地铁基本知识全知道.docx
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地铁基本知识全知道
地铁信号系统联锁技术
【摘要】 介绍了地铁信号系统联锁的基本原理和功能，并对继电集中联锁和计算机联锁的特点进行了对比分析。
关键词：
联锁，故障-安全，进路
1 引言
地铁信号系统的任务是保证行车安全、协调列车运行、提高运输效率。
铁路或地铁车站以及车辆段都有很多线路，线路的两端以道岔连接，根据道岔的不同位置组成列车的不同进路，每条进路只允许一列列车使用。
列车能否进入某进路，是否会发生进路冲突，这些都由联锁系统来协调。
联锁系统是信号系统中保证列车行车安全的核心设备。
2 联锁的原理
联锁是“通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系”。
也就是说，为了保证车站行车安全，必须制定一系列联锁规则以制约信号的开放与关闭、道岔转动和进路的建立；必须以技术手段来实现这些联锁规则。
联锁系统以电气设备或电子设备实现联锁功能，以信号机、动力转辙机和轨道电路室外三大件来体现联锁功能。
根据系统内各设备在功能上的分工和所在的位置，联锁系统可分解成如图1所示的联锁机构（联锁层）、人机会话层和监控层。
联锁机构、监控层都必须符合故障－安全原则，其设备设在车站信号楼的机械室内；人机会话层设在车站值班室。
联锁机构是联锁系统的核心，它除了接受来自人机会话层的操纵信息外，还接受来自监控层所反映的室外信号机、转辙机和轨道电路状态的信息，并根据联锁条件，对这些控制信息和状态信息进行处理，产生相应的信号控制命令和道岔控制命令。
人机会话层的主要功能是：
操作人员在该层向联锁机构输入操作信息，接受联锁机构反馈的设备状态信息和行车作业情况信息。
监控层的主要功能是：
接受联锁机构的控制命令，通过信号控制电路来改变信号机显示；接受联锁机构的道岔控制命令，驱动道岔转换；向联锁机构反馈信号机状态、道岔状态和轨道电路状态信息。
3 联锁设备的功能
联锁设备具有以下功能：
轨道电路的处理、进路控制、道岔控制、信号控制、进路自动设置功能。
3．1 轨道电路处理功能
轨道电路处理功能是接收和处理轨道区段的“空闲、占用”状态信息，并把该状态信息转发给其他相关设备。
3．2 进路控制功能
进路控制功能就是建立和解锁进路的功能。
建立进路的过程就是从开始办理进路到防护该进路的信号开放的过程。
解锁进路的过程就是从列车驶入进路到越过进路中全部轨道区段的过程，或是操作人员解除已建立的进路的过程。
（1）建立进路
建立进路的过程有四个阶段，即进路选择、道岔控制、进路锁闭和信号控制。
进路建立后，一直保持锁闭状态；当发出取消进路命令或有车正常占用又出清后，进路才能取消（道岔控制、信号控制详见3．3和3．4节）。
a）进路选择
进路选择的检查条件是：
操作手续符合操作规范；所选进路处于空闲状态；进路始端信号机灯丝完好；对进路有侧向防护要求的所有轨道区段都处于空闲状态；在进路中没有轨道区段被占用。
如果进路检查的条件成立，那么联锁设备开始转换道岔，锁闭道岔，开放信号。
如果进路检查的条件不成立，或没有在指定点检测到道岔位置，则向控制中心回送一个无效命令停止建立进路的操作。
b）进路锁闭
当进路内有关道岔的位置符合进路要求，而且进路在空闲状态没有建立敌对进路等条件得到满足时，实现进路锁闭。
进路锁闭后，进路内的道岔不能再被操纵，与该进路敌对的其它进路就不能建立了。
（2）解锁进路
如果进路和进路的接近轨道区段处于空闲状态，那么控制中心发出取消进路指令，进路立即取消。
当列车接近进路时，若此时由于某种原因需取消进路，则取消进路的操作需延时生效，以确保即使列车冒进，此时进路仍处于锁闭状态，道岔不会转换，列车不会颠覆，不致产生危险。
3．3 道岔控制功能
（1）监测
全天候监控所有道岔的状态，道岔的状态信息反馈到人机会话层。
如果发生列车挤岔等不正常情况，可由道岔检测设备反映到控制室，并给出声光报警。
（2）锁闭
道岔锁闭电路接收到控制中心送来的锁定道岔指令，对道岔进行锁闭操作，并返回一个锁闭成功或锁闭失败的状态信息给控制中心。
根据需要还可以对每组道岔进行单独锁闭。
（3）错开道岔动作时间
只有当道岔区段空闲、道岔不在指定位置并未被锁定时，才能也才需要对道岔进行转换操作。
为了消除操作多组道岔时瞬间电流过大的现象，联锁设备需要错开转辙机转动时间。
3．4 信号控制功能
信号控制功能负责监视轨旁信号状态，并依据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁信号状态信息对其进行自动控制。
