城市轨道交通信号检测技术.ppt
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1、城市轨道交通信号检测技术城市轨道交通信号检测技术 轨道交通信号运营基础轨道交通信号运营基础轨道交通信号基础设备及原理轨道交通信号基础设备及原理 城市轨道交通信号运营基础城市轨道交通信号运营基础 第一节第一节 轨道交通和轨道交通信号的作用轨道交通和轨道交通信号的作用 一一.轨道交通的作用和组成轨道交通的作用和组成 现代化的旅客运输方式有轨道交通、道路、航空、水运现代化的旅客运输方式有轨道交通、道路、航空、水运等。轨道交通主要是城市轨道交通和铁路。与其他运输方式等。轨道交通主要是城市轨道交通和铁路。与其他运输方式相比,轨道交通具有运量大、快速、安全、准时、低能耗等相比,轨道交通具有运量大、快速、安
2、全、准时、低能耗等特点。特点。随着我国城市化进程的快速发展和以市场经济为主导的随着我国城市化进程的快速发展和以市场经济为主导的商务活动的日益频繁商务活动的日益频繁,城市交通矛盾逐渐严重,发展大容量环城市交通矛盾逐渐严重,发展大容量环保型、经济型的城市轨道交通,已成为解决大城市交通矛盾保型、经济型的城市轨道交通,已成为解决大城市交通矛盾的关键。国家产业技术政策明确指出的关键。国家产业技术政策明确指出:“在百万人以上在百万人以上城市城市,要优先发展以轨道交通为主的公共交通系统。要优先发展以轨道交通为主的公共交通系统。”目前目前我国我国100100万人口以上的城市已发展到万人口以上的城市已发展到40
3、40余个,获得城市轨道建余个,获得城市轨道建设规划批复的城市已有设规划批复的城市已有1515个,总长达个,总长达14601460多公里;总投资规多公里;总投资规模约模约50005000亿元左右,规划在亿元左右,规划在10101515年,年,20202020年前建成年前建成。轨道交通的作用和组成轨道交通的作用和组成 还有一些城市的轨道交通规划正在规划编制还有一些城市的轨道交通规划正在规划编制中。近几年,我国对管理体制、投资方向、如何中。近几年,我国对管理体制、投资方向、如何降低工程造价、技术难题攻关以及设备国产化降低工程造价、技术难题攻关以及设备国产化方方面做了大量的研究,并取得了突破性进展。随
4、着面做了大量的研究,并取得了突破性进展。随着城市轨道交通工程造价不断降低和建设资金筹措城市轨道交通工程造价不断降低和建设资金筹措能力的增强,大规模修建城市轨道交通的条件已能力的增强,大规模修建城市轨道交通的条件已经具备。经具备。城市轨道交通现已进入快速发展阶段城市轨道交通现已进入快速发展阶段,在把握机遇、快速发展的同时,更应重视政策的在把握机遇、快速发展的同时,更应重视政策的指导作用,因此,在可持续发展的战略指导下,指导作用,因此,在可持续发展的战略指导下,发展城市轨道交通具有重大的现实意义。发展城市轨道交通具有重大的现实意义。轨道交通的作用和组成轨道交通的作用和组成 轨道交通轨道交通运输设备
5、,是完成运输设备,是完成轨道交通轨道交通运输任务的物运输任务的物质基础。它主要有下列几类技术设备组成:质基础。它主要有下列几类技术设备组成:线路和沿线的各种车站:线路和沿线的各种车站:线路是列车运行的基础线路是列车运行的基础,沿线的各种沿线的各种车站则是办理旅客运输的生产基地车站则是办理旅客运输的生产基地;而;而停停车场是列车、车辆集散和装备基地车场是列车、车辆集散和装备基地;城市轨道交通的;城市轨道交通的中间站,一般都不设置道岔,通称为中间站,一般都不设置道岔,通称为无岔站无岔站。而在线。而在线路两端的折返站,以及可以进行调车作业和中途折返路两端的折返站,以及可以进行调车作业和中途折返的中间
