轨道信号（精选11篇）
轨道信号 篇1
一、引言
1、城市轨道交通发展概况。
交通信号不仅是列车运行的通行证,更是安全运行的棒。轨道交通要实现安全运行和提高通过能力两大,离不开轨道交通信号的发展和应用。20世纪中叶以微电子技术,信息技术和计算机网络技术等科学技术展,给轨道交通信号技术带来了了一场颠覆性革命,轨道交通信号系统(即ATC)应运而生,它为轨道交全运行和通过能力的提高发挥了巨大作用。不仅提运行效率,同时实现了列车运行的自动化。
二、城市轨道交通信号系统
1、城市轨道交通信号系统组成和作用。
轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电路、道完整的体系。目前城市轨道交通的信号系统一般包括两大部分:联锁装置和列车自动控制系统ATC(Automatic Train Control)。ATC系统包括三个子系统:列车自动监控系统(简称ATS)、列车自动防护系统(简称ATP)、列车自动运行系统(简称ATO)。
ATC系统是一种依据地面传送的信息,自动控制列车运行状态的信号设备。可实时监控列车的轨道运行速度,并参照允许速度及时作出反应,通过对列车的制动控制,自动降低列车速度,确保列车高效、安全的运行。城市轨道交通信号系统是确保列车安全运行,实现行车综合指挥和列车运行智能化,提高运输能力和效率的重要系统设备。
2、城市轨道交通ATC系统的特点。
传统的轨道交通信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车信息和命令,这种信号模式是依赖司机对列车进行速度控制和调整,人为因素占主导地位,安全性差,已经不适应轨道交通的发展。而ATC系统是一种智能化系统,它将列车信号作为主体信号,把具体的速度或距离信息传递给列车指挥系统,列车按调度人员设置的工作程序和时刻表,实现自动运行、自动调整停站时分,以及运用控制程序实现列车在车站的停靠要求。ATC系统大大提高了轨道运营效率和安全系数,具有广阔的发展和应用前景。
3、城市轨道交通信号系统的功能理解。
(1)联锁是指为确保列车运行的安全,将轨道线路中的所有交通信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系,即“联锁”关系。它主要是控制列车的确定路线和进出改变路线。
(2)ATC系统各部分的功能理解。(1)列车自动防护(ATP)子系统。ATP子系统可分级或连续对列车运行的速度状态进行防护,主要是针对列车运行进行防护,实行监控与安全有关的设备或系统,实现列车间隔保护、超速防护等功能,其主要工作原理是及时的将一些地面信息(如来自联锁设备和操作层面上的信息、地形信息、前方目标点的距离和允许速度等)传至车上,进行分析判断,从而得出此时所允许的安全速度,依此来监督和管理列车的速度状态。当列车实际速度大于安全速度时,ATP子系统就会通过全制动或紧急制动控制列车速度,使列车停在显示红灯信号机或停车指定位置。这种系统通过仪表指示方式向司机显示列车应有速度、目的地距离和目的速度等数字式信息,司机只要按列车的这些速度信息操作列车运行,就能保证列车的安全。这样可以有效缩短列车间隔,提高轨道线路的运行效率和行车的安全可靠性。(2)列车自动监控(ATS)子系统。ATS系统依靠ATP系统的支持完成对列车运行的自动监控。ATS子系统在电脑辅助下做出对列车基本运行图的编制及管理,并具有较强的人工介入能力。它主要实现对列车在轨运行的监督和控制,辅助行车调度人员对全线列车运行的状态进行管理。行车调度人员可以以此把控列车的运行情况,监督和记录运行图的执行情况,在列车因故偏离运行图时,及时提出调整建议或者自动修整运行图,作出处理反应,通过ATO系统的显示终端,向无线通信、广播、旅客向导系统提供必要的信息(例如:列车到达、出发时间,运行方向,中途停靠站名等)。(3)列车自动运行(ATO)子系统。ATO子系统是控制列车自动运行的设备,由车载设备和地面设备组成,它可以对列车进行自动驾驶,并实现行车安全和行车要求,可以避免不必要的、过于剧烈的加速和减速,使列车出于最优化运行状态,节约电能。ATO子系统主要用于实现“地对车控制”,即用地面信息实现对列车驱动和制动的控制。使用ATO子系统后,列车能根据停车站点的位置及停车精度,自动地对车门进行开关控制,因此明显提高了旅客的舒适度、列车准点率,提升了列车运行档次。
三个子系统是个有机的整体,通过信息共享网络构成一个安全指挥系统,实现地面控制与列车控制的有效结合,提高了运行效率。
三、通信信号系统的发展趋势
(1)系统的应用实现IP化。随着科技进步,轨道交通信号系统将逐步地实现IP化。多信息传输和共享平台以及虚拟专用局域网业务(MPLS/VPLS)等技术的成熟应用,使得IP服务质量将逐步得到保障,这将有力促进轨道交通运营的信号系统实现IP化,IP化可以使轨道交通运营的管理更加便捷,效率更高,进一步降低交通运行的成本。(2)通信、信号系统一体化。就目前而言,城市轨道交通的信号和通信系统还是相对独立的。这种局面不利于轨道交通的发展。近年来,轨道交通列车自动控制系统(ATC),需要经过多次数据处理和信息交换,才能实现安全防护功能,这种情况需要通信技术和信号技术的融合统一。实践证明,网络通信技术和信息技术的迅速发展为信号系统的进一步发展提供了有利条件。我们有理由相信,发展中的通信信号系统将逐步走向一体化,最大限度地实现信息共享和信息传输,发挥城市轨道交通通信信号系统的最大作用,体现系统一体化优势。
四、结语
根据发达国家城市轨道交通的发展现状,以及通信信号技术的发展趋势,通信信号系统将会进一步完善,集成化更高,会更有效地促进城市轨道交通的发展,这也是顺应时代发展的必然要求。我相信,我国的轨道交通建设以及通信信息技术会取得长足的发展,定会为城市繁荣和经济发展贡献更大力量。
摘要：20世纪中叶以来,微电子技术,信息技术和计算机网络技术等科学技术的发展,给轨道交通信号技术带来了一场颠覆性革命,城市轨道交通信号系统(即ATC)应运而生,它为轨道交通安全运行和通过能力的提高发挥了巨大作用。不仅提高了运行效率,同时实现了列车运行的自动化。
关键词：轨道交通,通信信号,应用发展
参考文献
[1]肖培龙.城市轨道交通信号系统设计与系统集成设计差异分析[J].铁路技术创新.2010(5):57-58.
[2]李增海.铁路信号微机监测系统中通用轨道信号发码器的硬件设计[J].科技创新导报.2010(7):76.
[3]周留运,梁君.轨道交通信号系统安全性评估的实施[J].铁道通信信号.2010(4):41-42.
[4]耿传锋.浅谈珠三角城际轨道交通项目信号系统方案选型[J].科技信息.2010(15):440-441.
轨道信号 篇2
关于轨道车监控装置和机车信号运用、维护的建议
按照铁道部的.要求,从2003年开始,逐步在轨道车(作业车、大型养路机械)上安装了监控装置和机车信号设备.经过几年的运用,虽为保证安全生产作出了一定的贡献,但仍存在相当多的问题.
作 者：邓正安 Deng Zhengan 作者单位：河南中原铁道车辆实业有限公司,450052,郑州刊 名：铁道通信信号英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION年，卷(期)：201046(1)分类号：U2关键词：
轨道信号 篇3
关键词：无线传输 CBTC 网络 波导管 漏缆 电台
中图分类号：U231+.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（b）-0010-02
各大系统供应商都希望通过无线电传输系统减少轨旁信号线缆的铺设以及线缆的日常维护工作从而进一步降低成本。这种期望得到了业界内广泛的认可。但是，随之而来的问题就是使用何种无线传输技术实现CBTC功能。
CBTC系统需要高度依赖列车、轨旁以及控制中心之间的高速双向通信传输，因此，必须拥有一套可靠性、稳定性高的车地无线传输系统。组建一个无线通信系统必须充分考虑无线电波的传播问题。下面将针对车地无线传输系统的实现方式展开探讨。
1 漏缆
由于城市轨道交通的特点使得它必须是线性无线覆盖，并且要在列车行驶的线路上均匀覆盖。对于使用漏缆或漏泄波导管作为传输介质的网络有先天性的优势，因为它们的特性使它们非常容易在复杂的传输环境中与钢轨形成一个平行的无线覆盖网络。
漏缆一般由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波从发射端通过同轴电缆传至另一端。电磁波在漏缆中传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；而外界的电磁场则通过漏缆上的槽孔感应到漏缆内部并传送到接收端。漏缆的频段覆盖在450 MHz～2 GHz以上，能够适应现有的各种无线通信体制。与传统的天线系统相比，漏缆天线系统具有以下优点。
（1）适用频率宽，场强覆盖均匀稳定。
（2）漏缆衰减等传输参数更加均匀稳定，对安装环境适应能力强。
2 漏泄波导管
目前，北京地铁2号线就是利用此种方式来实现CBTC功能。波导管是一种用于传导高频电磁波的元件，是一种空心、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，在其表面每隔一段距离刻有一条细微的裂缝，使无线电波从此裂缝中向外传送超高频电磁波。波导管物理特性和衰减性能很好，最大传输距离可达1 600 M，能够呈现良好的方向性分布，可在隧道及弯曲通道中传输。通过它脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地。波导管具有以下优点。
（1）无线场强覆盖均匀，抗干扰能力较强，衰耗小。
（2）传输速率大、传输距离长，可以减少列车在各AP之间进行漫游和切换。
3 无线电台
目前，西安地铁1、2号线、北京地铁10号线均使用此种方式来实现CBTC功能。国内大多数地铁都采用此类信号系统，工程投资少，列车运行间隔短，轨道交通运输能力高，满足了大客流和运能的需求。它是根据IEEE802.11无线局域网的标准建立起的一套宽带通信系统。由轨旁、车载、骨干三部分网络组成。无线传播是目前使用最广泛的一种传播方式。它以无线信道作传输媒介的计算机局域网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。它利用电磁波在空气中从车载天线到轨旁天线双向传递行车数据。这种空间自由传播的方式能够节省大量的轨旁设备，在轨道交通狭窄的隧道安装上具有特殊的优势。相对于有线网络，具有安装简单、灵活性强、终端设备可移动和可扩展等优点，已成为几乎所有行业网络便携式、固定式终端设备的接入标杆性应用。无线电台具有以下优点。
（1）设备安装位置限制较少，受其他因素影响小。
（2）AP数据传播速率较高，可实现网络冗余覆盖。
（3）安装、维护容易，成本较低。
4 交叉感应环线
由交叉感应环线构成的双向通信系统主要用于车地设备之间的无线双向通信。系统内包括环形电缆、车载设备及轨旁设备。环形电缆需要沿着钢轨的中心对称进行敷设，每隔一段进行一次交叉。车地间传输的数据通过直接数字频率合成技术转换为信号，在经过功率放大器的放大后输送至环线上，与车载设备进行车地无线通信。交叉感应环线具有以下优点。
（1）使用经验成熟，施工工艺成熟，环线使用寿命较长。
（2）环线设备及施工投资较少。
5 结语
众所周知，电波在隧道中的传播特性和自由空间不同。当隧道直线距离短、弯道多时，直射波传播将受到环境因素的影响。另外，由于隧道内有吸收衰减和多径效应，使传播衰减大大增加。因此，空间自由传播的方式在工程实施时必须提前进行勘察，设备布置的不确定性较大。在开放空间的区段（如高架桥，车辆段区域），因存在其他的民用WLAN，传输更加容易受到污染。该文仅从现有车地无线传输方式中进行比对，列举了目前各信号系统供应商及投入使用的信号系统无线传输系统各自的优点，下面将这几种方式的缺点统一列出。
（1）漏缆缺点：在地面和高架段施工安装时工艺复杂、美观效果差、漏缆采购价格较高。
（2）波导管缺点：工程施工难度较高，需全线安装，安装精度要求较高。设备造价较高，后期养护投入较大。
（3）无线电台缺点：电波传输受弯道和坡度影响大，隧道内反射严重，容易受到无线环境影响。频繁漫游切换，降低了无线传输连续性和可靠性。
（4）交叉感应环线的缺点：环线安装在钢轨的中间，安装困难且不方便日后对钢轨的维保工作。车地通信的速率低，环线交叉点距离比较小，在长线路铺设时施工较为繁琐。
CBTC列车控制系统能够根据前行列车和前方线路情况，在确保安全的前提下紧追踪前行列车运行，能有效缩短列车追踪间隔，运输效率也得到极大提高，因此在国内外能够得到迅速推广。目前各种无线传输系统均有着自身的优势和不足，如何利用优点，并克服缺点，合理化的应用城市轨道交通，是需要探讨并解决的问题。
参考文献
[1]付兵，廖理明.城市轨道交通CBTC信号系统[M].西南交通大学出版社，2016.
