城市轨道交通信号控制系统的研究毕业论文docWord文档下载推荐.docx

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引言

城轨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控制和效益的关键点。

信号系统的水平也成为城市快速轨道交通现代化的重要标志。

设计出一个优秀的系统方案不仅有利于保证行车安全,提高运输能力,实现迅速、及时、准确的行车调度指挥和运输管理现代化,提高服务质量,而且还有利于合理使用工程投资,降低工程造价。

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。

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高低，而很少甚至没有从安全和可靠性方面进行分析比较，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。

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，陛方面进行分析，对信号系统的方案进行阐述。

1信号的基本理论

1.1联锁和进路

·

联锁

为了保证行车安全，在信号、道岔和进路间必须建立一定的相互制约关系。

如防护进路的信号机存开放之前必须检直进路空闲、道岔位置正确及敌对进路为建立等。

相互开放以后道岔不能动，这种相互制约的关系称为联锁。

用以实现联锁的技术设备叫联锁设备。

在联锁中，信号、道岔和进路所处的状态一般称为联锁条件。

进路

列车或调车车列由某指定地点运行至另指定地点所经过的径路称为进路。

所谓保证行车安全：

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若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，信号闭塞原则是按照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电话通知运转车长，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发展，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高低，而很少甚至没有从安全和可靠性方面进行分析比较，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，陛方面进行分析，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：

在国铁规范中，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，诙漠式并不能避免所有风险，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为平均无故陶司隔时间。

2城轨信号系统

城轨信号系统分正线与车辆段两个部分。

一般正线有微机联锁、ATP/ATO轨旁设备、ATP/ATO车载单元设备，以及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及时正确地进行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：

在两条线路汇合处，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汇合线路之间隔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，主要用于车站管辖范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、隧道口以及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及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）在该地点停车后进行确认线路、道岔以及进行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，便于司机以及调车员确认车挡位置。

隧道内显示红色灯光，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相同性质的含义。

2.2信号基础器材

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）停车库内及联络线（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徒手信号的类别及显示方式

（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相同。

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

在车辆段和联锁站内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

图2.12带平衡扼流圈的交流轨道电路

（2）正线一般使用无绝缘音频轨道电路（FTGS）音频发送端和接受端（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行分隔，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

分为室内和室外部分组成。

（1）室外：

地面传感器，电缆盒、传输电缆

（2）室内：

信号处理电路及计数处理电路

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内的“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、