城市轨道交通信号工程设计 (版本a)蒋反馈.doc
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1、 城市轨道交通信号工程设计教材 草 稿 主编教师:魏艳 陈林秀 王恪铭技术指导:蒋胜强 刘平审核人:蒋胜强 刘平编写小组成员:林诚 李小琴 王峥 李鹏编写小组负责人:林诚 指导意见: 2014年8月2014年10月审查、修改记录表序号送审送审时间反馈意见/修改修改人1蒋胜强2014.10.311.商业痕迹太明显,建议灵活应用2.教材定位不明,建议进行框架调整3.多阅读参考相关书籍,规范2刘平2014.10.31310.31-11.19根据蒋反馈意见修改林诚4魏艳老师2014.11.195陈林秀老师2014.11.196王恪铭老师2014.11.197蒋胜强2014.11.19根据蒋反馈意见部分
2、修改林诚目 录第1章初步设计11.1 初步设计的任务11.1.1 城市轨道交通工程设计专业结构11.1.2 信号设计主要设计原则21.1.3 初步设计文件的组成31.1.4 信号专业与其他专业的相互联系41.2 正线信号平面布置图设计41.2.1 信号平面布置图的布置内容51.2.2 联锁区的划分51.2.3 道岔61.2.4 轨道区段和计轴点71.2.5 信号机设置101.2.6 警冲标的设置151.2.7 信标的设置161.2.8 无线接入点(AP)的设置181.2.9 站台设备的设置181.2.10 小结201.3 电缆径路图设计201.3.1 电缆径路图包含的内容201.3.2 电缆径
3、路的选择211.3.3 ?电缆及箱盒类型241.3.4 电缆芯绞数的确定271.3.5 光、电缆长度计算291.3.6 小结32第2章城市轨道交通计算机联锁工程设计332.1 计算机联锁工程设计概述332.2 进路表和联锁表342.2.1 进路表342.2.2 正线车站联锁表372.2.3 车辆段联锁表412.3 室内信号设备布置422.4 组合排列及继电器类型442.5 电路图设计572.5.1 采集和驱动电路图572.5.2 执行电路图572.5.3 报警电路572.5.4 与车辆段接口电路572.5.5 电源电路图572.6 室内配线图表572.7 室外电缆配线图572.8 室外信号设备
4、箱盒配线图582.9 综合接地582.10 主要工程数量表582.11 工程概算58第3章综合试验58第4章施工58致 谢58参考文献59附 录60附录一 缩写60附录二 图1-23举例站场的车站信号平面图61附录三 图1-24举例车辆段车站信号平面图61第1章 初步设计1.1 初步设计的任务初步设计的任务主要是选择和确定系统方案,提出设计的经济、工程概算技术指标及各种方案的比较指标,提出主要的工程数量、材料设备和劳动力数量、用地面积等。初步设计是后续设计的依据,也是衡量设计技术经济合理性和建设成本的依据。1.1.1 城市轨道交通工程设计专业结构城市轨道交通工程设计涉及六大类专业系统,六大类专
5、业系统共划分为近四十几个专业,由总体设计单位进行接口管理和指导,编写接口文件,使各专业之间密切配合、所涉及的系统功能和要求能得到充分保证,进而使整个工程的设计成为一个完善的有机的整体。 图1.1. 1 设计专业结构图对于信号专业,正线信号系统通常采用基于通信的列车运行控制(CBTC)系统,列车运行控制(ATC)系统包括列车自动防护(ATP)系统、列车自动运行(ATO)系统、列车自动监控(ATS)系统、计算机联锁(CBI)系统几个子系统。正线信号系统结构如图1.1.2。图1.1. 2 信号系统结构图停车场/车辆段常采用计算机联锁系统+微机监测设备。1.1.2 信号设计主要设计原则1. 明确信号系