[2]魏赟，鲁怀伟，何朝晖.基于802.11协议的CBTC系统数据通信子系统的探讨[J].铁道学报，2013，35（4）：51-56.
城市轨道交通与通信信号系统 篇4
1 城市轨道发展现状透视
世界经济一体化的到来使整个世界经济都息息相关。中国作为世界上首屈一指的经济实体, 近几年的经济发展也十分惊人。与此同时带来的城市交通问题也是尤为突出的。为了缓解这一问题, 发展城市城际交通必然是当务之急。发展交通不仅是注重数量上的增长还应该把重心放在质量上的提升。以城市立交桥为代表的城市便捷交通设施已经不能够完全满足当前城市人口流动的需求, 而是应该将更多的精力放在城市综合交通体系的建立上。比如说, 为了城市经济的繁荣和人们出行的便利, 地铁、高铁和城市城际轻轨已经成为发达国家和发展中国家争相青睐的项目。尤其是高铁技术的引进和开发不仅为当地的经济发展注入了强大的生命活力, 更是一个地区乃至一个国家科学技术力量的集中体现。以磁悬浮技术为例, 抛开这一高新技术引进带来的科技辐射作用不说, 在方便人们出行的前提下更是带动了当地材料学、建筑业以及劳动保障部门的发展。所以, 不难看出, 发展以信息科技技术为支撑的前沿交通技术是一项一举多得措施。
具体来说, 引进和发展城市交通通信和信号系统是该项举措的重点之处。交通信号就像交通系统的眼睛, 是交通系统监督城市交通流量的重要保证。信号系统的建立和监管是保证城市交通流畅度的保证, 表现在城市车辆、轻轨和地铁的安全行驶和高效率的同行能力。自上世纪中叶以来, 高新技术的发展给社会各行各业都带来了不同程度上的福利。尤其是在城市交通方面, 更是一场根本性的革命。以信息监管和计算机管理为技术支持的城市轨道交通信号系统 (ATC) 在新的城市化进程中发挥着不可替代的作用。这一技术的发展和晚上不仅保证了城市车辆的通过率大幅度提升, 还为城市轻轨和城际列车自动化驾驶提供了强大的导航作用。
2 城市轨道交通与通信信号系统现状的具体分析
城市轨道交通与通信信号系统主要是由装备各式信号装置的电路岔口装置和附属的公共设施组成的。这些公共设施基本上都是隶属于原城市基础设施, 比如城市轻轨轨道、路口交通信号灯以及公共停车管理系统。通信信号系统的组建和发展就是依赖这样的基本设施壮大起来的。并在此基础上不断巩固和升级, 依赖于电子数控的技术支持组建出一套完整的指挥系统。其中, 起着关键心作用的是城市城际联动锁定装置和自动控制装置。这两种装置是城市轨道交通和信号通信系统 (ATC) 的关键所在。细化来看ATC又可以分为自动监控系统ATS、列车自动防护系统ATP和列车自动运行系统ATO。举例来说, 城市轨道交通和通信信号系统是基于地面 (轨道实时监测数据) 来反馈城市轻轨和城际高铁上列车运行的实时状态, 对运行列车状态最最初整体预估, 评判列车的车速、阻力、制动能力的可控程度;同时通过数字化和自动化技术远程调控列车的制动刹车系统, 一方面保证列车的运行速度在合理范围之内, 另一方面可以及时的应对突发情况, 在保证列车安全的前提下杜绝轨道上的意外状况。智能化系统的引进和深化让城市轨道交通与通信信号系统可以随时接受远程控制, 既保证了列车操控人员的安全性也保证了列车的可调度性, 这样一来列车的运输能力和通过能力得到了实质上的提高, 城市物资配送、公共资源的安排也得到了合理化和高效率的配合。
城市轨道交通与信号通信系统给城市交通带来大便利的同时也有自身固有的缺点, 而这些缺点也在很大程度上制约了城市轨道与信号通信系统的深度发展。这些缺点主要体现在以下几个方面:
首先是当前我国的城市轻轨和交通信号系统的造价居高不下。以上海市的地铁造价为例, 每一公里的资金成本投入高达六亿人民币, 这一成本预期要在三十年内收回。造成这一因素的主要原因还是核心技术依靠进口, 成套的系统装备也依赖进口。国外承包商争先瓜分中国市场和国内企业竞争力不足是客观原因。加之大部分的交通信号系统是分期完成, 一旦选定承包商信号系统无法进行修改, 这就造成后期信号维修和管理对外的高度依赖性, 这样的情况不仅会造成当前系统定价由外国承包商决定的局面还会国家安全埋下隐患。
再者就是国内信号的不兼容问题。在我国首先引进该系统的大多是发达城市, 而后逐渐向大中型城市进行推广。这样的模式虽然能有效的降低引进成本但是带来的是区域与区域之间信号系统的不兼容问题。这样的局面会直接造成区域内部列车运营的沟通困难, 尤其是在地域之间由于信号不兼容会造成列车速度和行驶安全上的隐患。虽然在地域内部能达到效率的最高值但是在地域之间的配合就显得非常乏力。另一方面也使系统的维护和保修工作效率低下, 不能实现区域之间的合理统筹管理。
最后在信号材料和核心技术开发方面。我国企业的发展步伐缓慢, 竞争能力低下不能够与国外厂商在同一个平台上进行正面的较量。这不仅使得我国城市轨道与信号通信技术被国外承包商所垄断也大大不利于我国民族厂商的进步和创新。没有一个好的平台和实战战场, 使我国厂商生产出来的产品与实际运用频频脱节, 这对我国在该领域的高新技术研发是致命性的打击。如果我国企业不能积极向国外技术层次靠近不进行深度产品开发和实战演练, 那么带来的后果将是灾难性的。
3 对于我国城市轨道交通和通信信号系统的展望
我国ATC行业的发展前景是十分明朗的, 并且国家在这方面的需求是十分旺盛的。为了弥补业内的需求, 我国民族企业应当正视当前的情况, 迎难而上正确处理好需求和技术之间的问题, 积极找出解决方案。
首先要放低姿态, 以积极地锐意创新的态度吸取国外先进技术的优点, 加快国内硬件加工技术的步伐, 配合当前ATC行业的发展态势, 开发属于自己的核心技术, 推动国产城市轨道交通行业的进步。
其次要通过对引进的技术进行消化吸收, 掌握系统功能单元间接口协议和技术标准。让国内有条件的企业优先系统性学习, 争取在短时间内突破ATC在我国区域之间不兼容的瓶颈, 开创出一套适合我国大部分城市的接口协议。加大研发力度, 在政策和资金上都采取倾斜性的辅助态度, 使该项技术尽早实现国产化, 打破国外垄断, 实现行业内水准化生产, 保证国家公共交通设施安全。
再者就是以缓解城市交通压力为前提, 进行多元化的系统开发。ATC是基于信号的列车控制系统, 我国也可以积极参与基于通信的列车控制系统。这种控制系统一方面可以打破通信信号系统一家独大的局面另一方面也可以充分发挥我国的本土优势和固有的通信设施优势, 实现对城市交通的可控管理。
总的来说, 随着经济社会的发展和城市交通压力的日益增大, 发展城市轨道交通和信号通信系统是目前最为可行的方法。但是我们仍要积极克服当前的难点, 为营造一个完善便捷的城市交通网而努力。
参考文献
[1]张立国, 丁静波.城市轨道交通轨道与供电杂散电流接口设计研究[J].铁道标准设计, 2005.
