòu)成自動(dòng)化信號(hào)系統(tǒng)由ATP、ATO、聯(lián)鎖以及ATS子系統(tǒng)構(gòu)成。1．ATP子系統(tǒng)列車自動(dòng)保護(hù)(ATP)子系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)督及控制列車在安全狀態(tài)下運(yùn)行，應(yīng)滿足故障—安全原則。為了確保線路列車安全、高速、高效地運(yùn)行，必須裝備ATP子系統(tǒng)。2．ATO子系統(tǒng)列車自動(dòng)駕駛(ATO)子系統(tǒng)是自動(dòng)控制列車運(yùn)行的設(shè)備。在ATP的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)駕駛，能夠自動(dòng)完成對(duì)列車的啟動(dòng)、牽引、巡航、情行和制動(dòng)的控制，確保達(dá)到設(shè)計(jì)間隔及旅行速度。3．ATS子系統(tǒng)列車自動(dòng)監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)是中央列車監(jiān)控系統(tǒng)，在ATP子系統(tǒng)的支持下完成對(duì)全線列車運(yùn)行的自動(dòng)管理和監(jiān)控。4．聯(lián)鎖子系統(tǒng)在有道岔車站和車輛段里，聯(lián)鎖設(shè)備是實(shí)現(xiàn)道岔、信號(hào)機(jī)、軌道電路間的正確聯(lián)鎖關(guān)系及進(jìn)路控制的安全設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備是自動(dòng)化信號(hào)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是ATP子系統(tǒng)的重要組成部分，是確保行車安全的基礎(chǔ)設(shè)備，必須符合故障一安全原則及必要的設(shè)備冗余。二、列車駕駛模式一般而言，正線列車的駕駛模式分為以下幾種。(1)ATO列車自動(dòng)駕駛模式。在ATP保護(hù)下，列車由ATO自動(dòng)駕駛。(2)ATP保護(hù)下的人工駕駛模式。在這種模式下，提供完整的ATP保護(hù)功能，列車由司機(jī)按照機(jī)車信號(hào)的顯示人工控制。(3)ATP限制速度下的人工駕駛模式。這是一個(gè)受限制的人工“謹(jǐn)慎前進(jìn)”駕駛模式，列車由司機(jī)根據(jù)線路的軌旁信號(hào)機(jī)來(lái)駕駛，但最高運(yùn)行速度受ATP保護(hù)限制(如15km/h)。(4)無(wú)ATP保護(hù)的非限速人工駕駛模式。此模式用于無(wú)ATP保護(hù)情況下的列車運(yùn)行，列車運(yùn)行的速度和安全由司機(jī)完全控制。(5)折返模式。ATO駕駛無(wú)人自動(dòng)折返、ATO駕駛有人自動(dòng)折返、ATP監(jiān)督下的人工駕駛折返(駕駛模式SM)。三、信號(hào)系統(tǒng)閉塞制式分類所謂閉塞就是指利用信號(hào)設(shè)備把軌道線路人為地劃分成若干個(gè)物理上或邏輯上的閉塞分區(qū)，以滿足安全行車間隔和提高運(yùn)輸效率的要求。目前，用于城市軌道交通系統(tǒng)的閉塞方式有固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞3種。1．基于傳統(tǒng)的音頻軌道電路的固定閉塞ATP系統(tǒng)固定閉塞又稱分級(jí)速度控制方式或臺(tái)階式速度控制模式。其特點(diǎn)是采用固定劃分區(qū)段的軌道電路，提供分級(jí)速度信息，實(shí)施臺(tái)階式的速度監(jiān)督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時(shí)由設(shè)備自動(dòng)實(shí)施最大常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)，使列車安全停車。這種控制模式只需獲得軌道電路提供的速度信息即可完成列車超速防護(hù)，其制動(dòng)安全性由合理安排自動(dòng)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度來(lái)保證。這種方式所需傳輸?shù)男畔⒘可?，?duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼，即該區(qū)段所規(guī)定的最大速度碼或入口/出口速度命令碼，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，設(shè)備也不復(fù)雜，因此成本較低。列車速度監(jiān)控采用的是閉塞分區(qū)入口/出口檢查方式。(1)ATP的出口檢查方式。