城市轨道交通信号控制系统的分类及应用.docx
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城市轨道交通信号控制系统的分类及应用
沈阳铁道学院
城市轨道交通信号控制系统的分类及应用
李丽丽
毕业设计中文摘要
城市轨道交通信号控制系统的分类及应用
摘要本论文主要叙述城市轨道交通信号控制系统。
由于采用了国际与国内的高新技术，许多新工艺、新技术广泛运用于列车整体运营中，使列车的行车可靠性、安全性相对以往的交通运输工具有了大幅度的提升。
如列车自动运行系统、列车计算机控制系统、以及列车故障诊断信息系统等，确保了列车运行的安全可靠。
随着我国时代的进步，城市轨道交通的飞速发展，信号系统作为控制系统中的核心设备，保证了列车快速而稳定的运行，所以对其安全性和可靠性显得尤为重要，信号系统作为城市轨道交通中的重要的组成部分,对行车的安全、准点、舒适、快捷的运行起着十分重要的作用。
城市轨道交通信号系统是城市轨道交通最基础的控制系统，不仅影响着列车通过能力及输送能力，同时信号系统也是安全行车的重要保证，信号系统是衡量城市轨道交通先进程度的一个重要方面。
根据城市轨道交通高密度、短间隔的特点，城市轨道交通从传统的以地面信号为主发展为自动控制列车和自动调整追踪间隔的方式。
关键词城市轨道；信号系统；控制系统；行车信号
目录
1前言1
2城市轨道交通信号系统1
2.1信号定义与实现意义1
2.2信号的基本分类2
2.3信号机与行车标志种类2
2.3.1信号机的基本种类3
2.3.2行车标志3
2.3.3信号标志4
2.4视觉信号的意义5
2.5手信号的显示方式和意义6
2.6听觉信号9
3信号系统的基础11
3.1联锁的定义11
3.2进路与道岔11
3.3苏州地铁信号系统13
3.4车场线信号13
4信号控制系统在城市轨道交通中的应用13
4.1城市轨道交通中使用的信号系统13
4.2城市轨道交通移动闭塞信号系统的通信实现方式15
4.3信号控制方式及列车运行模式信号控制方式16
4.3.1ATP列车自动保护系统16
4.3.2ATO列车自动驾驶系统16
4.3.4SICAS微机联锁系统17
结论19
致谢20
参考文献21
1前言
近年来，在改革开放政策的指导下，我国国民经济发展十分迅速，为了城市轨道运输能力与国民经济发展相适应。
就要求足够数量、质量良好的车辆投入到生产运输当中去，才能满足和适应国民经济发展的需要。
所以信号控制系统作为最重要的一部分，关乎到效益的今天，不得不重视信号控制系统的作用。
稳定而安全是最重要的，信号系统在快速发展的同时，安全这一块也不能忽视，总体来说信号系统还是可以确保列车的安全可靠，但再紧密的机器也会有失误。
本文从信号系统的安全可靠性分析，从细小的组成到整体的应用，探讨了信号控制系统。
首先介绍了信号系统的组成，信号机、联锁、进路、信号标志等。
从而介绍信号控制系统在轨道交通中的应用，三种闭塞的分类，固定闭塞，准移动闭塞，移动闭塞，更加详细介绍了当今通用的无线通信移动闭塞系统。
2城市轨道交通信号系统
2.1信号定义与实现意义
定义：
所谓信号是指示列车运行与调车工作开展的命令，它传达指挥者的意图，指示列车运行条件，表示有关行车设备的位置和状态等，是行车指挥的一种形式。
信号装置就是实现信号含义的专用装置。
基本作用：
“信号”的发展同交通运输事业的发展紧密联系，它同运输事业密不可分。
实现意义：
由于信号的基本作用的重要性是客观存在的，所以他已经深入和渗透到所有交通运输的行业中，没有信号作为相关的指示和命令，任何交通工具都无法在现代社会现实中实现其功能。
从我们日常生活中经常遇到的，如地面道路交通、地铁、航海运输、航空运输都必须要有统一规范的行业内公认的信号来确保运转安全和保证它运输能力的发挥。