轨道信号 篇5
中航太克（厦门）电力技术股份有限公司 总工程师
何春
摘要: 目前轨道交通通信信号电源系统中UPS的故障率高居不下，尤其20KVA以下的小容量段。究其原因是：在UPS的选型及系统方案上存在严重缺陷，不仅没有为用户节省成本，反而在运营中埋下了安全隐患。由于1KVA-20KVA采用了商业型UPS单机系统，这类UPS的静态旁路和整流器的输入没有分开，在实际运行中，常因为UPS自身输入开关KI的跳闸，造成UPS电池放电完成后，没有旁路电源，致使系统负载掉电，严重影响轨道交通运行的安全性和可靠性。另外，还会因为逆变器过载跳旁路后，过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，需要人为再次启动逆变器等。本文针对这些实际问题，提出了选型和改进方案。
关键词: 轨道交通工业型UPS电源，它只少应具有：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境。Ⅱ、整流器与静态旁路两路市电输入KI和KP，Ⅲ、逆变器因过载跳旁路后，过载解出能自动恢复为逆变器供电。
轨道交通行业UPS用电环境概述
当前轨道交通行业里，UPS电源系统承担了全线范围内控制中心、车站、车辆段等的通信系统与监控系统的供电，以及信息管理系统在控制中心和车辆段的数据机房的供电。也正因为UPS电源主要是给通信系统、综合监控系统、信息管理系统供电，人们大量采用商业型UPS,造成UPS的故障率居高不下，为轨道交通行业安全可靠地运行，带来了极大的安全隐患。就其原因是：对轨道交通行业的电气环境认识不足，只考虑了UPS的输入绿色要求，输出的过载能力。即输入功率因数≥ 0.95，输入电流谐波＜5%，对电网没有污染。过载能力125% 10分钟，150% 1分钟。看似对电网及负载两端都有了要求。而唯独没有考虑到轨道交通行业里工业性的特征，即在轨道交通行业的电气环境中，UPS本身的适应性、可靠性。也可以说是UPS系统鲁棒性不足（鲁棒性就是系统的健壮性）。
如下图在机车进出站时，UPS输入端的电压波形实测图
从波形实测图可看出：在机车进出站时，由于大功率非线性用电设备的运行，向电网注入大量的谐波电流，导致电网电压波形畸变。根据我们的实测观察，在发生严重畸变时，电 压会出现正负半波不对称，三相电压不对称，频率也会发生变化等。
我们知道，商业型UPS的三相PWM整流器控制策略中，一般均假设三相电网电压不平衡度不超过2%，短时不超过4%，即电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值。这样一旦实际电网电压不平衡度太大时，将使三相PWM整流器直流侧电流产生6、12、18等6的整数倍的特征谐波和2、4、8、10等次数的非特征谐波，而直流电流谐波又导致产生三相PWM整流器直流电压谐波，直流电压谐波通过PWM作用反过来又会影响三相PWM整流器交流电流波形，使交流电流波形中含有奇次谐波。其中直流电压2次谐波和由其产生的交流电流3次谐波，因频率低、幅值高严重影响了三相PWM整流器的运行性能，严重时会烧坏整流器。
而工业型UPS为了在严苛的工作电气环境中的可靠性，一般三相PWM整流器控制策略，均假设三相电网电压不平衡度达40%，如电压空间矢量脉宽调制SVPWM的网侧瞬时功率控制策略，和工频三相IGBT整流技术，即全桥整流加有源滤波器，所以又叫混合式整流技术。混合式整流技术，可以在带载小于70%时，缺相工作运行。
在实测图中还可以看出电网电压波形严重畸变，这是轨道交通行业里最严重的问题。我们知道三相PWM整流器的硬件电路主要包括检测电路、锁相环电路、过流保护电路、光耦隔离电路和驱动电路。其中驱动电路，工作时是以输入电网电压正弦波形为调制波的。检测电路、锁相环电路都与电网电压正弦波形有关。检测电路要检测电网电压过零上升，锁相环电路为了实现三相的单位功率因数控制，需要找到和输入电网电压波形同步的基准量，从而获得电网电压的频率和相位。
在这里我们有必要谈谈UPS的输入特性，通常有：输入电压范围: ±20%，输入频率范围: 50Hz±10%的表述。所以，我们大都认为超出输入电压、频率范围时，UPS自身会判定为掉电，而转有电池逆变工作。这在常态的时候是对的，但在一些异常的瞬态畸变却未必，那怕你再调宽输入电压、频率范围，也不能解决问题。因为，我们在判定输入电压、频率超出范围时，通常是采用平均值法，就是说它在一个单位时间里有几个参考点要采集后才判定。举例说：我们不会把50HZ的正弦波形里的过零点，判定为掉电。这样就有个瞬态时间的问题。如果由于UPS的输入电压波形严重畸变，这时UPS的整流器会因为跟踪的正弦波形畸变率较高，IGBT驱动脉冲紊乱，驱动器功率不足或选择错误而导致故障，使整流IGBT元件烧毁。而这些问题，正是工业型UPS的抗扰性要求，已经得到很好的解决，已大量应用于电厂、电站、冶金、钢铁等电网电压波形严重畸变的行业。
一、目前轨道交通通信信号系统介绍及通信信号电源系统构成 A、轨道交通通信系统介绍
轨道交通通信系统的任务是建立一个视听链路网，提高现代化管理水平和传递语音、数据、图像及文字等各种信息。系统主要由传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、广播系统、时钟系统、视频监控系统、乘客信息系统、电源及接地系统、通信综合网络管理系统等子系统组成。B、轨道交通信号系统介绍
城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统，简称ATC。ATC系统包括三个子系统：
1、列车自动监控系统，简称ATS，2、列车自动防护子系统，简称ATP，3、列车自动运行系统，简称ATO。
三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。C、目前轨道交通通信信号电源系统，由于成本的原因，大都采用商业型UPS单机，构成图如下：
图1
目前轨道交通通信电源系统
图2 目前轨道交通信号电源系统
从图1和图2中可以分析出，轨道交通通信信号电源系统中，UPS现实影响轨道交通安全运行，使运营方、厂家常感头疼的故障原因：
1、在系统构成方面，两路市电经过ATS互投给稳压器（稳压器本身有旁路）输入，稳压器输出给UPS电源，UPS再输出给交流配电柜,也就是说，轨道交通通信电源系统的不间断是由UPS来完成的，可见UPS的重要性。不幸的是由于1KVA-20KVA采用了商业型UPS单机系统，这类UPS的静态旁路和整流器的输入没有分开，在实际运行中，常因为UPS自身输入开关KI的跳闸，造成UPS电池放电完成后，没有旁路电源，致使系统负载掉电，严重影响轨道交通运行的安全性和可靠性。
UPS输入开关KI的跳闸，有多方面的原因，大致分为：
1、开关本身存在质量问题。一些质量较差的开关，一旦使用时间长了，其脱口机构就会疲乏，时不时的会跳闸。
2、开关二次侧有短路现象。如：UPS整流器故障，UPS输入端子有短路现象，这种跳闸在实际运行中常出现。
3、过载原因的跳闸。即一切可能引起过流的原因。如谐波、浪涌、电压骤降、启动电流、虚接等等。
2、在系统的UPS选型方面，因为采用了商业型UPS，在实际运行中，不仅会由于UPS本身 设计的抗扰度不高而造成整流器故障频发，还会因为逆变器过载跳旁路后，过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，需要人为再次启动逆变器，为轨道交通运行的安全带来了严重缺陷。从图
1、图2中，可以看到： UPS因过载（如通信信号电源，在输出到负载时，常用隔离变压器隔离输出，变压器有启动励磁电流，会造成逆变器过载），在转换到旁路运行时，如果过载解除也不能自动恢复为逆变器供电，那么此时任何一路市电掉电，都会造成负载的掉电。因为ATS的切换时间至少大于50ms。
所以，UPS主机应选用轨道交通专有的工业型UPS,它应具有：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境（抗扰度包括：1.辐射敏感度试验、2.工频磁场辐射敏感度试验、3.射频场感应的传导敏感度、4.电快速瞬态脉冲群抗扰度、5.浪涌抗扰度、6.电压跌落与中断抗扰度、7.电力线感应/接触、8.静电放电抗扰度）。Ⅱ、整流器与静态旁路两路市电输入KI和KP，Ⅲ、逆变器因过载跳旁路后，过载解除能自动恢复为逆变器供电。
二、轨道交通通信信号电源系统的工业型UPS选型和改进方案。
图3 改进后轨道交通通信电源系统
图4 改进后轨道交通信号电源系统
从图3和图4中可以看出，在轨道交通通信信号电源工业型UPS系统中，UPS的整流器与静态旁路，有两路市电输入KI和KP，杜绝了只有输入开关KI的风险。稳压器电源只给旁路供电，因为，工业型UPS的主输入，即整流器输入不需要稳压器来保护，且稳压器的响应时间通常在1秒左右，适合长时间的高电压或低电压调整，如果旁路备用电源电压时常不稳时，可用稳压器来调整，毕竟UPS跳旁路时，旁路备用电源是直接供给负载的。
另外，在这里要强调一下工业型UPS的问题，工业型UPS用一句话来总结，其实就是可 靠性比商业型UPS高。
