城市轨道交通信号实训

一、实训的目标

城市轨道信号与控制是交通运输城市轨道交通专业的一门核心专业实训课程。本课程主要培养就业岗位为城市轨道交通信号设备的使用维护人员、列车运行控制调度助理员、交通信息处理员、交通控制工程师，核心的能力是城市轨道交通信号与控制设备的使用、测试、维护能力、交通信息处理及控制方案设计能力。这些就要求学生首先掌握城市轨道交通信号与控制设施设备的基本知识，交通信息检测、处理及控制方案设计的知识，具备信号设备使用、测试技能及交通信息处理和控制方案设计技能，继而获得岗位所需的实际工艺知识和技能，为将来走上工作岗位从事专业相关的工作打下坚实基础。

二、实训的背景知识

1、城市轨道交通信号与控制系统基础知识

2、城市轨道交通典型通信系统的组成及功能

3、城市轨道交通典型控制系统及其子系统的组成和功能

4、城市轨道交通运行时分、车次号检测基础知识

5、城市轨道交通闭塞区间相关知识

三、实训内容

项目1 城市轨道交通基础知识

【实训目的】

1. 认识城市轨道交通实训系统整体结构；

2. 了解列车外形结构及行驶方向；

3. 了解轨道线路及道岔的基本概念；

4. 了解轨道交通信号设备；

5. 熟悉城市轨道交通控制调度实训系统的软件操作。

【实训原理】

1 、列车

列车是指以正线运行为目的、按规定车辆数编成并具有列车标志的车组。电动列车标志包括列车前后端缓冲梁上方的头灯、尾灯及列车前端右上角列车目的地标志。

列车运行主要是指列车在正线上的运行。在双线行车时，地铁、轻轨列车按右侧单向运行。

2 、线路分类

按铺设方式，城市轨道交通线路可分为：地下线路、地面线路和高架线路。

按功能，城市轨道交通线路可分为正线和辅助线，辅助线包括渡线、折返线、存车线、联络线等。

正线是连接两个车站并从区间伸入或贯穿车站、行驶载客列车的线路。正线还可分为区间正线和车站正线。正线分上、下行，实行双线右侧行车。

辅助线指为列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路，它包括：渡线、折返线、存车线、出入段、联络线等，一般行驶不载客运行的列车。

3 、车站

车站是城市轨道交通网络中的重要组成部分，是乘客乘坐列车的起始、终到及换乘的地点、客流集散的场所，也是列车到发、通过、折返或临时停车的地点。

车站按运营功能的不同可分为终点站、中间站、折返站和换乘站；按有无运行监控功能可分为集中站和非集中站。

4 、道岔

道岔是线路上供列车安全转线的设备，是引导车辆由一条线路转向另一条线路的过渡设备。

5 、色灯信号机

信号是指示列车或车辆运行条件的符号。这里着重介绍色灯信号机。色灯信号机固定设置在正线、车站和车辆段的特定位置，信号显示是指示列车运行或车辆调移的命令。按照城市轨道交通右侧行车的规定，信号机一般设于列车运行方向的右侧。因受限界等方面的影响，部分信号机设于运行方向的左侧。

【实训报告】

1、根据本次实训内容并结合平时乘坐地铁所观察所得，简述城市轨道交通在城市交通中的作用和地位，要求提交实训报告。

地位：

城市轨道交通是世界上城市交通发展的趋势,它具有运量大、快速及时、安全性高、环保作用显著、节省土地资源等优点,所以成为被交通问题所困扰的各国城市的共同首选。

作用：满足运输大量客流的要求；适应城市发展扩大的需要；

促使城市可持续发展；有助于城市形成多中心的布局；

充分利用城市空间；促进快轨沿线的地价上升；

带动其它产业的发展；大大节省土地资源。

2、结合城市轨道交通仿真沙盘模型，分析轨道交通的隧道与高架线路的优缺点，要求提交实训报告。

隧道优点：避免城市地面拥挤和充分利用空间

缺点：施工期间对周围环境和道路交通影响大

高架线路优点：1.避免交通拥堵 .

2.体现城市的经济发展,交通好,基础设施较好。

缺点：占地面积大，且路线迂回较长，施工期间影响交通。

地铁优点：节省土地；减少噪音；缓解交通压力；节约能源，减少污染。

缺点：造价极高；建设周期极长。

项目2 列车运行时分调查实训

【实训目的】

1. 掌握轨道交通调查的方法；

2. 车站组织的基本方法；

3. 理解列车运行时分与停站时分的形成与影响因素。

【实训原理】

昆明地铁 1 号线是昆明主城至呈贡的骨干线路，全长 29.9 公里，是全国较长的地铁线路之一，其中地下线 8 公里，高架线路 21.9 公里。线路起点位于主城核心区西昌路站，终点位于呈贡南部大学城南站。 在五腊村设车辆段 1 座，广播电视大学南侧设置停车场 1 座。全线共设置车站 18 座，其中地下站 7 座，高架站11 座。由于 1 号线是昆明历史上第一条地铁线路，因此市在组织首期工程的规划设计过程中，十分注重借鉴国内外轨道交通先行城市的经验，建成后的地铁，将采用国内广泛应用、技术成熟稳定的钢轮钢轨 B 型车系统制式，三轨 750V 供电，车辆最高旅行速度 100 公里/小时，全线营业速度达到 40 公里/小时，运营组织采用全封闭的双线线路、右侧行车，列车开行最小间隔为两分钟，6 辆编组，远期高峰每小时运量可达 4.38 万人。

