武漢地鐵1號線信號系統(tǒng)概述(ppt)

1、武漢地鐵控制中心武漢地鐵控制中心武漢地鐵武漢地鐵1號線號線 信號系統(tǒng)概述信號系統(tǒng)概述第2頁課程內(nèi)容課程內(nèi)容信號系統(tǒng)簡介1管理層SMC設(shè)備2操作層VCC設(shè)備3執(zhí)行層設(shè)備4車場、車輛段接口5第3頁信號系統(tǒng)簡介信號系統(tǒng)簡介v 信號系統(tǒng)概述信號系統(tǒng)概述 武漢地鐵1號線正線信號系統(tǒng)引進(jìn)了泰雷茲公司（原ALCATEL 加拿大運(yùn)輸自動化公司）基于交叉感應(yīng)電纜環(huán)線通信的移動閉塞信號系統(tǒng)（Seltrac S40），它是CBTC （Communication Based Train Control System，基于通信的列車自動控制系統(tǒng)）的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，最早應(yīng)用于加拿大的SkyTrain。 該系統(tǒng)主要分為： 管

2、理層： SMC設(shè)備 操作層： VCC設(shè)備 執(zhí)行層： STC、VOBC、道岔、信號機(jī)及通信環(huán)線等第4頁ATC系統(tǒng)層次圖系統(tǒng)層次圖系統(tǒng)管理中心（SMC）車輛控制中心（VCC）車站控制器（STC）車載控制器（VOBC）管理層操作層執(zhí)行層感應(yīng)環(huán)線（LOOP）道岔、信號機(jī)第5頁SMC的功能的功能v 系統(tǒng)管理中心（系統(tǒng)管理中心（SMC，System Management Centre）提供列車自動）提供列車自動監(jiān)督（監(jiān)督（ATS）功能，對列車自動控制系統(tǒng)）功能，對列車自動控制系統(tǒng)ATC進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)管理，能連續(xù)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)管理，能連續(xù)地監(jiān)視列車運(yùn)行狀態(tài)獲取信號系統(tǒng)信息并進(jìn)行圖形化顯示，提供報(bào)警信息。地監(jiān)

3、視列車運(yùn)行狀態(tài)獲取信號系統(tǒng)信息并進(jìn)行圖形化顯示，提供報(bào)警信息。SMC還向站臺旅客向?qū)到y(tǒng)還向站臺旅客向?qū)到y(tǒng)PPG提供列車服務(wù)信息，以便通知車站上的乘提供列車服務(wù)信息，以便通知車站上的乘客；現(xiàn)地客；現(xiàn)地SMC工作站在授權(quán)后也可以進(jìn)行運(yùn)營控制，比如扣車、現(xiàn)地模式時(shí)工作站在授權(quán)后也可以進(jìn)行運(yùn)營控制，比如扣車、現(xiàn)地模式時(shí)操作道岔、為線路重新復(fù)位計(jì)軸閉塞分區(qū)操作道岔、為線路重新復(fù)位計(jì)軸閉塞分區(qū)ACB?，F(xiàn)地?，F(xiàn)地 SMC工作站還向站臺工作站還向站臺發(fā)車指示器提供距離發(fā)車還有多少時(shí)間的信息。發(fā)車指示器提供距離發(fā)車還有多少時(shí)間的信息。v SMC提供下列各項(xiàng)功能提供下列各項(xiàng)功能 從服務(wù)隊(duì)列中增加或刪除列車 分

4、配列車進(jìn)路 對道岔位置進(jìn)行正確設(shè)定 在系統(tǒng)中調(diào)整列車運(yùn)行 監(jiān)督列車運(yùn)行狀況 VCC 終端輸出顯示 與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換v SMC發(fā)給發(fā)給VCC的命令有：進(jìn)路辦理請求、計(jì)劃的速率、臨時(shí)限速、車站開的命令有：進(jìn)路辦理請求、計(jì)劃的速率、臨時(shí)限速、車站開放放/關(guān)閉等等。反之，關(guān)閉等等。反之，SMC從從VCC接收運(yùn)行狀態(tài)，如列車位置、設(shè)備狀態(tài)。接收運(yùn)行狀態(tài)，如列車位置、設(shè)備狀態(tài)。v SMC的功能是非安全的！的功能是非安全的！第6頁SMC的設(shè)備構(gòu)成的設(shè)備構(gòu)成v 在控制中心，在控制中心，SMC的主要設(shè)備有：的主要設(shè)備有： 局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器SRS、 系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器Data logger、