甚至在其他领域都必须用标准的规范和命令来实现功能，如先进的信息高速公路同样要有相关的命令和标准规范的制约才能实现信息的快速传输。
所以，信号是实现和保障交通运输运行的最重要工具与手段。
在整个的运输过程中，有关行车人员必须严格按信号指示的要求执行，任何单位、个人均不得违反，而任何违反都将造成十分严重的后果及无法挽回的损失
对信号的基本要求：
各种信号机的灯光排列、颜色、外形尺寸应符合规定的标准。
信号机的显示方式和表达的含义必须统一并且符合规定的要求。
信号机的设置须保持能够进行实时检测、故障警告，为列车运行提供安全保障、正确信息。
在一般情况下，信号机设置在运行线路的右侧，与列车司机的驾驶位置相同，便于了望和确认信号。
行车手信号、行车听觉信号的显示方式和表达的含义应该符合规定要求。
信号机的设置以及行车手信号、行车听觉信号的显示应考虑线路地形、地物的相关影响。
2.2信号的基本分类
（1）按接受信号的器官分类
我们根据器官感受的区别把信号分为视觉信号和听觉信号两大类。
视觉信号：
视觉信号是以信号的颜色、状及用数字、灯光数目和状态等来表达的信号。
如信号机、信号旗、信号标志牌、信号灯、信号表示器等。
听觉信号：
听觉信号是以不同器具发出的音响的次数，音响长短作符号来表达的信号，如口哨、口笛、铃声、响墩以及车辆的鸣笛声等。
（2）按信号是否可以移动分类
我们按信号是否可以移动把信号分为固定信号、移动信号和手信号三类。
固定信号：
固定信号是被固定地安装在运行线路一定位置，用以指示列车运行和调车工作的信号，如信号机、行车信号标志牌、信号表示器等。
移动信号：
当运行线路在特殊情况下需要施工、救援，要求列车禁止驶入某地点、区域或须减速运行时应设置移动信号，移动信号根据需要临时设置或撤除。
如停车信号牌或灯、减速信号牌或灯、减速防护地段终端信号牌或灯。
手信号：
手信号是行车有关人员手拿信号旗者直接用手臂显示的信号，用来表达相关的含义，指示列车或者车辆的允许和禁止条件。
（3）按信号的用途和功能分类
我们按信号的用途和功能把信号分为信号机信号和手信号音响信号。
信号机信号和手信号、音响信号是通常用以指示列车、车辆的运行条件和要求的信号。
。
信号表示器信号是表示运行线路设备状态、为位置变化的信号，如道岔表示器、脱轨表示器、车档表示器、发车表示器等。
行车工作的整个过程中，一般情况下，按其功能可分为进站信号机、出站信号机、防护信号机、调车信号机、复视信号机、阻档信号机、引导信号机等。
2.3信号机与行车标志种类
1.信号颜色应用的基本依据
地铁运输组织中使用的视觉信号基本上和目前世界上各类运输业使用的视觉信号的颜色与基本含义相一致，它有四种基本颜色，分别表示不同的意思。
红色：
停车。
黄色：
注意并减速运行。
绿色：
按规定速度运行。
月白色：
按规定要求允许越过该架信号机。
一般光源所发出的光，如太阳光、白炽灯光等是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光所组成，其中红色光的波长最长，紫色光波长最短。
科学证明，光的波长越长，其穿过介质（如空气、水等）的能力越大，即光线的穿透力越强，同样强度的光，红色比蓝色的射穿能力强得多，人的眼睛能更清楚地观察到，而且红色相比其他色光更能引起人的眼睛的敏感和注意，使人的大脑产生兴奋，所以采用红色灯光和红色旗帜对行车安全中要求停车的信号符合科学原理。
采用黄作为注意或减速信号是因为黄色光的波长仅次于红色光，并且黄色玻璃透过光的能力最大，甚至远远超过红色玻璃，所以也更能引起人们的注意。
采用绿色为按规定速度运行的信号，是因为绿色光的波长，仅次于红光和黄光，而绿光红光相比差异度最大，易于分辩，便于确认，可以得到较远的显示距离和观察距离，有利于运输过程的操作，发挥效能。
