城市軌道交通通信信號(hào)系統(tǒng).ppt

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城市軌道交通通信系統(tǒng),一、軌道交通通信系統(tǒng)概述二、軌道交通通信系統(tǒng)構(gòu)成三、各子系統(tǒng)介紹,一、軌道交通通信系統(tǒng)概述為了保證城市軌道交通系統(tǒng)能可靠、安全、高效運(yùn)營，并有效地傳輸?shù)罔F運(yùn)營、維護(hù)、管理相關(guān)的語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息，就必須建立可靠的、易擴(kuò)充的、獨(dú)立的通信網(wǎng)。軌道交通通信網(wǎng)系統(tǒng)是直接為軌道交通運(yùn)營、管理服務(wù)的，是保證列車及乘客安全、快速、高效運(yùn)行的一種不可缺少的智能自動(dòng)化綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。,二、軌道交通通信系統(tǒng)構(gòu)成：傳輸系統(tǒng)公務(wù)電話系統(tǒng)專用電話系統(tǒng)無線系統(tǒng)（列車調(diào)度、公安、消防）廣播系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)電源及接地系統(tǒng),三、各子系統(tǒng)介紹1傳輸系統(tǒng)：（1）功能（信息通道高速公路）（2）主要解決的問題容量/線路利用率話音質(zhì)量/干擾,（3）分類按傳輸媒介分：光纖數(shù)字通信系統(tǒng)微波數(shù)字通信系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)字通信系統(tǒng),按采用技術(shù)分PDH（異步數(shù)字通信系統(tǒng)）SDH（同步數(shù)字通信系統(tǒng)）OTN（開放的傳輸網(wǎng)絡(luò)）ATM（異步傳輸模式）,（4）傳輸系統(tǒng)構(gòu)成硬件：終端設(shè)備中繼設(shè)備光纜網(wǎng)管及維護(hù)終端軟件：系統(tǒng)軟件、管理維護(hù)軟件,2、公務(wù)及專用電話系統(tǒng)（1）功能：解決電路交換任務(wù)公務(wù)電話系統(tǒng)：用于各部門間進(jìn)行通話及業(yè)務(wù)聯(lián)系。專用電話系統(tǒng)：控制中心調(diào)度員、車站、車輛段值班員組織指揮行車、運(yùn)營管理以及保證行車安全而設(shè)置的專用電話系統(tǒng)。,（2）系統(tǒng)組成：交換機(jī)（接口模塊、交換模塊、控制模塊）、線路、電話機(jī)、調(diào)度臺(tái)、軌旁電話、錄音裝置、維護(hù)終端。,3、電視監(jiān)控系統(tǒng)：（1）功能：電視監(jiān)視系統(tǒng)具有直觀、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)視、記錄和跟蹤控制等獨(dú)特功能，是通信指揮系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分，具有其獨(dú)特的指揮和管理能力，已成為城市軌道交通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)度管理的必備設(shè)施。,運(yùn)營電視監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度控制中心在實(shí)施列車調(diào)度、運(yùn)營管理和防災(zāi)控制指揮中，借助電視監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)時(shí)直觀地了解線路運(yùn)營和事故災(zāi)害信息，使調(diào)度指揮人員能夠在管理事件的第一時(shí)間獲取事件現(xiàn)場實(shí)時(shí)的直觀資料，從而能在最早時(shí)機(jī)做出控制反應(yīng)。,公安電視監(jiān)視系統(tǒng)公安電視監(jiān)視系統(tǒng)為公安指揮中心提供全線各車站實(shí)時(shí)場景圖像，及時(shí)了解全線安全情況，發(fā)現(xiàn)治安事件，判斷事件性質(zhì)和規(guī)模，從而實(shí)施快速反應(yīng)和高效指揮。,（2）電視監(jiān)視系統(tǒng)的組成攝像機(jī)視頻切換矩陣圖像分配放大器發(fā)射器彩色監(jiān)視器控制器及鍵盤視頻信號(hào)編解碼器,4、無線系統(tǒng)（1）功能：軌道交通無線通信系統(tǒng)是軌道交通通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，是提高地鐵運(yùn)輸效率、保證運(yùn)營行車安全的重要手段。