在閉塞分區(qū)入口給出列車限制速度值，監(jiān)控列車在本閉塞分區(qū)不超過(guò)限制速度，采取人控優(yōu)先方法，控制列車在出口的速度不超過(guò)下一閉塞分區(qū)的限制速度。如超速，即強(qiáng)迫制動(dòng)。ATP系統(tǒng)臺(tái)階式速度控制方式曲線(出口檢查)如圖3-9所示。圖3-9ATP系統(tǒng)臺(tái)階式速度控制方式曲線(出口檢查)1—司機(jī)操作常用制動(dòng)曲線；2—基于常用制動(dòng)的臺(tái)階式限制速度曲線；3—超速后設(shè)備動(dòng)作的最大常用制動(dòng)曲線；4—保護(hù)區(qū)段(最外側(cè)曲線與X、Y軸所包含的部分)采用這種控制方式，列車速度的調(diào)整主要依靠司機(jī)，只是在司機(jī)操作失誤時(shí)，設(shè)備才起作用。(2)ATP的入口檢查方式。在自動(dòng)閉塞分區(qū)入口處給出列車限制速度限制值，控制列車到出口時(shí)不超過(guò)限制速度，如圖3-10所示。圖3-10ATP臺(tái)階式速度控制方式曲線(入口檢查）1—設(shè)備自動(dòng)制動(dòng)速度曲線圖2—臺(tái)階式入口檢查速度曲線2．基于報(bào)文式軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATP系統(tǒng)一般采用數(shù)字式音頻無(wú)絕緣軌道電路、音頻無(wú)絕緣軌道電路加感應(yīng)電纜環(huán)線或記軸加感應(yīng)電纜環(huán)線方式作為列車占用監(jiān)測(cè)和ATP信息傳輸媒介，具有較大的信息傳輸量和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過(guò)音頻軌道電路的發(fā)送設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)(曲線半徑、坡道等)等信息，ATP車載設(shè)備結(jié)合固定的車輛性能信息計(jì)算出適合本列車運(yùn)行的速度/距離曲線，保證列車在速度/距離曲線下有序運(yùn)行，提高了線路的利用率。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATP系統(tǒng)采用速度/距離曲線的列車控制方式，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，列車追蹤運(yùn)行的最小安全間隔較固定閉塞短，對(duì)提高區(qū)間通過(guò)能力有利。為保證列車正常運(yùn)行，前后列車之間至少隔開(kāi)一個(gè)軌道區(qū)段加一個(gè)制動(dòng)距離和保護(hù)區(qū)段，如圖3-11所示。圖3-11準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATP間隔保護(hù)區(qū)段3．基于通信的移動(dòng)閉塞ATP系統(tǒng)前兩種閉塞制式均屬于基于軌道電路的ATP系統(tǒng)。基于軌道電路的速度/距離曲線控制模式的ATP/ATO系統(tǒng)，采用“跳躍式”連續(xù)速度/距離曲線控制模式，“跳躍”方式按列車尾部依次出清各電氣絕緣節(jié)時(shí)跳躍跟隨。采用在傳統(tǒng)軌道電路上疊加信息報(bào)文方法，即把列車占用/空閑檢測(cè)和ATP信息傳輸合二為一，它們的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時(shí)分、車輛參數(shù)外還與ATP/ATO系統(tǒng)及軌道電路的特性密切相關(guān)，如軌道電路的最大和最小長(zhǎng)度、傳輸信息量的內(nèi)容及大小、軌道電路分界點(diǎn)的位置等。(1)固定閉塞ATP系統(tǒng)的缺陷。由于基于軌道電路的ATC系統(tǒng)是以軌道區(qū)段作為列車占用/空閑的憑證，地一車通信是通過(guò)鋼軌作為信息發(fā)送的傳輸媒介，這種方式存在以下幾方面缺陷。1)列車定位精度由軌道區(qū)段的長(zhǎng)度決定，列車只占用部分軌道電路就認(rèn)為全部占用，導(dǎo)致列車定位精度不高。2)由軌道電路向列車傳輸信息，傳輸?shù)男畔⒘渴茕撥墏鬏斀橘|(zhì)頻帶限制及電化牽引回流的干擾，難以實(shí)現(xiàn)大信息量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。3)交通容量受到軌道區(qū)段劃分的限制，傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)很難在每小時(shí)30對(duì)列車的基礎(chǔ)上有較大的突破。4)行車間隔越短，軌旁設(shè)備越多，導(dǎo)致維修困難，運(yùn)營(yíng)成本高。