当收到控制中心送来的信号更新指令时，则更新信号状态。
若进路建立的联锁条件得到满足，则点绿灯或黄灯或白灯（这三种灯光为允许行车灯光，其中绿灯和黄灯是列车运行时的允许灯光，白灯为调车情况下的允许灯光），表示进路在锁定状态；若进路建立的联锁条件不满足，则点红灯。
如果信号开放后，由于某种原因条件又不满足，则信号自动关闭。
直到条件满足后，在收到信号重新开放指令时，才重新点亮允许灯光。
3．5 进路自动设置功能
正常情况下，地铁中只需要开通某一固定进路。
根据列车的目的地，进路自动设置功能在适当时间自动请求进路。
进路自动设置功能有以下两种模式。
（1）根据列车时间表自动设置进路
根据当前列车识别号和列车位置，由当前时刻表设置进路。
自动进路设置功能必须考虑时刻表定义的时间顺序；当进路或轨道电路发生变化时，此功能将检查等待列表，并发送一个请求信息。
（2）根据列车识别号自动设置进路
在某些降级模式下，虽然列车时刻表无效，但自动进路设置仍可根据列车识别号来确保，实际列车识别通过位于每个站台和正线车辆上的应答器来定义进路控制，设置适当的进路。
联锁逻辑和有关的输入、输出的控制及表示，若主要是由继电器来完成的，则称为继电集中联锁；主要由计算机来完成的就称为计算机联锁。
4 继电集中联锁和计算机联锁系统
4．1 继电集中联锁
继电集中联锁由继电器及其电路构成，设备框图如图2所示。
6502电气集中联锁是继电集中联锁设备的突出代表。
它是我国大铁路上使用最广、最具有代表性的联锁设备。
电气集中联锁系统的人机会话层设备是专用控制台，控制台盘面上标有站场布置图。
电气集中联锁系统的联锁机构由继电电路构成，继电电路能够较好地实现逻辑运算。
用继电器断电失磁或后接点闭合来表达安全侧信息，具有故障－安全性能。
继电集中联锁电路监控层的控制电路也是由安全型继电器构成的。
它除了满足联锁条件外，还控制信号灯泡和转辙机内电动机的动作电源。
继电集中联锁具有以下优点：
逐段解锁，提高咽喉道岔使用率；对进路操纵只需按压两个进路按钮就能转换道岔，开放信号，而且不论进路中有多少道岔均能依次转换；组合式电路采用站场型，单元式电气集中，定型化组合，接插件连接，可适应批量化生产，它具有简化设计、加速施工、加速工厂预制和便于使用等特点。
但是继电集中联锁也存在如下缺点：
控制台是专用产品，造价较高，兼容性差；无自诊断功能；设计、施工量大，且不利于维护；不利于增加新功能，并且信号设备室建筑面积大；无进路自动设置功能。
正因为存在以上缺点，大铁路上的继电集中联锁不能满足地铁运营的要求。
地下铁路除了在车辆段有所运用外，正线上均采用计算机联锁。
但不论是计算机联锁还是继电集中联锁，实现联锁的要求是完全相同的。
4．2 计算机联锁
计算机联锁不仅保持继电集中的优点，严密地继承了继电集中联锁的信号逻辑关系，而且对其不足之处作了改进，减少了继电器检修工作量和系统设计，同时便于和列车自动防护（ATP）设备及列车自动驾驶（ATO）设备接口，且便于对整个进路进行监督和管理。
计算机联锁系统人机会话层采用通用计算机人机接口设备，如鼠标器、图形输入板、键盘等，它价格便宜，使用灵活。
计算机联锁系统的联锁机构由计算机、接口和系统软件构成。
国际上保证计算机符合故障－安全原则的措施是采用带有结果比较的计算机2次处理和采用带有结果比较的多机并行处理，即一硬二软方案和一软多硬方案。
（1）一硬二软方案（图3）
输入数据经2块输入电路在一台计算机内经过2套彼此独立的程序处理，在正常无故障的情况下，2套程序处理结果相同，经2块输出电路，接点吸起，接通控制电路。
在发生故障时，A、B程序处理结果不同，导致比较器电路输出为零，接点落下，切断控制电路的电源。
由于联锁逻辑是故障－安全的，所以控制电路失电必然导致安全的结果。
（2）一软多硬方案（图4）
通常为二取二系统或三取二系统。
在正常情况下，2台相同的计算机对输入数据的处理结果是相同的，此相同的处理结果经比较器比较确认后，就使同步器的控制脉冲得以通过比较器，于是由输出电路给出控制命令。
在发生故障时，双机处理结果不同，比较器通过同步器切断计算机处理过程，并锁住控制命令的发出；同时通过信号转换电路切断控制电流，并给出故障报警。
2套计算机在空间上是分开的，可以用相同的程序，即所谓“一软二硬”。
而三取二系统是三机并行，有二台计算机输出结果相同就给出输出命令。
图5中，若第一台计算机发生故障，则与其相关的比较器12、13、21、31都处于截止状态，比较器23、32导通，经或门A使计算机1的同步器不给出下一步的脉冲，计算机1停止工作。