2.3.1信号机的基本种类
信号机是地铁最常用的视觉信号设备，它的作用贯穿于行车工作的整个过程中。
一般情况下，按其功能可分为进站信号机、出站信号机、防护信号机、调车信号机、复视信号机、阻档信号机、引导信号机等。
（1）进站信号机：
防护车站和指示列车运行条件的信号机。
（2）出站信号机：
防护发车进路及运行线路。
（3）防护信号机：
防护敌对进路的列车相互冲突的信号机，通常设置在平面线路的交叉地点。
（4）调车信号机：
保证机车、车辆在站内或停基地内从事转线、编组作业能够安全高效的进行。
（5）复示信号机：
受地形、地物影响，主体信号机的显示达不到规定的显示距离时，调车、出站及发车信号机前应设置复示信号机，复示主体信号机的显示状况。
（6）阻档信号机：
设置在线路尽头，不准车辆越过该信号机，防护线路终端。
（7）引导信号机：
设置在进站信号机或接发车进路信号机机柱上。
当主体信号机进行信号因故不能开放，显示一个红色灯光时，其可点亮一个月白色灯光或月白灯光闪光引导列车进站（场）。
2.3.2行车标志
地铁运行中的行车有关标志分为线路标志和信号标志。
它们是行车工作的一个重要组成部分，主要用来对列车运行时的驾驶以及运行设备的巡检、维修等指示相关目标、条件、操作要求。
（1）线路标志
表示建筑物及线路设备位置或状态的标志称为线路标志。
通过各种线路标志可以使工作人员知道或明了线路情况，方便进行各种设备维修、检查，使列车操纵能够掌握和依据各种标志指示的条件与要求驾驶列车，达到运行安全和规范行车的目的。
与行车直接有关的线路标志主要有以下几种：
A、百米标：
表示正线距离里程计算起点每一百米的长度，以百米为单位。
B、公里标：
表示地铁线路从起点开始计算的连续里程标志，以公里为单位。
C、曲线标：
曲线起点和曲线终点标志的简称。
设在曲线中点处，标志上标明了曲线中心里程、半径大小、圆曲线及缓和曲线长度、超高、加宽等有关数据。
D、圆曲线及缓和曲线始终点标：
设在直线、曲线、缓和曲线三者相互联系的节点处或开始与终止处，标明所向方向为直线、圆曲线、缓和曲线。
缓和曲线是指线路上直线和圆曲线相接处为减少振动而设置的一段半径渐变的曲线，它起点没有弯度，然后逐渐变弯，弯度加大、半径减小与圆曲线半径相同时和圆曲线相接，这种曲线称缓和曲线。
圆曲线是线路上的一段弧，它的弯曲程度用圆半径表示，即曲线半径，以“米”为单位。
曲线半径越大弯度越缓和，曲线半径越小弯度越紧促。
E、坡度标：
设在线路纵断面的变坡点处。
它在正面与背面分别表示两边的坡度与坡段长度，箭头所指为上坡或下坡，箭尾数字表示坡度千分率，侧面标明变坡点位置。
F、桥梁标：
表示桥梁位置（中心里程）的标志，一般设置在桥梁中心里程处或桥头端，上面标明桥梁编号及中心里程数。
2.3.3信号标志
表示运行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称为信号标志。
与行车相关的信号标志主要有以下几种：
A、警冲标：
在两条线路汇合处，为了防止停留在一线的车辆与邻线上的车辆发生侧面冲撞而设在两汇合线路之间间隔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。
B、站界标：
是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。
C、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。
D、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。
E、一度停车标：
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。