6、站,必须设置道岔,这些车站可以通称为的中间站,必须设置道岔,这些车站可以通称为有岔有岔站站。在有岔站为了对道岔、信号进行联锁控制,所以。在有岔站为了对道岔、信号进行联锁控制,所以也将这些车站称为也将这些车站称为联锁集中站联锁集中站。供电和电力牵引供电和电力牵引:它是轨道交通的基础动力,尤:它是轨道交通的基础动力,尤其在现代电气化时代,轨道交通的任何部门都离不开其在现代电气化时代,轨道交通的任何部门都离不开电力。城市轨道交通的牵引电流一般采用电力。城市轨道交通的牵引电流一般采用直流直流15001500伏伏,而铁路基本上都采用交流电力牵引。而铁路基本上都采用交流电力牵引。轨道交通的作用和组成轨道交
7、通的作用和组成 车车辆辆是是轨轨道道交交通通牵牵引引和和载载客客工工具具,城城市市轨轨道道交交通通以以不不同同的的车车辆辆编编组组运运行行,编编组组的的车车辆辆组组合合成成为为列列车车。在在车车辆辆维维护护基基地地,完完成成车车辆辆的的修修理理与与整整备备,保保持持列列车车、车车辆辆的的完完好好和和正正常常运运用用。列列车车的的头头部部和和尾尾部部为为带带有有司司机机室室的的车车辆辆,信信号号的的车车载载设设备备一一般般都都设设置置于于司司机机室室及及其车辆的底部。其车辆的底部。轨道交通的通信、信号设备:通信信号轨道交通的通信、信号设备:通信信号设备轨道交通的神经系统,也是确保轨道交设备轨道交
8、通的神经系统,也是确保轨道交通正常运行的耳、目,特别是信号系统是保通正常运行的耳、目,特别是信号系统是保证行车安全和提高运输效率的专用设备证行车安全和提高运输效率的专用设备。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用 城城市市轨轨道道交交通通运运输输的的基基本本任任务务是是安安全全、准准时时、高高效效率率、高高密密度度地地运运送送旅旅客客。影影响响轨轨道道交交通通运运输输安安全全的的因因素素很很多多,可可分分为为轨轨道道交交通通外外部部因因素素和和内内部部因因素素。外外部部因因素素,又又可可分分为为人人为为因因素素和和自自然然灾灾害害两两部部分分。人人为为因因素素中中诸诸如如:旅旅客客携携带带危危险
9、险物物品品、不不法法分分子子破破坏坏等等;自自然然灾灾害害有有暴暴雨雨、强强风风、洪洪水水、地地震震,塌塌方方落落石石等等。内内部部因因素素,主主要要表表现现为为设设备备的的不不良良和和违违章章作作业业两两大大方方面面,所所以以影影响响轨轨道道交交通通运运输输安安全全的的因因素素非非常常复复杂杂,而而且且发发生生的的地地点点和和时时间间又又是是随随机机的的。因因此此,必必须须采采用用可可靠靠的的“信信号号”设设备备来来指指挥挥列列车车运运行行,以以确确保保列列车车的的安安全全运运行行。从从原原始始的的“烛烛光光信信号号”,到到现现代代化化的的列列车车自自动动控控制制(ATCATC)系系统统,是
10、是长长期期的的实实践践、经经验验的的积积累累、不断改进和发展成的成果。不断改进和发展成的成果。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用 在运输的实践中,即使在运输的实践中,即使轨道交通轨道交通线路,桥梁、线路,桥梁、车辆等设备良好的情况下,也会发生车辆等设备良好的情况下,也会发生列车冲突和颠列车冲突和颠覆事故覆事故。造成列车冲突的原因是两列或多列列车,造成列车冲突的原因是两列或多列列车,同时占用同一个空间,或是由于道岔位置不正确,同时占用同一个空间,或是由于道岔位置不正确,而导致列车驶入不允许进入的空间而导致列车驶入不允许进入的空间。另外,列车速。另外,列车速度度超过了线路的限制速度超过了线路的限