無線系統(tǒng)主要用于地鐵列車運(yùn)行指揮、公安治安、防災(zāi)應(yīng)急通信和設(shè)備及線路的維修施工通信。,1、列車無線調(diào)度系統(tǒng)：主要用于地鐵列車調(diào)度員、司機(jī)、車站值班員、車輛段信號(hào)樓值班員之間以及車站值班員與站臺(tái)值班員之間通信聯(lián)絡(luò)，滿足列車運(yùn)行需要。2公安無線系統(tǒng)供公安調(diào)度員與車站公安值班員及公安外勤人員之間通信聯(lián)絡(luò)。3消防無線：供防災(zāi)調(diào)度員、車站防災(zāi)員、現(xiàn)場指揮人員及有關(guān)人員聯(lián)絡(luò)，進(jìn)行事故搶修及防災(zāi)救災(zāi)。,（2）無線調(diào)度系統(tǒng)與公共無線系統(tǒng)區(qū)別集團(tuán)使用，半雙工通話具有組呼、群呼功能具有多級(jí)優(yōu)先、緊急呼叫、強(qiáng)插功能具有控制電話呼叫及通話時(shí)限功能具有呼叫記錄和通話錄音處理功能,（3）集群無線系統(tǒng)組成集群控制器無線交換機(jī)調(diào)度臺(tái)基站收發(fā)信機(jī)天饋線系統(tǒng)機(jī)車電臺(tái)漏泄電纜維護(hù)終端,5、廣播系統(tǒng)（1）功能：對(duì)乘客廣播（到發(fā)站信息、意外情況疏導(dǎo)）對(duì)工作人員廣播（通知信息）（2）結(jié)構(gòu)：廣播系統(tǒng)采用二級(jí)廣播控制方式（控制中心、車站）廣播分區(qū)為：上行站臺(tái)、下行站臺(tái)、售票區(qū)、站廳層、出入口、辦公區(qū)。當(dāng)軌道交通發(fā)生故障或?yàn)?zāi)害時(shí)，廣播系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為搶險(xiǎn)通信設(shè)備，環(huán)境調(diào)度員具有最高優(yōu)先權(quán)。,（3）廣播系統(tǒng)構(gòu)成：車控室廣播臺(tái)、車站廣播設(shè)備、揚(yáng)聲器等。,6電源及接地系統(tǒng)（1）功能：電源系統(tǒng)是為滿足通信系統(tǒng)不間斷、無瞬變地供電需求。（2）構(gòu)成：配電設(shè)備、整流設(shè)備、蓄電池,6、時(shí)鐘系統(tǒng)為地鐵所有系統(tǒng)提供一統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng),8、幾個(gè)常用的概念模擬通信：在電話通信中，用戶線上傳送的電信號(hào)是隨著用戶聲音大小的變化而變化的。這個(gè)變化的電信號(hào)無論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續(xù)的，這種信號(hào)稱為模擬信號(hào)。在用戶線上傳輸模擬信號(hào)的通信方式稱為“模擬通信”。數(shù)字通信：“數(shù)字通信”是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?通信協(xié)議：通信協(xié)議實(shí)際上是一組規(guī)定和約定的集合。以太網(wǎng)：以太網(wǎng)是XEROX公司在20世紀(jì)70年代為解決網(wǎng)絡(luò)中零散的和偶然的堵塞而開發(fā)的基帶標(biāo)準(zhǔn)。它采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議（CSMA/CD），速度為10Mbps傳輸介質(zhì)為同軸電纜。現(xiàn)在，以太網(wǎng)泛指所采用CSMA/CD協(xié)議符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。,城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng),1、軌道交通信號(hào)的作用,信號(hào)是列車運(yùn)行的憑證。信號(hào)設(shè)施用于指揮和控制列車運(yùn)行。盡管投資額在整個(gè)工程中所占的比例低（通常在3以下），但對(duì)于提高列車通過能力、提高運(yùn)能、保證行車安全有著至關(guān)重要的作用。確保列車運(yùn)行的安全，防止追尾和沖突。提高運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動(dòng)化。,2、城市軌道交通信號(hào)的特點(diǎn),與軌道交通其他設(shè)施、系統(tǒng)一樣，信號(hào)系統(tǒng)也沿用鐵路的概念、設(shè)施和手段。城市軌道交通線路短、站間距小、運(yùn)營密度大、運(yùn)營線路條件差（隧道、彎道多），不能完全套用鐵路信號(hào)的概念、設(shè)施和手段。信號(hào)系統(tǒng)要根據(jù)城市軌道交通的這些特點(diǎn)加以改進(jìn)、更新和發(fā)展。