F、车档表示器：
设在线路尽头线车档上的表示器，便于司机以及调车员确认车档位置。
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
G、接触网终点标表示接触网已终止的标志，设在接触网终端，警告司机不准越过该标，防止脱弓。
H、预告标：
通常设于非自动闭塞区段进站信号机外方，用以预告进站信号机位置距离的标志。
在地铁运输中的基地试车线设置了类似的预告牌（警告牌）,用于预告试车线尽头端距离。
预告牌（警告牌）为直立白色长方形牌，三个为一组，牌上分别涂有三条、二条、一条黑色斜线，表示距尽头车档距离。
立牌地点距尽头的距离由地铁管理部门依据实际情况制订。
I、引导接车地点标：
指引导员引导接车时所站的位置的标志。
引导员接车时原则上站在进站信号机外方或站界标处。
如因地形、地物影响在上述地点显示手信号时不能保证列车在200米以外确认时，引导地点应向区间延伸，在保证列车在200米外方看清引导信号的地点设置引导员接车地点标。
在信号标志中，有些标志具有警告意义和防护功能，运行列车必须在其标志的内方停车，不得越过或者相碰，一旦越过或者相碰将构成行车事故（事件），如警冲标、车档表示器、接触网终止标等，它们与行车信号显示有相同性质的含义。
2.4视觉信号的意义
1.色灯信号机的显示方式和意义
色灯信号机是运行组织过程中最基本的信号设备，它通过固定装置上的各种光色的变化来表达电客车或其他车辆运行的条件，对列车、车辆的开行指示命令。
正线使用二种色灯信号机：
防护信号机和阻档信号机，基地内设有调车信号用以指示基地的调车和转线等作业。
（1）防护信号机的信号显示
防护信号机是列车运行正线上对道岔以及运行进路进行防护而设置的信号，它对通过的列车或车辆显示信号。
它有以下四种状态的显示：
A、一个红色灯光：
不准列车越过该架信号机
B、一个绿色灯光：
表示前方进路道岔在直向位置，准许列车按规定速度越过该信号机
C、一个黄色灯光：
表示前方进路道岔在侧向位置，准许列车按规定速度越过该信号机
D、一个红色灯光及一个黄色灯光：
引导信号显示，准许列车在该信号机前方不停车知以不超过规定的速度越过该信号机，并准备随时停车。
（2）阻档信号机的显示意义
阻档信号机一般设置在线路的尽头线，用以指示列车的停车位置或者在停运检修期间指示检修作业位置，阻档列车（车辆）越过，确保安全。
A、尽头线定义：
尽头线是指线路一端已经终止，无任何道岔连接，并设置安全车档，以防车辆溜出的线路。
B、显示状态：
一个红色灯光；不准列车（车辆）越过该架信号机。
对于如何在接近线路终端的作业，在安全运行规则中有具体的规定，包括运行速度和接近距离规定。
（3）站场调车信号机的显示意义
基地调车信号机是对基地内进行调车作业的列车（车辆）指示准许或禁止作业条件和要求的信号机。
A、显示状态
一个红色灯光：
禁止越过该架信号机进行调车作业；
一个白色灯光：
准许越过该架信号机进行调车作业。
B、关于调车信号的说明
（Ａ）调车信号机显示一个白色灯光一般是指该架信号机显示所指示的调车进路前方道岔在开通状态。
它与调车作业所应该到达或需要的进路是有所区别的，也就是说调车信号机显示所指示的路径可能是作业需要的路径，也有可能是错误的路径，可能由于信号控制人员的失误操作使进路开通方向与调车作业的目的地或方向不一致，因此，在调车作业中参加调车作业的相关人员除看清信号显示外，还必须确认调车进路。
（Ｂ）调车信号机的显示表示前方进路情况，但是是否可以开始进行调车作业还必须有参加调车作业的调车指挥人的指示命令，因为调车作业还将受到多种因素的影响与制约。
2.5手信号的显示方式和意义
１.手信号显示的作用与分类
（1）手信号基本作用
手信号是运行系统的重要的信号显示，在运行实践中经常要使用手信号来表示或传达相关的行车指示和命令，它与运行以及运行安全有着密切的联系。
