1、第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)與通信系統(tǒng)第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)與通信系統(tǒng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【教學(xué)建議】7.1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)和組成7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備7.3聯(lián)鎖設(shè)備7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)7.5通信傳輸系統(tǒng)7.6電話系統(tǒng)7.7無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)7.8閉路電視7.9廣播系統(tǒng)7.10時(shí)鐘系統(tǒng)【實(shí)踐操作】第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成【評(píng)價(jià)跟進(jìn)】第7章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成ZW.tif【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能掌握城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng)的概念和作用。2.能說(shuō)出信號(hào)與通信系統(tǒng)中的各個(gè)不同功能的系統(tǒng)的作用。3.能說(shuō)明信號(hào)與通信系統(tǒng)中各系統(tǒng)的基本工作原理和相互之間的關(guān)系。【教學(xué)建議】1.教學(xué)場(chǎng)地：在

2、多媒體教室和信號(hào)與通信模擬實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，課后可實(shí)地參觀。2.設(shè)備要求：軌道、道岔和軌道電路模型各1套，行車調(diào)度模擬沙盤1個(gè)，聯(lián)鎖系統(tǒng)和ATC系統(tǒng)仿真軟件各1套；傳輸電纜和光纜模型1套，站臺(tái)、站廳閉路電視1套，有線廣播系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)各1套。3.課時(shí)要求：共6課時(shí)，其中課堂講授4課時(shí)，模擬操作2課時(shí)。7.1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)和組成1.信號(hào)系統(tǒng)的作用和特點(diǎn)2.信號(hào)系統(tǒng)的組成7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備1.信號(hào)機(jī)圖7-1信號(hào)系統(tǒng)的組成7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備圖7-2信號(hào)機(jī)(1)色燈信號(hào)機(jī)色燈信號(hào)機(jī)是以其顯示燈光的顏色、數(shù)目和亮燈的狀態(tài)來(lái)表示信號(hào)。7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備(2)地面信號(hào)機(jī)1)地面信號(hào)機(jī)的設(shè)置

3、原則。2)信號(hào)機(jī)的設(shè)置。3)信號(hào)顯示的顏色。2.轉(zhuǎn)轍機(jī)1)轉(zhuǎn)換道岔的位置，根據(jù)需要定位和反位，要求具有足夠大的拉力，可帶動(dòng)尖軌往返運(yùn)動(dòng)；當(dāng)尖軌受阻不能運(yùn)動(dòng)到底時(shí)，應(yīng)隨時(shí)通過(guò)操縱使尖軌回復(fù)原位。2)道岔轉(zhuǎn)至所需位置而且貼緊后，實(shí)現(xiàn)鎖閉。3)正確地反映道岔的實(shí)際位置，道岔的尖軌貼于基本軌后，正確地給出相應(yīng)的表示。7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備4)道岔被擠或因故處于“四開(kāi)”(兩側(cè)尖軌均不密貼)位置時(shí)，及時(shí)給出報(bào)警或表示，在道岔被擠未修復(fù)前不應(yīng)再使道岔轉(zhuǎn)換。3.軌道電路(1)軌道電路的基本原理軌道電路是以鐵路線路軌道作為導(dǎo)體，兩端加以機(jī)械絕緣，接上送電和受電設(shè)備構(gòu)成的電路(見(jiàn)圖7-3)。圖7-3最簡(jiǎn)單的軌道電路7

4、.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備1)軌道電路的兩端分別設(shè)有送電端和軌道繼電器(見(jiàn)圖7-4)。圖7-4軌道繼電器7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備2)當(dāng)軌道電路內(nèi)鋼軌完整，沒(méi)有列車占用軌道時(shí)，繼電器吸起，表示軌道電路空閑。3)當(dāng)軌道電路被列車占用，軌道電路被輪對(duì)分路，輪對(duì)電阻遠(yuǎn)小于軌道繼電器線圈的電阻，流經(jīng)軌道繼電器的電流大大減小，軌道繼電器落下，表示軌道電路被占用，這時(shí)軌道電路呈分路狀態(tài)。4)當(dāng)軌道電路的鋼軌被折斷，軌道電路受電端軌道繼電器中無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)，軌道電路設(shè)備反映鋼軌斷軌。(2)音頻軌道電路城市軌道交通的軌道電路不僅用來(lái)檢測(cè)列車的占用，更重要的是傳輸列車的行車信息。7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備圖7-5音頻軌道電路原理圖1)