6、统采用的技术标准,系统结构,安全完整性等级,信号系统及组成子系统,后备模式等。2. 凡涉及行车安全的设备和系统必须符合故障安全原则,主要行车设备的计算机系统要采用冗余配置。3. 信号系统构成应按标准化、模块化和开放式的原则设计,易于扩展、操作/维修方便,保证后期维护的方便和后续工程接入。4. 系统应满足的运营需求,终端站和折返站的折返能力、列车出入车场的能力与正线行车能力相适应并留有必要的余量。信号系统应具有降级运行模式。5. 信号系统设备(包括各子系统设备)的监控容量和管理能力除应满足对本工程范围内的正线线路、车站、车辆段的建设规模外,还应满足远期线路规模的运营能力要求和监控能力要求,系统设
7、备的硬、软件容量配置须在此基础上再留有相当的余量。6. 双线区段宜按双方向运行设计、单线区段应按双方向运行设计。系统应具有较完善的自检和自诊断功能,能对设备进行实时监督和故障报警。7. 车辆基地信号系统应包括车辆段和停车场的信号系统。应设置车辆段及停车场ATS设备、计算机联锁设备、计算机监测设备、试车线信号设备、培训设备、日常维护和检测设备等。8. 制定与其他线路详细完善的衔接调试方案以及前期工程和后续工程的衔接调试方案。9. 信号系统应安全、可靠地与车辆、通信、综合监控、站台门、供电等系统接口,满足相应的接口功能和性能要求。10. 信号系统设备应具备防雷电及抗电磁干扰能力,应系统、全面考虑设
8、备防雷、接地及抗电磁干扰措施。11. 信号系统所有室外设备的安装必须满足线路设备限界的要求,车辆信号设备的安装必须满足本线车辆限界的要求。12. 系统应具有中心、车站级自动/手动控制模式。中心设备或通道故障以及运行需要时可转为车站自动控制或车站人工控制。13. 系统设备应具有防尘、防腐蚀、防潮、防霉、防震、防电磁干扰和静电干扰的能力,特别要防止机车牵引电机所产生的谐波电流对系统的干扰。14. 供电系统为信号系统提供满足要求的供电。15. 正线车站、停车场信号室内设备的接地接入综合接地系统,停车场内若未设综合接地系统或局部未设时,信号设备可考虑分散接地。16. 地下线路应采用无卤、低烟的阻燃电线
9、和电缆;地上线路可采用低卤、低烟的阻燃电线和电缆。1.1.3 初步设计文件的组成初步设计文件主要包括:1 说明书说明书可以体现为初步设计文档。2 图表(1)车辆段/正线信号平面布置图;(2)信号系统框图; (3)车载/地面信号设备配置图;(4)车辆段/正线信号设备室平面布置图;(5)主要工程数量、材料设备数量表。3 概预算明确本项目初步设计概算编制的费用范围。1.1.4 信号专业与其他专业的相互联系为了完成整个信号系统的设计,信号专业需要向其他专业提出与设计相关的要求,也接受其他专业所提出的要求。信号专业与其他专业相互联系的有线路配线、车站建筑、车站预留孔洞、通风空调、动力照明、防灾报警、限界
10、、综合后备盘(IBP)等。例如:信号专业应向房建专业提供信号生产用房面积,房屋位置及层高、地板、墙面、顶面、门窗的要求和一些线缆沟槽的预设要求。待房建专业做出房建图后,信号专业拟在房建图上布置信号设备,标出电源室、继电器室和控制室的电缆沟,各种组合柜,计算机设备,电缆引入孔的位置和尺寸。1.2 正线信号平面布置图设计正线信号平面布置图是依据线路图绘制的有关信号设备布置情况的平面图纸,它是信号联锁工程设计的基础。根据线路平,纵断面、线路最高限速及站台限速、运营临时限速、车辆限速参数、道岔参数、曲线超高资料、限界警冲标资料等,进行牵引计算和列车运行模拟,在合适位置布置各信号设备,最终设计出信号设备
11、平面布置图。图1.2. 1 信号专业所需资料1.2.1 信号平面布置图的布置内容正线车站、车辆段/停车场信号平面布置图是信号设计中比较繁琐但又很重要的一张图纸,供相关单位在设计、施工、维护时使用。它包括的内容有:1、联锁区划分。2、列车运行方向的表示,每个车站都应用箭头指向标示列车运行的上行方向和下行方向。3、道岔的直向位置。4、道岔类型统计表,注明道岔图号及电务转辙设备类型和安装图号。因地铁的道岔类型比较单一,有的也采用文字进行说明,但应把道岔表中的内容表述清楚。5、信号机的布置及信号机的灯光配列。6、轨道电路或计轴区段划分。线路若采用轨道电路,对不与信号机并置和不是渡线上的绝缘节,应标出其
