西安地铁二号线一期工程正线信号系统初步设计说明.docx
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西安地铁二号线一期工程正线信号系统初步设计说明
附件
1、主要设备表
2、主要材料表
3、主要工程数量表
4、图纸目录
5、附图（单独成册）
6、概算（单独成册）
1概述
2
信号系统是城市轨道交通中保证列车和乘客的安全，实现列车快速、高密度、有序运行的关键系统之一，其核心是列车自动控制（ATC）系统，它由列车自动防护（ATP）子系统、正线计算机联锁（CBI）子系统、列车自动运行（ATO）子系统和列车自动监控（ATS）子系统组成，各子系统之间相互渗透，实现地面控制与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
西安地铁二号线一期工程（以下简称二号线一期）信号系统由正线列车自动控制（ATC）系统和车辆段联锁设备组成。
1.1工程概况
1）二号线一期工程北起于铁路北客站，南止于长延堡站。
共设车站17座，全部为地下站。
线路全长约20.335公里，最小站间距0.869公里，最大站间距1.615公里。
并与规划四、一、六、三、五号线在张家堡站、北大街站、钟楼站、小寨站、长延堡站换乘。
2）二号线二期工程向南延至韦曲站，增设三爻村、凤栖路、友谊街、韦曲4站，线路延伸约6.18公里。
3）二号线远期向北延至陈家堡，增设东兴隆、草滩镇、陈家堡3站，线路延伸约6.1公里。
4）一期工程在铁路北客站设车辆段与综合维修基地一处（规划为一、二、三号线列车大架修基地）。
5）韦曲站南接西寨村停车场。
6）在张家堡设控制中心一座（规划按控制一、二、三号线的规模合建）。
7）二号线一期工程17座车站均设置屏蔽门。
8）系统设计年限：
初期2014年、近期2021年、远期2036年。
9）工程筹划：
二号线一期正式工程于2007年10月开工建设，2011年12月28日通车试运营。
1.2工可、咨询、总体设计审查意见及执行情况
审查意见
1）可行性研究设计审查意见
（1）本工程为西安市轨道交通网络首条线路，信号制式的选择应从有利于实现全市轨道交通网的联通联运，符合列车控制技术发展方向进行论证与技术比选。
（2）随着无线通信技术的迅速发展，基于通信的列车控制技术（CBTC）有可能成为今后信号技术的一个发展方向，建议在下步设计工作中深入研究二号线采用无线CBTC的可行性及其分步实施方案。
2）设计咨询意见
（1）建议在初步设计阶段先按准移动闭塞ATC系统开展设计工作，将基于通信移动闭塞的ATC系统作为备选方案，在后续的设备系统招标中有众多的ATC系统设备可供选择，有效降低工程风险。
（2）在工程实施阶段，密切关注根据基于通信的移动闭塞ATC系统在其他城市轨道的实际应用情况以及工程造价，进行广泛的系统设备的调研，通过设备系统的招标来确定系统的最终实施方案。
3）总体设计审查意见
（1）《总体设计》对信号系统推荐采用准移动闭塞制式，将移动闭塞作为备选方案是可行的，系统功能的设定能满足行车安全与高效的要求。
（2）建议密切关注基于无线通信的移动闭塞ATC系统在其他城市轨道交通的实际应用情况以及工程造价，针对本工程特点，进行广泛地调研，并通过招标来确定信号系统的最终实施方案。
审查意见的执行情况
执行可行性研究设计和设计咨询、总体设计审查意见，在本阶段工作中将对准移动闭塞方式和移动闭塞方式的信号ATC系统就技术发展趋势、系统功能、联通联运、运营维护、建设投资等方面进行进一步研究和论述，并对无线CBTC应用的可行性进行分析。
但如果信号制式在招投标阶段确定，存在招标文件技术规格书编制的相关标准难以统一、投标技术方案及价格可比性差、评标标准难以制定等问题。
