车载信号设备的组成及功能

任务2　车载信号设备的组成及功能

【场景设计】

在多媒体教室展示城市轨道交通车载信号设备的视频资料或图片（有条件的可在车辆段车载设备进行现场教学或在模拟仿真实训室教学）。

【知识准备】

ATC系统列车两端的车载ATP设备大多采用三取二结构，能够完成列车头尾两端的自动换向功能，换向切换时间不影响系统的正常运营，保证系统安全。所有列车两端均装备车载设备车头车尾冗余配置，两端车载设备可实现自动换向功能。每列车的一端包括：车载控制器机架、查询应答器天线、速度传感器、加速度计、车载通信网络和TOD等设备，如图4.1所示。

一、车载信号设备的组成

1.车载控制器机架

车载控制器分别设置在列车两端车头，该单元安装在开放的支架内与框架相配。车载控制器机架包括一个ATP/ATO机箱，两个外围设备机箱，一个与安全继电器和连接器接口的面板。

2.应答器读取器

应答器读取器天线安装在列车转向架上，应答器读取器提供信息给车载控制器，车载控制器将对读取的信息进行对比，并能实现对应答器磁场强度和应答器正在读取的信息来判断应答器读取器工作是否正常。

3.速度传感器

速度传感器安装在列车车轮上，随车轮轮齿的转动而工作，当传感器经过轮齿的时候会输出数字脉冲，这些脉冲由硬件计数器来计数，从而可以在给定周期内测试速度。设备的配置和传感器的数量针对不同的应用而可能不同，并且车轮每转一圈能够输出的脉冲数量也与速度传感器的通道数量有关，与输出通道之间的相移也有关系。

图4.1　车载控制器的功能模块图

4.车载通信网络

车载数据通信系统由移动通信系统和天线构成。在列车两端各安装有一个移动通信系统和两个天线。移动通信系统用来在车载设备和轨旁设备间传输数据。车载子系统通过两个独立的以太网连接到移动通信系统。

5.TOD列车操作人员操作设备

TOD列车操作人员操作设备提供给列车操作人员声音、显示车载设备状态和驾驶模式等相关信息，具体显示信息各厂家均有所区别。

6.加速度计

加速度计用于检测列车运行过程中可能出现的打滑或空转情况。按照厂家不同加速度传感器配置有所不同，但加速度传感器与车辆系统不会有直接接口。

二、车载信号设备的功能

①车载信号设备是保证列车运行安全的设备，所有功能都按照故障导向安全准则执行。能根据线路状态、道岔位置、前行列车位置等条件，实现列车速度控制，防止列车超速，确保追踪列车之间的安全行车间隔距离，实现列车自动追踪运行。

②车载信号负责确定列车位置，监测列车速度，保证适当的制动步骤，车载控制器与相关信号设备协同配合确定列车的位置。列车操作人员显示器显示驾驶信息，设备状况，以及各种报警信息。

③列车控制方式采用连续的速度加距离控制曲线模式，在确保追踪列车之间的安全行车间隔的同时，有效缩短追踪间隔、提高线路的通过能力、保证旅客的舒适度。

④地面设备能够向车载设备发送必要的速度、距离、线路条件等信息或向车载设备传送列车运行权限等信息。以供车载设备确定列车运行的最大安全速度，提供列车间隔保护及超速防护能力，保证列车运行的安全。

⑤车载设备实现与车辆（包括牵引和制动）的可靠接口，保证安全、连续地对列车实施有效的控制。为满足测速精度，车载信号设备具有人工和自动轮径磨损补偿功能。

⑥当列车运行速度接近信号系统设定的最大允许速度时，车载设备产生声光报警，并采用常用制动降低列车速度。采用常用制动时系统连续地检查列车的制动率，如常用制动率达不到规定值，或车速未按要求进行减速而列车速度达到紧急制动触发曲线速度时，实施紧急制动。车载信号设备在对列车实施紧急制动的同时，应将此信息报告给中心调度员，同时信号系统应对后续追踪列车进行安全防护，保证后续列车的运行安全。

⑦在紧急情况下，可通过人工启动车站紧急停车装置，禁止列车自区间进入车站，实现车站股道封锁的功能；禁止已停在车站的列车出发进入区间，对于已启动而尚未完全离开车站的列车应对其实施紧急制动停车。

【任务实施】

1.布置任务（认知城市轨道交通车载信号设备的组成及功能），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车载信号设备的有关资料，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，认知城市轨道交通车载信号设备的组成及功能。

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.车载信号在列车每端设备组成有哪些？

2.简述TOD的主要功能。

3.简述加速度计的作用。

4.简述车载设备在信号系统中的主要作用。

5.简述地面设备需要给车载设备提供哪些信息。

6.简述列车控制方式采用连续的速度加距离控制曲线模式的作用。