城轨列车行车信号分析.docx

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城轨列车行车信号分析

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摘要

本论文主要阐述城轨列车行车信号分析。

随着我国城市轨道交通的迅猛发展，信号系统作为控制运行安全的核心设备，对其安全、可靠性的分析评价显得尤为重要，本文从列车检测方式、机车信号选择、设备控制方式等方案的主要方面对描述了城巾轨道交通中信号系统的安全策略及可靠性分析。

信号系统作为城市轨道交通工程中重要的组成部分,对行车的安全、正点、高效的运行起着至关重要的作用,但由于其中的设计标准不全面,给系统设计方案造成了一定的随意性。

本文就其中的系统构成、设计行车间隔和ATP信息传输方式等方案进行了探讨。

关键词：

城轨列车；信号系统；安全策略；行车

目录

摘要I

引言1

1信号概述2

1.1联锁和进路的概念2

1.1.1联锁2

1.1.2进路2

1.1.3信号闭塞的基本概念2

1.2信号作用3

1.2.1信号与信号显示3

1.2.2信号的分类3

1.3系统的可靠性分析3

1.3.1可靠性评估4

1.3.2ATP系统的正常驾驶模式下4

2城轨和铁路信号系统分析5

2.1信号标志5

2.2信号基础器材6

2.2.1信号机6

2.2.2号机开放的意义7

2.2.3转撤机13

2.2.4轨道电路13

2.2.5电子计轴器17

2.3广州地铁信号系统分析17

2.4车场线信号分析18

2.4.1联锁设备18

2.4.2联锁设备的要求18

2.5电气集中19

2.6故障安全19

2.6.1故障安全原则20

2.6.2主要设备20

2.6.36502电气集中的组成20

3信号控制方式及列车运行模式信号控制方式22

3.1ATP列车自动保护系统22

3.2ATO列车自动驾驶系统23

3.3ATS列车自动监控系统23

3.4SICAS微机联锁系统24

4各种信号闭塞制式在城市轨道交通中的发展应用25

总结28

致谢29

参考文献30

引言

城市轨道交通系列列车运行速度快，发车间隔时间段，车站站间距较短，这些运行特征和外界条件，对列车运行的安全和控制提出了较高的要求。

同时，作为城市大运量客运系统，对列车运行的可靠性也有极高的要求。

因此城市轨道交通系统的信号与通信的地位与作用十分重要，也是技术水平发展最快的部分之一。

城市轨道交通信号与通信设备从早期的机械装置，发展到后期的继电设备时代，近年来由于电子工业及计算机运用技术的飞跃发展，自动化、运动化理论发展与运用，已发展成为专门的轨道交通自动控制与远程控制体系。

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等方面进行分析，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。

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。

城市轨道交通信号系统包括轨道交通信号设备、连锁设备、闭塞设备三部分。

信号设备是轨道交通列车运行指挥命令；联锁设备保证轨道交通车站（包括车辆基地）列车运行的安全；闭塞设备则是保证区间内运行安全的专门装置。

1信号概述

1.1联锁和进路的概念

1.1.1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。

1.1.2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

1.1.3信号闭塞的基本概念

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）提高运输能力

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。

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。

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城轨和铁路信号系统

（1）铁路信号系统分为车站信号（继电联锁、微机联锁）、区间信号、驼峰信号和道口信号。

（2）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

信号机分类：

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。

特点：

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