城市轨道交通通信系统的组成及功能
城市轨道交通通信与信号系统
城市轨道交通通信与信号系统一、城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统一般由传输系统、公务电话系统、专用有线调度系统、无线列车调度系统、闭路电视监控系统、广播系统、时钟系统、乘客信息系统、不间断电源（uninterrupted power supply，UPS）系统等子系统组成，构成传送话音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。
1、传输系统传输系统是整个通信网络的纽带，它为各通信子系统及电力系统、信号系统、自动售检票（automatic fare collection，AFC）系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车场的设备与控制中心的设备连接起来。
传输系统一般用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。
2、公务电话系统公务电话系统为城市轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、车辆段、停车场等也设置公务电话，它既可作为办公电话使用，也可作为专用有线调度电话的备用设备，一旦有线调度电话出现故障，可临时应急使用。
3、专用有线调度系统专用有线调度系统是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。
4.、无线列车调度系统无线列车调度系统主要是用于固定人员（调度员、值班员）与流动人员（司机、维修人员、列检人员等）之间的通话。
5、闭路电视监控系统闭路电视监控系统是城市轨道交通运营管理及保证运输安全的重要手段，它为控制中心的调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供列车运行、乘客疏导、防灾救火、事件突发等情况下的现场视频信息。
6、广播系统广播系统在为乘客提供列车到发时间和安全提示信息的同时，还能在发生紧急情况或突发事件时为乘客提供疏散信息。
7、时钟系统时钟系统主要用于为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。
8、乘客信息系统乘客信息系统的主要功能是为乘客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等方面的文字或多媒体视频信息。
9、不间断电源系统UPS系统主要为其他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPS主机发生故障时，通过电池组为设备供电，保证通信设备的正常运行。
城市轨道交通系统的构成——信号与通信系统
【理论知识】 7.2 信号基础设备
3.轨道电路 (1)轨道电路的基本原理 轨道电路是以铁路线路轨道作为导体，两端 加以机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路(见图7-3)。
图7-3 最简单的轨道电路
【理论知识】 7.2 信号基础设备
1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器(见图7-4)。
图7-4 轨道继电器
【理论知识】 7.3 联锁设备
2)3取2。 (3)执行表示层 执行表示层是逻辑层和设备驱动层的接口，它分解 逻辑层的命令，控制设备驱动层驱动设备，将采集设备驱动层的表 示信息给逻辑层。 (4)设备驱动层 设备驱动层是现场设备的驱动设备。 (5)现场设备层 现场设备层如道岔、转辙机、信号机和轨道电路等 现场设备。 3.联锁系统的控制 (1)进路的建立 进路建立指进路开始办理到防护该进路的信号机开 放的这一阶段。 (2)进路解锁 1)取消进路。
图7-9 连续式ATC速度码系统
【理论知识】 7.4 列车自动控制系统
1.列车自动防护系统 (1)列车驾驶模式 1)ATO模式。 2)SM模式。 3)RM模式。 4)URM模式。 (2)ATP的工作原理 1)列车检测。 2)列车自动限速。 3)制动模式。
【理论知识】 7.3 联锁设备
联锁系统是城市轨道交通的重要组成部分，用来在车站和车辆段实 现联锁关系。所谓联锁，是指信号设备与相关因素的制约关系，我 们这里所说的联锁其实是指车站信号设备之间的制约关系，是信号、 道岔、进路之间的制约关系。 联锁的基本内容是：防止建立会导致机车车辆相冲突的进路，必须 使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合 的位置，必须使信号机的显示与所建立的进路相符。
【理论知识】 7.3 联锁设备
2)正常解锁。
城市轨道交通-ATC系统的组成、功能
提示
准移动闭塞可改善列车速度控制，缩小列车安全间 隔，提高线路利用效率，但没有完全突破轨道电路的限 制。
3．移动闭塞式ATC 如图5-4所示，移动闭塞式ATC的特点是前后两车均采用移
动式的定位方式，即前后两辆列车均可精确定位，列车之间的安全 追踪间距随着列车的运行而不断变化。移动闭塞ATC可使列车以较 高的速度和较小的间隔运行，运营效率大大提高。
列车检测功能：一般由轨道电路完成或相应的计轴 装置完成。
ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求 实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能，即 ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车 载功能。其中，ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文 生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，包括报文 和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负 责列车的安全运营和列车自动驾驶，并给信号系统和驾驶 员提供接口。
图5-4 移动闭塞式ATC
三、ATC系统的功能和控制模式
1．ATC系统的功能 ATC系统包括ATS、联锁、列车检测、ATC、车地通
信五个原理功能。
ATS功能：可自动或由人工控制进路，进行行车调 度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能 主要由位于OCC内的设备实现。
联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安 全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、 轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC。联 锁功能由分布在轨旁的设备来实现。
车地通信（PTI）功能：通过多种渠道传输和接收各 种数据，在特定位置传给ATS系统，向ATS报告列车的识 别信息、目的号码、乘务组号和列车位置数据，以优化列 车运行。
通信系统组成及子系统的功能
信息传递和交换的过程称为通信，通信系统是指完成信息传递交换过程的技术系统总称。
城市轨道交通通信系统是应用于轨道交通中，为实现各种信息功能的通信系统的总称。
5.1通信系统网络5.1.1通信系统组成城轨通信系统主要由下列子系统组成：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、闭路电视监控系统、广播系统、乘客导乘信息系统、时钟系统、办公自动化系统、无线集群通信系统、消防无线系统、公安无线系统、集中监控系统、公众移动通信接入系统、通信电源系统。
通信各子系统均设有监控网管或操作维护终端，可以对各自系统进行远程监控和维护，实现对各子系统中的节点设备、网络及网络上的业务的综合管理。
网管的功能主要有：性能管理、故障管理、配置管理、安全管理。
1.传输系统传输网是城轨通信网的基础。
2.公务电话系统城轨的公务电话相当于企业内部电话系统，普遍采用通用的程控数字交换机组网，并通过中继线路接入当地市话网。
3.专用电话系统专用电话系统包括：调度、站内、站间、和区间电话子系统。
城轨调度电话子系统主要包括调度总机、调度台和调度分机三部分，并通过专用传输系统或通信电缆相连接。
4.闭路电视监控系统闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台监视亭值班员等对车站的站厅、站台、出入口等主要区域提供监视服务。
5.广播系统广播系统主要为成乘客及工作人员提供语言信息播报服务。
广播具有自动广播和人工广播两种模式。
6.乘客导乘信息系统乘客导乘信息系统是一套服务于城轨交通的文字信息发布系统，主要作用是为乘客提供各种各类车务及站务信息，同时他还与移动电视网连接提供各类公共信息。
7.无线集群通信系统无线集群通信系统是一套使用无线通信方式进行调度指挥的系统。
它是调度员与司机通信的唯一可靠手段，同时也是移动中的作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。
8.时钟系统时钟系统为城轨交通提供了高质量标准化的统一时间，使整个城轨交通各系统时间统一在同一个标准时间基点上，从而确保列车准点运行。
城市轨道交通通信系统
营管理和防灾控制指挥中，借助电视监视 系统，实时直观地了解线路运营和事故灾 害信息，使调度指挥人员能够在管理事件 的第一时间获取事件现场实时的直观资料， 从而能在最早时机做出控制反应。
城市轨道交通通信系统
公安电视监视系统 公安电视监视系统为公安指挥中心提供全 线各车站实时场景图像，及时了解全线安 全情况，发现治安事件，判断事件性质和 规模，从而实施快速反应和高效指挥。
城市轨道交通通信系统
（4）、传输系统构成 硬件：终端设备
中继设备 光缆 网管及维护终端 软件：系统软件、管理维护软件
城市轨道交通通信系统
2、公务及专用电话系统 （1）、功能：解决电路交换任务 ●公务电话系统：用于各部门间进行通话 及业务联系。 ●专用电话系统：控制中心调度员、车站、 车辆段值班员组织指挥行车、运营管理以 及保证行车安全而设置的专用电话系统。
电池
城市轨道交通通信系统
6、时钟系统 ➢ 为地铁所有系统提供一统一的时间系统
城市轨道交通通信系统