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，為了解決上述缺陷，近年來(lái)國(guó)際上幾家著名的信號(hào)系統(tǒng)制造商，如加拿大的阿爾卡特公司、法國(guó)的阿爾斯通公司、美國(guó)的通用電氣公司、德國(guó)的西門(mén)子公司、英國(guó)的西屋公司等，紛紛開(kāi)展了基于“通信”的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，它代表了城市軌道交通領(lǐng)域信號(hào)系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)?；谕ㄐ诺囊苿?dòng)閉塞ATP系統(tǒng)不依靠軌道電路，而是采用交叉感應(yīng)電纜環(huán)線、漏纜、裂縫波導(dǎo)管以及無(wú)線(或無(wú)線擴(kuò)頻)等方式實(shí)現(xiàn)車地、地車間雙向數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測(cè)列車位置使地面信號(hào)設(shè)備可以得到每一列車連續(xù)的位置信息和列車運(yùn)行其他信息，并據(jù)此計(jì)算出每一列車的運(yùn)行權(quán)限，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，發(fā)送給列車。列車根據(jù)接收到的運(yùn)行權(quán)限和自身的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出列車運(yùn)行的速度曲線，車載設(shè)備保證列車在該速度曲線下運(yùn)行，ATO子系統(tǒng)在ATP保護(hù)下，控制列車的牽引、巡航及惰行、制動(dòng)。追蹤列車之間應(yīng)保持一個(gè)“安全的距離”。這個(gè)最小安全距離是指后續(xù)列車的指令停車點(diǎn)和前車尾部的確認(rèn)位置之間的動(dòng)態(tài)距離，它允許在一系列最不利情況存在時(shí)仍能保證安全間隔。列車安全間隔距離信息是根據(jù)最大允許車速、當(dāng)前停車點(diǎn)位置、線路等信息計(jì)算出的，信息被循環(huán)更新，以保證列車不斷收到實(shí)時(shí)信息。(2)移動(dòng)閉塞ATP系統(tǒng)的特點(diǎn)。與基于軌道電路的閉塞制式相比，移動(dòng)閉塞制式具有以下特點(diǎn)。1)能夠?qū)崿F(xiàn)車地雙向、實(shí)時(shí)、高速度、大容量的信息傳輸。2)列車定位精度高。3)列車運(yùn)行權(quán)限更新快。4)不受牽引回流的干擾。5)軌旁設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高。6)縮短列車追蹤間隔，提高通過(guò)能力。7)能適應(yīng)不同性能列車的運(yùn)行。為保證列車正常運(yùn)行，前后列車之間應(yīng)至少隔開(kāi)一個(gè)制動(dòng)距離加保護(hù)區(qū)段，如圖3-12所示。圖3-12移動(dòng)閉塞ATP間隔保護(hù)區(qū)段四、阿爾卡特SeITracS40型移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)SeITracS40型移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)是以通信為基礎(chǔ)的SeITrac系列移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，它通過(guò)感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)來(lái)提供列車與地面間的通信。SeITracS40型移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的功能如下。(1)建立和調(diào)整運(yùn)行圖/服務(wù)。(2)連續(xù)的列車定位、識(shí)別和跟蹤功能。(3)保證列車安全間隔。(4)自動(dòng)進(jìn)路排列和聯(lián)鎖功能。(5)安全的超速防護(hù)，包括執(zhí)行臨時(shí)速度限制的安全性監(jiān)督。(6)控制全部的ATO速度曲線。(7)車站定點(diǎn)停車。(8)能與站臺(tái)屏蔽門(mén)及防淹門(mén)聯(lián)鎖。(9)提供雙向ATP、ATO運(yùn)營(yíng)功能。(10)提供車輛系統(tǒng)的中央監(jiān)控。(11)進(jìn)路安排功能。(12)相關(guān)的ATS功能。