系统从三取二过渡到二取二，并不影响信号系统的使用。
而二台计算机同时故障的概率极低，这样设备更安全可靠，从而大大地提高了行车效率。
5 结束语
国产计算机联锁系统主机采用了三冗余或双机双通道冗余控制技术。
目前通号公司研究设计院研制的DS6－11型和DS6－20型、铁科院通号所研制的TYJL－II型和TYJL－TR9型等计算机联锁设备符合国家有关规定，允许在大铁上使用。
但我国现有的计算机联锁系统，既无与国外地铁ATP、ATO系统成熟的接口，也无与自身相配套的ATP系统接口，因此目前还不能运用于地铁中。
国外计算机联锁硬件设备比较完善，软件设计比较规范，都有与本身相配套的ATP系统，但它们要适合我国的铁路联锁及运输要求，软件必须进行修改，而且应由我国联锁专家参与，由于各国文化背景有别及对知识产权的不同理解，中外专家合作非常困难，另外对于引进设备还有售后服务和备品备件的供应问题。
因此，借鉴国内外的最新技术，自主开发适合中国地铁信号系统的产品，是联锁计算机的发展方向。
地铁是地下铁道的简称。
它是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。
地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。
地铁是有轨交通，其运输组织、功能实现、安全保证均应遵循有轨交通的客观规律。
在运输组织上要实行集中调度、统一指挥、按运行图组织行车；在功能实现方面，各有关专业如隧道、线路、供电、车辆、通信、信号、车站机电设备及消防系统均应保证状态良好，运行正常；在安全保证方面，主要依靠行车组织和设备正常运行来保证必要的行车间隔和正确的行车经路。
为了保证地铁列车运行安全、正点，在集中调度、统一指挥的原则下，行车组织、设备、车辆检修、设备运行管理、安全保证等均由一系列规章制度来规范。
地铁是一个多专业多工种配合工作、围绕安全行车这一中心而组成的有序联动、时效性极强的系统。
地铁中采用了以电子计算机处理技术为核心的各种自动化设备，从而代替人工的、机械的、电气的行车组织、设备运行和安全保证系统。
如ATC（列车自动控制）系统可以实现列车自动驾驶、自动跟踪、自动调度；SCADA（供电系统管理自动化）系统可以实现主变电所、牵引变电所、降压变电所设备系统的遥控、遥信、遥测；BAS（环境监控系统）和FAS（火灾报警系统）可以实现车站环境控制的自动化和消防、报警系统的自动化；AFC（自动售检票系统）可以实现自动售票、检票、分类等功能。
这些系统全线各自形成网络，均在OCC（控制中心）设中心计算机，实行统一指挥，分级控制。
地铁和轻轨这两种制式的最主要区别就是在运量上。
运量大、客流量大的铁路，一般走地下，叫地铁，也叫重轨；而运的人少了，就叫轻轨。
通常衡量的标准是高峰时的每小时客流量，超过了3万人次就叫地铁。
地铁路网的基本型式有：
单线式、单环线式、多线式、蛛网式。
每一条地铁线路都是由区间隧道（地面上为地面线路或高架线路）、车站及附属建筑物组成。
车站按其功能分为四种：
1、中间站：
只供乘客乘降用，此类车站数量最多。
2、折返站：
在中间站设有折返线路设备即称为折返站，一般在市区客流量大的区段设立，可以满足乘客需要，同时节省运营开支。
3、换乘站：
既用于乘客乘降又为乘客提供换乘的车站。
4、终点站：
地铁线路两端的车站，除了供乘客上下或换乘外，通常还供列车停留、折返、临修及检修使用。
地铁车辆是城市轨道交通系统的重要组成部分，也是技术含量较高的机电设备。
地铁车辆应具有先进性、可靠性和实用性，应满足容量大、安全、快速、美观和节能的要求。
地铁车辆有动车（M，Motor）和拖车（T，Trailer）、带司机室车和不带司机室车等多种形式。
动车本身带有动力牵引装置，拖车本身无动力牵引装置；动车又分为带有受电弓的动车和不带受电弓的动车。
地铁车辆在运营时一般采用动拖结合、固定编组，形成电动列车组。
由于它本身带有动力牵引装置，兼有牵引和载客两大功能，因此和铁路列车不同，不需要再连挂单独的机车。
一般地铁车辆由以下七部分组成：
（1） 车体
车体是容纳乘客和司机驾驶（对于有司机室的车辆）的地方，又是安装与连接其他设备和部件的基础。
一般有底架、端墙、侧墙及车顶等。
（2） 动力转向架和非动力转向架
动力转向架和非动力转向架装置位于车体和轨道之间，用来牵引和引导车辆沿着轨道行驶，承受与传递来自车体及线路的各种载荷并缓冲其动力作用，是保证车辆运行品质的关键部位。