8、几个常用的概念 模拟通信：在电话通信中，用户线上传送的电信 号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变 化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续 的，这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模 拟信号的通信方式称为“模拟通信”。 数字通信：“数字通信”是指用数字信号作为载体 来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调 制后再传输的通信方式。
城市轨道交通通信系统
❖ （2）电视监视系统的组成 ❖ 摄像机 ❖ 视频切换矩阵 ❖ 图像分配放大器 ❖ 发射器 ❖ 彩色监视器 ❖ 控制器及键盘 ❖ 视频信号编解码器
城市轨道交通通信系统
➢ 4、无线系统 ➢ （1）、功能：轨道交通无线通信系统是
城市轨道交通通信信号系统—ATC系统
ATC系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现以下功能： （1）行车指挥和列车运行自动化； （2）最大限度地保证列车运行安全； （3）提高运输效率； （4）减轻运营人员的劳动强度； （5）发挥城市轨道交通的通过能力。
• ATC系统主要包括中央设备、 地面设备、车载设备三部分。
思考题
ATP系统用于列车运行速度监督、列车运行超速防护，是保 证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运 行的设备。
ATP系统的主要作用：
（1）对列车运行进行超速防护 （2）实现列车位置检测 （3）保证列车间的安全间隔 （4）故障报警、降级提示 （5）列车参数、线路参数的输入 （6）与ATS、ATO系统进行信息交互 （7）停车点防护和列车车门控制。
专业术语
• OCC：operating control center，控制中心 • 对全线列车运行、电力供应、车站设备运行、防灾报警、环境监
控、票务管理及乘客服务等地铁运营全程进行调度、指挥和监控 的中心。
专业术语
是英文Positive Train Identification的缩写, 即列车定位识别 • 该系统主要由车载和轨旁两部分组成, 实现列车-地面的信息单向
传输。 • 运行过程中，每辆列车唯一的列车编号通过PTI传输到地面设备。
专业术语
• 惰行模式就是利用车辆自身的惯性进行滑行,是一种有效节约能 源的运行模式,
练习1：下列各项与ＡＴO、ＡＴP、ＡＴS有对应关系？
实现对列车运行的 ， 辅助行车调度人员对全线列 车运行进行管理。
01
用于实现“ ”，即用地面信息实现 对列车驱动、制动的控制 ，以及列车自动折返等。
OCC
思考题
• 1.实现列车位置检测的信号设备是什么？ • 2.如何保证列车间的安全间隔？
第7章城市轨道交通系统的构成信号与通信系统
【理论知识】 7.2
信号基础设备
图7-5 音频轨道电路原理图
1)传输轨道电路报文。
2)传输ATP列车报文。
3)双向发送信息，具有方向性。 4)作为列车的定位设备。
【理论知识】 7.2
4.UPS电源设备
信号基础设备
图7-6 UPS结构图
【理论知识】 7.2
信号基础设备
(1)后备式UPS
市电正常工作时，仅对市电起稳压作用。
【理论知识】 7.2
3.轨道电路 (1)轨道电路的基本原理
信号基础设备
轨道电路是以铁路线路轨道作为导体，两端
加以机械绝缘，接上送电和受电设备构成的电路(见图7-3)。
图7-3 最简单的轨道电路
【理论知识】 7.2
信号基础设备
1)轨道电路的两端分别设有送电端和轨道继电器(见图7-4)。
图7-4 轨道继电器
【理论知识】 7.3 联锁设备
2.计算机联锁
(1)表示操作层
表示操作层是人机界面，是将设备和列车运行情况
进行图形化显示，可通过鼠标和键盘操作命令实现联锁命令操作， 接受操作员命令给逻辑层处理。 (2)逻辑层 逻辑层是系统核心，是对联锁逻辑的处理。
【理论知识】 7.3 联锁设备
1)2取2。
图7-7 2取2系统
【理论知识】 7.3 联锁设备
1、6502电气集中。 (1)控制台 控制台是车站值班员指挥行车、调车控制中心指挥列车运 区段人工解锁是在更换继电器、轨道电路停电恢复 行和调车作业的控制中心。 (2)区段人工解锁
时解锁设备，恢复电路到正常状态；或者道岔区段不能解锁时办理故
障解锁，取消进路时不能关闭信号的情况下关闭信号。 (3)继电器、继电器组合及组合架 核心。 继电器部分是6502电气集中的逻辑
城市轨道交通通信系统—轨道交通通信系统
1、调度电话系统的组成
调度电话系统主要由调度总机、调度台、调度分机三 部分通过传输系统或相应的通信缆线连接而成。
调度总机是调度电话系统的核心部分，由具有交换功 能的交换机或交换模块组成，可组成若干个独立的调 度(如行调、电调、环调、维调等)呼叫，并具有录音等 功能。
调度台是调度业务的操作控制台，设在中央运营控制 中心。
城轨通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下， 是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段。