手信号是运行中普遍采用的一种视觉信号，它是用信号旗或信号灯及显示信号的人用手臂显示的信号，主要通过旗、灯、手臂的状态变化使接受信号的行车人员明确显示的意义并遵守执行。
手信号基本作用是机动的指挥列车运行和调车作业，对相关的行车事项进，行联络。
手信号显示的准许通行信号、停车信号、注意或减速信号、引导信号同固定信号机所显示的含义具有相同的作用。
（2）手信号的显示
Ａ、列车运行有关手信号
序
号
手信号
显示方式
类别
昼间
夜间
1
停车信号：
要求列车停车
展开的红色信号旗，无红色信号旗时，两臂高举头上，向两侧急剧摇动。
红色灯光，无红色灯光时，用白色灯光上、下急剧摇动。
2
紧急停车信号：
要求司机紧急停车
展开红旗下压数次，无信号旗时，两臂高举头上，向两侧急剧摇动。
红色灯光下压数次，无红色灯光时，用白色灯上下急剧摇动
3
减速信号：
要求列车降低速度运行
展开的黄色信号旗，无黄色信号旗时，用绿色信号旗下压数次。
黄色信号灯光，无黄色灯光时，用白色或绿色灯光下压数次。
4
发车信号：
要求司机发车
展开的绿色信号旗上弧线向列车方面作圆形转动。
绿色灯光上弧线向列车方面作圆形转动。
5
通过手信号：
准许列车由车站通过
展开的绿色信号旗。
绿色灯光。
6
引导信号：
准许列车进入车站或车辆段
展开黄色信号旗高举头上左右摇动。
黄色灯光高举头上左右摇动。
7
好了信号：
某项作业完成
用拢起信号旗作圆形转动。
白色灯光作圆形转动。
Ｂ、调车作业手信号：
序
号
调车手信号
显示方式
类别
昼间
夜间
1
停车信号
显示方式见表16第1项相同
2
减速信号
展开的绿色信号旗下压数次
绿色灯光下压数次
3
指挥列车或车辆向显示人方向来的信号
展开的绿色信号旗在下方左右摇动
绿色灯光在下方左右摇动
4
指挥列车或车辆向显示人反方向去的信号
展开的绿色信号旗上、下摇动
绿色灯光上、下摇动
5
指挥列车或车辆向显示人方向稍行移动的信号（包括连挂）
左手拢起红色信号旗直立平举，右手展开的绿色信号旗在下方左右小摆动
绿色灯光下压数次后，再左右小动
6
指挥列车或车辆向显示人反方向稍行移动的信号（包括连挂）
左手拢起红色信号旗直立平举，右手展开的绿色信号旗在下方上、下小动。
绿色灯光平举上、下小动
7
三、二、一车距离信号
右手展开的绿色信号旗下压三、二、一次
绿色灯光平举下压三、二、一次
8
连挂作业
两臂高举头上，拢起的手信号旗杆成水平末端相接
红、绿色灯光（无绿色灯用白色灯光代替）交互显示数次
9
试拉信号
按本表第6项的信号显示,当列车启动后立即显示停车信号
10
取消信号：
通知前发信号取消
拢起的手信号旗，两臂于前下方交叉后，左右摇动数次
红色灯光作圆形转动后，上下摇动
Ｃ、试验列车自动制动机的手信号显示方式：
a）制动：
昼间——用拢起信号旗高举头上。
夜间——白色灯高举。
b）缓解：
昼间——用拢起信号旗在下部左右摇动。
夜间——白色灯光在下部左右摇动。
c）试验完了（或其他作业完成的显示）：
昼间——用拢起信号旗作圆形转动。
夜间——白色灯光作圆形转动。
手信号的显示原则与时机
（l）手信号的显示原则
手信号的显示原则是指在进行手信号显示时原则规定，也就是说在显示手信号时要遵循的制度和规范，否则信号显示将失去意义或者说是无效的。
Ａ、地面车站及基地内，昼间使用信号旗，夜间使用信号灯。
Ｂ、地下车站一律使用信号灯，按夜间规定办理
Ｃ、显示手信号时左手持红旗，右手持绿旗（扳道员右手持黄旗）。
（2）手信号显示时机
手信号的显示时机是指正确及时地掌握显示手信号的时间，即什么时候开始显示手信号，在什么时候收回所显示的手信号；时机的掌握对安全行车与提高行车效率有着直接密切的关系。
如果过早显示将影响行车工作效率，易产生行车节奏被打乱现象。