11、制速度,也会引起颠覆事故。为,也会引起颠覆事故。为了行车保证安全,把线路划分成若干轨道区段,每了行车保证安全,把线路划分成若干轨道区段,每一个轨道区段内,只允许有一列列车按规定速度运一个轨道区段内,只允许有一列列车按规定速度运行。行。如何保证一个轨道区段只有一列列车运行呢?如何保证一个轨道区段只有一列列车运行呢?所以在所划定的轨道区段入口处,设置防护信号机,所以在所划定的轨道区段入口处,设置防护信号机,以指挥列车能否驶入该轨道区段以指挥列车能否驶入该轨道区段。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n信号的开放,必须检查线路空闲、道岔位置正信号的开放,必须检查线路空闲、道岔位置正确、防止错误操作等
12、相关的制约条件,将安全确、防止错误操作等相关的制约条件,将安全技术与控制技术结合,构成轨道交通的信号安技术与控制技术结合,构成轨道交通的信号安全系统,全系统,一般将铁路一般将铁路的的信号系统包括:车站信号系统包括:车站“联锁设备联锁设备”、站间区间、站间区间“闭塞设备闭塞设备”、对所管、对所管辖区域进行集中控制和监督的辖区域进行集中控制和监督的“调度集中设备调度集中设备”;城市轨道交通的信号系统,统称为列车自城市轨道交通的信号系统,统称为列车自动控制动控制(ATCATC)系统,)系统,ATCATC系统由列车自动监控系统由列车自动监控(ATSATS)子系统、列车自动防护()子系统、列车自动防护(
13、ATPATP)子系统、)子系统、列车自动运行(列车自动运行(ATOATO)子系统组成)子系统组成。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n在在铁路的信号系统中,是以设置于轨旁的地面信铁路的信号系统中,是以设置于轨旁的地面信号机作为号机作为“主体信号主体信号”,以其不同颜色的灯光显,以其不同颜色的灯光显示,向司机发出不同的行车命令,完全由司机操示,向司机发出不同的行车命令,完全由司机操纵列车的运行;而感应到驾驶室的车载纵列车的运行;而感应到驾驶室的车载“机车信机车信号号”,它只作为,它只作为“辅助信号辅助信号”,它向司机提供各,它向司机提供各种用于驾驶的种用于驾驶的“参考信息参考信息”。信号机显示
14、进行信。信号机显示进行信号,允许列车驶入信号机所防护的轨道区段;信号,允许列车驶入信号机所防护的轨道区段;信号机显示禁止信号,则不准列车驶入信号机所防号机显示禁止信号,则不准列车驶入信号机所防护的轨道区段。护的轨道区段。当安全技术设备和信号机的控制当安全技术设备和信号机的控制设备发生故障时,应立即显示禁止信号,以禁止设备发生故障时,应立即显示禁止信号,以禁止列车驶入信号机所防护的轨道区段。列车驶入信号机所防护的轨道区段。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n这这就就是是铁铁路路信信号号系系统统中中的的“故故障障导导向向安安全全”原原则则,换换言言之之,轨轨道道交交通通信信号号系系统统必必须须满
15、满足足:“故故障障导导向向安安全全”的的要要求求。在在城城市市轨轨道道交交通通中中,由由于于采采用用闭闭环环自自动动控控制制系系统统,所所以以可可以以实实现现“无无人人驾驾驶驶”,尽尽管管在在现现阶阶段段还还设设有有司司机机,然然而而由由于于已已经经设设置置了了完完整整的的ATCATC系系统统,所所以以在在ATCATC系系统统完完好好的的情情况况下下,司司机机并并不不参参与与列列车车的的运运行行操操纵纵。因因此此城城市市轨轨道道交交通通的的信信号号系系统统中中,可可以以不不设设地地面面信信号号机机,而而根根据据车车载载的的机机车车信信号号“速速度度信信号号”和和“距距离离信信号号”,自自动动地