,3、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)組成,軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是“信號(hào)（顯示）”、閉塞、聯(lián)鎖“的總稱。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是由各類信號(hào)顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主題設(shè)備及其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個(gè)完整的體系。,色燈信號(hào)機(jī),4、軌道交通信號(hào)機(jī),上海地鐵色燈信號(hào)機(jī),機(jī)車信號(hào),將地面信號(hào)傳遞給機(jī)車，在司機(jī)操作臺(tái)上顯示，這就是機(jī)車信號(hào)。在線路條件不好、氣候條件不好的情況下，機(jī)車信號(hào)的作用是不可估量的。,機(jī)車信號(hào),在軌道交通線路中，由于站間距小、運(yùn)營線路條件差，僅僅靠機(jī)車信號(hào)顯示、由司機(jī)來控制機(jī)車是很難做到大密度運(yùn)營的。較為先進(jìn)的軌道交通系統(tǒng)已摒棄了“用信號(hào)顯示指揮列車”的舊有概念，引進(jìn)了ATC（AutomaticTrainControl）系統(tǒng)，司機(jī)臺(tái)上顯示的是反映列車運(yùn)營的狀態(tài)。,5、閉塞的概念,軌道交通運(yùn)營中安全問題是最至關(guān)重要的。列車在軌道交通線路上運(yùn)行時(shí)，確定列車在線路的確切位置是保證安全的關(guān)鍵。,閉塞的概念,最簡單的確定位置的方法是劃分一定長度的“區(qū)段”，在某一時(shí)間段內(nèi)，在此區(qū)間內(nèi)只容許一列車占有（運(yùn)行、停放），這就是“閉塞”的概念。為保證行車安全，將列車正在運(yùn)行、停放的線路區(qū)段予以”封閉“，不允許其他列車進(jìn)入此區(qū)段，以防止對(duì)向列車、后續(xù)列車的正面沖突或追尾事故的發(fā)生。,5-1閉塞區(qū)段的劃分,長久以來，均以車站作為閉塞區(qū)段1）車站值班員”眼見為實(shí)“作為判斷標(biāo)準(zhǔn)；2）站間電報(bào)、電話多次確定作為允許列車通行的先決條件；3）各種形式的信號(hào)指揮列車運(yùn)行。隨著軌道交通電路的發(fā)展、完善，逐漸改為以軌道電路作為閉塞區(qū)段。城市軌道交通的閉塞現(xiàn)在已開始取消固定”閉塞區(qū)段“的概念，從固定閉塞向移動(dòng)閉塞方向發(fā)展。,5-2軌道電路,鋼軌是導(dǎo)體，左右兩根鋼軌可以組成閉合電路，用來檢查列車占用鋼軌線路的狀態(tài)，這就是軌道電路。軌道電路的出現(xiàn)，代表鐵路自動(dòng)信號(hào)的誕生。,沒有列車進(jìn)入的軌道電路,列車進(jìn)入后的軌道電路,5-3半自動(dòng)閉塞,人工開啟信號(hào)，列車經(jīng)過時(shí)自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)的閉塞方式。在進(jìn)站和出站處各安裝一個(gè)軌道電路，就可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)閉塞。,5-4自動(dòng)閉塞,如果全線分段鋪設(shè)軌道電路，每段軌道電路都設(shè)置信號(hào)，在列車占用該軌道電路線路時(shí)，信號(hào)自動(dòng)顯示紅燈；前一段線路信號(hào)自動(dòng)顯示黃燈；再前一段線路信號(hào)自動(dòng)顯示綠燈。閉塞區(qū)段突破了“站”的限制，若車站區(qū)間8Km，一段軌道電路1.3Km，理論上站間可以同時(shí)有三列車。,自動(dòng)閉塞示意圖,5-5軌道電路的連接接頭,有絕緣接頭軌道電路的缺點(diǎn),有絕緣移頻軌道電路的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離長、信息量大。但隨著無縫線路的出現(xiàn)，有絕緣軌道電路在運(yùn)營中的最薄弱環(huán)節(jié)是其軌端絕緣節(jié)，故障率比較高，逐步暴露出其在自動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的不適應(yīng)性。因此，需要將有絕緣軌道電路進(jìn)行無絕緣改造。,無絕緣軌道電路示意（1）,無絕緣軌道電路示意（2）,無絕緣軌道電路示意（3）,無絕緣軌道電路示意（4）,軌道電路中再并聯(lián)一個(gè)同樣的電路則可以在這個(gè)電路中產(chǎn)生振蕩信號(hào)，這就是接收端。