SeITrac系列移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的ATC系統(tǒng)主要硬件有系統(tǒng)管理中心(SMC)、仿真及培訓(xùn)設(shè)備、車輛控制中心(VCC)、車站控制器系統(tǒng)(STC)、計(jì)軸評(píng)估器及磁頭、列車車載設(shè)備、感應(yīng)環(huán)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、試車線設(shè)備、纜線、電源(UPS)、旅客向?qū)Аl(fā)車指示器、站臺(tái)自動(dòng)折返按鈕及與其他系統(tǒng)和設(shè)備的接口、電纜終端架(CTF)和過(guò)壓防護(hù)設(shè)備等。1．系統(tǒng)的主要設(shè)備(1)系統(tǒng)管理中心。SMC執(zhí)行的是列車控制系統(tǒng)中ATS的功能。主要的SMC設(shè)備位于運(yùn)營(yíng)控制中心。另外，在車輛段、試車線及各個(gè)車站設(shè)有遠(yuǎn)程工作站。(2)車輛控制中心(VCC)。VCC位于運(yùn)營(yíng)控制中心(OCC)，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，特別是對(duì)列車運(yùn)行和道岔轉(zhuǎn)動(dòng)的安全負(fù)責(zé)。VCC同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)基于通信的列車控制移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的中央ATP、ATO和聯(lián)鎖功能。在SMC系統(tǒng)要求時(shí)，VCC將發(fā)出列車分隔、速度命令、進(jìn)路以及道岔控制命令。VCC還能對(duì)車載ATC設(shè)備(車載計(jì)算機(jī)VOBC)和軌旁設(shè)備(車站控制器)進(jìn)行控制。(3)車站控制器。STC是列車ATC的安全性軌旁子系統(tǒng)，沿線布置在車站設(shè)備室。在站內(nèi)主要連接以下設(shè)備：站臺(tái)緊急停車按鈕、站臺(tái)無(wú)人駕駛折返按鈕、防淹門(mén)(如有)、駛離區(qū)、軌旁信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器系統(tǒng)(聯(lián)鎖站)、對(duì)位線圈、轉(zhuǎn)轍機(jī)、局控盤(pán)、站臺(tái)屏蔽門(mén)。每個(gè)STC都可以通過(guò)控制本地SMC工作站來(lái)訪問(wèn)。這一接口的設(shè)置將允許本地值班員在ATC中央系統(tǒng)失效情況下，直接向STC子系統(tǒng)發(fā)出命令。(4)軌旁設(shè)備。感應(yīng)環(huán)線通信設(shè)備位于設(shè)備室和軌旁。感應(yīng)環(huán)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是VCC和VOBC之間交換信息的媒介。感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)由饋電設(shè)備(FID)、人口饋電設(shè)備(ERD)、遠(yuǎn)端環(huán)線盒(遠(yuǎn)程終端盒和遠(yuǎn)程饋電盒)、感應(yīng)環(huán)線電纜組成。(5)車載設(shè)備。VOBC系統(tǒng)提供車載ATC系統(tǒng)的所有功能。每列三節(jié)編組的列車兩端各配備一套車載控制器VOBC。在運(yùn)營(yíng)期間，一套VOBC處于主動(dòng)控制狀態(tài)，而另一套處于熱備狀態(tài)。在熱備狀態(tài)，VOBC繼續(xù)監(jiān)視列車的行動(dòng)，并隨時(shí)準(zhǔn)備在需要的時(shí)候自動(dòng)接管列車的控制權(quán)。在主控車載設(shè)備任一部分故障的情況下，列車將把所有的控制權(quán)轉(zhuǎn)換到原來(lái)備用的VOBC，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。2．系統(tǒng)的主要功能(1)列車自動(dòng)防護(hù)ATP。該系統(tǒng)包含了ATC系統(tǒng)中負(fù)責(zé)列車安全運(yùn)行的安全性功能。在SelTrac系統(tǒng)的ATC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，ATP是集成的列車控制系統(tǒng)的一部分。