城市轨道交通行车组织单元3列车自动控制系统..ppt

单元3 列车自动控制系统 • 教学目标： 1.熟悉信号显示及意义 2.了解联锁的概念及功能 3.掌握列车自动控制系统设备结构及功能 4.掌握列车自动控制系统的设备及操作 • 建议学时：14学时 3.1 城市轨道交通信号基础设备 一、信号机及其显示 1．地面信号机的设置 （1）地面信号机的设置原则 ①设于列车运行方向右侧 • 城市轨道交通采用右侧行车制，其地面信号机设于列车 运行方向的右侧，在地下部分一般安装在隧道壁上特 殊情况（如因设备限界、其他建筑物或线路条件等影响 ）可设于列车运行方向的左侧或其他位置 ②信号机柱的选择 • 高柱信号机具有显示距离远，观察位置明确等优点，因 此车辆段的进段、出段信号机（以及停车场的进场、出 场信号机）均采用高柱信号机 • 而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧道内安 装空间有限，一般采用矮型信 ③信号机限界 • 信号机不得侵人设备限界 • 设备限界是用以限制设备安装的控制线 • 直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定 安全间隙后形成的：车体肩部横向向外扩大100mm， 边梁下端横向向外扩大30mm，接触轨横向向外扩大 185mm，车体竖向加高60mm，受电弓竖向加高50mm ，车下悬挂物下降50mm。

• 曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按 平面曲线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏 移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定 （2）信号机的设置 • 城市轨道交通的信号机设置不同于铁路， 规定在ATC控制区域的线路上道岔区设防 护信号机或道岔状态表示器，其他类型的 信号机可根据需要设置 ①正线上的信号机设置 • 正线上的道岔区设防护信号机或道岔状态表示 器（国内尚未采用）防护信号机设于道岔岔 前和岔后的适当地点，具有出站性质以外的防 护信号机应设引导信号具有两个以上运行方 向的信号机可设进路表示器车站一般不设进 、出站信号机，在正向出站方向的站台侧列车 停车位置前方适当地点设置发车指示器也可 以根据需要设进站、出站信号机以及进站信号 机的预告信号机，或者只设出站信号机 • 线路尽头设阻挡信号机 • 车站应设发车指示器或发车计时装置 ②车辆段（停车场）的信号机设置 • 在车辆段（停车场）人口处设进段（ 进场）信号机，在车辆段（停车场） 出口处设出段（出场）信号机 • 在同时能存放两列及以上列车的停车 线中间进段方向设列车阻挡信号机（ 可兼作调车信号机） • 车辆段（停车场）内其他地点根据需 要设调车信号机。

（3）信号机命名 • 正线上的防护信号机、阻挡信号机冠以“X"、 “S"、“F"、“Z”等，其下缀编号方法：下行方向 编为单号，上行方向编为双号，从站外向站内 顺序编号 • 车辆段的进段信号机冠以"JD”，下缀编号方法 ：下行方向编为单号，上行方向编为双号，从 段外向段内顺序编号列车阻挡信号机和调车 信号机冠以“D"，下缀编号方法：下行咽喉编 为单号，上行咽喉编为双号，从段内向段外顺 序编号 2.信号显示 （1）信号显示颜色的选择 • 城市轨道交通信号颜色的选择，应能达到显示明确、 辨认容易、便于记忆和具有足够的显示距离等基本要 求经过理论分析和长期实践，铁路信号的基本色为 红、黄、绿三种，再辅以蓝色、月白色，构成铁路信 号的基本显示系统 • 城市轨道交通信号的光源为白炽灯产生的白色光白 光是一种复合光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七 种颜色的光混合而成其中红光波长最多，紫光波长 最短，一般来说，波长越长，穿透周围介质（如空气 、水汽等）的能力越强，显示距离越远 • 同样强度的光，红光最诱目，因为人眼对红色 辨认最敏感，红色比其他颜色的光都谱更能引 人注意，对人会产生不安全感，所以规定红色 灯光为停车信号是最理想的。

