任务1 城市轨道交通信号系统的组成及功能
【场景设计】
在多媒体教室展示城市轨道交通信号系统的视频资料或图片（有条件的可在城轨正线车站和车辆段信号设备控制室现场教学或模拟仿真实训室现场教学）。
【知识准备】
城市轨道交通信号系统是一套集行车指挥、列车运行控制为一体的安全的机电系统，其作用是指挥行车、保证安全和提高效率。城市轨道交通的信号系统通常由正线列车运行自动控制ATC系统和车辆段信号控制系统两大部分组成，如图1.1所示。
图1.1 城市轨道交通信号系统的组成
一、正线ATC系统
城轨正线是完成客运任务的线路，其线路等级较高。正线上的大多数车站仅有列车到达、停靠、上下乘客、出发等作业，没有调车作业，在车站线路设置方面也较简单，仅需两条运行线，无需侧线，也不设道岔，仅在部分设备集中站或少数需要折返作业的车站才设有较多的线路、道岔和地面信号机。
正线上列车行车密度较高，正线信号系统采用先进的列车自动控制（简称ATC）系统来实现列车指挥和运行的自动化、最大限度地保证列车的安全，提高其运输效率。ATC系统包括列车自动防护ATP子系统、列车自动驾驶ATO子系统、列车自动监控ATS子系统。
下面以西安地铁为例来介绍有关内容。
1.列车自动防护子系统
列车自动防护（ATP）子系统是ATC系统中最重要的部分，属于安全相关类功能系统，其系统设计必须符合“故障—安全”原则。ATP子系统主要由地面设备（轨旁区域控制器ZC等）、车载设备（车载控制器CC等）组成。主要实现以下功能：
①安全列车速度和位置的确定。
②安全的超速防护。
③安全的紧急制动。
④安全的列车停靠。
⑤安全的方向控制。
⑥安全的车门/屏蔽门控制。
⑦安全后溜和前溜防护。
⑧自动轮径校准。
⑨支持CBTC列车与非CBTC列车的混跑防护。
2.列车自动运行子系统
列车自动运行（ATO）子系统负责非安全相关类功能。ATO子系统在ATP和ATS子系统基础上工作，接收ATP子系统的速度命令和ATS子系统的列车运行等信息，实现列车高质量的自动驾驶。ATO子系统主要由车载设备和轨旁设备（车站信标）组成。主要实现以下功能：
①列车自动行驶。
②列车程序站停。
③在正线车站、折返线和车辆段内试车线自动实现列车的精确停车控制。
④在ATP子系统的允许下，向列车和屏蔽门控制系统发送开/关车门和屏蔽门的命令。
⑤向车辆自动广播系统提供相关信息。
⑥自动折返。
3.列车自动监控子系统
列车自动监控（ATS）子系统主要负责监视和控制整个地铁线路中列车的运行状态，使列车运行最佳化和稳定化。ATS子系统主要由中央ATS子系统和车站ATS子系统组成，主要实现以下功能：
①列车识别号追踪、传递和显示。
②自动排列进路。
③系统运行模式：中心自动模式、中心人工模式、本地自动模式、本地人工模式。
④列车运行自动调整。
⑤列车运行图、时刻表编制及管理。
⑥ATS报警功能。
⑦能源优化。
⑧停站功能。
⑨列车运行限制功能（如临时限速、运行中停车、道岔和信号封锁等）。
⑩紧急停车功能。
区域封锁功能。
培训和运行模拟。
ATS事件记录和报告等。
二、车辆段信号系统
车辆段是列车存放及维修保养的场所，车辆段内设有停车线、检修库线、镟修线、洗车线、试车线等。用来进行车辆停放、检修以及大量的列车编解、接发列车和频繁的调车作业等。一般情况下，列车在车辆段线路上行驶时，允许的最高行驶速度为25km/h，车辆段也没有客运任务，因此，车辆段线路的等级低于正线线路。
相对于正线而言，车辆段线路较多，道岔较多，信号机也较多，一般独立采用一套联锁设备，用以实现车辆段内建立进路，转换道岔、开放信号以及解锁进路等作业，实现道岔、信号、进路之间的联锁关系，保证行车安全，提高作业效率。
车辆段内设试车线，试车线的主要功能是完成列车安装及检修完ATP和ATO设备后的静态、动态测试。
车辆段信号系统的设备由局域网连接并经过光缆与调度中心交换信息。列车的整备、维修与运行相互衔接成一个整体，保证了城市轨道交通的高效率和低成本。
车辆段信号系统通过转换轨与正线信号系统接口，保证地铁列车顺利出/入段线，安全投入/退出运营的正线。
与正线信号系统的设备相比，车辆段信号系统一般采用国产设备。
【任务实施】
1.布置任务（认知城市轨道交通信号系统的组成，初步了解其功能，初步建立城市轨道交通信号系统的整体框架），明确目标；发放相关学习资料和引导文。
2.学生分组（6～8人一组），按照任务分工设定学习目标，制订小组学习计划。
3.小组通过查阅城市轨道交通信号系统的有关资料，结合教材及教学PPT等资源，根据引导文规定的内容进行学习、讨论，初步认知城市轨道交通信号系统的组成及功能，建立城市轨道交通信号系统的整体框架。
4.完成学习之后，小组内进行学习交流（注意记录交流合作的过程与收获）。小组选派代表，交流汇报任务的完成情况。
5.小组间互评，教师进行评价。
6.完成规定的自评、互评表等文件并汇总上交。
【思考题】
1.城市轨道交通信号系统的作用是什么？
2.城市轨道交通信号系统的组成包括哪几部分？
3.正线ATC系统由哪几个子系统组成？每个子系统的功能是什么？
4.车辆段信号系统的作用是什么？
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