ATP的作用是通過(guò)車輛控制中心、車載計(jì)算機(jī)(VOBC)以及車站控制器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ATP部分的主要作用是：防止列車相對(duì)移動(dòng)造成的沖突；防止道岔錯(cuò)誤轉(zhuǎn)動(dòng)或錯(cuò)誤設(shè)置而造成的沖突；防止因車門(mén)意外打開(kāi)、列車倒溜等造成的乘客傷害，以及防止因列車超過(guò)線路允許限速或指令速度而造成對(duì)線路的損害；通過(guò)車地雙向通信系統(tǒng)連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)列車在整個(gè)系統(tǒng)中的位置；列車間以所需的安全距離(SD)安全地分隔；安全停車距離根據(jù)線路限速、車輛和ATC特性進(jìn)行計(jì)算；按照安全行車和線路限速的要求對(duì)列車進(jìn)行限速；監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的列車運(yùn)行方向；監(jiān)測(cè)列車無(wú)人駕駛運(yùn)行；監(jiān)測(cè)列車倒溜；車輪空轉(zhuǎn)/滑動(dòng)補(bǔ)償；檢測(cè)列車運(yùn)行方向中的障礙物；提供車門(mén)及屏蔽門(mén)控制的安全聯(lián)鎖；對(duì)中央和站臺(tái)緊急停車按鈕的監(jiān)督管理；提供對(duì)各種列車運(yùn)營(yíng)模式以及對(duì)各個(gè)模式間的切換的安全監(jiān)督；檢測(cè)列車完整性和列車控制線監(jiān)測(cè)，在后退模式中，通過(guò)計(jì)軸器軌道區(qū)段來(lái)檢測(cè)列車，按照軌旁信號(hào)機(jī)的指示保證列車按站間閉塞安全行駛；系統(tǒng)有24h內(nèi)的操作命令及故障記錄，并能打印輸出。(2)聯(lián)鎖。SelTrac系列的ATC系統(tǒng)使用VCC和STC子系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)鎖功能，基本的聯(lián)鎖功能包括：道岔聯(lián)鎖確保當(dāng)列車接近或通過(guò)道岔時(shí)，該道岔不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只有當(dāng)確認(rèn)道岔已排列好并鎖閉在正確位置時(shí)，列車才可以進(jìn)入該道岔區(qū)段；排列、鎖閉進(jìn)路并監(jiān)測(cè)列車在進(jìn)路匯合或分歧處的運(yùn)行；采集站臺(tái)無(wú)人自動(dòng)折返按鈕的信息；后退模式下使用計(jì)軸區(qū)段檢測(cè)列車；信號(hào)機(jī)的顯示控制；在后退模式中，按照軌旁信號(hào)機(jī)的指示，保證按站間閉塞進(jìn)行安全的列車分隔；在后退模式中提供足夠運(yùn)營(yíng)需要的進(jìn)路，并保證在系統(tǒng)轉(zhuǎn)為后退模式時(shí)進(jìn)路和信號(hào)機(jī)的可控性；在后退模式中，通過(guò)司機(jī)輸入運(yùn)行線獲得列車運(yùn)行目的地后，STC根據(jù)列車位置自動(dòng)地排列固定的基本進(jìn)路和列車折返進(jìn)路；提供與站臺(tái)屏蔽門(mén)、防淹門(mén)控制的安全聯(lián)鎖接口；提供與聯(lián)絡(luò)線、車輛段出入段線、試車線與車輛段聯(lián)鎖設(shè)備接口；提供與車站局控盤(pán)、緊急停車按鈕的接口。在自動(dòng)模式包括VCC控制模式下，ATC系統(tǒng)的聯(lián)鎖作用主要由VCC實(shí)施。VCC設(shè)置進(jìn)路，命令道岔，監(jiān)測(cè)道岔位置，而且只有在進(jìn)路鎖閉和道岔均鎖好的條件下，才允許列車前進(jìn)。VCC還提供接近和過(guò)岔鎖閉功能。VCC通常響應(yīng)來(lái)自SMC的進(jìn)路要求，設(shè)置進(jìn)路的道岔。但是根據(jù)調(diào)度員的指示，VCC也可以單獨(dú)操縱道岔。VCC對(duì)道岔和進(jìn)路可以進(jìn)行強(qiáng)制聯(lián)鎖防護(hù)，任何對(duì)進(jìn)路或道岔扳動(dòng)的請(qǐng)求，都需要由VCC聯(lián)鎖功能進(jìn)行評(píng)估，然后才可以執(zhí)行。如果請(qǐng)求可能導(dǎo)致非安全情況，該請(qǐng)求會(huì)被拒絕。在后退模式下，VCC如失去功能，該系統(tǒng)就使用STC的聯(lián)鎖功能。車站控制器是一個(gè)安全型聯(lián)鎖單元，它通過(guò)計(jì)軸設(shè)備監(jiān)督列車位置，并用軌旁信號(hào)機(jī)指示列車。(3)ATO。ATO能夠起到在ATP施加的限制范圍內(nèi)調(diào)整列車運(yùn)行時(shí)間和/或列車速度，并在乘客乘坐舒適度標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)控制、調(diào)整列車行駛速度；車載語(yǔ)音廣播觸發(fā)；無(wú)人折返運(yùn)行；列車司機(jī)顯示；車站精確停車，包括門(mén)的開(kāi)關(guān)；報(bào)警監(jiān)視和報(bào)告；以及向ATS傳輸數(shù)據(jù)等作用。ATO命令總是從屬于ATP監(jiān)督功能。(4)ATS。