一般由构架、弹簧悬挂装置、轮对轴箱装置和制动装置等组成。
（3） 牵引缓冲连接装置
车辆编组成列安全运行必须借助于连接装置。
为了改善列车纵向平稳性，一般在车钩的后部装设缓冲装置，以缓和列车的冲动。
（4） 制动装置
制动装置是保证列车安全运行所不可少的装置。
城市轨道车辆制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动和磁轨制动等。
（5） 受流装置
从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。
受流装置按其受流方式可分为以下几种形式：
a、杆形受流器；b、弓形受流器；c、侧面受流器；d、轨道式受流器；e、受电弓受流器。
（6） 车辆内部设备
车辆内部设备包括服务于乘客的车体内的固定附属装置和服务于车辆运行的设备装置。
属于前者的有车电、通风、取暖、空调、座椅、拉手等。
服务于车辆运行的设备装置大多吊挂于车底架，如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、电动空气压缩机组、总风缸、电源变压器、各种电气开关和接触器箱等。
（7） 车辆电气系统
车辆电气包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。
按其作用和功能可分为主电路系统、辅助电路系统和控制电路系统三个部分。
三、地铁信号
信号设备的主要作用是保证行车的安全和提高线路的通过能力，包括信号装置、联锁装置、闭塞装置等。
信号装置是指示列车运行条件的信号及附属设备；联锁装置是保证在车站范围内，行车和调车安全及提高通过能力的设备；闭塞装置是保证在区间内行车安全及提高通过能力的设备。
在车站上，铺设有许多条线路，线路之间用道岔联结。
列车在车站内运行的路径，叫做进路。
进路由道岔位置决定。
进路要有信号机防护，道岔位置不对，或者进路上有车，防护此条进路的信号机就不能开放，从而保证列车的运行安全。
道岔、进路和信号三者之间相互制约、相互依存的关系称为联锁。
实现联锁的设备叫做联锁设备。
把许多道岔、进路和信号机用电气方法集中控制和监督，并实现它们联锁的设备，叫做电气集中设备。
由车站向区间发车时必须确定区间内无车，还要防止两个车站在同一线路上向同区间发车。
这种按照一定的方法组织列车在区间内的运行，一般称为行车闭塞，用来联络的设备称为闭塞设备。
常用的闭塞设备有自动闭塞、半自动闭塞及电气路签闭塞等。
地铁采用自动闭塞设备。
四、地铁通信
地铁通信是构成地铁各部门之间有机联系、实现运输集中统一指挥、行车调度自动化、列车运行自动化、提高运输效率的必备工具与手段。
地铁通信按其用途来分，可分为地区自动通信、地铁专用通信、有限广播、闭路电视、无线通信以及子母钟报时系统、会议系统、及计算机通信系统；按信息传输的媒介可分为有线通信和无线通信，有线通信又可分为光缆和电缆通信。
地铁通信是既能传输语言，又能传输文字、数据、图像等各种信息的综合数字通信网。
五、地铁供电
地铁的供电系统是为地铁运营提供电能的。
地铁列车是电力牵引的电动列车，其动力是电能；此外，地铁中的辅助设施包括照明、通风、空调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，也都依赖电能。
地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。
根据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两部分：
由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统。
六、地铁环境控制与车站设备
为了保证地铁安全正常运行，应在地铁内设置环境控制设备和各类必需的车站辅助设备，包括：
通风、空调、给排水、消防、自动扶梯、直升电梯、动力、照明、旅客引导等系统设备。
现代化程度较高的地铁还配置了自动售检票系统、车站设备自控系统、屏蔽门等。
给排水系统用来提供地铁运营中生产、生活和消防用水，收集并排除地下渗透水和生产、生活产生的废水、污水。
地铁给水系统的水源一般取自城市自来水。
地铁消防系统分中央和车站两级。
中央级的主要功能是：
监视全线消防设备状态；火灾时，指挥全线消防抢险活动；控制全线有关消防设备的运行。
车站级的主要功能是：
监视车站消防设备运行情况，接受各类报警信息；控制车站及相邻区间内消防设备的动作，实施灭火活动；与中央级间进行必要的信息传输。