【实训报告】

完成“列车运行时分和停站时分记录表”的记录，并总结实训所得及感悟，提交实训报告。

表1 列车运行时分和停站时分记录表

【实训目的】

1. 了解列车自动识别技术；

2. 了解列车定位技术；

3. 了解列车车次号编排技术。

【实训原理】

1 、基于 RFID  卡的列车自动识别、跟踪检测技术

RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

RFID 的检测原理是：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag， 无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至信息系统进行有关数据处理。

图 3-1、列车自动识别、跟踪检测技术示意图

如图 3-1 所示，列车自动识别、跟踪检测主要是通过在轨道下方铺设 RFID 卡以及在列车内安装 RFID 卡读卡器来实现。 在仿真沙盘上的城市轨道道路上以及列车站点处分别设置预埋区域，在预埋区域内设有非接触式 RFID 卡，在列车模型车上设有 RFID 卡收发器及无线数传模块， 该无线数传模块与 RFID 卡收发器信号连接。

当列车模型车在仿真沙盘的轨道道路或列车站点上行驶或停靠时，列车模型车底部的 RFID 卡收发器可读取列车模型车所在位置的非接触式 RFID 卡内的相应位置信息，进而将该位置信息通过无线数传模块发送给联锁计算机。因而可实现对列车模型车的精确定位，操作简单。

另外，由于不同列车模型车的底部上均安装有相应的 RFID 卡收发器，每个RFID 卡收发器有不同的编号，因而可同时对不同的列车模型车进行识别和定位。

【实训报告】

简述列车自动识别、跟踪和车次号检测的实现方法。

基于 RFID  卡的列车自动识别、跟踪检测技术。RFID 的检测原理是：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag， 无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至信息系统进行有关数据处理。

当列车模型车在仿真沙盘的轨道道路或列车站点上行驶或停靠时，列车模型车底部的RFID 卡收发器可读取列车模型车所在位置的非接触式 RFID 卡内的相应位置信息，进而将该位置信息通过无线数传模块发送给联锁计算机。因而可实现对列车模型车的精确定位，操作简单。

另外，由于不同列车模型车的底部上均安装有相应的 RFID 卡收发器，每个RFID 卡收发器有不同的编号，因而可同时对不同的列车模型车进行识别和定位。

项目4 轨道道岔控制实训

【实训目的】

1. 掌握道岔的几种类别分别是什么；

2. 能熟悉控制在现有模拟沙盘上的几组道岔；

3. 了解道岔的组成及其结构；

4. 能够分析道岔的不正常情况并且给出相应处理办法。

【实训原理】

道岔是线路上供列车安全转线的设备，是引导车辆由一条线路转向另一条线路的过渡设备。道岔是轨道线路的重要组成部分，道岔构造复杂，也是线路的薄弱环节之一。

1 、类型

1) 普通单开道岔：主线为直线（直股），侧线（侧股）由主线向左侧或右侧岔出，分为左开及右开两种形式；

2) 交叉渡线道岔：由四副单开道岔和一幅菱形交叉组成；

3) 三开道岔：指一个方向通向 3 个方向的道岔，它由一股直线钢轨、两股曲线钢轨、两对尖轨、3 副辙叉组成；

4) 复式交分道岔：指的是在两条线路相交时，中间增添四副转辙器和两幅连接曲线，

列车能沿任何一侧由一条线路转入另一条线路的道岔。

2 、道岔定位与反位

道岔通过改变尖轨的位置来改变线路开通的方向。道岔开通直股或经常开通的方向称为定位，反之称为反位，道岔既不在定位又不在反位称为四开，此时列车通过道岔将脱轨掉道。

3 、对向通过道岔和顺向通过道岔

列车迎着道岔尖轨运行称为对向通过道岔，如果道岔位置错误，列车将走错股道；列车顺着尖轨运行称为顺向通过道岔，如果道岔位置错误，列车将强行挤开尖轨，发生挤岔事故。

4 、道岔的操作

正常情况下的操作：正常情况下的道岔操作为：遥控操纵、电气锁闭。

故障情况下的操作：故障情况下的道岔操作为：现地手摇、人工锁闭。操作人员必须为扳道员或站长制定的胜任人员。

操作规定：扳道员严格按照一看、二扳、三确认、四显示的要求操作道岔。“一看”为看现场道岔情况、位置、尖轨与基本轨有无异物；“二扳”为根据车站值班员布置将道岔操作到所需位置；“三确认”为确认道岔操作到位并锁闭；“四显示”为根据车站值班员命令向司机显示信号。

