城市轨道交通信号系统学习笔记（一）信号系统的特点

　　1.城市轨道交通有别于城市道路交通的特点 　　相较于城市道路交通，城市轨道交通具有以下无可比拟的优势： 　　（1）容量大 　　地铁单向运送能力可达30000 ~70000人次/时，轻轨可达10000 ~30000人次/时，而当前大多数公共汽车、电车系统的运送能力大约在8000人次/时。所以在运载能力方面，城市轨道交通表现更为出色。在客流密集的城市建设城市轨道交通系统可有效的帮助客流集散，缓解交通压力。 　　（2）运行准时 　　城市轨道交通有自己的专用线路，与道路交通相隔离，不受其他交通工具的干扰。不会出现交通阻塞而延误运行时间，可保证乘客准时、迅速地到达目的地。 　　（3）安全 　　城市轨道交通建于地下或高架，即使在地面也与道路交通相隔离，与其他交通工具无相互干扰。除较大的自然灾害或意外，运行安全往往有充分的保障。 　　（4）利于环境保护 　　城市轨道交通通常采用电力牵引，无尾气释放。噪声小，污染轻，对城市环境不造成破坏。 　　（5）节约土地资源 　　城市轨道交通多建于地下或高架，即使在地面其占地空间也十分有限。充分利用了城市空间，节约了宝贵的城市土地资源。 　　但是，相较于城市道路交通，城市轨道交通依然存在一定的局限，如建设费用高（正线建设费用通常在数亿元/公里），建设周期长，技术含量高，建设难度大；一旦遇到较大的自然灾害，乘客疏散困难，容易造成人员踩踏事件；建成后难以迁移，无法机动地调整线路和设置站点；运输组织工作远比其他地面交通方式复杂等等。

　　2.城市轨道交通有别于铁路的特点　 　　城市轨道交通和铁路虽然同属于轨道交通系统，但其仍有以下许多不同之处： 　　（1）运营范围 　　城市轨道交通运营范围主要局限在城市市区及郊区，往往只有几十千米，而铁路通常纵横数千千米，并且连接城乡。 　　（2）运行速度 　　城市轨道交通因在城市范围内运行，站间距离短，列车运行速度通常不超过80km/h（快线不超过120km/h）。而铁路的运行速度较高，通常从100~300多km/h不等。 　　（3）服务对象 　　城市轨道交通的服务对象单一，只有市内客运服务。而铁路可提供客运、货运与客、货混运。　　 　　（4）线路与轨道 　　城市轨道交通大部分线路建于地下或高架，均为双线，各线路之间一般不过线运营。正线通常采用9号道岔，车辆段采用7号道岔，这些都与铁路有异（铁路是啥，我也不知道。哈哈）。另外城市轨道交通还有铁路没有的跨坐式和悬挂式。 　　 　　注释：通常所讲的道岔号标准称呼叫辙叉号数，这个号数可不是随便排列的，它实际上代表了辙叉角（a）的余切值，也就是辙叉心部分直角边FF和AE的比值，即N=cota=FE/AE，而N的值就为道岔号。 　　显而易见，辙叉角a越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。但道岔号数越大，道岔就越长，造价自然就高，占地面积也多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制宜，因线而异。（参考自轨魅网）

　　（5）车站 　　城市轨道交通一般的车站多为正线，多数车站轨道也没有道岔，换乘站多采用立体式换乘。而铁路的车站通常有数量不等的道岔及股道，有较复杂的咽喉区，换乘也多采用平面式换乘。 　　（6）车辆段 　　城市轨道交通的车辆段不同于铁路的车辆段只有车辆检修的功能，而是类似于铁路的区段站，要进行车辆检修、停放以及大量的列车编解、接发车和调车作业。　　　 　　（7）车辆 　　城市轨道交通采用电动车组，没有铁路那样的机车和车辆的概念，也没有众多类型的车辆。 　　（8）供电 　　城市轨道交通的供电包括牵引供电和动力照明供电，牵引供电均为直流电牵引，没有非电气化铁路的说法。相较于铁路，城市轨道交通的动力照明供电尤为重要，一旦供电中断，城市轨道交通系统将陷入整体瘫痪状态。 　　（9）通信信号 　　城市轨道交通列车密度高，行车间隔短，普遍采用列车自动监控（Automatic Train Supervision，ATS）和列车自动运行（Automatic Train Operation，ATO）方式。为了迅速、准确、可靠地传递信息，城市轨道交通系统建有自成体系的独立完整的内部通信网。 　　（10）运营管理 　　城市轨道交通运营条件十分单纯，除了进、出段和折返外，没有越行，没有交汇，正线上一般没有调车作业，易于实现自动监控。