5、傳輸軌道電路報(bào)文。2)傳輸ATP列車報(bào)文。3)雙向發(fā)送信息，具有方向性。7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備4)作為列車的定位設(shè)備。4.UPS電源設(shè)備圖7-6UPS結(jié)構(gòu)圖(1)后備式UPS市電正常工作時(shí)，僅對(duì)市電起穩(wěn)壓作用。(2)在線式UPS在線式開(kāi)機(jī)逆變器始終處于工作狀態(tài)，市電正常時(shí)，UPS先將市電變成直流給蓄電池充電，然后逆變成交流電給負(fù)載；市電故障時(shí)，由蓄電池供電，逆變器輸出正常交流電。7.2信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備(3)在線互動(dòng)式UPS市電正常時(shí)，逆變器反向工作給蓄電池充電；市電異常后，逆變器工作，將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電并給負(fù)載供電。7.3聯(lián)鎖設(shè)備(1)控制臺(tái)控制臺(tái)是車站值班員指揮行車、調(diào)車控制中心指揮列車運(yùn)

6、行和調(diào)車作業(yè)的控制中心。(2)區(qū)段人工解鎖區(qū)段人工解鎖是在更換繼電器、軌道電路停電恢復(fù)時(shí)解鎖設(shè)備，恢復(fù)電路到正常狀態(tài)；或者道岔區(qū)段不能解鎖時(shí)辦理故障解鎖，取消進(jìn)路時(shí)不能關(guān)閉信號(hào)的情況下關(guān)閉信號(hào)。(3)繼電器、繼電器組合及組合架繼電器部分是6502電氣集中的邏輯核心。2.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(1)表示操作層表示操作層是人機(jī)界面，是將設(shè)備和列車運(yùn)行情況進(jìn)行圖形化顯示，可通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤操作命令實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖命令操作，接受操作員命令給邏輯層處理。(2)邏輯層邏輯層是系統(tǒng)核心，是對(duì)聯(lián)鎖邏輯的處理。7.3聯(lián)鎖設(shè)備1)2取2。圖7-72取2系統(tǒng)7.3聯(lián)鎖設(shè)備2)3取2。(3)執(zhí)行表示層執(zhí)行表示層是邏輯層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的接口，

7、它分解邏輯層的命令，控制設(shè)備驅(qū)動(dòng)層驅(qū)動(dòng)設(shè)備，將采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的表示信息給邏輯層。(4)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層設(shè)備驅(qū)動(dòng)層是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。(5)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層如道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)和軌道電路等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。3.聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制(1)進(jìn)路的建立進(jìn)路建立指進(jìn)路開(kāi)始辦理到防護(hù)該進(jìn)路的信號(hào)機(jī)開(kāi)放的這一階段。(2)進(jìn)路解鎖1)取消進(jìn)路。7.3聯(lián)鎖設(shè)備2)正常解鎖。圖7-8三點(diǎn)解鎖(3)列車運(yùn)行的三級(jí)控制1)中心級(jí)控制。2)遠(yuǎn)程控制終端的控制。3)站級(jí)控制。7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)圖7-9連續(xù)式ATC速度碼系統(tǒng)1.列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(Automatic(1)列車駕駛模式7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)1)ATO模式。2)SM模式

8、。3)RM模式。4)URM模式。(2)ATP的工作原理1)列車檢測(cè)。2)列車自動(dòng)限速。3)制動(dòng)模式。7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)圖7-10分級(jí)制動(dòng)7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)圖7-11一級(jí)制動(dòng)4)制動(dòng)方式。5)車門控制。2.列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(Automatic7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(1)ATO的工作原理ATO系統(tǒng)從ATP系統(tǒng)獲得最大允許速度和列車實(shí)時(shí)速度，并根據(jù)ATS系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的信息，發(fā)出牽引和制動(dòng)命令，駕駛車輛運(yùn)行。(2)車門控制ATO只在自動(dòng)模式下執(zhí)行車門開(kāi)啟。(3)ATO和ATP的關(guān)系圖7-12ATO和ATP的關(guān)系7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng) 曲線為ATP計(jì)算的列車緊急制動(dòng)曲線，列車一旦觸及此曲線，A

9、TP啟動(dòng)緊急制動(dòng)，直到停車。曲線為ATP系統(tǒng)計(jì)算的制動(dòng)曲線，此時(shí)的速度只是較ATP給出的最大速度略低，系統(tǒng)給出警告，不啟動(dòng)緊急制動(dòng)。此時(shí)的減速度與最大常用制動(dòng)相同。曲線為ATO的正常駕駛曲線，列車實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)制動(dòng)。3.列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)(Automatic(1)ATS系統(tǒng)的構(gòu)成ATS系統(tǒng)主要包括控制中心設(shè)備和車站(車輛段)設(shè)備。1)控制中心設(shè)備。7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)圖7-13ATS系統(tǒng)控制中心設(shè)備2)車站設(shè)備。(2)ATS系統(tǒng)的主要功能7.4列車自動(dòng)控制系統(tǒng)1)列車監(jiān)視。2)時(shí)刻表處理。3)自動(dòng)建立進(jìn)路。4)列車運(yùn)行調(diào)整。(3)ATS系統(tǒng)的控制1)中央級(jí)控制。2)車站級(jí)控制。3)現(xiàn)場(chǎng)控制。7.5通