而太迟显示将不能够保证列车运行安全和失去显示要求所要达到的目的
A、显示通过、停车等信号时，部越过显示信号地点后方可收回。
必须在看见列车灯光时开始显示，待列车头
B、显示发车信号必须在确认列车起动后方可收回。
C、显示引导信号要待列车越过显示地点后方可收回。
D、显示调车手信号须待司机回示后方可收回。
E、显示停车信号和临时停车信号须待列车或车辆停车后方可收回。
2.6听觉信号
1.听觉信号使用标准
（1）用途
在行车工作中，各工种或作业相互之间优势不能通过口头、电信及视觉信号的方法取得联系，因此必须使用听觉信号进行相互的联络，维持工作的持续、效率、安全。
（2）标准
鸣示听觉信号时，定有以下三点内容：
为防止混淆，应按音节长短及间隔的规定标准进行，其规
A、长声显示时间为三秒钟；短声显示时间为一秒钟；音响的间隔时间为一秒钟
B、如果需要重复鸣示时，每次（组）须间隔五秒以上。
C、在一般情况下隧道内取消列车、机车启动鸣笛和声响联络，如遇运行中危及行车安全以及人身安全的突发事件和特殊情况时除外。
D、地面车站、基地作业时应充分考虑居民区等情况，执行城市社会生活城市轨道交通有关规定。
2.听觉信号显示含义
（1）种类
地铁运输中常用的听觉信号有：
通知注意信号、退行信号、警报信号、召集信号、紧急停车信号六种。
（2）显示方式及含义
A、音响信号：
长声为3s，短声为1s，间隔为1s。
重复鸣示时，须间隔5s以上。
B、客车、车组、工程车等列车的鸣示方式：
序号
名称
鸣示方式
使用时机
1
起动注意信号
一长声
—
列车起动或机车车辆前进时（双机牵引时，本务机车鸣笛后，尾部机车应回示，本务机车再鸣笛一长声后起动）。
接近车站、鸣笛标、隧道、施工地点、黄色信号、引导信号、天气不良时。
在区间停车后，继续运行时，通知车长。
2
退行信号
二长声
——
客车、机车车辆、单机开始退行。
3
召集信号
三长声
———
要求防护人员撤回时。
4
呼唤信号
二短一长声
··—
客车或机车要求出入小行基地时。
在车站要求显示信号时。
5
警报信号
一长三短声
—···
发现线路有危及行车安全的不良处所时。
列车发生重大、大事故及其他需要救援情况时。
列车在区间内停车后，不能立即运行，通知车长时。
6
试验自动制动机复示信号
一短声
·
试验制动机开始减压时。
接到试验制动结束的手信号，回答试风人员时。
调车作业中，表示已接受调车员所发出的信号时。
7
缓解信号
二短声
··
试验制动机缓解时。
8
紧急停车信号
连续短声
·····
司机发现邻线发生障碍，向邻线上运行的列车发出紧急停车信号时，邻线列车司机听到后，应立即紧急停车。
C、口笛鸣示方式
序号
工作项目
鸣示方式
1
发车、指示机车向显示人反方向移动
一长声
——
2
指示机车向显示人方向移动
一短一长声
·——
3
指示发车
一长一短声
——·
4
制动机减压
一短声
·
5
制动机缓解
二短声
··
6
取消
二长一短声
—— ——·
7
再显示
二长二短声
—— ——··
8
列车接近通报信号
上行
下行
二长声
一长声
—— ——
——
9
停车信号
连续短声
······
3信号系统的基础
3.1联锁的定义
我们把进路、道岔、信号三者之间相互制约、相互检查、相互依存的关系称为联锁或联锁关系。
在地铁运输中，为了确保列车运行安全和调车作业运行的安全，在运行的线路上通过相互制约的作用，使进路、道岔、信号机的信号显示建立一定的关系，用来保障行车安全，维持正常的运行秩序。
3.2进路与道岔
A、进路
在车站、车场或规定停留地点的列车、车辆由一个地点到另一个地点运行中所经由的路径叫进路。
进路可以分为列车进路和调车进路两种
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