　　城市轨道交通，尤其是地下铁道因其固有的一些特点，对信号系统会有以下要求： 　　（1）安全性要求高 　　因城市轨道交通尤其是地下部分隧道空间小，行车密度大（甚至会达到间隔只有90s），故障排除难度大，若发生事故难以救援，损失将会非常严重。所以对行车安全的保证，即对信号系统提出了更高的安全要求。 　　（2）通过能力要大 　　城市轨道交通一般不设站线，进站列车均停在正线上，先行列车停站时间直接影响后续列车接近车站，所以要求信号设备必须满足通过能力的要求。另一方面，不设站线使列车正常运行的顺序是固定的，有利于实现行车调度自动化。 　　（站线（station track）是指在铁路车站范围内，除正线以外的其他铁路线路的统称。） 　　（3）保证信号显示 　　城市轨道交通虽然地面信号机少，地下部分背景暗，且不受天气影响，直线地段瞭望条件好。但曲线地段受隧道壁的遮挡，信号显示距离受到限制，所以在非ATP/ATO控制情况下保证信号显示同样是一个重要问题。 　　（4）抗干扰能力强 　　城市轨道交通均为直流电力牵引，要求信号设备对其有较强的抗电气化干扰能力。 　　（5）可靠性高 　　由于城市轨道交通隧道净空小，且装有带电的牵引接触网或接触轨，行车时不便下洞维修和排除设备故障，所以要求信号设备具有高可靠性，应尽量做到平时不维修或少维修。 　　注释：接触轨，是为车辆专门供电的“第三轨”。车辆通过集电装置与接触轨接触取电，接触轨外设有防护罩保障安全。根据接触面的位置不同，可分为上部授流、下部授流和侧部授流接触轨。目前，接触轨供电多采用750伏电压，也有部分采用1500伏电压。 　　（6）自动化程度高 　　城市轨道交通站间距短，列车密度大，行车工作十分频繁，而且地下部分环境潮湿，空气不佳，没有阳光，工作条件差。所以要求尽量采用自动化程度高的技术设备，以减少工作人员，并减轻他们的劳动强度。 　　（7）限界条件苛刻 　　城市轨道交通的室外设备及车载设备受土建限界的制约，要求设备体积小，同时必须兼顾施工和维护作业空间。

　　城市轨道交通的信号系统沿袭铁路的制式，但由于其自身的特点，与铁路的信号系统有一定的区别。城市轨道交通信号系统的特点是： 　　(1)具有完善的列车速度监控功能 　　城市轨道交通所承担的客运量巨大，对行车间隔的要求远高于铁路，最小行车间隔达到90s，因此对列车运行速度监控的要求极高。 　　(2)联锁关系较简单但技术要求高 　　城市轨道交通的大多数车站没有配线，不设道岔，甚至也不设地面信号机，仅在少数有岔站及车辆段才设置道岔和地面信号机，故联锁设备的监控对象远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远没有铁路复杂。除折返站外全部作业仅为乘客乘降。通常一个控制中心即可实现全线的联锁功能。 　　注释：联锁是指为了保证铁路车站行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。实现这种关系的设备称联锁设备。联锁设备除了保证作业安全外，还有提高作业效率和降低劳动强度等作用。按联锁机具的设置不同分为非集中联锁和集中联锁两大类。集中联锁按使用的器件不同又分为机械集中联锁、电气集中联锁、计算机联锁等。 　　（3）车辆段独立采用联锁设备 　　城市轨道交通的车辆段类似于铁路区段站的功能，包括列车编解、接发列车和频繁的调车作业。因线路较多，道岔较多，信号设备较多，一般独立采用一套联锁设备。 　　（4）由于城市轨道交通的线路长度短，站间距离短，列车种类较少，行车规律性很强，因此它的信号系统中通常包含自动排列进路和运行自动调整的功能，自动化程度高，人工介入极少。