城轨正线信号系统终端设备的分布及作用

任务2　城轨正线信号系统终端设备的分布及作用

【场景设计】

在多媒体教室展示城市轨道交通正线信号系统终端设备的视频资料或图片（有条件可在城轨控制中心和城轨正线车站信号设备室现场教学或模拟仿真实训室现场教学和实践）。

【知识准备】

在城市轨道交通信号系统组成中，正线信号系统终端设备是保证城轨正线上列车安全、准点、高密度运行的重要技术装备，正线终端设备的正常运行会直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。

西安地铁2号线正线信号终端设备按地域位置分为三部分：控制中心设备、车站及轨旁设备和车载设备。

一、控制中心设备

控制中心设备属于中央ATS子系统，是整个ATS系统的核心。ATS子系统通过数据通信网络与其他子系统交换数据和命令，实现对全线列车运行的管理和监控。

控制中心主要配置的设备有：各种服务器、各种工作站、光缆、电缆、网络设备、打印设备等，这些设备连接到主备冗余结构的两个网络中（LAN网络由冗余的10 BaseT/100 BaseTX以太网交换机组成）。

控制中心的设备分设于中央控制室、计划运行图室、培训演示室、打印室中。ATS系统设备配置如图1.2所示。

1.中央控制室设备

中央控制室配置的设备有：

①两台调度员工作站和一台调度长工作站，用于行车监视和控制。

②一台大屏幕显示工作站，在用户提供的大屏幕上显示ATS图形界面，包括全线列车位置、车次号、信号显示、道岔状态、进路情况等。

③ATS主机服务器采用双机热备，完成列车追踪，自动调度，自动进路，自动列车调整和控制请求确认等功能。

④ATS数据库服务器采用双机热备，对接收到的事件、ATS用户控制请求、ATS自动控制请求、报警进行持续的存储，方便用户生成包含所有这些数据的报告。

⑤ATS通信服务器采用双机热备，通过接口服务器与外部系统进行通信。

⑥接口服务器采用双机热备，提供与其他CBTC子系统和外部系统间的接口和协议转换。

⑦维修服务器负责收集维护数据，以及负责诊断信息，维护信息和告警信息的存储和处理；维护工作站用于ATS系统的监视和维护。

⑧系统管理员工作站用于监控和维护ATS系统，主要功能有：安装和更新ATS软件、设置ATS用户账号、监视软件进程、数据存档/恢复。

⑨终端服务器采用双机热备，提供通信网络与外部系统之间的串口连接，终端服务器为ATS接口服务器和外部系统的数据信息提供通道。

2.计划运行图室设备

设置时刻表编辑工作站及打印设备，用于建立并修改基本的时刻表，该时刻表将被载入ATS系统用于自动运行，如图1.3所示。

图1.3　计划运行图室示意图

3.培训演示室设备

设置有培训模拟服务器和培训/仿真工作站，培训服务器用于提供与正常ATS服务器环境相关的培训工作站，并具有培训ATS用户的仿真功能。培训/仿真工作站用于ATS用户的培训，这些工作站与培训服务器相连。授权的培训人员可以在这些工作站上模拟故障和其他状态来培训调度员，如图1.4所示。

图1.4　培训演示室示意图

4.打印室设备

设置网络彩色打印机，该打印机连接以太网，用于打印报表、列车运行图和故障事件及报警。

二、车站及轨旁设备

车站分为设备集中站和非设备集中站。

设备集中站一般为有道岔车站。西安地铁2号线设备集中站设有联锁控制器（MicroLok Ⅱ）、区域控制器（有的车站不设）、维护工作站（MSW）、车站工作站（ATS/LCW）、电源设备、综合后备盘（IBP）、信号机、转辙机、列车监测设备、站台发车计时器（PDI）、紧急停车按钮（ESB）、屏蔽门（PSD）等。各设备分别设于车站控制室、车站信号设备室、车站站台层及轨旁线路层。非设备集中站设有发车指示器、紧急停车按钮等。

1.车站控制室设备

在每个设备集中站设有一套远程ATS车站工作站，当中央ATS故障或中央ATS授权后，ATS车站工作站可控制全线运行（本地自动控制），如图1.5所示。

图1.5　远程ATS工作站示意图

在设备集中站的车站控制室还设置有正线联锁系统的本地控制工作站（LCW），实现本站联锁区域的人工控制（当中心ATS和车站ATS均不可用）。

在每个车站控制室设置的综合后备盘（IBP）上，设有“扣车/终止扣车”“跳停”“紧急停车/取消紧停”、紧急停车按钮等及相应表示灯和蜂鸣器，以实现相关功能的本地控制。