ATS能夠起到中央線路全局顯示；中央設(shè)備、車輛、通信環(huán)線和軌旁設(shè)備報(bào)警；運(yùn)行圖編譯/調(diào)整；列車識(shí)別號(hào)(ID)生成、跟蹤、傳遞和顯示；運(yùn)行間隔調(diào)整；運(yùn)行性能監(jiān)視等作用。3．系統(tǒng)控制方式ATC系統(tǒng)可提供下列正常、降級(jí)及后退模式下的功能。(1)SMC控制模式。此模式是系統(tǒng)正常級(jí)的控制模式，提供了全部的系統(tǒng)功能且系統(tǒng)運(yùn)行是自動(dòng)的。(2)VCC控制模式。SMC故障(或SMC至VCC的通信通道故障)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降級(jí)為此控制模式。此模式提供了降級(jí)的系統(tǒng)功能，但系統(tǒng)運(yùn)行仍然是自動(dòng)的。(3)ATC后退模式。當(dāng)VCC故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為此后退模式。此模式包括SMC正常情況下的后退模式和SMC故障情況下的后退模式。此模式能夠?yàn)樵谡€上按照軌旁信號(hào)機(jī)顯示運(yùn)行的人工駕駛車輛提供降級(jí)使用的列車分隔防護(hù)。對(duì)于SMC正常情況下的后退模式，司機(jī)車上輸入運(yùn)行線后，系統(tǒng)能自動(dòng)排列與運(yùn)行線相對(duì)應(yīng)的固定的列車基本進(jìn)路和折返進(jìn)路。廣州地鐵SeITracS40型系統(tǒng)配置(3號(hào)線)如圖3-13所示。五、西門(mén)子移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)1．系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能(1)系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)組成。1)SICAS型故障—安全、高可用性的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。2)具備集中和本地操作能力的ATS系統(tǒng)(VICOSOC501型和VICOSOC10型)。在中央一級(jí)，VICOSOC501型能實(shí)現(xiàn)集中的線路運(yùn)行控制。在車站一級(jí)，VICOSOC101型系統(tǒng)為車站控制和后備模式的功能提供了車站操作員工作站(LOW)和列車進(jìn)路計(jì)算機(jī)(TRC)。3)TRAINGUARDMT(MT表示城市軌道交通)ATP/ATO系統(tǒng)一連續(xù)式移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)的SICASLTRAINGUARDMT、VICOS這3個(gè)子系統(tǒng)被分到3個(gè)層級(jí)，以便分級(jí)實(shí)現(xiàn)軌道交通的功能。1)軌旁層。它沿著線路分布，由SICAS微機(jī)聯(lián)鎖、TRAINGUARDMT系統(tǒng)、信號(hào)部件、計(jì)軸和應(yīng)答器部件等組成。它們共同執(zhí)行所有的聯(lián)鎖和軌旁ATP功能。2)通信層。它在軌旁和車載設(shè)備之間提供連續(xù)式和/或點(diǎn)式的通信。3)車載層。它包括TRAINGUARDMT的車載ATP和ATO功能。(3)系統(tǒng)主要功能。1)ATS的主要作用。自動(dòng)進(jìn)路排列(ARS)、自動(dòng)列車調(diào)整(ATR)、列車監(jiān)督與追蹤(TMT)、時(shí)刻表、控制中心人機(jī)交互(HMI)作用和報(bào)告、報(bào)警與文件作用。2)聯(lián)鎖的主要作用。軌道空閑處理(TVP)、進(jìn)路控制(RC)、道岔控制(PC)和信號(hào)機(jī)控制(SC)。3)ATP/ATO的主要作用。列車通信、自動(dòng)保護(hù)和駕駛。2．系統(tǒng)的特點(diǎn)TRAINGUARDMT是信號(hào)系統(tǒng)中提供ATP和ATO的子系統(tǒng)，可以適用于不同的需要。(1)連續(xù)式通信。使用無(wú)線或感應(yīng)環(huán)線進(jìn)行軌旁和列車間的通信。(2)點(diǎn)式通信。不依賴于連續(xù)通信通道，可以采用基于應(yīng)答器的點(diǎn)式通信通道，從軌旁向車上傳輸數(shù)據(jù)。(3)移動(dòng)閉塞運(yùn)行。配合連續(xù)通信通道，列車根據(jù)移動(dòng)閉塞原理分隔，提供最小運(yùn)行間隔，列車受ATP/ATO控制。(4)固定閉塞運(yùn)行。配合點(diǎn)式通信通道，列車根據(jù)固定閉塞原理分隔，并受ATP/ATO控制。固定閉塞運(yùn)行可以被用于移動(dòng)閉