5、系統(tǒng)維護(hù)工作站、 通信傳輸單元、 調(diào)度長工作站、 調(diào)度員工作站、 運(yùn)行圖編輯工作站、 仿真模擬系統(tǒng)、 投影模擬顯示屏系統(tǒng)、 運(yùn)行圖打印設(shè)備等。 第7頁SMC部分設(shè)備外觀部分設(shè)備外觀vSMC工作站界面：工作站界面：第8頁SMC部分圖標(biāo)說明部分圖標(biāo)說明非控制區(qū)域非控制區(qū)域 SMCSMC工作站控制工作站控制 中央控制中央控制 ( (調(diào)度員調(diào)度員) ) 現(xiàn)地現(xiàn)地控制控制 ( (車站控制車站控制) ) （黃色）（黃色） ( (綠色綠色) () (藍(lán)色藍(lán)色) () (灰色灰色) ) 早點(diǎn)列車 準(zhǔn)點(diǎn)列車 晚點(diǎn)列車(綠色) (黑色) (紅色) 第9頁VCC的功能的功能v 車輛控制中心（車輛控制中心（VCC，V

6、ehicle Control Centre）提供列車自動）提供列車自動防護(hù)（防護(hù)（ATP）和列車自動運(yùn)行（）和列車自動運(yùn)行（ATO）功能，）功能，VCC負(fù)責(zé)計(jì)算列車的負(fù)責(zé)計(jì)算列車的安全間隔和移動限制。列車移動與列車辦理進(jìn)路所要求的道岔位置進(jìn)安全間隔和移動限制。列車移動與列車辦理進(jìn)路所要求的道岔位置進(jìn)行聯(lián)鎖。這些功能通過報(bào)文發(fā)給行聯(lián)鎖。這些功能通過報(bào)文發(fā)給VOBC和和STC的命令來完成。的命令來完成。VCC從從SMC接收排路和服務(wù)運(yùn)營命令，然后向接收排路和服務(wù)運(yùn)營命令，然后向SMC提供服務(wù)和設(shè)備的狀提供服務(wù)和設(shè)備的狀態(tài)。態(tài)。VCC計(jì)算每列車的目標(biāo)點(diǎn)并相應(yīng)地向計(jì)算每列車的目標(biāo)點(diǎn)并相應(yīng)地向VOBC發(fā)

7、送指令。發(fā)送指令。VCC還還定期從定期從VOBC和和STC取得狀態(tài)報(bào)告（主要是列車位置和道岔位置）。取得狀態(tài)報(bào)告（主要是列車位置和道岔位置）。v VCC根據(jù)實(shí)時(shí)信息給控制區(qū)域內(nèi)的每列列車發(fā)布命令報(bào)文根據(jù)實(shí)時(shí)信息給控制區(qū)域內(nèi)的每列列車發(fā)布命令報(bào)文 最新的列車速度和位置信息 運(yùn)行方向 最新確認(rèn)的前行列車的位置 軌旁設(shè)備的狀態(tài) 列車前方未鎖閉或未占用的道岔 列車限速和停站、v VCC的功能是安全的！的功能是安全的！第10頁VCC的設(shè)備構(gòu)成的設(shè)備構(gòu)成v VCC的物理組成如下：的物理組成如下： VCC中央計(jì)算機(jī)架; VCC I/O機(jī)架; VCC數(shù)據(jù)通信（DT）架; VCC調(diào)度員終端 （CCOT）; 中央