【实训报告】

1、列出导致列车脱轨的原因，并分析事故的损伤程度及危害性。

脱轨原因：

（1）高速运行中与异物撞击弯道紧急制动后脱轨；

（2）弯道加紧急制动；

（3）地铁脱轨原因为列车紧急刹车；

（4）列车在转弯时没有及时减速，导致离心力太大而造成；

（5）车轮负重不平衡等多重原因造成了车轮脱轨；

（6）超速或轮胎断裂；

（7）干旱高温破坏基础设施 地铁膨胀致列车脱轨；

（8）车轮年久失修出现磨蚀，导致车轮不能夹住转弯位置的路轨而脱轨。

事故的损伤程度及危害性：

导致人员死亡或受伤，列车损伤需返厂修理。若列车脱轨后，发生倾斜的角度较大，则列车会冲出高架桥，此情况不止列车受到严重的损害，还有可能砸到地面上的车辆与人，形成拥堵造成更坏的后果。还有隧道内设施安装不当，坠落会砸到列车，使列车内的通风单元或其他装置坠落伤害到乘客等。如果列车脱轨，列车内的很多乘客会因为巨大的离心力被甩出车厢，导致被甩出车厢的乘客会丧生于车轮底下。

2、分析挤叉事故原因及其危害性。

列车迎着道岔尖轨运行称为对向通过道岔，如果道岔位置错误，列车将走错股道；列车顺着尖轨运行称为顺向通过道岔，如果道岔位置错误，列车将强行挤开尖轨，发生挤岔事故。

由于目前我国城市轨道交通系统车场内的许多道岔还处于单操的状态，在实际运输生产过程中往往会由于控制不当而出现挤岔，可以说挤岔事故时我国城市轨道交通系统车场内的惯性事故之一，对城市轨道交通系统的正常运输生产危害较大。

项目5 列车进站、出站状态调查实训

【实训目的】

1、通过观察对比实验平台与真实列车运行的差异；

2、补充完善实验平台操作的不足。

【实训内容】

1、观察列车进站车速变化过程；

进站时，速度逐渐减小。

列车进站时，由于轨道与站台构成一个缓坡，为了充分利用能量，列车上坡前关闭发动机，凭借惯性冲上缓坡，其速度变慢，高度增加，动能变小，重力势能增加，将部分动能转化为重力势能。

2、观察列车出站车速变化过程。

列车出站时，速度逐渐增大。

列车出站时，由于轨道与站台构成一个缓坡，车下坡时，其速度变快，高度减小，即动能增加，重力势能变小，将储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。

3、观察列车进站车门、屏蔽门打开关闭程序。

由于列车上有传输器，列车进站开门时，会向屏蔽门的感应器发送信号，车门打开后，紧接着屏蔽门会被打开。

列车出站关门时，同时会向屏蔽门的感应器发送信号，车门关闭后，紧接着屏蔽门会被关闭。

4、观察列车在地下车站进出站运行过程与高架车站进出站运行过程有何不同。

四、心得体会

为期两个周的《城市轨道信号与控制系统综合实训》在不知不觉中就结束了，这次实训我们主要是通过对城市轨道交通信号与控制设施设备的基本知识，交通信息检测、处理及控制方案设计的知识的学习，并掌握信号设备的使用、测试技能及交通信息处理和控制方案设计技能，继而获得岗位所需的实际工艺知识和技能。

这次实训我们主要分五个部分来完成，每一个部分都有明确的任务去做。主要包括：城市轨道交通基础知识的学习、列车运行时分的调查、列车自动识别跟踪和车次号的检测、轨道道岔的控制、以及列车进站、出站状态的调查通。过这次实训让我对城市轨道交通信号控制系统有了一个系统、 全面、 深入的认识，将课堂所学与实际情况紧密联系起来，为将来走上工作岗位从事专业相关的工作打下坚实基础。

在实训的过程中，并不是每一次获得的结果都是我们理想中的，很多时候还是需要反复修改和调整。每当我们面对问题不知所措的时候，通过查阅相关资讯都能得到一些思路。 记得以前我的一个老师对我说过这样一句话：“如果你真心实意的想要去解决一个问题，只要你平心静气分析，宇宙所有力量都会协助你的!”当然，这需要我们有善于学习的精神。除此之外，团队合作也很重要，当出现问题的时候，经过同学们在一起探讨，最终都能得出一个问题的解决办法和改善措施。所以，同学间的合作是必须的，这样不但能解决问题，还能增进同学间的友谊。

总之，这次实训让我们获益匪浅，提高了我们分析问题和解决问题的能力，也提高了我们的专业素养和专业思维。耳闻不如目见，目见不如足践。只有我们通过自己动脑去想，自己动手去做才会有一番收获。