UPS系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性,。长期以来，人们只用产品的技术性能指标作为衡量UPS质量好坏的标志，这只反映了UPS产品质量好坏的一个次要方面，还不能反映UPS产品质量的主要方面。因为，如果UPS产品不可靠，即使其技术性能再卓越也得不到发挥。从某种意义上说，可靠性可以综合反映UPS产品的质量。
首先，产品依照标准的原则，顺序为：专用产品类标准→产品类标准→通用标准。也就是说：专用产品类标准为高等级，它的适应性和可靠性最高。就UPS这类电力电子产品而言，我们通常以应用领域来分类。如下图：
工业型UPS就显性而言有三要素即：Ⅰ、高等级的抗扰度，应用于严苛的电气环境（抗扰度包括：1.辐射敏感度试验、2.工频磁场辐射敏感度试验、3.射频场感应的传导敏感度、4.电快速瞬态脉冲群抗扰度、5.浪涌抗扰度、6.电压跌落与中断抗扰度、7.电力线感应/接触、8.静电放电抗扰度）。Ⅱ、可选配的高等级IP防护等级，应用于恶劣的空间环境。Ⅲ、工频变压器的电气隔离，可再生一个TN-S系统或IT系统，即零线灵活更好的服务于用户，也可减少系统风险。在这三要素中，唯有第一条是有标准可寻的。在IEC62040-2-2005，EMC电磁兼容标准中，把UPS分为C1、C2、C3、C4类，即居民区、商业区和轻工业区、工业区、特殊定制区。
在环境方面，商业级UPS通常应用于IDC机房内，对温度、湿度、粉尘、腐蚀性气体有严格的要求，不能用于严酷场合，而工业级UPS则通常应用于高温高湿多粉尘或盐雾的场合；在可靠性方面，商业级UPS设计寿命通常在5年左右，而工业级UPS则通过选用工业级甚至军用级器件、增大冗余度、强化工艺设计和提高安全性配置等技术使产品寿命达到甚至超过20年。另外，在电气环境、负载特性、机械强度、电气隔离、输入输出保护、通讯接口、旁路要求、附件选择、IP防护等级和钣金要求等方面，市场对工业级UPS的要求均远高于商业级UPS。以上所述，工业型UPS最大的特点就是安全可靠，安全可靠是工业型UPS压到一切的前提。
要铸就高可靠性的UPS，以下两点尤为重要：
1、成熟的产品设计开发。可靠性的精髓在于可靠性设计，只有做好可靠性设计才能提升产品质量。可靠性的提升主要集中在研发阶段、定型之前。就工业级UPS而言，要大量的工业电气环境资料及负载情况，来验证各种主电路的适应性、PCB板的布局合理性及样品、成品的EMC电磁兼容性。任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当的 措施消除其中的一个。这样产品的电磁干扰 EMI、电磁抗扰性EMS才能符合标准要求，在相应的电气环境中运行可靠。其次，UPS产品的使用环境日益严酷。从热带到寒带，从陆地到蓝海，从高空到宇宙空间，经受着不同的环境条件，除温度、湿度影响外，盐雾、冲击、振动等对UPS的影响，导致产品失效的可能性也会增大。因此，不仅是EMC抗扰度，单就外观上就可以看出工业型UPS的结构坚固性，从这个层面来说每一个行业都应该有相应行业的专用UPS。
2、成熟的产品制作工艺。我们知道同样的产品图纸，不同的生产厂出来的产品质量，即便是高度标准化生产的今天也显然会参差不齐。这就是成熟的制作工艺基础的问题，它需要长期经验的积累，就是说要有时间长度的工厂才具有此类特质。
任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致UPS系统发生故障。UPS系统属于典型的电力电子产品，一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管(GTO)，电力双极型晶体管(BJT)，电力场效应管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件全速发展(全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断)。使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合)为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。
轨道信号 篇6
关键词：轨道交通信号；计轴设备；应用
1 引言
近年来，我国的轨道交通事业获得了较大程度的发展。而在这个过程中，轨道交通所涉及到的各类设备专业逐步为人们所熟知，其中信号系统作为轨道交通列车安全卫士得到了高度重视。近年来，无论是国外还是国内对于信号设备都具有越来越高的要求，通过对信号系统相关技术的提升，不仅降低了现场设备应用的故障，也大大提高了行车运营效率，而计轴作为区分区段占用/空闲的检测系统也得到了广泛应用。
2 计轴设备工作原理
计轴按照一定的间隔（几百米甚至几公里）在线路上安装，主要用于来检测无通信列车的位置以及处理正确的联锁进路。如图1为室外计轴磁头的安装情况。
如图2、图3所示详细描述了计轴工作的原理，当车轮跨越DSS，两个相互独立、电路分离的传感器单元分别感应出车轮脉冲信号。两路脉冲信号必须满足有先后有重叠的特征，这样车轮传感器会计入或计出一轴，从而判断列车的位置。两路脉冲信号的相位关系代表车轮的运动方向，系统以此来识别车轮运行方向。
车轮从轨道区段一端的DSS进入区段，然后从区段另一端的DSS离开区段。在这个过程中计轴设备完成了一个完整计轴过程，其表现结果即为轨道区段从空闲到占用，又从占用到空闲。
3 计轴设备的应用
3.1 应用
对于计轴设备来说，其在轨道交通信号方面的应用已经经历了很多个阶段，从机械式、电子管到集成电路，其技术方式也从最开始的机械、电子技术方式逐渐演变成了目前的微处理器技术方式，不仅使得其所具有的技术效率得到了很大的提升，对于系统所具有的安全性以及可靠性也是一种非常大的进步。其中，JZ型计轴设备是我国目前最为主流，也是应用最多的一种计轴设备类型，应用在各大城市轨道交通中。
3.1.1 闭塞分区检查
对于该功能，其主要是根据信号系统所具有的单线自动闭塞方式来说的，为了提升单线区段所具备的运输能力，我们以计轴设备作为基础进行区段处理，对区间闭塞分区的占用情况进行检查，从而以此来帮助我们大幅度的提升信號系统所具有的稳定性以及安全性。
3.1.2 轨道区段占用检查
在该功能中，对于长大轨道等具有道床电阻的区段来说，可以在原有轨道电路中增加计轴检测设备进行叠加，以此来解决轨道区段中电阻情况过低、道床泄漏情况过大的问题，可以提高整个区间闭塞设备的运用可靠性、安全性，提高列车运行通过能力。另外，在停车场或者车辆段中，越来越多的地铁也安装计轴设备来实现区段的占用/空闲检测。通过计轴设备的应用，使得列车的占用不再受道床条件等环境因素的影响，并通过计轴叠加以及计轴设备的应用来对因为道床环境潮湿以及钢轨锈蚀等情况而造成的“红光带”、“白光带”等问题进行解决，从而保障其设备检测的安全性、稳定性，使得轨道的行车效率也能够得到进一步的提升。
3.2 计轴应用存在的问题
在我们对轨道交通计轴设备实际应用的过程中，仍有一些问题是我们必须要引起关注的：
第一，传输线缆所具有的特性问题。计轴设备，主要分为室外设备以及室内设备，室内外设备相连的电缆是保证计轴可靠工作、信息可靠传输的途径，选择合适的适应当地空气环境的计轴专用电缆比不可少，并对计轴的布线规范进行严格把控，按照安装要求进行施工验收，以此对线缆的施工质量进行保障。而对于部分较为繁忙的干线来说，为了能够进一步的提升线路所具有的抗干扰能力，我们则可以在搭设线路的同时通过铝护套的应用实现对数字信号电缆进行更好的屏蔽，避免出现信号干扰。
第二，是计轴的安装问题。因为室外计轴磁头是安装在钢轨上，而室内设备对于计轴磁头的检测要求较高，其安装精度要求也较高，所在安装时必须严格按照安装规范、安装手册进行安装。
第三，是应用环境问题。每个城市的环境温度、湿度、空气中所包含的杂质等物质不同，造成计轴在实际使用过程中会因为环境的变化而受到一定的影响，特别是化学物质的影响，虽然说设备都是防水的，但是空气却是无处不在，而设备在密封的同时也要考虑到自身所能承受的耐热能力问题，对于附近有化工厂的地区要在设备生产时做特殊处理，以保证设备的可靠运用。
最后，是外界干扰问题。外界干扰不会造成设备的损坏，但是会对计轴设备的正常应用产生较大的影响。对此，就需要我们能够将计轴设备的施工以及维修等工作不断的进行规范，并通过完善施工、管理办法的建立来更好的提升我们在轨道交通设备维护工程中不同部门之间的良好沟通协作，不仅仅是负责维护计轴的部门，还包括其他相关轨行区的专业作业，并以此来避免因为外界的原因对于设备所产生的干扰，如信号维修不规范、施工损坏、划轴造成的区段占用等等。另外，也需要我们能够进一步的加强计轴设备所具有自诊断功能以及监测功能的应用，以此来使设备得以更为稳定的运行。
4 结束语
在本文中，我们对于轨道交通信号领域计轴设备的应用进行了一定的研究与分析，并将实际工作的过程中所发现的一些实际应用的问题进行了分析阐述，并提出了见解，后续仍然需要我们在对该产品在设计及实际使用中逐步完善，从而更好的将其运用到实际工作中。
参考文献：
[1]黄忠礼，胡树宣.借鉴国外技术研发国产计轴设备[J].铁路通信信号工程技术.2010（01）：73-74.
[2]周长义，周萍，康胜.计轴轨道箱温度自动测试系统的设计与实现[J].哈尔滨铁道科技.2009（02）：101-102.