• 黄色（实际上是橙黄色，简称黄色）玻璃透过 光线的能力较强，显示距离较远，又具有较高 的分辨力，辨认正确率接近100%，故采用黄色 灯光作为注意和减速信号 • 绿色和红色的反差最大，容易分辨，而绿色灯 光显示距离亦较远，能满足信号显示的要求， 故采用绿色灯光作为按规定速度运行的信号 • 调车信号机的关闭不能影响列车运行，所以它 一般不采用红色灯光，而选用蓝色灯光作为禁 止调车信号较合适，因其具有较高的诱目性和 较大的辨认率调车信号机的允许信号采用月 白色灯光，主要目的是可与一般普通照明电源 相区别蓝色、白色灯光虽显示距离较近，但 因为调车速度较低，所以能满足调车作业的需 要 • 紫色灯光具有较高的区别性，作为道岔状态表 示器表示道岔在直向开通的灯光，基本上能满 足需要 （2）机构选用和灯光配列 • 色灯信号机的机构有单显示、二显示、 三显示单显示机构仅用于阻挡信号机 二显示和三显示可以单独使用，也可 以组合（以及与单显示机构组合）构成 各种信号显示 ①色灯信号机灯光配列和应用的规定 • a.当根据实际情况需减少灯位时，应空位停用方 式处理减少灯位的处理方式可以维持信号机应 有的外形，以防误认。

如防护信号机若无直向运 行方向时，仍采用三显示机构，将绿灯封闭；存 车线中间进段方向的列车阻挡信号机采用三显示 机构，将绿灯封闭 • b.以两个基本灯光组成一种显示时，应有一定的 间隔距离，以保证显示清晰，如防护信号机的红 灯和黄灯同时点亮表示引导信号，其间隔开一个 绿灯灯位 • c.双机构加引导信号是一种专门的信号机型式， 需要时，进段（场）信号机可采用此型式 ②各种信号机的灯光配列 a.防护信号机 • 防护信号机采用三显示机构，自上而下灯位为 黄（或月白）、绿、红若设正线出站信号机 ，其灯光配列同防护信号机 b.阻挡信号机 • 阻挡信号机采用单显示机构，为一个红灯 c.进段（场）信号机 • 进段信号机灯光配列可同防护信号机，亦可采 用双机构（两个二显示）带引导机构，自上而 下灯位为黄、绿、红、黄、月白 d.出段（场）信号机 • 出段（场）信号机采用三显示机构，红 、绿，带调车白灯 e.调车信号机 • 调车信号机采用二显示机构，自上而下 灯位为白、蓝（或红） f.通过信号机 • 若采用自动闭塞，其通过信号机为三显 示机构，自上而下灯位为黄、绿、红 （3）信号显示制度 ①信号显示基本要求 a.信号机定位 • 将信号机经常保持的显示状态作为信号机的定 位。

信号机定位的确定，一般是考虑保证行车 安全，提高运输效率及信号显示自动化等因素 • 除采用自动闭塞时通过信号机显示绿灯为定位 外，其他信号机一律以显示禁止信号（红灯或 蓝灯）为定位 b.信号机关闭时机 • 除调车信号机外，其他信号机，当列车第一轮对越过该 信号机后及时地自动关闭调车信号机在调车车列全部 越过调车信号机后自动关闭 c.视作停车信号 • 信号机的灯光熄灭，显示不明或显示不正确时，均视为 停车信号 d.区分运行方向 • 有两个以上运行方向而信号显示不能区分运行方向时， 应在信号机上装进路表示器，由进路表示器指示开通的 运行方向 ②信号显示意义 • 《地铁设计规范》对信号显示未作统一 规定 • 一般，除预告信号机外，所有正线信号 机的主体信号均为绿、红两显示绿灯 表示进行，红灯表示停车进站信号机 带引导月白灯预告信号机为黄、绿、 红三显示 • 各地可对信号显示作出有关规定 • 例如，上海地铁一号线信号机的显示为： • 红色—停车，ATP速度命令为零； • 绿色—运行前方道岔在直股（定位），按ATP速 度命令运行； • 月白色—运行前方道岔在侧股（反位），按ATP 速度命令运行，一般限制速度为．30 km/h； • 红色＋月白色—引导信号，准许列车在该信号 机处继续运行，但需准备随时停车，仅对防护 站台的信号机设引导信号。