8、緊急停車按紐（CESB）儀表盤。v VCC中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由3個(gè)互相連結(jié)的中央處理單元個(gè)互相連結(jié)的中央處理單元（CPU）組成。每個(gè)）組成。每個(gè)CPU接收來自列車及現(xiàn)場設(shè)備的相接收來自列車及現(xiàn)場設(shè)備的相同輸入報(bào)文。在確認(rèn)輸入報(bào)文有效后，每個(gè)同輸入報(bào)文。在確認(rèn)輸入報(bào)文有效后，每個(gè)CPU產(chǎn)生相產(chǎn)生相應(yīng)的指令報(bào)文。原則是應(yīng)的指令報(bào)文。原則是3取取2，即在至少，即在至少2個(gè)個(gè)CPU的運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果一致時(shí)執(zhí)行操作。結(jié)果一致時(shí)執(zhí)行操作。 第11頁VCC中央計(jì)算機(jī)架外觀中央計(jì)算機(jī)架外觀vVCC中央計(jì)算機(jī)架中央計(jì)算機(jī)架 是重要的子系統(tǒng) 提供列車安全距離 控制車輛運(yùn)行和路徑設(shè)定 是位于中央的計(jì)算機(jī)房

9、間的柜裝儀器3個(gè)CPU處理器，分別實(shí)時(shí)獲取列車數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)算結(jié)果至少2個(gè)CPU相符時(shí)才會執(zhí)行操作命令。第12頁CCOT界面界面v CCOT是調(diào)度員操作是調(diào)度員操作VCC的控制終端，通過輸入相應(yīng)的的控制終端，通過輸入相應(yīng)的VCC命令來命令來完成對列車、道岔等設(shè)備的安全控制。完成對列車、道岔等設(shè)備的安全控制。第13頁STC的功能的功能v 車站控制器（車站控制器（STC，Station Controller）是）是ATC系系統(tǒng)的安全型軌旁子系統(tǒng)，提供軌旁設(shè)備的控制功能，從道統(tǒng)的安全型軌旁子系統(tǒng)，提供軌旁設(shè)備的控制功能，從道岔和信號機(jī)采集狀態(tài)信息并把它們轉(zhuǎn)發(fā)給岔和信號機(jī)采集狀態(tài)信息并把它們轉(zhuǎn)發(fā)給V

10、CC及現(xiàn)地及現(xiàn)地SMC工作站。它還根據(jù)工作站。它還根據(jù)VCC或現(xiàn)地或現(xiàn)地SMC工作站的命令來工作站的命令來轉(zhuǎn)動道岔，轉(zhuǎn)動道岔，STC根據(jù)運(yùn)營模式（根據(jù)運(yùn)營模式（ATC自動控制模式或后自動控制模式或后退模式）的需要來控制信號機(jī)。退模式）的需要來控制信號機(jī)。 為車輛控制中心VCC提供聯(lián)鎖邏輯信息、 控制道岔轉(zhuǎn)動、 控制地面信號機(jī)信號開/閉、 計(jì)軸區(qū)段的信息傳遞、 控制站臺緊急停車按鈕等其它軌旁設(shè)備。 第14頁感應(yīng)環(huán)線的功能感應(yīng)環(huán)線的功能v感應(yīng)環(huán)線電纜敷設(shè)于軌道之間，每感應(yīng)環(huán)線電纜敷設(shè)于軌道之間，每25米交叉一次。米交叉一次。車載車載VOBC在其經(jīng)過每個(gè)交叉時(shí)檢測到信號相位在其經(jīng)過每個(gè)交叉時(shí)檢測到信

11、號相位的變化，并以此來進(jìn)行其定位計(jì)算，列車位置的的變化，并以此來進(jìn)行其定位計(jì)算，列車位置的最小精度為最小精度為1個(gè)交叉的個(gè)交叉的1/4，即，即6.25米。米。v通信環(huán)線（通信環(huán)線（LOOP）提供雙向通信和列車定位功）提供雙向通信和列車定位功能。能。v感應(yīng)環(huán)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是感應(yīng)環(huán)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是VCC和車載控制器和車載控制器VOBC之間交換信息的媒介。之間交換信息的媒介。 第15頁感應(yīng)環(huán)線的設(shè)備構(gòu)成感應(yīng)環(huán)線的設(shè)備構(gòu)成v感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)由以下設(shè)備組成： 饋電設(shè)備（FID，F(xiàn)eed-In Device）； 入口饋電設(shè)備（EFID，Entry Feed-In Devic