城市轨道交通信号平面布置图设计 篇7
铁路信号平面布置图包括车站信号平面布置图和区间信号平面布置图, 车站设有进站信号机和出发信号机。城市轨道交通线路及车站的布置与铁路有所区别, 多数车站没有咽喉区, 也无到发线, 因此信号平面布置与铁路也有区别。
城市轨道交通信号系统几乎都采用基于通信的列车自动控制系统CBTC, 地铁设计规范中只强调设置道岔防护信号机, 工程应用中结合CBTC系统的特点和保障模式下的降级运营要求, 设置了出发信号机和区间通过信号机。
由于不同类型CBTC系统的设计理念不同, 业主和设计院对轨道交通运营及设计规范的理解程度不同, 导致各条线路的信号平面布置不尽相同。下面分析几个城市轨道交通信号平面布置的案例, 意在提出比较合理的轨道交通信号系统设计方案。
2 道岔防护信号机
2.1 单渡线区域的信号机布置分析
地铁设计规范中规定ATC控制区的线路上应设置道岔防护信号机, 因此, 在单渡线区段的信号机多采用图1 (a) 的布置。
图1 (a) 是典型的带有单渡线道岔的车站信号平面布置图, S101、S102、S202、S301、S302为两灯位出发信号机, S201为出发兼道岔防护信号机, S204为区间通过信号机, S203、S205、S207为道岔防护信号机。带有道岔防护性质的信号机采用三灯位信号机, 三灯位信号机定位显示为红灯, 两灯位信号定位显示绿灯。
现行的和即将颁布的地铁设计规范中都没有信号机显示速度的规定, 多数轨道交通线路信号系统的设计文件中也没有规定信号机显示速度的含义, 只说明:出发信号机和区间信号机开放显示绿灯时表明进路开放至下一信号机;道岔防护性质的信号机开放绿灯时表明进路开放至下一信号机, 且进路中的所有道岔都开通直向;道岔防护性质的信号机显示黄灯时表明进路开放至下一信号机, 且进路中至少有一组道岔开通侧向;道岔防护性质的信号机采用绿黄显示时, 表示开放引导信号。
也有的线路将两灯位信号机设置成三灯位信号机, 都具备开放绿黄引导信号的功能, 其余显示意义相同, 其线路布置见图1 (b) 。
图1 (a) 、 (b) 的布置方式都是将每组渡线道岔采用4个信号机进行防护, 信号机的显示都是开放至下一架信号机。
根据城市轨道交通CBTC系统对列车进路的控制方式, 出发信号机和道岔防护信号机作为进路的终端时, 需要设置保护区段 (Overlap) 。
根据运营经验, 将岔前和岔后都设置道岔防护信号机, 对城市轨道交通列车的运行不太合适, 下面分析S201和S205信号机的显示 (见图2) 。
S205信号机开放绿灯的条件是:进路方向正确、T201道岔区段空闲并锁闭、T0201站台区段空闲、T202保护区段空闲。
如果是6辆编组列车, 站台区段长度为120 m, 保护区段长度一般为50 m, 道岔防护信号机S205内方的道岔区段长度约为60 m, 则S205信号机开放绿灯, 而防护的距离为230 m, 按线路最高运行速度为80 km/h, 且制动加速度按1.0 m/s2计算, 制动距离为247 m, S202和S205两个信号机间的距离小于紧急制动距离。而这2个信号机间的显示没有关系, 即S202信号机显示红灯时S205信号机可以点绿灯。
虽然城市轨道交通在正常运营模式下为车载设备自动控制列车运行, 但车载设备故障时应以地面信号显示行车, 而绿灯的速度含义又不明确, 这就有可能通过绿灯信号机的速度比较高, 那么S205信号机的设置有潜在的不安全因素。另一方面, 根据城市轨道交通联锁设备的进路设置原则, 当开放S201至S205信号机的进路时, T201道岔区段要作为该进路的保护区段, 201道岔锁闭, T201区段空闲, 并不能达到开放S201信号机进路的同时能利用201/203道岔反位的进路而提高效率的目的。
由于S201信号机的开放并不能表明列车是运行到下一站还是到区间下一架信号机前停车, 所以在车载设备故障情况下, 司机要么询问调度员, 要么只能低速行车, 严重影响了故障情况下的行车效率。为解决这一矛盾, 有些轨道交通线路增加了闪光显示, 即出发信号机闪绿灯时提示司机开到下一站停车, 只开绿灯时是开到区间下一架信号机前停车。
综上所述, D205信号机的设置是没有意义的, 不能提高行车效率, 而且按信号显示行车时有潜在的不安全因素。由于在平面设计中布置了D205信号机, 信号供货商就要求在CBTC设备故障时列车只能按25 km/h的速度限速运行, 在信号系统的安全证书中增加了安全限制条件, 而在ATP设备故障的情况下, 按25 km/h的速度行车没有效率保障, 所以应取消D205信号机设置。
针对地铁平均站间距短和站台是运营目标停车点的线路及运营特点, 司机在出发信号机开放后将列车开到下一站停车是安全且运行效率最高的行车方式, 故障模式下采用站间行车的模式是合适的。由于站间距短, 站间行车也能做到3 min的行车间隔而旅行速度不受影响。若在点式模式下行车, 区间不设置信号机, 在出发信号机开放的情况下, 列车经过出发信号机后就按完整的区间行车曲线运行到下一站, 更是最安全和最优化的行车方式。
取消道岔前后的信号机, 利用出发信号机防护道岔, 当信号机开放时检查道岔的状态, 待锁闭道岔并开放信号后将道岔锁在规定的位置, 能够保证道岔的安全, 且与设计规范也不矛盾。
为尽可能在区间不设置信号机, 信号设计者与线路设计配合, 将201/203道岔的布置方式改变, 合理的线路配置和信号机平面布置见图3。
城市轨道交通的车站站台是运营的目标停车点, 无论列车在点式ATP模式下运行还是在联锁模式下运行, 列车自本站出发至下一站台停车的站间运行方式总是安全和高效的运行模式, 对于城市轨道交通平均1.2 km/h的站间距来说, 行车间隔是能够达到3 min的, 而且不影响旅行速度。
采用图3的道岔和信号机布置方式, 信号机统一采用三灯位, 只布置出发信号机, 定位为红灯显示, 能够防护道岔, 也具备引导信号的显示。信号机开放指示列车开到下一站, 绿灯表示进路中如果有道岔, 则所有道岔都在开通直向的位置, 黄灯表示进路中至少有一组道岔在开通侧向的位置。
2.2 停车线区域的信号机布置分析
在城市轨道交通线路设计中, 每隔几个车站就会设置故障列车停留线, 且停车线的设计会根据车辆段和停车场的位置来配线, 典型的停车线布置见图4。
按照地铁设计规范在停车线区域设置道岔设防护信号机, 有些项目采用了图4所示的信号平面设计, 各个道岔采用道岔防护信号机包围。这样的布置在按照信号机行车时是没有行车效率的。首先S106、S111信号机没有任何用处。即便是以S106和S111信号机为终端的进路不设置保护区段, 在地铁运营中也不会使用在以这2个信号机为终端进路的同时, 应用其防护道岔反位同时作业进路。如果这样作业, 在同一个区间存在同时相向运行的列车, 冒进信号就会有发生正面冲突的可能。
对于S108信号机, 由于离站台较近, 同样存在S102信号机为红灯时该信号机显示绿灯, 而两信号机间的距离满足不了制动距离要求的问题;同时受停车线长度的限制, S108与S104信号机间的距离较近, 约190 m, 在点式ATP降级模式下, S108信号机预告信标的设置必须让列车在接近S104信号机前就降速, 这样在区间没有追踪的情况下也需低速运行, 降低了运行效率, 因此, S108信号机也不应设置。同样, S105信号机也影响区间在点式ATP降级模式下的运行效率。
由于202/204道岔的设置是让停车线的列车按正向运行返回停车场或车辆段, 所以S103反向信号机的设置也完全没有必要。停车线区域合理的信号机设置见图5。
3尽头线信号机
城市轨道交通信号设备平面布置图设计中, 为提醒司机在降级及后备运行模式下人工驾驶列车折返作业时不让列车撞上滑动车挡, 在尽头线的车挡处设置了常点红灯的尽头信号机, 然而有些线路的信号平面布置图中将安全线的车挡处布置了常点红灯的尽头信号机 (见图6) 。
由于联锁进路中不存在开放S101信号机至安全线的进路, 在安全线处设置红灯尽头信号机, 不能也没有必要提醒司机在安全线的滑动车挡前停车。如果列车使往安全线, 那么列车已经撞过了S101的红灯信号, 在安全线前也是无法停车的。安全线实际上也是避难线, 在安全线处设置红灯尽头信号机完全是概念不清, 应将其取消, 正确布置见图7。
4 城市轨道交通信号平面布置图设计建议
我国的城市轨道交通建设已经走向了成熟阶段, 信号平面布置图的设计应结合CBTC系统的应用情况, 在CBTC模式下是以车载设备控制列车自动运行, CBTC模式下行车是主要运行模式, 设置信号机只是为降级及后备运营模式服务。因此不要尽可能多的考虑后备运营而布置过多的信号机, 特别是用道岔防护信号机将每组道岔包围起来, 是硬套规范的表现。地铁设计规范中要求设置道岔防护信号机, 但并不是要求在岔前和岔后都设置信号机, 应根据城市轨道交通线路的运营特点布置信号机, 简化信号机的布置, 使进路简单, 符合移动闭塞的设计理念。过多设置信号机, 进路过多, 使整个CBTC系统结构复杂, 影响CBTC系统的可靠性。
浅谈城市轨道交通的无线信号覆盖 篇8