因此，为有利于开展信号系统的招标、评标工作，在初步设计阶段应明确具体的信号系统制式。
信号专业拟在初步设计文件中，在进行较充分的技术经济比较的基础上，并推荐一种性能价格比最优的信号系统制式。
2设计依据
《西安市城市快速轨道交通二号线一期工程工程设计（信号系统）[XT3标]设计合同》；
《西安市快速轨道交通建设规划》（西安市人民政府，2005年4月）；
《西安市城市快速轨道交通二号线工程可行性研究报告》及审查意见；
《西安市城市快速轨道交通二号线（铁路北客站~韦曲段）工程总体设计》及专家审查意见；
《西安市城市快速轨道交通二号线（铁路北客站~长延堡段）工程初步设计技术要求》；
《西安市城市快速轨道交通二号线一期工程（铁路北客站~长延堡段）初步设计文件组成与内容》；
西安市城市快速轨道交通二号线一期工程相关技术文件。
3设计范围
1）二号线一期工程起点YCK0+0，终点YCK20+600，正线线路全长20.335公里。
2）正线区段（含折返线、存车线）及17座车站。
3）铁路北客站车辆段内试车线，车辆段与铁路北客站连接的出/入段线。
二号线与四、一、三号线的联络线。
4）二号线一期工程运行控制中心设备。
5）初期全部运营22列车载信号设备。
6）维修基地有关正线信号系统的检、维修设备。
7）正线信号系统培训设备。
4设计规范及标准
1）国家标准《地铁设计规范》（GB50157－2003）
2）国家标准《城市快速轨道交通工程项目建设标准》（试行本）
3）国家标准《电子计算机机房设计规范》（GB50174－93）
4）国家标准《城市轨道交通信号系统通用技术条件》（GB/12758－2004）
5）铁道部标准《铁路信号自动闭塞技术条件》（TB1567－85）
6）铁道部标准《铁路信号设计规范》（TB10007－2006）
7）铁道部标准《计算机联锁技术条件》（TB/T3027－2002）
8）铁道部标准《继电式电气集中联锁技术条件》（TB－1774）
9）铁道部标准《铁路信号站内联锁设计规范》（TB10071－2000）
10）铁道部标准《铁路信号故障－安全原则》（TB/T2651）
11）铁道部标准《信号微机监测系统技术条件》（TB/T2496－2000）
12）铁道部标准《铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》（TB/T3074－2003）
13）国际电讯联盟标准（ITU－T）
14）国际电工学会标准（IEC）
15）国际铁路联盟规程（UIC）
16）国际电气与电子工程师学会标准（IEEE）
17）国际标准化组织（ISO）
18）美国电子工业协会（EIA）
19）欧洲标准（EN）
20）国际无线咨询委员会标准（CCIR）
21）信号系统引进国相关标准
22）其它相关标准
5设计条件
5.1线路及轨道主要参数
1）线路平面
（1）正线数目：
双线。
（2）最高行车速度：
80km/h。
（3）最小曲线半径：
区间正线：
一般地段为400m，困难地段为350m；
车站正线：
一般为直线，困难条件下不小于800m；
辅助线：
一般地段为200m，困难地段为150m。
2）线路纵断面
（1）线路纵向坡度
区间正线：
最大纵坡为30‰，困难地段为35‰；
辅助线：
最大纵坡为40‰。
（2）竖曲线半径
区间正线：
一般地段为5000m，困难地段为3000m；
车站端部：
一般地段为3000m，困难地段为2000m。
辅助线：
2000m。
3）轨距：
1435mm。
4）钢轨类型
正线、辅助线、试车线采用60kg/m钢轨；
车辆段内线路50kg/m钢轨。
5）道岔类型及限速
正线、试车线、辅助线上采用60kg/m钢轨9号曲线尖轨道岔，设两个牵引点，侧向限速35Km/h。
6）道床