12、e）； 遠(yuǎn)端環(huán)線盒（遠(yuǎn)程終端盒和遠(yuǎn)程饋電盒）； 感應(yīng)環(huán)線電纜和支架。第16頁感應(yīng)環(huán)線部分設(shè)備外觀感應(yīng)環(huán)線部分設(shè)備外觀v 感應(yīng)環(huán)線感應(yīng)環(huán)線 每25M一個(gè)交叉，安裝于軌旁，最長不超過3.2KM。v 饋電設(shè)備饋電設(shè)備FID 編解碼VOBC對VCC數(shù)據(jù)電文并監(jiān)督感應(yīng)環(huán)線的完整性（監(jiān)聽9kHz環(huán)線完整性信號），安裝于信號設(shè)備房。第17頁VOBC的功能的功能v 車載控制器（車載控制器（VOBC，Vehicle On-Board Controller）通過通）通過通信環(huán)線與信環(huán)線與VCC通信通信,控制列車實(shí)現(xiàn)控制列車實(shí)現(xiàn)ATP及及ATO功能。每列列車配備功能。每列列車配備2個(gè)車載控制器個(gè)車載控制器VOBC（

13、熱備冗余配置），當(dāng)其中（熱備冗余配置），當(dāng)其中1個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)自動個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)自動切換到冗余的備用切換到冗余的備用VOBC上繼續(xù)進(jìn)行列車控制，若上繼續(xù)進(jìn)行列車控制，若2個(gè)均發(fā)生故障將個(gè)均發(fā)生故障將對列車實(shí)施緊急制動確保安全。對列車實(shí)施緊急制動確保安全。 通過控制列車的牽引和制動系統(tǒng)來控制列車運(yùn)行。 把列車位置、速度、運(yùn)行方向和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送給VCC。 當(dāng)停車到站時(shí)控制列車門開閉。 通過轉(zhuǎn)速計(jì)和加速度計(jì)來測量列車速度。 從VCC接收旅客向?qū)畔⒉⑵滢D(zhuǎn)發(fā)給車載旅客向?qū)到y(tǒng)（列車廣播、到站信息等）。 與車載列車管理系統(tǒng)TMS（Train Management System）交換健康狀態(tài)和性能數(shù)據(jù)信

14、息。 在列車司機(jī)操作面板TOD上顯示列車運(yùn)營狀態(tài)（如實(shí)際速度、最高限速等）以及報(bào)警信息來指導(dǎo)司機(jī)。 第18頁 VCC和和VOBC間的通信間的通信VCCVOBC通信流程圖通信流程圖VCC和VOBC間通過感應(yīng)環(huán)線通信命令報(bào)文命令報(bào)文運(yùn)行方向最大速度目標(biāo)點(diǎn)車門指令制動曲線回應(yīng)報(bào)文回應(yīng)報(bào)文運(yùn)行方向位置速度系統(tǒng)狀態(tài)36kHz信號56kHz信號第19頁其他軌旁設(shè)備其他軌旁設(shè)備v正線采用正線采用9號道岔號道岔 在ATC模式下，道岔是分動的，即每1副道岔單獨(dú)動作 在后退模式下，道岔是聯(lián)動的，一條渡線上的2副道岔同時(shí)動作v正線信號機(jī)采用正線信號機(jī)采用4色燈信號機(jī)色燈信號機(jī) 在ATC模式下顯示藍(lán)燈，與列車運(yùn)行無聯(lián)

15、鎖關(guān)系，僅有指示作用 在后退模式下顯示紅、綠、黃等色燈信號，與計(jì)軸區(qū)段、列車位置、道岔位置均有聯(lián)鎖關(guān)系第20頁車場、車輛段接口車場、車輛段接口v車場位于崇仁路與硚口路區(qū)間，車場西口與正線車場位于崇仁路與硚口路區(qū)間，車場西口與正線交界處設(shè)有轉(zhuǎn)換區(qū)（軌）交界處設(shè)有轉(zhuǎn)換區(qū)（軌）v車輛段位于古田一路與竹葉海區(qū)間，車輛段出段車輛段位于古田一路與竹葉海區(qū)間，車輛段出段線、入段線分別設(shè)有線、入段線分別設(shè)有2處轉(zhuǎn)換區(qū)（軌）處轉(zhuǎn)換區(qū)（軌）v列車由車場、車輛段進(jìn)入正線運(yùn)行，或由正線退列車由車場、車輛段進(jìn)入正線運(yùn)行，或由正線退回車場、車輛段均須經(jīng)過轉(zhuǎn)換區(qū)（軌），并在轉(zhuǎn)回車場、車輛段均須經(jīng)過轉(zhuǎn)換區(qū)（軌），并在轉(zhuǎn)換區(qū)（