与传统的陆地通信网建设一样, 城市轨道交通公用通信必须具备全程全网的基本特征, 同时又有其自身的不同特点。地下轨道交通公用通信主要在地下且大部分在隧道里面建设, 这样一来, 如何保证在隧道区间、站厅层和站台层无线通信信号的无缝覆盖, 以及行人进出地铁站和列车在隧道区间越区切换的顺利进行就成了一个重要问题。本文结合南京地铁二号线及一号线南延线移动通信系统建设实际, 就城市地下轨道交通的公网移动通信的无线覆盖问题进行探讨。
1 城市地下轨道交通通信系统的组成
地下轨道交通通信系统主要由专用通信、公安通信、公网通信3个通信系统组成。公网通信系统应满足地铁公众通信服务, 将电信运营商移动通信系统覆盖至地铁全程地下空间。公网通信系统由传输系统、移动通信引入系统、集中监测告警系统、电源系统等组成。移动通信引入系统是多种公网无线信号合路及分配网络, 可提供和预留不同制式的射频信号合路, 通过天馈方式和漏缆方式将信号覆盖于地下车站和隧道空间。
当条件允许时, 专用通信系统、公网通信引入系统和公安通信系统宜共建共享相应的基础设施和网络资源。
2 地下轨道交通的公网无线覆盖
城市轨道交通的主要形式为地铁。地铁地下站有“站台”“站厅”“商业层”和“设备层”之分。“站台层”为上下列车点, 和隧道同层;“设备层”为地铁专网和公网设备的安装地点, 一般在“站厅层”和“站台层”之间。“商业层”则通常和站厅层同层。
在对地铁地下车站进行无线覆盖时需要考虑地下站的结构对信号覆盖的影响, 行人出入地铁站时和列车在隧道内行驶时以及列车进出隧道洞口时移动通信网络小区信号切换的影响。
为满足移动运营商公共无线信号在地铁内的延伸和覆盖, 在地下车站设置了公网通信机房。各运营商的信源设备与配套的传输、电源设备等, 均安装在各地下车站的通信机房内, 各运营商的信号经POI (point of interface) ———多系统接入平台, 包含相应信源的功率放大器———合路后, 经天馈系统 (采用泄漏同轴电缆、天线和馈缆) 的传输和辐射, 完成对所有地下车站站厅、站台层、商业层和地下隧道区间无线信号盲区的覆盖。如图1所示。
2.1 地下轨道交通无线信号覆盖方式
2.1.1站台、站厅层的覆盖
站台及站厅覆盖主要有3种方式:室内吸顶天线阵覆盖, 室内定向天线覆盖, 泄漏电缆覆盖。
2.1.1.1室内吸顶天线阵覆盖
信号覆盖均匀, 吸顶天线可以暗装, 部分需要明装, 对地铁内饰装修环境影响不大, 作为站台及站厅内的首选覆盖方式。
另外, 采用此种方式, 便于日后2G、3G扩容时控制切换区间;泄漏电缆只需要从隧道口开始布放, 节省成本和隧道区间覆盖功率。
2.1.1.2定向天线覆盖
信号覆盖不均匀, 某些拐角区域由于楼梯等建筑阻挡致使信号急剧下降, 部分工作区域、设备间等区域难以覆盖。另外此种方式不便伪装, 影响地铁整体内饰。但是天线数量少, 施工简单, 当无法使用室内吸顶天线阵覆盖时, 可作为备选方案。
2.1.1.3泄漏电缆覆盖
信号覆盖电平相对均匀, 但是其造价高、施工复杂, 并且部分区域无法走线, 如工作区域以及站台层部分墙壁为整板壁画时。因此不建议采用该方式覆盖站厅、站台部分。
1) 地下岛式站台。
岛式站台利用两侧隧道内漏缆辐射信号进行覆盖。考虑到站台屏蔽门和列车停靠站台时对信号的阻挡, 可在站台层加装全向吸顶天线进行覆盖, 同时也有利于信号越区切换和位置更新。
2) 地下侧式站台。
由于现场安装环境影响, 可能导致某些侧式站台轨道两侧不具备布设漏缆的条件, 因此站台和轨道均依靠站台层全向吸顶天线进行覆盖, 天线布设充分考虑站台屏蔽门、车体以及人群拥挤对靠站列车内信号的影响。
2.1.2 隧道区间的覆盖
地下站沿线隧道区间, 采用泄漏电缆完成无线信号覆盖。泄漏电缆集信号传输、发射与接收等功能于一体, 同时具有同轴电缆和天线的双重作用, 适应现有的各种无线通信体制。
2.2 地下轨道交通的无线信号切换
所谓切换, 就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区, 或者由于外界干扰而造成通话质量下降时, 必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去, 以继续保持通话的过程。切换是移动通信系统中一项非常重要的技术, 切换失败会导致掉话, 影响网络的运行质量。因此, 切换成功率 (包括切入和切出) 是对移动通信网络考核的一项重要指标。
地铁覆盖时需要考虑的切换主要分为两个方面:行人出入地下站通道的切换和地铁隧道区间的切换。
2.2.1 行人出入地下站通道的切换
乘客出入地铁站, 会造成室外宏基站信号和地铁站厅信号之间的切换。由于GSM900是硬切换系统, 因此首先以GSM系统为例进行分析。
乘客出入地铁站厅的过程中, 自动扶梯运动产生的瑞利衰落及人群拥挤产生的信号衰落, 导致手机信号强度锐减, 造成信号重叠区域 (切换区) 不够。只要保证两个小区信号重叠区边缘场强在-85 d Bm以上, 即可确保信号良好无间断地切换。
假设乘客行进的时间为4 s, 行进的速度为1.5 m/s, 则走过出入口的距离为:4 s×1.5 m/s=6 m。由于地铁站内外场强相等, 只要确保行人出地铁站6 m后, 信号电平在-85 d Bm以上, 即可保证乘客经过地铁出口时切换平稳。移动终端出入地铁站时, 站厅信号与室外信号电平场强变化如图2所示。
对于CDMA和3G系统, 其切换一般为软切换方式, 切换时间短 (一般小于1 s) , 在与GSM网络类似条件下更容易实现良好的切换。
2.2.2 隧道内切换
根据国内外地铁移动通信工程设计经验, 地铁无线通信进行单次正常切换需要6 s, 对于切换区应取单次成功切换时间的2倍, 为12 s, 保证一次成功切换不成功再进行2次切换。列车最高时速为80 km/h, 12 s内行进距离为:L=266 m。在理想情况下, 本小区与相邻小区信号在泄漏电缆中传输损耗是相同的, 故它们的场强衰减特性曲线相对于它们的交点是对称的, 所以泄漏电缆越区切换损耗余量在距离上可由本小区和相邻小区各负担一半, 即1/2×266 m=133 m。对应于泄漏同轴电缆传输损耗为24 d B/km, 越区切换损耗余量为24 d B/km× (1/1000) ×133 m=3.1 d B, 所以, 要保证隧道中的切换区长度超过266 m。根据漏缆指标计算得知:900 MHz信号在133 m的漏缆中共衰减3.1 d B, 所以在最坏情况下原小区的900 MHz信号将衰减到-80-3.1=-83.1 d Bm, 将驶入小区的900 MHz信号强度增强到-80+3.1=76.9 d Bm, 信号强度相差6 d B, 可通过场强比较的方式进行切换。我们只要保证切换区长度达到266 m, 即可达到移动台良好无间断的切换要求。如图3所示。
切换区域的设置是保证切换成功率的关键。一般最小切换区域为:Smin=vt。式中Smin为最小切换区间长度, v为列车运行速度, t为切换时间。故不同速等级下地铁列车的最小切换区域见表1。
3 地铁二号线覆盖方案与工程实践
南京地铁二号线及一号线南延线, 地铁建设方已经建设了地铁站台、站厅以及隧道漏缆覆盖系统。由于系统建设比较早, 没有充分考虑3G移动通信系统的覆盖需求, 且在整个车站内部、地铁出入口 (人出入口) 、隧道区间和隧道洞口等尚不能很好满足网络覆盖的质量和切换需求, 因此需要对现有室内分布系统和隧道漏缆覆盖系统进行改造。主要改造内容如下:
3.1 3G引入改造
地铁建设方在移动电话引入系统中已初步考虑到3G系统的引入条件, 站厅、站台采用泄漏电缆及分布式天线阵方式覆盖, 所采用的无源器件、天线、馈线均涵盖3G频段, 泄漏电缆与天线布放也基于3G网络的要求设计, 现有室内射频信号分布系统可支持3G信号引入覆盖的要求。
隧道区间系统的泄漏电缆与射频电缆均采用宽频指标, 频率上限为2.5 G MHz, 可直接引入3G系统信号。但所采用的POI设备并不具备3G信号的合路条件, 需要对合路系统进行改造。
3.2 站台、站厅分区改造
南京地铁二号线及一号线南延线改造工程中, 站厅、设备层、换乘厅, 商业区及联络, 人行通道等, 均采用宽频小天线的方式进行覆盖, 射频同轴电缆走线采用楼板吊挂方式。
根据以往工程项目的经验, 地铁站厅较为空旷, 并且各站点装修情况也不相同, 无论是从经济投资的角度还是从工程实施的角度考虑, 在地下车站站厅层、设备层、公共区域及部分出入口通道, 均可以采用全向吸顶小天线进行覆盖, 既能够避免破坏站厅公共区域的装修美观, 又能安装灵活, 可确保信号覆盖各个角落。此外, 考虑到二号线换乘站较多, 对于部分较长的联络通道或狭长的出入通道可采用线径较细的泄漏同轴电缆进行覆盖, 同时合理控制切换区域的信号强度。
南京地铁二号线及一号线南延线各地下站的站台类型分为岛式和侧式, 根据车站的结构和引入信号要求的不同, 采用不同的分布系统设计方案。
在原覆盖系统中已设置了一套有源系统覆盖整个站台、站厅 (商业层、设备层等) 以及隧道。由于一号南延线和二号线有部分站台站厅比较大, 因此考虑实行站台、站厅分区改造。图4、图5为系统改造示意图。
站台层通常利用过站台的泄漏同轴电缆进行信号覆盖, 但在本系统中充分考虑屏蔽门对站台信号的影响。
初期考虑:为了加强隧道内和站台站厅的覆盖效果, 一号南延线和二号线共计24个站点均考虑进行站台站厅分区改造。后经过多方沟通, 确定需要分区改造的站点为二号线集庆门大街站和新街口站, 一号南延线河定桥站。改造站点见表2。
