第1讲-城市轨道交通信号系统的作用和组成

城市轨道交通与信号系统城市轨道交通系统是一种现代城市交通方式，通过铺设在地下或地面的轨道，利用电力、液压或其他动力传动方式，以列车为载体，将人员和货物运送到城市各个地点。

城市轨道交通系统通常包括地铁、轻轨、有轨电车等类型，是城市交通系统的重要组成部分。

城市轨道交通系统的信号系统是保证列车安全运行和交通流畅的重要组成部分。

信号系统通过信号设备、通信设备、控制设备等组成，实现列车的调度、控制和监测，确保列车安全、快速、准时地到达目的地。

城市轨道交通与信号系统的发展历程可以追溯到19世纪，当时的城市交通面临着越来越严重的拥堵和交通事故问题。

为了解决这些问题，人们开始研发和应用轨道交通系统和信号系统，从而提高城市交通的效率和安全性。

20世纪初，世界各国相继建成了城市地铁系统，如伦敦地铁、纽约地铁等，这些地铁系统以其高效、快速的特点深受市民欢迎。

随着城市轨道交通的不断发展，信号系统也得到了不断完善和改进，从最初的手动控制到自动控制，再到现代化的无人驾驶技术，保证了城市轨道交通的安全和便利。

城市轨道交通与信号系统的核心是列车信号设备，其作用主要包括列车位置检测、轨道状态监测、列车控制等。

在地铁系统中，列车信号设备通过安装在轨道上的传感器，可以实时监测列车的位置、速度和状态，从而实现列车的安全控制和调度。

调度系统则是城市轨道交通与信号系统的大脑，它通过集中监控所有列车的运行情况，实时分析和处理列车信息，根据实际需求，进行列车的调度和控制，确保列车的运行安全、快速。

轨道电路系统是城市轨道交通与信号系统的重要组成部分，它通过在轨道上铺设的电路，实现列车的位置检测和轨道状态监测。

通信系统则是城市轨道交通与信号系统的基础设施，它通过有线或无线通信方式，实现列车之间以及列车与调度中心之间的信息交换和传输。

除了上述技术和设备外，现代城市轨道交通与信号系统还包括自动列车控制系统、列车运行监控系统、应急处理系统等。

这些系统通过信息技术的应用，实现了城市轨道交通的自动化运行和监控，提高了城市交通的运行效率和安全性。

城市轨道交通信号系统组成城市轨道交通的信号系统通常由列车运行自动控制系统（ATC）和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理，由此构成了一个高效的综合自动化系统，如图1-1所示。

自城市轨道交通问世以来，其安全程度和载客能力不断得到提高，信号系统也不断完善和得到发展。

随着经济的发展，世界各国城市人口急剧膨胀，对城市轨道交通的载客能力提出了越来越高的要求，最重要而有效的措施就是缩短列车运行间隔。

在这种情况下，随着计算机技术的飞速发展，城市轨道交通信号技术日趋成熟，成为城市轨道交通不可缺少的组成部分。

图1-1城市轨道交通信号系统框图一、列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三个系统，简称“3A”。

系统需设置行车控制中心，沿线各车站设计为区域性联锁，其设备放在控制站（一般为有岔站），列车上安装有车载控制设备。

控制中心与控制站通过有线数据通信网连接，控制中心与列车之间可采用无线通信进行信息交换。

ATC系统直接与列车运行有关，因此ATC系统中的数据传输要求比一般通信系统的安全性、可靠性、实时性更高。

ATC地面设备分布如图1一2所示（不同制式的ATC设备组成可能不同，本图以西门子公司的ATC为例。

1．ATP子系统ATP子系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输人，与ATS、ATO及车辆系统接口并进行信息交换。

ATP子系统不断将从地面获得的前行列车位置信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等通过轨道电路等传至车上，由车载设备计算得到当前所允许的速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行，以缩短列车运行间隔，保证行车安全。

城市轨道交通通信与信号系统一、城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统一般由传输系统、公务电话系统、专用有线调度系统、无线列车调度系统、闭路电视监控系统、广播系统、时钟系统、乘客信息系统、不间断电源（uninterrupted power supply，UPS）系统等子系统组成，构成传送话音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。

1、传输系统传输系统是整个通信网络的纽带，它为各通信子系统及电力系统、信号系统、自动售检票（automatic fare collection，AFC）系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车场的设备与控制中心的设备连接起来。

传输系统一般用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。

2、公务电话系统公务电话系统为城市轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、车辆段、停车场等也设置公务电话，它既可作为办公电话使用，也可作为专用有线调度电话的备用设备，一旦有线调度电话出现故障，可临时应急使用。

3、专用有线调度系统专用有线调度系统是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。

4.、无线列车调度系统无线列车调度系统主要是用于固定人员（调度员、值班员）与流动人员（司机、维修人员、列检人员等）之间的通话。

5、闭路电视监控系统闭路电视监控系统是城市轨道交通运营管理及保证运输安全的重要手段，它为控制中心的调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供列车运行、乘客疏导、防灾救火、事件突发等情况下的现场视频信息。

6、广播系统广播系统在为乘客提供列车到发时间和安全提示信息的同时，还能在发生紧急情况或突发事件时为乘客提供疏散信息。

7、时钟系统时钟系统主要用于为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。

8、乘客信息系统乘客信息系统的主要功能是为乘客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等方面的文字或多媒体视频信息。

9、不间断电源系统UPS系统主要为其他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPS主机发生故障时，通过电池组为设备供电，保证通信设备的正常运行。