16、軌）內(nèi)停車完成正線與車場、車輛段信號換區(qū)（軌）內(nèi)停車完成正線與車場、車輛段信號系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換第21頁列車投入列車投入v車場、車輛段內(nèi)列車進(jìn)入正線時(shí)的列車投入：車場、車輛段內(nèi)列車進(jìn)入正線時(shí)的列車投入：車場、車輛段車場、車輛段轉(zhuǎn)換軌轉(zhuǎn)換軌正線正線1. 人工車開啟VOBC2. 駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌停穩(wěn)請求自動駕駛模式系統(tǒng)開始自檢列車通過自檢1. 信號系統(tǒng)給出速度碼、目標(biāo)點(diǎn)2. 駛?cè)胝€運(yùn)行第22頁列車退出列車退出v 正線列車返回車場、車輛段時(shí)的列車退出：正線列車返回車場、車輛段時(shí)的列車退出：正線正線轉(zhuǎn)換軌轉(zhuǎn)換軌車場、車輛段車場、車輛段1. 自動車駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌停穩(wěn)請求變更為人工駕駛關(guān)閉VOBC列車轉(zhuǎn)為人工模

17、式1. 車場、車輛段開放入庫信號2. 駛?cè)胲噲?、車輛段庫內(nèi)v注意：注意：車場必須先開放入庫信號，使轉(zhuǎn)換軌防護(hù)進(jìn)路取消，方能使自動列車正常駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌；車輛段無需開放接車信號，自動列車亦能正常駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌。武漢地鐵控制中心武漢地鐵控制中心第24頁附錄附錄1v 移動閉塞（移動閉塞（Moving Block） 在移動閉塞系統(tǒng)中，與前一列車之間的安全間隔是根據(jù)列車當(dāng)前運(yùn)行速度、制動曲線以及列車在線路上的位置而動態(tài)計(jì)算出來的。由于列車位置定位精度高，因此后續(xù)列車可以在該線路區(qū)段最大允許速度安全地接近前一列車最后一次確認(rèn)的尾部位置，并與之保持安全制動距離。移動閉塞安全列車間隔原理詳細(xì)解釋見下圖：返回返回第25

18、頁附錄附錄2v CBTC： 該系統(tǒng)不依賴傳統(tǒng)的軌道電路向列車車載控制設(shè)備傳遞信息，而是利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“車地通信”并實(shí)時(shí)傳遞“列車定位”信息。通過車載設(shè)備、軌旁通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車與車站或控制中心之間的信息交換，完成速度控制。系統(tǒng)通過建立車地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的交換，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對距離，保證列車的安全間隔。 實(shí)現(xiàn)方式有： 基于交叉感應(yīng)環(huán)線技術(shù) 基于無線電臺通信技術(shù) 基于泄漏電纜無線傳輸技術(shù) 基于裂縫波導(dǎo)管無線傳輸技術(shù)返回第26頁附錄附錄3v列車自動防護(hù)系統(tǒng)列車自動防護(hù)系統(tǒng)ATP 包含了ATC系統(tǒng)中的安全功能，并負(fù)責(zé)列車安全運(yùn)行。ATP系統(tǒng)將防止列車敵對移動造成的沖突。ATP系統(tǒng)將防止道岔錯(cuò)誤轉(zhuǎn)動/設(shè)置而造成的沖突。ATP系統(tǒng)將防止因車門意外打開、列車倒溜而造成的乘客傷害。ATP系統(tǒng)將防止因列車超過線路限速或指令速度而造成對線路的損害。ATP系統(tǒng)通過車地雙向通信系統(tǒng)連續(xù)不斷地監(jiān)督列車在整個(gè)系統(tǒng)中的位置。ATP系統(tǒng)根據(jù)所需的最短安全停車距離來提供安全列車間隔。安全距離根據(jù)線路限速、車輛和ATC特性進(jìn)行計(jì)