• 站台还设有发车表示器，发车前5s闪白光，发 车时间到亮白色稳定光，列车出清后灭灯 ③信号显示距离 • 各种地面信号机及表示器的显示距离应符合下 列规定： • 行车信号和道岔防护信号应不小于400m； • 调车信号和道岔状态表示器应不小于200m； • 引导和道岔状态表示器以外的各种表示器应不 小于100m • 二、信号系统的组成 • 城市轨道交通的信号系统通常由列车运行自动控制系统（ ATC）和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于列车进 路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况 监测及维护管理，由此构成了一个高效的综合自动化系统 ，如图3-1所示 • 自城市轨道交通问世以来，其安全程度和载客能力不断得 到提高，信号系统也不断完善和得到发展随着经济的发 展，世界各国城市人口急剧膨胀，对城市轨道交通的载客 能力提出了越来越高的要求，最重要而有效的措施就是缩 短列车运行间隔在这种情况下，随着计算机技术的飞速 发展，城市轨道交通信号技术日趋成熟，成为城市轨道交 通不可缺少的组成部分 • （一）列车运行自动控制系统 • 列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护（ATP ）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三 个系统，简称“3A”。

系统需设置行车控制中心，沿线各 车站设计为区域性联锁，其设备放在控制站（一般为有 岔站），列车上安装有车载控制设备控制中心与控制 站通过有线数据通信网连接，控制中心与列车之间可采 用无线通信进行信息交换ATC系统直接与列车运行有 关，因此ATC系统中的数据传输要求比一般通信系统的 安全性、可靠性、实时性更高ATC地面设备分布如图 1一2所示（不同制式的ATC设备组成可能不同，本图以 西门子公司的ATC为例 1．ATP子系统 • ATP子系统的功能是对列车运行进行超速 防护，对与安全有关的设备实行监控，实 现列车位置检测，保证列车间的安全间隔 ，保证列车在安全速度下运行，完成信号 显示、故障报警、降级提示、列车参数和 线路参数的输人，与ATS、ATO及车辆系 统接口并进行信息交换 • ATP子系统不断将从地面获得的前行列车位置信 息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度 信息等通过轨道电路等传至车上，由车载设备 计算得到当前所允许的速度，或由行车指挥中 心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得 实际运行速度，依此来对列车速度实行监督， 使之始终在安全速度下运行，以缩短列车运行 间隔，保证行车安全。

• 采用轨道电路传送ATP信息时，ATP子系统由设 于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路 分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，并包括 与ATS、ATO、联锁设备的接口设备 2. ATO子系统 • ATO子系统主要用实现“地对车控制”， 即用地面信息实现对列车驱动、制动的 控制，包括列车自动折返，根据控制中 心的指令使列车按最佳工况正点、安全 、平稳地运行，自动完成对列车的启动 、牵引、惰行和制动，传送车门和屏蔽 门同步开关信号 • 使用ATO后，可使列车经常处于最佳运行 状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速 和减速，因此明显提高了乘客的舒适度， 提高了列车正点率并减少了能量消耗和轮 轨磨损 • ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备 两部分地面设备有站台电缆环路、车地 通信设备(TWC)以及与ATP,联锁系统的 接口设备 3. ATS子系统 • ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制， 辅助调度人员对全线列车进行管理，其功能包 括：调度区段内列车运行情况的集中监视与控 制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作 ，按行车计划自动控制道旁信号设备以接发列 车，列车运行实迹的自动记录，时刻表自动生 成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表 自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调 度员操作记录，运输计划管理等，还具有列车 车次号自动传递等功能。

• ATS子系统包括控制中心设备和ATS车站、车辆段分 机控制中心ATS设备有。