地铁车站里的辅助设备包括：
自动扶梯、直升电梯、卷帘门、防洪门、旅客引导、照明、售检系统、车站设备自控系统等。
根据需要还可设置屏蔽门和防核辐射门等。
七、地铁运输组织
地铁运输组织主要是列车运行组织和接发列车组织。
在列车运行组织工作中，根据地铁吸引的城市人员上下班（学）等客运流量、流向的实际情况，在基本列车运行图中编划出早、晚客流高峰时段密集开行列车的阶段运行计划；同时，还编制出各种节假日、春运等形式列车运行图，以便最大限度地满足城市人民对地铁运输的各种需要。
八、地铁常用标记
1、安全线：
站台近轨道处有一条黄色警戒线叫安全线。
您必须站在安全线以内候车。
2、候车带：
与安全线相垂直，每隔几步就有一黄色方形区域叫候车带。
地铁列车进站后会自动定点停车，车门刚好正对候车带，候车的乘客应站在候车带两侧，中间下两侧上。
3、盲人指引地砖：
与候车带相连的，还有一条带有凸纹的绿色地砖带叫盲人指引地砖，或叫盲人导向带
地铁专业英语缩写版——分享
名称全称中文意思
FASFireAlarmSystem火灾报警系统
BASBuildingAutomationSystem建筑设备自动化系统
AFCAutoFareCollection自动售检票系统
ATPAutomaticTrainProtection列车自动防护
ATSAutomaticTrainSupervision列车自动监控
ATCAutomaticTrainControl列车自动控制
ATOAutomaticTrainOperation列车自动运行
SCADAScanControlAlarmDatabase供电系统管理自动化
OCCOperatedControlCenter控制中心
HMIHumanMachineInterface人机接口
UPSUninterruptedPowerSupply不间断电源
MOCMinistryofconstruction建设部
TCP/IPTransmissionControlProtocol/InternetProtocol传输控制协议/网络互联协议
FTPFileTransferProtocol文件传输协议
APIApplicationProgrammingInterface应用程序接口
IBPIntegratedBackupPanel综合后备盘
LANLocalAreaNetwork局域网
WANWideAreaNetwork广域网
MTBFMeanTimeBetweenFailure平均无故障时间
MTTRMeanTimeToRepair平均修复时间
SNMPSimpleNetworkManagementProtocol简单网络管理协议
UPSUninterruptiblePowerSupply不间断电源
IEEEInstituteforElectricalandElectronicEngineers国际电子与电气工程师协会
GBGuoBiao中国国家标准
EN欧洲标准
OTNOpenTransportNetwork开放传输网络
OSIOpenSystemInternet开放系统互联
PCPersonalComputer个人计算机
PIISPassengerInformationandIndicationSystem旅客向导系统
PSDPlatformsScreenDoor安全门
QoSQualityofService服务质量
RAMS安全性、可靠性、可用性、可维护性
TBTieBiao中国铁道部标准
CIFCostInsuranceandFreight到岸价格
UIC国际铁路联盟
ITU-T国际电讯联盟
IECInternationalElectricianCommission国际电工委员会
ISOInternationalOrganizationFor
Standardization国际标准化组织
ANSIAmericanNationalStandardsInstitute美国国家标准学会
NFPANationalFireProtectionAssociation美国全国防火协会
BSIBritishStandardsInstitution英国标准学会
DINDeutschesInstitutfürNormung德国标准化学会
JISCJapaneseIndustrialStandardsCommittee日本工业标准调查会
EIAElectronicIndustriesAlliance美国电子工业协会
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