12、坐标,侵限绝缘节应用侵限符号标出。7、编号和命名。联锁道岔、信号机、计轴区段或轨道电路、计轴器、信标或应答器、发车表示器、屏蔽门、防淹门及站台上设置的各种按钮等相关行车设备,应按相关标准进行编号和命名。8、警冲标及其坐标(警冲标通常有限界专业确定)。9、车站可以标出地下、地面或高架站及站台的位置、同一平面的线路间距(也可以在初步设计文件中说明车站类型,不在布置图中标注)。10、信标(信标也可称作应答器)。11、车站站台设备,发车指示器、紧急停车按钮、自动折返按钮等。12、无线接入点(AP)。应根据现场的勘测情况确定设置位置(由通信设置)。无线接入点的图形符号表现形式较多,一般较多的采用图示符号
13、。13、信号标牌。1.2.2 联锁区的划分一条线路通常要划分为多个联锁区,联锁区的划分一般是有岔站设为集中站,无岔站设为非集中站。集中站管辖的非集中站一般不宜过多,集中站的控制距离不宜过长,一般在5Km内。应使用清楚的表示方式在平面图中表示出联锁分界点,可以用虚线划分联锁区。图1.2.2. 1联锁区划分示意图1、联锁区的划分点前后布置两个计轴器,一个属于上一区段,一个属于下一区段,两个区段分属不同的联锁区。如图1.2.2. 2,用虚线分隔开了联锁区A和联锁区B,在虚线两侧用CI_A、CI_B加以标注,在划分点前后(虚线两侧)布置两个计轴器。图1.2.2. 2联锁区划分符号2、上行、下行两线联锁
14、区的划分点一般不设在同一坐标处(也有设置在同一坐标处的情况),因为上行、下行线的线路参数和情况不同,故起区段划分作用的计轴器设置坐标也不尽相同,不能强求左右两线联锁区的划分点在同一位置。1.2.3 道岔道岔作为城市轨道交通重要的行车设备,其技术性能直接影响轨道交通运营的效率和行车安全。城市轨道交通道岔选型应结合城市轨道交通运营特点,以满足运营要求为前提选择合适的道岔类型。城市轨道交通正线线路按照运营中的功能可分为正线、辅助线和出入段线,利用道岔把它们连接起来,确定列车在线路上的运行路径。道岔有定位和反位两种状态,道岔经常开放的位置称作定位(通常是线路正向开通的道岔位置),需要临时开放的位置称作
15、反位。选用的道岔型号应满足运营、维护要求,可根据本线路需要设置。比如,某线正线及辅助线、出入段线均采用60kg/m钢轨曲线尖轨9号道岔,车辆段部分以及停车场均采用50kg/m的7号道岔。图1.2.3. 1 道岔图示使用转辙机牵引道岔动作,转辙机可在平面图上画出,有的用圆形表示转辙机,有的用多边形表示转辙机,也可以不在图纸上绘出,而是用文字说明。在一套图纸中应使用统一的表示方式。在信号平面布置图中每组道岔都有单独编号,道岔可以由5个字符识别:W为道岔,2位车站(集中站)编号,2位道岔序号。在线路中,集中站左边(可看做是上行咽喉)的道岔编偶数,每个轨道上的编号从左到右沿着联锁区域的集中站递增;在集
16、中站右边(可看做是下行咽喉)的道岔编奇数,每个轨道上的编号从右到左沿着联锁区域的集中站递增,也可以用其他合理的方式编号。 如下图某联锁区的道岔命名: 图中W2509,W表示道岔,25表示此道岔归25号站(集中站)管辖,09是道岔的序号,单数表示该道岔在该站“下行咽喉”。图1.2.3. 2 道岔命名示意图1.2.4 轨道区段和计轴点计轴器是广泛应用于铁路与城市轨道交通信号系统中的用于检测列车位置的基础设备,其主要功能是通过检测车轴经过车轮传感器产生的轮轴脉冲,判断由两个计轴器组成的计轴区段内的车轴数量,从而给出计轴区段的列车占用空闲状态。图1.2.4. 1 计轴原理图目前我国新建的轨道交通线路中
17、大都采用计轴器来实现信号系统的列车定位、区段占用判断、计轴区段划分等功能。铺画布置图时应标出所有计轴点的公里标。对设在侵限处的计轴点应使用侵限符号进行标注,如下图。图1.2.4. 2侵限计轴示意图1、计轴区段命名原则计轴区段命名可以采用5位或6位编号方式编号。计轴区段分两类:1个字母T表示无道岔计轴区段,2个字母ST表示有道岔计轴区段。如果是无道岔计轴区段,命名以联锁区域为基准。编号由四位数字组成,前2位为集中站编号,后2位为区段号码,上行从左到右偶数递增,下行从右到左奇数递增。如果是有道岔区段,命名以车站为基准。编号由四位或六位数字组成,前 2 位为车站编号,后 2/4 位为区段号码,如果道