地下线及正线地面线采用短枕式整体道床结构，其中钢弹簧浮置板道床地段为YCK11+350～650、YCK13+270～470、YCK14+100～550、长延堡站后正线及折返线单渡线的每组道岔的岔前15m～岔后20.9m范围。
车辆段出入段线地面段、试车线采用碎石道床。
7）钢轨与道床间泄漏电阻不小于15Ω•km。
5.2车站
1）全线正线区段在铁路北客站、城运村、张家堡、南康村、北大街、南稍门、小寨、长延堡、凤栖路、韦曲10个站设置道岔及相应的配线。
2）铁路北客站是铁路北客站车辆段出入段线的接轨站，也是初期列车运行交路及近、远期列车运行小交路的折返站。
3）在张家堡站设置与四号线连接的联络线，在北大街站设置与一号线连接的联络线，在小寨站设置与三号线连接的联络线。
4）二号线一期各站均采用屏蔽门系统，车站有效站台长120m，站台屏蔽门总长度113.34m，滑动门的净开度为1.9m。
5）正线车站概况一览表见表5.2-1。
正线车站概况一览表表5.2-1
序号
工期
站名
中心里程
车站型式
道岔
换乘及车站配线特点
1
一
期
工
程
铁路北客站
YCK0+576.7
地下2层岛式
7
本次设计起点
车辆段接轨、出入段线
2
麻家什子
YCK1+934.3
地下2层岛式
3
城运村
YCK3+137.7
地下2层岛式
2
单渡线
4
张家堡
YCK4+313.5
地下2层岛式
1
与四号线换乘及联络线
5
尤家庄
YCK5+552
地下2层岛式
6
南康村
YCK6+902.8
地下2层岛式
5
临时停车兼折返线
7
方新村
YCK8+299.8
地下2层岛式
8
龙首村
YCK9+669
地下2层岛式
9
北关
YCK10+951
地下2层岛式
10
北大街
YCK12+206.8
地下3层岛式
3
单渡线、与一号线换乘及联络线
11
钟楼
YCK13+196
分离岛式站台
与六号线换乘
12
南门
YCK14+612
地下2层岛式
13
南稍门
YCK15+519
地下2层岛式
5
临时停车兼折返线
14
草场坡
YCK16+388
地下2层岛式
15
小寨
YCK17+450.6
地下2层岛式
3
单渡线、与三号线换乘及联络线
16
八里村
YCK18+585.9
地下2层岛式
17
长延堡
YCK20+202.8
地下2层岛式
8
与五号线换乘、本次设计终点
18
二期
工程
三爻村
YCK21+919.8
地下2层岛式
19
凤栖路
YCK23+432.7
地下2层岛式
2
单渡线
20
友谊街
YCK25+053.4
高架3层侧式
21
韦曲
YCK26+182.4
高架3层侧式
4
西寨村停车场接轨、出入场线
6）二号线全线车站配线示意图见下图。
5.3控制中心、车辆段及试车线
在张家堡设置控制中心一座，规划按控制一、二、三号线的规模合建。
其中，二号线运营控制中心系统设备功能定位只考虑为二号线运营服务。
铁路北客站车辆段设有出入段线、试车线。
5.4列车编组及性能
1）车辆型式：
本线采用B型车。
2）列车编组：
初、近、远期均采用3M3T（三动三拖）六辆编组。
编组型式：
＋Tc＊M＊T＊M＊M＊Tc＋
M—不带司机室的动车
Tc—带司机室的拖车
T—不带司机室的拖车
3）供电方式：
架空接触网。
4）供电电压：
直流1500V。
5）控制方式：
采用变压变频逆变器（VVVF）控制。
6）列车最高运行速度：
80km/h。
7）列车起动平均加速度为：
≥0.83m/s2。
8）列车制动平均减速度为：
常用制动平均减速度（Vmax→0）为1.0m/s2；紧急制动减速度（Vmax→0）为≥1.2m/s2。
9）制动方式：
采用再生/电阻制动、空气制动两种方式。
10）车轮轮径：
新轮φ840mm，最大磨耗φ770mm。
11）车辆外形尺寸：