2.车站信号室设备

设备集中站室内主要有联锁控制器（MicroLok Ⅱ：实现传统的联锁逻辑功能）、ATP/ATO室内设备、轨旁控制设备、列车监测室内设备（计轴主机）、车地通信室内设备、电源设备、接口设备、电缆柜/架、防雷设备等。

其他非设备集中站信号设备室主要设置电缆柜/架、接口设备、电源设备、防雷设备等。

3.车站站台设备

车站站台设置紧急停车按钮（ESB）、自动折返按钮（具有自动折返功能的车站设置）、发车计时器（PDI）等行车和旅客安全设备。

紧急停车按钮设置在每一车站站台适当位置上，每侧站台设置两个。紧急停车按钮箱由自复式按钮、接入端子、箱锁、箱体和铁锤组成。如图1.6所示。当有紧急情况发生需要紧急停车时，用设备自带的小铁锤敲碎紧急停车按钮箱的箱体玻璃，按压此按钮可使列车紧急停车。

图1.6　紧急停车按钮

自动折返按钮设置在无人自动折返车站的列车运行正方向站台端部相应位置，列车驾驶员下车按压无人自动折返按钮，通知系统，当系统检查到无人自动折返条件满足时，即开始进行无人自动折返。

发车计时器（PDI）设置在发车正方向站台端部，每侧站台一个。采用闪光后亮稳定灯光或倒计时牌为零时的显示方式，显示允许列车发车，如图1.7所示。

图1.7　发车计时器（PDI）

4.轨旁线路设备

轨旁线路设置信号机、电动转辙机、列车监测设备（计轴设备）及车—地通信设备（轨旁AP天线与信标）等，如图1.8和图1.9所示。

图1.8　轨旁AP天线

图1.9　信标

三、车载设备

西安地铁2号线车载信号系统设备由车载ATO、ATP计算机（合称车载控制器CC）、速度传感器、加速度计、车载数据通信系统、信标（应答器）读取器、列车司机显示操作装置（TOD）组成。

1.车载控制器

车载控制器（CC）是车载关键设备，分别安装在列车两端的驾驶室里，三取二冗余配置。其功能是负责列车定位、允许速度执行、控制模式管理、移动授权以及其他有关的ATP和ATO功能。

2.速度传感器

速度传感器安装在列车每一端不同侧的非动力制动轴上，列车每端安装两个速度传感器用以测速，如图1.10所示。

图1.10　速度传感器

3.加速度计

加速度计安装在CC机柜中，每套CC装置4个力平衡伺服倾角式加速度计（两个数字式、两个模拟式）。其作用是用于检测列车运行中的打滑和空转情况，如图1.11所示。

图1.11　加速度计

4.车载数据通信系统

车载数据通信系统由移动通信设备（MR）和MR天线构成。在列车两端，分别安装有一个MR和两个MR天线。MR是车载无线设备，用来在车载设备（车载控制器CC）和轨旁设备间传输数据。

5.信标（应答器）读取器

信标（应答器）读取器安装在列车的一个转向架上，每端CC配置一个信标读取器。当列车经过信标时，发送能量激活信标以及接收信标传来的信息，如图1.12所示。

图1.12　信标（应答器）读取器

6.列车司机显示操作装置

列车司机显示操作装置（TOD）安装在带司机室拖车的司机驾驶台上（每列车2台），提供操作和运行状态显示以及超速报警等功能，如图1.13和图1.14所示。

图1.13　司机驾驶台

图1.14　司机显示器TOD

【任务实施】

1.布置任务（认知城市轨道交通正线信号系统终端设备的组成、分布，掌握正线信号系统终端设备的功能、连接关系和设备的基本工作方式），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正线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，认知城市轨道交通正线信号系统终端设备的组成、分布及功能，理解并掌握设备连接关系和设备的基本工作方式。

4.完成学习之后，小组内进行学习交流（注意记录团队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.城市轨道交通正线信号系统终端设备从地域位置上来分有哪些？

2.城市轨道交通控制中心配置的信号设备有哪些？其作用是什么？

3.城市轨道交通车站及轨旁配置的信号设备有哪些？其作用是什么？

4.城市轨道交通车载配置的信号设备有哪些？其作用是什么？