3.3 车站出入口增设天线
在原有室内分布系统中, 出口位置均没有设置天线, 根据实际经验, 移动通信用户在乘坐自动扶梯进出地铁车站时, 由于自动扶梯运动产生瑞利衰落以及人群拥挤而产生的信号衰落, 使手机信号强度锐减, 造成信号重叠区域 (切换区) 不够, 易造成用户通话中断, 发生掉话现象。
由前文分析可知, 只要确保行人出地铁站6 m后, 信号电平在-85 d Bm以上, 即可保证乘客经过地铁出口时切换平稳。所以, 只需要在出入口位置增加天线, 即可以保证出入口信号电平在-85 d Bm以上, 从而可以确保行人进出地铁站无线信号覆盖的稳定性。
3.4 对地铁隧道及隧道洞口的改造
在南京地铁二号线及一号线南延线公网无线通信系统中采用分缆辐射方式, 上下行信号分开传输, 增加了收发的空间隔离度。泄漏电缆系统上行链路和下行链路各用一条泄漏电缆, 双线双隧道中每条隧道均用一收一发共两条电缆, 在各个区间从相应的车站引出, 连续贯通整个区间。
针对区间分布系统的设计, 综合考虑将来3G网络的引入要求, 在长隧道区间内, 采用增加信源方式的组网方案。
2G系统:在南京地铁二号线及一号线南延线的最长的4个隧道洞口的区间, 各加装一套GSM/CDMA光纤直放站, 实现中长隧道区间各公网通信系统的延伸覆盖并与室外信号过渡。
3G系统:在将来3G扩展过程中, 根据南京地铁二号线及一号线南延线区间长度各不相同, 分别加装1~2套RRU (射频拉远单元) 设备, 满足各区间各系统信号网络覆盖指标, 并结合2G区间分布系统的设计, 合理设置接入点, 在满足覆盖要求的前提下, 尽可能减少漏缆开断。
地铁隧道洞口狭长封闭的特殊结构, 造成室外信号本身很难延伸到隧道内, 当列车高速驶入隧道洞口时, 在极短的时间内服务小区的信号电平急剧下降, 使得移动台没有足够的时间完成整个切换过程, 导致通话信号越区切换失败, 掉话率升高。同样情况也发生在列车高速驶出隧道洞口的过程中。
原系统使用漏缆信号加装定向天线覆盖隧道口, 此方案不能满足隧道口切换的需求。考虑在6个隧道口加装有源设备 (联通GSM、WCDMA, 移动GSM、TD, 电信CDMA) 。用POI合路覆盖隧道和洞口外。改造原理如图6所示。
在对原系统的改造方案进行认真论证后各方取得共识, 联合建设, 共同推进, 全部覆盖系统按期改造完成, 于地铁正式开通前, 分成3个阶段, 将站点和隧道线分两种场景对地铁无线覆盖系统进行了测试, 并对发现的问题进行了优化、调整和复测, 特别是对3G信号覆盖的测试。测试内容包括整个站台及隧道的覆盖情况、各小区的覆盖范围、各小区的业务验证及同站内的两个小区切换验证等项目, 现场测试结果覆盖情况均正常, 确保了地铁开通后的无线信号覆盖质量。
4 结束语
轨道信号 篇9
关键词：25Hz轨道电路信号,故障,处理方法
1 25Hz轨道电路的组成及工作原理
所谓轨道电路就是指在借助铁路信号的基础上实现铁路自动控制的一种设备, 它的最基本原理就是轨道信号的相关原理。通过轨道电路可以实现列车的自动检测以及可以确定列车的位置, 因此对于列车的故障检测以及列车的安全运行具有重要的作用。而在25Hz轨道电路将采用二元二位轨道继电器, 这种继电器具有很高的敏感性以及可以自行选择相位, 因此在使用这种滤波器之后就不需要再设置滤波器就可以满足轨道电路的基本需求, 这也使得连续式供电式的轨道电路的运行成为了可能[1]。另外25Hz轨道电路的送电端设备和受电端设备中还包括轨道变压器、电阻、保险等器件, 这些器件共同组成了一个完整的轨道电路系统。25Hz轨道电路中采用的是几种调相, 因此只需要根据轨道电路的实际长度就可以进行供电电压的调节。除此之外, 25Hz轨道电路的耗能很少, 因此在节能以及轨道的长度方面也具有很大的优势。
一般情况下, 轨道电路的信号电源都是由特定的分频器提供的, 因此25Hz轨道电路的信号电源就是直接由铁磁分频器提供的, 这种也是电源区别于50Hz牵引电流的主要表现。在轨道电路系统之中有轨道线圈和局部线圈两种, 当这两种线圈达到一定的相位要求或是已经满足电压需求时, 轨道电路就会处于未工作状态, 整个线路是处在一个空闲阶段。而当轨道电路被列车占用时, 轨道电路就会形成分路, 这时候将处于一个分路状态[2]。
2 25Hz轨道电路信号的常见故障及其处理办法
做好25Hz轨道电路信号的故障处理工作是保障铁路正常运行的基础, 而在轨道电路信号故障处理的过程中, 还需要遵循一定的处理程序。首先要在列车的行车室或是轨道电路的信号楼判断轨道电路是否发生故障, 当故障影响到列车的正常行驶时要立即停用, 并及时联系相关人员进行解决。然后要对故障进行初步的判断, 包括故障的原因分析、故障的范围等等。其次要进行障碍处理, 处理过程中要遵循“先室内后室外”的原则, 待故障处理结束后再恢复通车[3]。以下将对25Hz轨道电路信号的常见故障及其处理办法进行简单的介绍和分析。
2.1 轨道电路空闲红光带
轨道电路空闲红光带作为25Hz轨道电路信号设备最常见而且发生故障率较高的故障之一, 一旦发生故障, 对于列车的安全行驶就会造成严重的威胁, 因此对于轨道电路空闲红光带故障进行研究和分析具有重要的现实意义。以下将对该故障进行简单的分析。
2.1.1 故障产生的原因
(1) 钢轨折断。钢轨折断是造成轨道电路出现空闲红光带的一个重要原因, 而这种现象出现在冬季的几率比较大, 当钢轨折断之后, 轨道电路就会持续出现红光带, 这种情况是很容易检测出来的[4]。而在开春时或隧道内, 尽管钢轨发生折断, 它们的断切面仍会有少部分接触, 这就给故障检测带来了困难, 而不能准确判断断轨位置。
(2) 绝缘接头处发生故障。这种故障的主要表现为单侧的绝缘将会发生接触不良, 而另一侧则又容易通过相关的扣件发生短路, 此外在极性交叉处的绝缘接头也非常容易发生短路现象, 从而导致产生空闲红光带。
(3) 其他原因。其他部位短路、外界干扰因素影响、自然灾害、相关的设备发生故障等都会造成轨道电路空闲红光带。
2.1.2 故障处理方法和途径
(1) 加强钢轨的管理工作。对于钢轨要进行定时定点的检查, 特别是在寒冷的冬季之前更要对所有的轨端绝缘处进行全面的检查, 一些磨损严重或是脱落的螺栓要及时更换和处理, 对于一些容易出现故障的路段要进行认真排查, 防止绝缘接头处短路等现象的发生。
(2) 严格控制25Hz轨道电路的零扣件的质量以及做好相关设备零件的整治工作。在进行轨道电路的施工时, 尽量采用质量高、绝缘效果好、耐磨损的零扣件进行施工, 安装完毕后, 要及时进行调试工作。同时要在一定的试用阶段对于所有轨距杆支距杆进行全面测试, 一旦发现问题立即解决。
2.2 室内外设备故障处理
轨道电路从性质上分类, 可分为开路和短路故障。从发生地点分类, 可分为室内和室外故障, 查找顺序应当先室内后室外。无论是室内还是室外发生故障都需要根据故障发生的实际情况进行解决, 如果单纯的是线路设备问题, 要进行线路设备的更换, 如果是短路、开路问题, 要及时控制故障防止故障范围扩大。
2.2.1 查找轨道电路室内故障
当不能直观判断故障点是否在室内时, 利用万用表首先测量分线盘送电和受电端子, 如果正线送电端子有110V电压或侧线送电端子有220V电压, 说明室内送电部分良好, 反之说明室内送电部分故障。如果受电端子电压高于平时正常电压, 说明室内受电端子有断线故障, 如果受电端子比平时正常电压明显下降, 应甩开受电端子进行测量, 如果电压升高, 故障点在室内, 还应测量局部线圈和防雷硒堆部分是否正常, 如果甩开受电端子测电压仍然低为室外故障, 应及时去室外查找。
2.2.2 查找轨道电路室外故障
查找轨道电路室外故障的一般规律可依据以下六句口诀进行:轨道故障莫惊慌, 查找方法测“压”、“流”。“压”、“流”单高朝受走, “压”、“流”双低向送行。延此方向去查找, 故障就在突变处。口诀中提到的“压”、“流”分别指轨面电压和轨条电流。如果在测量中, 发现有“压”高、“流”低的现象, 可判断为开路故障。发生开路故障时, 其现象是送电端电压上升, 回路电流下降。如果在测量中, 发现有“流”高、“压”低的情况, 可判断为短路故障。发生短路故障时, 其现象是送电端电压下降, 回路电流上升[5]。
3 结束语
无论是什么原因引起了25Hz轨道电路信号故障, 都需要引起足够的重视, 绝不能因为忽视一点的小问题而造成无法弥补的后果。但是总的说来, 造成25Hz轨道电路信号故障的主要原因还是受到不平衡牵引脉冲电流的影响, 使得扼流短时出现饱和所致。总之, 我们应该不断的加强故障的研究, 努力创新检测方法和提高轨道电路的科技水平来降低故障的危害和发生率。
参考文献
[1]薛红岩, 董昱, 陈晓伟, 等.25Hz相敏轨道电路分路灵敏度改善方法的研究[J].科技创新导报, 2009 (3) .
[2]苏成国.25Hz微电子相敏轨道电路的故障与维护[J].哈尔滨铁道科技.2009 (1) .
[3]张富春, 赵德鑫.减少25Hz相敏轨道电路分路不良区段[J].铁道通信信号, 2008 (12) .
[4]翟水钦.中软数字调度设备故障处理的方法和程序[J].科技咨询导报, 2006 (20) .