所以，在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、 监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务； 在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信 资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的 特殊通信需求。
2、公务电话子系统的系统结构
公务电话子系统是以数字程控交换机设备为核心，与程 控交换机相连的电话分机分布在轨道交通各办公管理部 门、设备房及运营各生产部门等。常见的轨道交通公务 电话系统采用环型网络结构，如图所示。采用这种拓扑 结构的系统，当任意两台交换机间(如OCC与车辆段之间） 的传输线路中断，可以通过迂回传输线路(如OCC—— 某车站——车辆段）保证线路的畅通，从而使网络的可 靠性提高。
（3）TETRA的优点
TETRA系统的主要优点在于它可以在同一技术平台上提 供指挥调度、数据传输及电话服务，因此只需一套系统就 可以满足一个组织的多种无线通信需求。此外，TETRA作 为一种数字通信标准，可以支持广区覆盖。
3、集群无线系统组成
➢ 控制中心设备及接口 ➢ 调度台设备 ➢ 集群基站 ➢ 光纤直放站 ➢ 终端设备（如固定台、移动台等） ➢ 电缆 ➢ 天线
三、各子系统介绍
➢ （一）无线系统
➢ 1、功能：轨道交通无线通信系统是轨道交通通信系统 中不可缺少的组成部分，是提高地铁运输效率、保证运 营行车安全的重要手段。
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城市轨道交通通信系统的组成及功能
1. 电话系统
公务电话系统：主要由程控用户交换机、电话分机、通信电缆等设备组成。
专用调度电话系统：由调度用户交换机、调度台、调度分机等组成，可为控制中心调度指挥人员提供与各站、车辆段、变电站等的专用直达通信，并具有双重热备用功能、数字环自愈功能。
站内及轨旁电话系统：可为站内各有关部门提供与车站控制室（以下简称“车控室”）人员之间的通话以及车控室人员与相邻或相关车站车控室人员的通话。
2. 传输系统
通信网的主干是一个基于光纤的传输系统。
它应是可靠的、冗余的、可扩展的、可重构的、灵活的，能为各专业系统提供丰富的接口类型。
除传输通信系统所需的语音、数据、图像等信息外，传输系统还可以传输电力监控（supervisory control and data acquisition，SCADA）、自动售检票（automatic fare collection，AFC）、列车自动监控（automatic train supervision，ATS）、火灾自动报警系统（fire alarm system，FAS）、能源管理和控制系统（energy management and control system，EMCS）、门禁控制系统（access control system，ACS）、办公自动化（office automation，OA）等系统的信息。
此外，它还可为各条轨道交通线路间的信息互联与交互提供通道。
3. 无线通信系统
无线通信系统在城市轨道交通通信系统中作用重要，它既是调度员与司机通信的有效手段，又是移动中的运营人员和维修人员实现通信的重要手段。
无线通信系统为运营控制指挥中心的行调、环调、维调等提供了对列车司机、运营人员、维修人员等无线用户的无线通信，为车辆段值班员提供了对段内的无线用户的无线通信，以及相应的无线用户之间的通信。
4. 广播系统
广播系统可为中心调度员、车站值班员提供对车站相应区域的广播。
车辆段内的广播系统可实现行调对车辆段内的部分重要区域进行广播。
5. 闭路电视监控系统
闭路电视监控系统是城市轨道交通运营管理现代化的配套设备。
该系统采用
两级监视方式，可实现控制中心调度员对各车站的集中监控，车站值班员对车站站厅、站台等主要区域的监控，列车司机对相应站台乘客上、下车等情况的监控。
控制中心调度员、车站值班员应能对监控图像进行选择显示，以自动循环显示方式或画面分割方式调看已设置分组的图像，或调看某一监控点的图像。
控制中心应具有录像功能。
6. 乘客信息系统
乘客信息系统与城市轨道交通信号系统相连接，其主要功能是及时为车站和列车上的乘客提供列车导乘信息，同时也可提供诸如时间、天气预报、新闻及广告等其他信息。
为了在列车上提供实时的导乘信息、新闻、赛事等，可以在城市轨道交通系统中设置符合我国数字电视地面广播标准（DMB TH）的移动数字电视系统。
7. 时钟系统
时钟系统为通信各子系统、信号系统、电力监控系统、自动售检票系统、防灾报警系统、门禁系统、计算机系统等各有关系统的设备及中心调度员、车站值班员等所在的运营管理主要工作场所提供统一、标准的时间信号，并且为乘客提供标准的时间信息。
8. 通信电源系统
通信电源系统必须是供电设备独立，并具有集中监控管理的系统。
通信电源系统应保证对通信设备不间断、无瞬变地供电，满足通信设备对电源的要求。
通信不间断电源子系统:通信不间断电源子系统应能安全、可靠地向各通信设备不间断地供电。
其中，传输系统、公务电话系统、有线调度系统、站内及轨旁电话系统、无线通信系统等一般需供电4 h，其他子系统一般需供电1 h。
通信设备的接地系统:城市轨道交通车站根据条件可采用合设接地方式，也可采用分设接地方式。
分设接地方式由接地体、接地引入线、地线盘及室内接地配线组成。