16、地控控制制列列车车的的运运行行。至至于于线线路路上上设设置置的的地地面面信信号号机机,只只是是对对非非ATCATC控控制制的的列列车车,或或ATCATC控控制制列车在列车在ATCATC系统失效时,作为列车的运行凭证。系统失效时,作为列车的运行凭证。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n轨道交通轨道交通信号在信号在轨道交通轨道交通运输中的地位和作用运输中的地位和作用n在在城城市市轨轨道道交交通通系系统统包包括括:线线路路、车车辆辆、供供电电、通通信信、信信号号、环环控控、售售检检票票等等子子系系统统,在在运运营营管管理理人人员员的的协协调调下下,共共同同完完成成着着旅旅客客输输送送任任务务,实实
17、现现旅旅客客的的位位移移,形形成成“人人公公里里”。这这就就是是城城市市轨轨道道交交通通运运输输所所形形成成的的产产品品,它它蕴蕴含含着着各各个个子子系系统统所所创创造造的的价价值值。在在城城市市轨轨道道交交通通中中,信信号号系系统统担负着保证行车安全、指挥列车运行的重要任务。担负着保证行车安全、指挥列车运行的重要任务。n城市轨道交通信号系统的作用主要是:城市轨道交通信号系统的作用主要是:轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n1.确保列车运行的安全确保列车运行的安全 轨道交通轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键信号系统是指挥列车安全运行的关键设备,设备,只有在列车运行前方的轨道区段没有列车
18、占只有在列车运行前方的轨道区段没有列车占用(列车进路空闲)、道岔位置正确、敌对或相抵用(列车进路空闲)、道岔位置正确、敌对或相抵触的信号没有建立等条件满足,才允许向列车发出触的信号没有建立等条件满足,才允许向列车发出允许列车前行的信号,所以列车只要严格按照信号允许列车前行的信号,所以列车只要严格按照信号的显示运行,就能够确保列车的安全运行的显示运行,就能够确保列车的安全运行;反之,;反之,如果列车不遵循信号的显示运行(违章运行),将如果列车不遵循信号的显示运行(违章运行),将导致事故,在城市轨道交通运输中,确保旅客的旅导致事故,在城市轨道交通运输中,确保旅客的旅途安全,比什么都重要。所以信号系
19、统担负着确保途安全,比什么都重要。所以信号系统担负着确保运输安全的重要使命,有了信号系统的保障,可以运输安全的重要使命,有了信号系统的保障,可以杜绝和减少列车运行事故、而且可以降低事故等级、杜绝和减少列车运行事故、而且可以降低事故等级、缩小事故损失和承担事故的转移。缩小事故损失和承担事故的转移。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用2.提高轨道交通的运行效率提高轨道交通的运行效率 信信号号设设备备在在轨轨道道交交通通建建设设中中的的投投资资尽尽管管很很少少,但但是是对于提高行车效率起着极其重要的作用。对于提高行车效率起着极其重要的作用。在在轨道交通的铁路轨道交通的铁路建设中,建设中,用于通信、信
20、号的投用于通信、信号的投资不到总投资的资不到总投资的5 5,但其效益占铁路运输总效益的,但其效益占铁路运输总效益的25%25%以上。以上。在城市轨道交通中,由于采用了先进的信在城市轨道交通中,由于采用了先进的信号系统,使列车的号系统,使列车的行车间隔大大缩短行车间隔大大缩短,可以达到,可以达到2 2分分钟,甚至小于钟,甚至小于2 2分钟的运营间隔,提高行车密度,缩分钟的运营间隔,提高行车密度,缩短列车停站时分,由计算机系统根据设定的列车运行短列车停站时分,由计算机系统根据设定的列车运行时刻表,自动、安全地指挥列车按列车运行图运行。时刻表,自动、安全地指挥列车按列车运行图运行。据有关资料统计,铁