,無絕緣軌道電路,列車進(jìn)入則產(chǎn)生短路（車軸短路），振蕩信號(hào)消失，發(fā)出另一種信號(hào)。在相連的軌道電路中，使用不同的信號(hào)加以區(qū)分，可以不相互干擾?？梢詤^(qū)分不同的軌道交通線路區(qū)段，進(jìn)而將控制信息通過軌道電路送到機(jī)車上。,無絕緣軌道電路的應(yīng)用,6、聯(lián)鎖的概念,聯(lián)鎖的概念是在線路中引進(jìn)了道岔，線路平面由“一維”變?yōu)椤皟删S”后產(chǎn)生的。為了確定車輛在線路平面中的位置，必須首先確定列車走的線路，既確定“進(jìn)路”；若要列車進(jìn)入確定的線路，則必須扳動(dòng)相關(guān)的道岔；扳動(dòng)道岔后，不能讓其他人員再扳動(dòng)這組道岔，即必須“鎖定”道岔。若要司機(jī)知道走的線路，則必須給出相應(yīng)明確的信號(hào)。,6-1聯(lián)鎖定義,聯(lián)鎖是指為保證行車安全，而將軌道交通線路中的所有信號(hào)機(jī)、軌道電路及道岔等相對(duì)獨(dú)立的信號(hào)設(shè)備構(gòu)成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關(guān)系，即“聯(lián)鎖”關(guān)系。,6-3微機(jī)聯(lián)鎖,利用微型電子計(jì)算機(jī)對(duì)車站值班員操作命令及現(xiàn)場設(shè)備表示信息進(jìn)行邏輯計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)、軌道電路及道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)等設(shè)備進(jìn)行集中控制的車站聯(lián)鎖設(shè)備。,7、城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)AutomaticTrainControl,列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）子系統(tǒng)AutomaticTrainProtection列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng)AutomaticTrainSupervision列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）子系統(tǒng)AutomaticTrainOperation,ATC系統(tǒng),ATC系統(tǒng)：列車按地面?zhèn)魉偷乃俣龋ɑ蚓嚯x）信息，自動(dòng)控制列車運(yùn)行的信號(hào)設(shè)備。后續(xù)列車根據(jù)與先行列車之間的距離和進(jìn)路條件，在車內(nèi)連續(xù)地顯示出容許的速度信息，或按設(shè)定的運(yùn)行條件達(dá)到容許速度的距離信息。根據(jù)上述信息，列車自動(dòng)地控制運(yùn)行速度，進(jìn)行超速防護(hù)，確保列車高效、安全的運(yùn)行。,7-1城市軌道交通ATC系統(tǒng)的特點(diǎn),傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)是通過設(shè)置在地面的色燈信號(hào)機(jī)來傳遞不同的行車命令，這種制式基本上是依賴司機(jī)進(jìn)行速度控制和調(diào)整，依靠司機(jī)保證行車安全。ATC系統(tǒng)將機(jī)車信號(hào)作為主體信號(hào)，傳遞給列車的信號(hào)是具體的速度或距離信息，列車按調(diào)度人員設(shè)置的時(shí)刻表，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)折返、自動(dòng)調(diào)整停站時(shí)分，以及運(yùn)用程序定位實(shí)現(xiàn)列車在車站的停車控制。,7-2ATC系統(tǒng)的組成,ATC系統(tǒng)的設(shè)備組成現(xiàn)場軌旁設(shè)備、車載信號(hào)設(shè)備、控制中心及車站信號(hào)設(shè)備ATC系統(tǒng)的功能組成ATO、ATS、ATP,ATO列車自動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng),ATO子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)“地對(duì)車控制”，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的控制。使用ATO子系統(tǒng)后，可以使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免了不必要的、過于劇烈的加速或減速，因此明顯提高了乘坐的舒適度，提高了列車準(zhǔn)點(diǎn)率及減少輪軌磨損。