宽2.8米、高3.8米，六辆编组列车长117.12米，每辆车每侧4对客室侧门，客室门净开度：
宽1.3m，高1.8m。
5.5运营参数及列车运行交路
5.5.1运营参数
1）全线按右侧行车（信号系统考虑双线双方向运行）。
2）运营时间：
05:
30～23:
30，信号系统设备按24小时运行考虑。
3）二号线运营指标见下表5.5-1。
二号线主要运营指标表表5.5-1
设计年度
项目
初期
近期
远期
高峰小时单向最大断面客流预测量（万人次/小时）
1.0503
2.5983
3.9479
车辆选型
B型
列车编组（辆/列）
6
列车定员（人/列）
1440
高峰小时列车开行对数
（对/h）
小交路
12
6
15
大交路
12
15
高峰小时列车最小运行间隔（min）
5
3.3
2
高峰小时单向设计最大输送能力（万人次/小时）
1.728
2.5983
4.32
列车配属数（列/辆）
运用列车
18/108
25/150
45/270
备用、检修车
4/24
6/36
9/54
合计
22/132
31/186
51/306
4）正线线路列车运行速度：
－正线线路允许的列车最大运行速度为80km/h；
－初、近期列车平均旅行速度36km/h，远期38km/h；
－车辆段出/入段线采用小半经曲线（R=200）,出/入段线线路允许的列车最大运行速度均为40km/h。
5）停站时分：
正线各站停站时分见下表5.5-2。
正线各站停站时分表5.5-2
站名
停站时分（秒）
站名
停站时分（秒）
陈家堡
25
北大街
35
草滩镇
25
钟楼站
35
东兴隆
20
南门站
30
铁路北客站
30
南稍门
25
麻家村
25
草场坡
30
城运村
25
小寨站
35
张家堡
25
八里村
25
尤家庄
25
长延堡
30
南康村
25
三爻村
25
方新村
20
友谊街
25
龙首村
25
凤栖路
30
北关站
25
韦曲站
30
5.5.2列车运行交路
1）二号线一期交路
2）初期交路
3）近期交路
4）远期交路
5）临时交路
根据全线车站配线的设计，要求除折返站外的其它有岔车站具备临时交路的折返功能。
6主要设计原则及技术参数
1）信号系统配备完整的列车自动控制（ATC）系统，正线ATC系统包括列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、正线计算机联锁（CBI）和列车自动运行（ATO）四个子系统。
正线全线均纳入列车自动控制（ATC）系统控制范围。
2）信号系统须满足二号线实际的运营需求，按二号线远期运营需求一次设计，并应考虑一、二期及远期工程分期建设时的容量扩展和接口要求，同时二号线信号系统的选择应有利于为以后整个地铁线网的互联互通预留条件。
3）信号系统以安全、可靠、技术先进实用和经济合理为宗旨，系统应功能配套完整，自动化程度高，具有成功的工程运用经验和较高的性能价格比。
4）在满足安全、可靠、功能和工期要求的前提下，信号设备应优先选用国内能够提供的优质、成熟的设备及器材，以降低工程造价和运营成本，提高性能价格比。
对于引进的系统或设备均应有可行的国产化措施，充分体现国家产业技术政策，满足国产化要求。
5）信号系统设备配置应有利于实现行车指挥自动化、网络化和智能化。
设备选型应符合标准化和模块化要求，满足系统扩展和分期实施的要求。
同时应防止在短期内的大拆大改，以减少浪费及对运营的干扰。
6）系统设备应具有很高的安全性、可靠性和可用性，凡涉及行车安全的设备必须满足故障——安全原则。
主要行车指挥设备的计算机系统应采用冗余结构，正线联锁、ATP子系统等安全设备的计算机系统应采用安全型结构。
7）涉及行车安全的ATP（含联锁）子系统安全等级必须达到SIL4级，信号安全设备导向危险侧故障率指标≤10-9/h，单机及主要外设故障率指标≤10-5/h。