18、岔区段内只有一组道岔,则按照道岔的编号来命名;如果道岔区段内有两组道岔,则按照两组道岔的编号由小到大命名。对于侧线,无道岔计轴区段按照下行线规则命名,有道岔计轴区段规则不变。图1.2.4. 3 计轴区段命名图2、计轴点命名规则计轴设备命名可以采用5位编号方式编号。A表示计轴设备,2 位车站编号,2 位计轴序号。计轴点分上下行线路分别编号:上行线路为双号,下行线路为单号。以车站为单位进行编号。在联锁边界处用一个字符用于联锁边界计轴识别(只在联锁边界处定义),A 表示左边的计轴,B 表示右边的计轴,如图1-1中的A0101A、A0101B和A0103A、A0103B。计轴序号在车站左边(上行咽喉)
19、为偶数,每个轨道上的序号从左到右向车站中心递增。在车站右边(下行咽喉)为奇数,每个轨道上的序号从右到左向车站中心递增。如果两个计轴有相同的坐标:如果同坐标处的计轴位于车站左边则优先定义下行轨道上的计轴;如果同坐标处的计轴位于车站的右边则优先定义上行轨道上的计轴。图1.2.4. 4 计轴点命名计轴点命名举例:A0104,“A”代表该设备为计轴磁头,“01”代表其所在车站的编号,“04”代表其所在车站内的序号,表明该计轴点在上行线路。如果一个车站有出入段线,顺序编号时先编出入段线,再编正线。如图1-8:1.2.5 信号机设置地铁的行车方式为右侧行车,信号机设在行车方向的右侧。大铁路对信号机及机构和
20、灯光配列有着严格的要求,是不允许改变的。由于地铁的特殊性,其大铁路的信号机及灯光配列并不完全适用于地铁。如信号机的图形符号,有的采用矮型信号机符号,有的采用高柱符号,有的设辅助信号,有的设矮型双灯复示信号(大铁路没有)等。城轨隧道内的信号机一般都是悬臂式安装,通过支架安装在隧道的悬臂上,安装高度最下灯位距轨面约为2.2m 2.5m ,安装机构常采用的是矮型信号机构。1、正线地面信号机设置正常情况下,正线区段列车以车载设备显示作为行车凭证。ATP 故障车、工程车等无车载信号列车及地面ATP故障情况下降级运行的列车按地面信号机的指示人工驾驶运行。 正线信号机根据信号系统的制式和特点设置如下: (1
21、)信号机原则上设置于列车运行方向的右侧,特殊情况经有关单位批准后可设于列车运行方向的左侧或其它位置,如图1.2.5. 1中的X2511信号机,正常情况应设置在“a”位置,由于有条件限制于是设置在了“b”位置。 (2)道岔区设防护信号机,道岔防护信号机一般具备引导信号功能,如: X2501道岔防护兼引导信号机。 (3)车站正向出站方向列车停车位置前方适当地点设出站信号机,出站信号机外方若有道岔,则设置出站信号机兼做道岔防护信号机,如: S2509信号机。图1.2.5. 1 信号机设置示意图(4)站间线路过长时,为提高行车效率和追踪间隔的需要,设置区段信号机,如S2502信号机。 (5)具备折返作
22、业的岔尖前方区段适当地点设置折返阻挡信号机。 (6)线路尽头设阻挡信号机,显示红色灯光,不准列车越过该信号机。图1.2.5. 2 阻挡信号机(7)当采用列车自动防护系统(ATP)时可不设置进站、出站及通过信号机。(8)信号机的设置满足点式后备模式下的运营能力要求。 2、信号机表示及含义 (1)信号机应采用白炽灯或其他光源构成的色灯信号机。正线信号机可以采用LED阵列构成的LED色灯信号机,具有黄、绿、红三灯位信号机构可选用,其显示及意义如下: 绿色灯光:表示进路和道岔已锁闭,进路中所有道岔开通直向,准许列车按规定速度越过该架信号机; 黄色灯光:表示进路和道岔已锁闭,进路中至少有一组道岔开通侧向
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