轨道信号 篇10
城市轨道交通信号设备按地域划分为五部分:控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、试车线设备、车载ATC设备, 工程施工具备点多线长、交叉施工多、持续时间长等特点, 施工验收也具备类似的特点, 因此在验收工作开始前必须对验收内容进行详细划分, 对验收流程高度优化。
1 验收内容
信号工程施工质量验收划分为单位工程、子单位工程、分部工程、分项工程和检验批。信号工程作为弱电系统的单位工程进行验收。城市轨道交通信号工程相对规模较大、运行线和车辆段的使用功能差别较大, 因此一般情况下将信号工程按照地域划分为运行线信号工程和车辆段信号工程两个子单位工程, 单位和子单位工程验收由建设单位项目负责人组织, 施工、设计、监理等单位项目负责人参加。将子单位工程按功能或地域等划分为分部工程, 例如运行线信号工程一般划分为电 (光) 缆、信号机、转辙设备、轨旁设备、车载设备、室内设备、联锁、ATC、防雷及接地、设备标识及硬面化等, 车辆段的分部工程划分方式基本一致, 分部工程验收由总监理工程师组织, 施工单位项目负责人和技术、质量负责人等参加。将分部工程按工种、材料、施工工艺、设备类别等划分为分项工程, 并根据施工及质量控制和验收需要划分检验批, 检验批及分项工程验收由监理工程师组织, 施工单位质量负责人等参加。
信号工程的施工质量验收内容可分为四个方面:设备、安装、功能和观感。设备验收指原材料、构配件和设备按进场批次进行验收, 其型号、规格、质量应符合设计要求及相关产品标准的规定。安装验收主要有设备安装、电缆敷设、桥架及保护管安装等, 其验收标准为设备安装牢固, 安装位置、安装方式等应符合设计和相关技术要求;电缆分层敷设, 敷设按照设计要求, 根据规格型号敷设在托架上的相应位置;桥架安装高度和路径符合设计要求, 桥架安装应接地, 接缝处应有连接线或跨接线;保护管宜采用整根材料, 如必须连接时, 在连接处做防水处理, 管口应做防护处理, 保护管应接地, 保护管连接后保证整个系统的电气连通性, 如果设计要求, 保护管要做防火处理。功能验收指单体设备、子系统及系统整体的各项功能全部检验通过, 测试数据和性能指标应符合设计和相关技术要求。观感验收也涉及设备、电缆、桥架及保护管等, 设备安装应排列整齐, 漆饰完好, 铭牌、标记清楚正确, 设备外表完好、无破损;电缆排列整齐, 没有破损、扭绞、交叉, 标识齐全、清晰、不易脱落;桥架固定牢固、横平竖直、内层平整;多根保护管同向敷设时, 应注意间距一致, 整齐划一, 管路应做整体接地连接。
验收工作还要求具备完整的符合国家和地方政府规定的相关技术资料和程序性文件, 包括设计文件、施工图纸、技术说明、设计变更通知书、技术交底、主管部门审批文件、分部分项及检验批验收文件等。
2 验收程序
信号系统安装工程的验收程序分工程预 (初) 验收、竣工验收、最终验收等。各验收阶段要求对工程实体及文件资料进行检查、修补、再检查, 循环往复直至符合合同和相关标准规范的要求, 只有完成前一步程序后方可进行下一步程序。
2.1 预验收
在信号系统完成综合联调后, 施工单位配合建设单位对工程进行预验收。预验收前, 施工单位应进行自检自验, 由项目负责人组织生产、技术、质量、合同、预算及施工人员等共同参加。对检查的全过程要做好记录, 对出现隐患或不符合标准的部位和项目提出整改措施, 要求相关负责人限期整改完成。
施工单位在自检自验合格, 确认符合正式验收条件后, 向监理单位提出预验收申请, 由监理单位组织, 建设、设计、施工等单位参加, 也可邀请工程质量监督机构参与监督, 对工程或部分工程、系统进行预验收。预验收标准应与正式验收一样, 即检查工程是否满足完成设计和合同约定的各项使用要求, 工程质量是否符合标准、设计文件和合同的要求, 工程验收资料是否符合要求等。预验收通过后, 监理单位和建设单位将出具预验收报告。施工单位对预验收中提出的所有问题进行整改修补, 经复验合格后, 方可投入空载试运行。
2.2 竣工验收
试运行通过以后, 施工单位应再次进行自检, 确认工程全部符合竣工验收标准, 经监理单位检查通过后, 可向建设单位提出竣工验收申请。建设单位在收到竣工验收申请后启动竣工验收工作, 确定验收时间, 并提前10天通知施工单位。工程竣工验收工作由建设单位组织, 设计单位、监理单位、施工单位、工程质量监督机构等有关方面参加。
竣工验收要求工程符合相关标准规范、设计和合同的全部要求, 整个验收过程要求在行政主管部门或工程质量监督机构的监督下进行, 验收通过后由建设单位向施工单位发房竣工验收证明书。工程竣工验收合格后, 建设单位应在规定时间内将工程竣工验收报告和有关文件, 报建设行政管理部门备案。
系统竣工验收合格后, 工程进入质量保证期阶段, 质量保质期从竣工验收签署之日起开始计数, 一般情况下质量保证期为2年。建设单位收到信号系统安全评估报告后, 信号系统投入载客试运营。
2.3 最终验收
在质量保证期结束后, 系统能持续平稳的正常运行, 且性能指标和功能指标能达到标准规范、设计和合同的要求, 施工单位可向建设单位提出办理最终验收的手续, 最终验收由建设单位组织, 施工单位协助, 其他有关各方面参加。
3 结束语
信号系统虽然在城市轨道交通建设的投资占比不大, 却是非常重要和关键的部分, 具有不可替代的作用。信号系统为城市轨道交通的指挥控制提供重要的监控支持, 为保障列车和乘客安全, 实现列车运行高效、指挥管理有序发挥着关键作用。由于轨道交通建设工期一般较为紧张, 施工调试时间较为仓促, 且零星的验收工作可能穿插于整个施工阶段, 因此, 提前做好验收准备具有重大的意义。建设、监理、设计、施工等单位与工程质量监督机构可针对具体施工情况事先会商针对性的验收措施, 使验收工作标准化、规范化、透明化, 促进城市轨道交通信号工程施工质量的不断提高。
参考文献
[1]林瑜筠.城市轨道交通信号[M].北京:中国铁道出版社, 2011.
[2]王清训.机电工程管理与实务[M].北京:中国建筑工业出版社, 2015.
[3]汪旭雷.浅析地铁信号系统工程施工验收及设备调试[J].科技展望, 2014 (17) .
轨道信号 篇11
目前, 无论是国产轨道交通信号系统还是国外设备国产化的推广应用, 所遇到的共同问题是缺乏权威机构的安全认证, 而国际通行方法都要求有安全认证这一步。如此, 国内开发的信号系统就难以参加相关项目的招投标。南京恩瑞克就是典型, 因为没有通过国际安全认证, 其开发的信号系统无法在国内的轨道交通中应用。为此, 按照国际安全标准, 结合江苏轨道交通发展的实际情况, 领衔全国建立轨道交通信号系统的安全评估和认证体系势在必行。
1. 相关国际标准
世界发达国家的城市轨道交通系统已经有了百余年的发展历史, 并已经形成一整套科学的安全评估、认证、管理体系, 制定了一系列切实可行的技术标准。
IEC61508是国际电子电工委员会 (IEC) 制定的《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》国际标准, 是进行轨道交通安全评估和论证的重要参考标准。它规范了电气/电子/可编程电子安全相关系统软硬件生存周期的各个阶段的任务和目标, 提供了制定安全需求规范的方法。
欧洲国家在宣传和介绍IEC61508国际标准的同时, 以IEC61508国际标准为基础, 吸收其精髓, 制订了行业标准。例如欧洲电气化标准委员会 (CENELEC) 下属SC9XA委员会制定的以计算机控制的信号系统作为对象的铁道信号标准 (见图1) 。
2. 国外的安全评估体系
欧美国家较早开展轨道交通信号系统的安全研究, 目前已形成了比较完善的安全评估体系, 如英国CASS安全评估框架, 德国TUV评估体系等。它们主要以EN铁路标准为基准, 依托第三方评估机构, 对已有线路和在建项目的信号系统进行安全性论证。以英国CASS安全评估框架为例进行详细说明。
(1) 英国CASS安全评估框架。
CASS是英国工商部 (Department of Trade&Industry) 和健康安全部门 (Health&Safety Executive) 制定的一个安全评估认证框架项目, 为此还成立了CASS策划公司, 它的任务和目标是为基于IEC61508标准的安全相关系统开发标准的认证框架。
在CASS框架中 (见图2) , 评估员由权威部门考核和认证, 并要求独立于运营商和系统制造商;评估员对认证机构负责, 认证机构对客户负责。政府相关监督部门由具有安全认证经验的专家组成。CASS也有自己的技术委员会, 确保满足技术发展的需要。CASS相关的标准和规范会根据IEC61508的修订进行修改。在英国UKAS是唯一授权安全论证的机构, 进行CASS框架认证的机构都要向UKAS申请授权, 系统制造商再向这些UKAS承认认证机构申请评估。CASS公司会对评估员进行考核, 监督评估过程。
(2) 安全评估原则和方法。
目前英国在铁路安全管理中普遍应用ALARP原则 (As Low As Reasonable Practicable) , 将安全相关系统风险分成三类: (1) 足够大的风险, 不能接收; (2) 足够小的风险, 可以忽略; (3) 介于以上两种风险之间的风险, 必须采取适当的、可行的、合理成本下的方法将其降到可以接收的最低程度。
(3) 安全评估过程
在Railtrack铁路咨询公司出版的工程安全管理黄页中把安全评估过程分为两部分:安全审核和安全认证。
安全审核是要检查工程的安全管理是否完善, 能否和安全计划保持一致。评估员应检查安全计划里说明的标准和步骤是否被正确执行, 看工程行为和安全计划是否具有继承性。安全审核最后要有一个安全审核报告, 包括:对项目和安全计划一致性的评价、认为安全计划可行的评价和计划相符或是有所改进的建议。
安全认证是一个判断和系统相关风险扩大或者减小到一定等级的过程。系统的安全要求是安全认证的核心。评估员应根据产品制造商提供的安全事例 (Safety Case) 回顾安全需求规范以评价它对控制系统风险是否已经足够, 以及系统是否满足安全需求规范。进行安全认证的目的就是收集足够的信息来证明系统的风险是可以接受的。
3. 建立轨道交通信号系统安全评估
与认证体系框架设想
借鉴国外先进方法建立自主轨道交通信号系统安全评估与认证体系意义重大, 可以迅速缩小和国际先进水平的差距, 同时轨道交通信号系统的研制开发和应用也可以逐步走向规范化、系统化, 切实保障运行安全。
参照CASS框架, 本文提出轨道交通安全评估与认证体系框架设计, 由轨道交通主管部门牵头, 组织专家组制定安全认证标准和方法, 相关单位可以据此申请成为第三方认证机构, 聘请评估员对于安全相关系统进行安全认证, 包括安全认证机构、标准、认证方法以及相关各方 (政府、设备生产企业、运营单位、认证机构) 之间的制约关系、权利和义务等 (见图3) 。
框架可以概括为以下4个层次。
第一层次:在体系建立初期, 政府主管单位集中安全、质量、科技、生产等管理部门成立轨道交通信号系统安全评估体系领导小组。
第二层次:安全评估体系领导小组组织权威专家和相关技术人员成立权威机构, 进行安全评估相应标准和规范的制订工作。
第三层次:进行安全评估者的资格论证, 考核独立个人或机构的安全评估资格 (应独立于研制开发、生产、销售等业务) ;可以批准多个评估机构, 但每年必须对这些评估机构或个人进行资格审查或评估。
第四层次:对参与信号系统设计、生产、维护、测试的主要人员进行安全设计、管理、测试和生产方面的培训和评估, 保证整个体系中的安全意识。
4. 安全认证机构
轨道交通安全认证机构由政府部门审核批准, 负责安全相关系统的安全认证与评估。
对于每一个轨道交通信号系统的安全认证项目都应设置项目经理, 负责协调安全认证机构与被认证单位、管理认证项目并形成安全认证报告。安全认证机构下属QA&QC (质量评估认证) 、开发过程评估和技术评估部门, 主要负责安全标准的解释、执行, 功能质量认证以及文件存档;开发过程评估部门和技术评估部门分别对被认证项目的开发过程和最终产品进行评估。
参考文献
[1]张瑜.城市轨道交通安全体系研究[J].山西科技, 2005 (6) .
[2]崔艳萍, 唐祯敏, 李毅雄.城市轨道交通现代安全管理体系构建初探[J].中国安全科学学报, 2005 (3) .
[3]唐涛, 燕飞, 郜春海.轨道交通信号系统安全评估与认证体系研究[J].都市快轨交通, 2004 (1) .
[4]燕飞, 唐涛.轨道交通信号系统安全技术的发展和研究现状[J].中国安全科学学报, 2005 (6) .