8）联锁集中控制区的划分在满足系统控制容量和距离要求的前提下，应尽量与线路的车站配线及全线的运营管理模式相协调。
9）遵循右侧行车制原则，正线区段（包括车辆段/停车场联络线）按双线双方向运行设计。
对反向进路至少具有ATP防护功能。
10）信号系统设备按每天24小时运行考虑。
11）信号主要控制系统应具有安全、灵活、可靠的降级控制模式，在系统发生故障时，启用的后备控制模式能够保持一定的自动控制功能和运营服务水平，以减小对运营的影响。
12）列车在ATP防护下以车载速度信号为主体信号。
当ATP功能故障时，列车以地面信号机显示为主体信号运行，由司机确保列车的运行安全。
13）列车速度控制方式采用速度－距离模式曲线控制模式。
14）系统应配合行车、线路专业满足远期正线区段最小120秒行车间隔的要求。
信号系统正线正向追踪间隔按90秒设计，在折返站的折返能力及出入段/场能力应与行车间隔要求相适应,并留有一定的余量。
15）信号系统应能满足与车辆、通信、综合监控、屏蔽门、供电等系统以及与其它衔接地铁线路信号系统的接口要求。
信号系统与地铁其它系统的接口必须安全可靠、责任清晰、分工明确，其安全接口应采用安全继电电路。
16）信号系统须具备抗电磁干扰的能力，所有室内外设备应具有可靠的防雷、安全措施，电磁抗干扰度满足GB/T17626-1998的要求，电磁骚扰发射指标满足GB9254-1998、IEC6100-3-2、3的要求。
17）正线地下区段的信号电缆，采用低烟、无卤、阻燃电缆；地面及高架线路明敷的电缆，还应具有抗太阳辐射、抗老化的能力。
18）系统选用的设备、器材必须满足西安城市景观要求并与环境协调，满足西安地铁二号线的使用环境要求，设备结构紧凑，便于安装和维护。
19）信号系统设备环境要求见下表6-1，所有轨旁和车载设备在该表指定的存储和运行环境条件范围内，应都能满足性能和功能要求。
信号设备的使用环境表6-1
项目
控制中心
车站设备室
轨旁
车上
转向架或车外
驾驶室或车内
温度
工作
0℃～＋30℃
0℃～＋50℃
-25℃～＋70℃
-25℃～＋70℃
-25℃～＋70℃
存贮
-20℃～＋70℃
-20℃～＋70℃
-20℃～＋70℃
-20℃～＋70℃
-20℃～＋70℃
湿度
工作
10%～95%
0%～95%
0%～100%
0%～100%
0%～95%
存贮
0%～100%
0%～100%
0%～100%
0%～100%
0%～100%
机械冲击
2G
10G
10G
30G
10G
振动
5～20Hz
0.07″pp
20～100Hz
1.4gp
5～12Hz
0.2″pp
12～100Hz
1.4gp
5～12Hz
0.2″pp
12～100Hz
4.2gp
5～22Hz
0.25″pp
20～100Hz
6.9gp
5～22Hz
0.2″pp
20～100Hz
4.2gp
注：
在0℃~40℃之间保证达到规定的可靠性和安全性；在大于40℃时，应能保证系统的安全性；设备需采取相应的防尘措施。
7信号系统的主要功能
在西安市轨道交通线网规划中，地铁二号线沿西安市南北向主客流走廊布设，属于“交通疏解”型线路，作为西安市修建的第一条城市轨道交通干线，它穿越了西安市人口稠密、商业网点密集、交通繁忙的城市中心区域和大型客流集散点，要求满足大运量、高密度、不间断的城市轨道运输要求。
因此，必须要有一个与之相适应的信号系统，既要满足安全、可靠、准点、舒适的运营要求，同时也必须考虑建设时期的技术发展和将来的运营成本。
7.1安全和运营要求
1）信号系统必须确保列车运行安全。
2）满足运营及行车组织要求，即：
－正线线路允许的列车最大运行速度为80km/h，信号系统确保在不超过此限制速度的前提下尽量提高ATO驾驶模式的列车运行速度；