10、信傳輸系統(tǒng)1.傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖7-14傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.5通信傳輸系統(tǒng)(1)光纖骨干網(wǎng)光纖骨干網(wǎng)貫穿整個(gè)傳輸介質(zhì)，有光纖、電纜兩種傳輸介質(zhì)。(2)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)、使用網(wǎng)絡(luò)的途徑。(3)用戶接口卡用戶接口卡是用戶接入系統(tǒng)的硬件工具，其功能是使自身系統(tǒng)無(wú)限向外延伸。(4)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通常是基于主流、成熟的操作系統(tǒng)，具有友好的操作界面，其功能是負(fù)責(zé)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的配置、擴(kuò)展、管理和維護(hù)。2.傳輸系統(tǒng)的運(yùn)行方式3.光纖通信(1)光纖的結(jié)構(gòu)及其原理光纖是用石英玻璃(SiO2)制成的雙層同心圓柱，在包層外有兩層涂覆物來(lái)保護(hù)光纖。7.5通信傳輸系統(tǒng)(2)光纖通信的安全光纖傳輸所依靠的是高能量的激光

11、，其直徑為10100m，極其微小，在使用中要特別注意以下幾點(diǎn)：不要調(diào)整或修改激光及其控制電路；不要直接看光學(xué)端口或者光纖的末端；在準(zhǔn)備好連接電纜之前請(qǐng)不要移除保護(hù)蓋；小心接觸破損的光纖，避免銳利的光纖可能引起眼睛和皮膚傷害。7.6電話系統(tǒng)1.公務(wù)電話圖7-15環(huán)形結(jié)構(gòu)7.6電話系統(tǒng)2.調(diào)度電話3.站內(nèi)和軌旁電話7.7無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)7.8閉路電視(1)圖像顯示車站工作人員對(duì)本車站監(jiān)視圖像的選擇顯示，自動(dòng)循環(huán)顯示設(shè)定的固定分組圖像，人工單選一個(gè)車站的圖像顯示到任一顯示器上。(2)錄像功能錄取車站的所有圖像，所錄制圖像可回放到顯示器或遠(yuǎn)程調(diào)取。(3)圖像文字疊加車站設(shè)備可疊加顯示必要信息，如車站名稱、

12、攝像機(jī)位置編號(hào)、日期時(shí)間等，維護(hù)人員可更改疊加信息，中心設(shè)備也可疊加調(diào)度人員專用信息。(4)駕駛員監(jiān)視功能為駕駛員提供當(dāng)前站臺(tái)監(jiān)視，以保證乘客上下車安全；供駕駛員查看車門和屏蔽門的開(kāi)關(guān)，防止夾傷乘客。7.9廣播系統(tǒng)7.10時(shí)鐘系統(tǒng)1.時(shí)鐘系統(tǒng)的組成2.時(shí)鐘系統(tǒng)的控制模式(1)中央控制運(yùn)行模式中央控制運(yùn)行模式是系統(tǒng)正常狀況的控制模式。(2)車站級(jí)控制模式車站級(jí)控制模式是一級(jí)母鐘不能正常接收GPS信號(hào)且故障不能向二級(jí)母鐘傳送時(shí)間信號(hào)時(shí)使用，此時(shí)二級(jí)母鐘靠自身高穩(wěn)晶振運(yùn)作提供子鐘時(shí)間信號(hào)，但不給其他系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)。1.商用通信系統(tǒng)的構(gòu)成1)電源系統(tǒng)是為無(wú)線覆蓋系統(tǒng)設(shè)備和傳輸系統(tǒng)設(shè)備等提供可靠的工作

13、電源。7.10時(shí)鐘系統(tǒng)2)傳輸系統(tǒng)是基于光纖的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要為商用通信運(yùn)營(yíng)商提供傳輸服務(wù)，在移動(dòng)通信系統(tǒng)基站至信號(hào)引入站之間提供傳輸通道，同時(shí)可為無(wú)線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)控提供傳輸通道。3)無(wú)線覆蓋系統(tǒng)，在每個(gè)地下車站商用通信機(jī)房各設(shè)置1套POI平臺(tái)，移動(dòng)通信基站的下行信號(hào)經(jīng)由POI合路后，再分別傳送至站臺(tái)層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成射頻信號(hào)的下行覆蓋；反之，來(lái)自站臺(tái)層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道的上行信號(hào)，通過(guò)POI合路后，再分別送到各移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商基站的上行信號(hào)接收端，完成射頻信號(hào)的上行傳輸。2.漏泄同軸電纜7.10時(shí)鐘系統(tǒng)圖7-16漏泄同軸電纜工作原理【實(shí)踐操作】1.操作練習(xí)1)在實(shí)訓(xùn)室中完成對(duì)信號(hào)和通信系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)和作用了解，并在OCC和列車模擬駕駛中感受信號(hào)和通信系統(tǒng)的作用。2)根據(jù)對(duì)信號(hào)與通信系