軌道交通通信--信號(hào)系統(tǒng).ppt

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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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?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(cè)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 可以區(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)?兩維 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(chǎng)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?或距離 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(chǎng)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(cè)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(cè)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