－全线列车平均旅行速度不低于38km/h；
－最小行车间隔达到2min，以及与此相适应的折返间隔及出/入段间隔；
－列车交路：
初、近、远期规定的大、小列车运行交路。
3）严格按照预定的时刻表（运行图）组织列车的运行，并不得中断行车。
4）在列车运行秩序发生混乱时，要求在最短时间内恢复正常。
5）在控制中心能对全线列车集中自动监控、自动调整，操作人员能随时有效地对列车运行进行人工干预。
6）列车在正线、折返线按正常运行方向进行追踪运行及折返作业时，均以自动驾驶（ATO）模式为常用模式，当ATO设备故障或因某种原因需要时，可改为ATP监督下的人工驾驶模式。
上述两种模式均为正常的运营模式，而限制人工驾驶模式和非限制人工驾驶模式为非正常的运营模式。
7）具有必要的后备控制模式，当上级设备发生故障时，能自动或经人工转换至下一级对列车进行控制，并最大限度地实现列车运行和列车控制的自动化。
8）对运营的控制必须做到职责明确，责权交接手续严密。
7.2信号系统的主要功能
通过对西安市轨道交通线网规划、二号线工程特点及运营要求的分析，二号线采用的信号系统应保证列车安全、快速、有序、不间断地运行，从而满足运营需求，提高运输效率，降低运营成本，提高服务水平以获得较好的社会效益和经济效益。
正线ATC系统包括ATP（含联锁）、ATO和ATS功能。
ATP功能必须满足“故障－安全”原则，以防止列车碰撞、超速和其它危害。
ATO是在ATP的防护下完成基本的列车驾驶功能。
ATS提供系统的状态信息，监督系统的运行以及实现系统各种功能的自动控制。
ATP功能的优先级高于ATO和ATS功能。
二号线信号正线ATC系统的功能框图见附图02300-C-XH-00-001～002。
7.2.1列车自动监控（ATS）子系统
ATS子系统在ATP、ATO子系统及联锁设备的支持下完成对全线列车运行的自动管理和监控。
其主要功能包括：
1）列车识别号跟踪和显示
子系统能自动完成正线控制区段内的列车识别号跟踪。
当列车从车辆段/停车场出发占用转换轨时，开始跟踪，至终到站或返回车辆段/停车场离开转换轨跟踪结束。
计算机应能根据运行图、列车位置及时间自动设置列车识别号，列车识别号可由中央ATS自动生成或由列车经设于转换轨和正线的车-地通信系统向ATS发出，具有列车身份验证和定期一致性检查功能。
识别号随着列车的走行自动跟踪，并可由调度员人工修改包括设定、删除、位移、变更。
在列车识别号因故丢失情况下，计算机应能根据运行图、列车位置及时间自动设置和步进列车识别号，或设置缺省列车识别号。
列车识别号由车组号、服务号、序列号、目的地号、乘务组号、运行方向符及线号等组成。
中央背投系统车次号的显示内容包括运行方向符、目的地号、服务号等，显示必须清晰、明确，易于调度员观察。
调度员工作站上的识别号显示由车组号、服务号、序列号、目的地号、乘务组号及运行方向符等组成。
2）列车运行图编制及管理
在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制。
由调度员输入基本数据，包括各区间运行时间、车站停站时间、运行间隔、起始和终到站、时间段等信息，由计算机辅助自动编制基本列车时刻表和运行图。
调度员在编制列车时刻表和运行图时，能随时有效地进行人工修改，运行图在编制过程中及编制完成后应能在显示终端上显示并提供优化的配车数量建议。
也可结合线路布置先编制局部区段的基本运行图，计算机能自动合成为全线的基本运行图。
运行图编制过程中应能自动进行冲突检查，并给出明确提示。
基本运行图编制完成后，按不同种类（包括平日、节假日、特殊情况等），存入数据库内，以备调度员随时调用，基本图内数据不得擅
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