ATO子系統(tǒng)與列車的再生制動(dòng)相配合，可以節(jié)省電能的消耗。,ATS列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng),ATS子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對(duì)全線列車運(yùn)行進(jìn)行管理。它給行車調(diào)度人員顯示全線列車的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運(yùn)行圖時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或者自動(dòng)修整運(yùn)行圖）。通過ATO的接口，向旅客提供運(yùn)行信息通報(bào)（列車到達(dá)、出發(fā)時(shí)間、運(yùn)行方向、中途?？空久?。,ATP列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng),ATP子系統(tǒng)是ATC系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。ATP子系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)列車的間隔控制、超速防護(hù)、進(jìn)路的安全監(jiān)控、車門和站臺(tái)屏蔽門的控制等功能。,7-3中央控制室,車站控制室,車載ATC,列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）接收天線,列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）接收天線,7-4向列車傳送控制信號(hào),目前我國已建成的地鐵、輕軌，基本上都采用軌道電路向列車傳遞控制信息的方式。除采用鋼軌或設(shè)置環(huán)線來連續(xù)地傳遞信息外，也可以通過設(shè)置于運(yùn)行線路上的點(diǎn)式傳感器向車上傳遞點(diǎn)式信息（上海莘閔線）。,7-5車地信息傳遞,列車在線信息、車次號(hào)信息以及道岔、信號(hào)狀態(tài)信息等，傳送至控制中心，通過顯示屏及調(diào)度員工作站的CRT顯示。列車上的車載設(shè)備接收并解譯地面送來的調(diào)度指令和ATP速度命令或距離信息，實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)運(yùn)行；并將列車的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)信息，經(jīng)車站服務(wù)器傳送給控制中心。,車次多次交換信息保證停車位置準(zhǔn)確,當(dāng)列車進(jìn)入站臺(tái)區(qū)域，站臺(tái)區(qū)段軌道電路的ATP接收器檢測到列車到達(dá)車站；列車到達(dá)停車點(diǎn)，經(jīng)列車ATO系統(tǒng)確認(rèn)，保證列車的制動(dòng)；當(dāng)檢測到列車的速度為零，列車向地面送出列車停站信號(hào)，列車收到開門信息，使相應(yīng)的門控繼電器動(dòng)作；司機(jī)按壓與門控繼電器相對(duì)應(yīng)的門控按鈕后，才可打開列車車門。,上海地鐵停車位,地鐵一號(hào)線停車標(biāo)記和定位標(biāo)記（1）,地鐵一號(hào)線停車標(biāo)記和定位標(biāo)記,8、移動(dòng)閉塞的概念,列車運(yùn)行間隔自動(dòng)調(diào)整亦稱移動(dòng)閉塞。移動(dòng)閉塞不需要將區(qū)間劃分成若干固定的閉塞分區(qū)，而是在兩個(gè)列車之間自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行間隔，使之保持一定的安全距離。移動(dòng)閉塞使兩列車之間的間隔最小，從而提高了區(qū)間內(nèi)的行車密度，大大提高區(qū)段的通過能力。,CBTC（CommunicationBasedTrainControl),CBTC使用的是無線移動(dòng)閉塞技術(shù)，靠移動(dòng)列車間的通信來實(shí)現(xiàn)控制，從而縮短了列車間的安全制動(dòng)距離。CBTC技術(shù)所需要的沿線硬件設(shè)備少。,CBTC,這種特殊閉塞裝置具有安全可靠、維修量小、成本低、節(jié)省人力、辦理閉塞速度快、效率高，還可避免因線路中斷而引起閉塞失效等一系列突出優(yōu)點(diǎn)。從1983年開始，迅速在日本、美國、加拿大、英國、原聯(lián)邦德國等發(fā)達(dá)國家的一些小運(yùn)量的單線區(qū)段得到了推廣應(yīng)用。上海地鐵8號(hào)線也準(zhǔn)備采用這種閉塞形式。,