21、路信号的单线自动闭塞系统,在据有关资料统计,铁路信号的单线自动闭塞系统,在组织追踪运行的条件下,可提高通过能力组织追踪运行的条件下,可提高通过能力25%-3025%-30;而而复线自动闭塞系统,可以提高通过能力复线自动闭塞系统,可以提高通过能力1-21-2倍;倍;轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用n采用调度集中系统,在不增加车站到发线的情采用调度集中系统,在不增加车站到发线的情况下,提高通过能力况下,提高通过能力1212-24-24。足以可见,。足以可见,现代化的信号系统,对于提高行车效率有着无现代化的信号系统,对于提高行车效率有着无可比拟的作用。可比拟的作用。换言之,如果信号系统失灵,换言
22、之,如果信号系统失灵,或信号停用,将导致列车自动行车指挥系统处或信号停用,将导致列车自动行车指挥系统处于瘫痪状态,只能靠调度人员于瘫痪状态,只能靠调度人员“人工人工”指挥指挥列车运行,不仅增加了调度人员的劳动强度,列车运行,不仅增加了调度人员的劳动强度,行车安全更是难以保证,当然也导致行车效率行车安全更是难以保证,当然也导致行车效率极低,其损失难以估量。极低,其损失难以估量。轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用3.3.信信号号系系统统是是轨轨道道交交通通现现代代化化信信息息技技术术综综合合应应用用的集中体现的集中体现 我国城市轨道交通信号系统中,已经普遍我国城市轨道交通信号系统中,已经普遍采用
23、基于计算机实时控制的列车运行自动控制采用基于计算机实时控制的列车运行自动控制(ATCATC)系统,该系统由列车自动监控()系统,该系统由列车自动监控(ATSATS)子系统、列车自动保护子(子系统、列车自动保护子(ATPATP)系统、列车自)系统、列车自动运行子(动运行子(ATOATO)系统。)系统。列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统是自动控制技术、计算机技术和数据通信技术是自动控制技术、计算机技术和数据通信技术在信号系统中的集中体现,也可以说是现代化在信号系统中的集中体现,也可以说是现代化信息技术在轨道交通信号系统的综合应用信息技术在轨道交通信号系统的综合应用。轨道交通信号的作用轨道交通
24、信号的作用n世界信息技术的最新成果迅速地在轨道交通信号世界信息技术的最新成果迅速地在轨道交通信号系统中得到应用,我国城市轨道交通(地铁、轻系统中得到应用,我国城市轨道交通(地铁、轻轨等)在近轨等)在近2020年来得到迅速发展,而其年来得到迅速发展,而其信号系统信号系统随着信息技术的不断发展也产生了随着信息技术的不断发展也产生了“革命性革命性”的的变化,原来设置于轨旁的变化,原来设置于轨旁的“地面信号地面信号”已有已有“车车载信号载信号”所替代,其所替代,其“信号信号”的内容,已发生根的内容,已发生根本性的变化本性的变化,它不再是用,它不再是用“颜色颜色”显示不同的速显示不同的速度等级,而由车载
25、信号直接接收列车运行的度等级,而由车载信号直接接收列车运行的“目目标速度标速度”、“目标距离目标距离”或或“进路地图进路地图”,并且,并且由车载计算机,直接控制列车的自动运行,实现由车载计算机,直接控制列车的自动运行,实现列车在车站的程序定位停车和自动超速防护;列车在车站的程序定位停车和自动超速防护;轨道交通信号的作用轨道交通信号的作用 随着数字编码技术的不断发展,模拟技术的信号随着数字编码技术的不断发展,模拟技术的信号系统,已被数字信号系统所替代,这一点在信号系系统,已被数字信号系统所替代,这一点在信号系统的统的“轨道电路轨道电路”技术发展中尤为突出,模拟轨道技术发展中尤为突出,模拟轨道电路
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