轨道交通信号与控制

轨道交通信号与控制（精选十篇）

轨道交通信号与控制 篇1

根据国家的产业、经济的发展以及民生需求, 教育部在2012年针对普通高等学校本科专业的目录进行了第四次大规模的学科目录和专业设置调整工作。在本次学科目录和专业调整中, 除了352种基本专业外, 还增加了154种特设专业。基本专业与此前的专业设置相比变化不大。特设专业是针对不同高校办学特色, 或国家战略新兴产业发展和改善民生急需以及应用性强、行业针对性强的新专业, 同时也是适应近年来人才培养特殊需求设置的专业[1]。

“轨道交通信号与控制”专业正是在此次学科和专业目录调整中新设置的特色专业之一。其学科门类为工学, 属于自动化类下的专业, 专业代号为:080802T[2]。

近年来我国铁路系统坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新, 推动我国高速铁路技术走在世界最前列。对于建设“两带一路”具有非常重要的意义。

在这样的大背景下, “轨道交通信号与控制”专业应运而生了。对于这样一个新设置的本科特设专业, 应该如何进行专业建设, 如何进行人才培养, 如何使该专业的毕业生能够更好地为国家、社会服务, 甚至走出国门将我国的具有自主知识产权的技术和产品推向世界就成为了一个较为紧迫的问题。笔者对全国一些开办该专业的知名院校进行了走访和调研, 对该专业的建设进行了一些思考, 现将其列诸于此, 以为抛砖引玉。

二、当前全国高校该专业的基本情况

根据笔者对全国一些开办该专业的知名院校 (北京交通大学、兰州交通大学、西南交通大学、……) 进行的调研来看, 目前, “轨道交通信号与控制”专业在全国各大院校中情况不尽相同, 呈现出了各自的办学特点和发展思路。

(一) “轨道交通信号与控制”专业的缘起与发展沿革

“轨道交通信号与控制”专业虽然是在2012年国家教育部设立的新的特设专业, 是国家战略新兴产业发展和改善民生急需以及应用性强、行业针对性强的“新”专业。但与“物联网”专业那样, 几乎由全新的技术发展起来的专业也不尽相同。经过笔者对全国开办该专业院校的调研发现, 该专业是由一定的历史沿革, 并经过相应的发展变化而来的。

在20世纪的中国, 轨道交通主要集中于铁路轨道交通运输。因此在上世纪全国各大铁路院校均设有“铁路信号”专业。随着国家经济和科技的发展, 在交通运输领域, 铁路曾经一度受到来自公路、航空的方面的挑战和挤压, 被视为“夕阳产业”:整个铁路院校的招生和就业情况受到了很大的影响, 与之相应, “铁路信号”专业也风光不再[3]。在这样的大环境下, 很多院校纷纷将“铁路信号”专业进行了适应市场需求的“改造”和发展, 将其发展为通用性较强的“自动化”或其他信号和控制类专业。近年来, 高速铁路和城市轨道交通的蓬勃发展, 轨道交通作为国家战略新型发展的方向使传统的“铁路信号”专业焕发了新的生机, 但同时又是在更高层次上的发展。在国家产业发展大的背景下, 新的特设专业“轨道交通信号与控制”就推出了。

(二) 各院校对于该专业的办学思路及特点

截止到2014年, 全国共有80余所高等院校开设了“轨道交通信号与控制”专业。在这80余所院校中既有传统意义上的铁路和交通运输院校, 也有具有一定办学实力和学术积淀的非传统意思上的铁路交通院校;既有全国知名的“985”、“211”院校, 也有一些在地方很有影响的院校。根据自身的特点, 这些院校对于该专业形成了各自的办学思路和特点。

传统的铁路交通院校对于“轨道交通信号与控制”专业并不陌生。在这些院校, 特别是全国知名院校中很多认为这是“铁路信号”专业上了一个新台阶。他们传统的学科和技术优势得到了国家层面的高度肯定, 对于新专业的开办热情很高。同时, 他们也积极发挥辐射和示范作用。对于新开办该专业的院校他们积极支持, 在办学思路、培养方案、实验室建设以及学科发展方向方面给予大力协助。这些院校是专业发展的“龙头”对于整个专业和学科的发展起到引领的作用。

从专业的培养方案来讲, 由于传统的铁路院校有着多年的积淀和传统, 其课程设置多以铁路信号与控制为主, 主要集中在信号设备和列车控制方面, 培养的人才流向主要是国铁方面的。对于城市轨道交通和较为先进的磁悬浮等轨道交通涉及较少。与之相应, 一些地方性的职业技术院校则根据其地方特色和培养工程技术型人才的定位, 对于城市轨道交通涉及较多[4]。

在实验室建设方面, 传统铁道院校的轨道交通信号与控制实验室依托其行业优势, 利用校友捐赠和国家投资, 实验室建设非常完备, 而且也充分体现了我国铁路发展的历史和特色。既有实验室的教学作用, 也有我国铁路发展历史博物馆的作用。而一些开办该专业的地方性的职业技术院校则多以仿真实训系统的实验设备和计算机仿真虚拟实验为主[5]。

总之, 在国内的开办该专业的院校对于新专业建设的积极性和热情较高, 在办学思路和人才培养模式方面都进行了积极的探讨, 这对于办好“轨道交通信号与控制”这一新的特设专业来讲都是非常有益的尝试和探索。

(三) 开办该专业的几点问题

经过笔者的多次调研, 发现对国内一些积极开办“轨道交通信号与控制”专业的地方性院校来讲, 开办该专业有很多是在近些年地方经济建设发展中所催生的新生事物。尽管在开办专业时进行了一些专业建设的调研和学习, 但仍然存在着一些问题, 现列举和分析如下。

首先, 在师资建设方面。由于一些院校没有轨道交通的教育、教学和科研的传统, 在专业师资方面显得较为贫乏。在2012年教育部颁发的《普通高等学校本科专业目录 (2012年) 》中, “轨道交通信号与控制”专业是作为特设专业列于“自动化”类专业中的, 因此, 很多没有轨道交通传统的院校认为只要有着自动化专业多年的办学经验作为支撑就可以办好“轨道交通信号与控制”专业, 其实这种认识是有一定的局限性的。这是因为“轨道交通信号与控制”专业虽然是自动化类的专业, 但其针对性较强, 仅依靠自动化专业的师资来开办该专业很难完成专业教育和人才培养, 还需要不断完善专业教育的师资队伍。

其次, 在专业教材建设方面。铁路信号方面和城市轨道交通信号方面的教材目前已经有很多, 而且专业教材的质量都不错, 有的是省部级规划教材, 有的还作为了国家精品课程的指定教材。但一些铁路信号的教材均针对铁路交通服务, 有着鲜明的特色, 对于城市轨道交通和其他轨道交通的内容涉及较少。而另一方面, 城市轨道交通信号与控制方面的教材也有不少, 但也存在针对城市轨道交通方面而在某种程度上割裂了与铁路信号控制方面的联系。综上所述, 轨道交通信号与控制专业的教材存在条块分割较为严重, 而且适用面较窄的问题[6,7]。

第三, 实践教学的问题。实践教学对于工科专业来讲是非常重要的一个环节。很难想象, 如果没有了实践教学环节, 高等学校工科教育会变成怎样的情况。当前, 在开设轨道交通信号与控制专业的院校中, 有铁路行业背景的院校的实验设备很多以校友和铁路企业捐赠设备为主, 这样一来, 便于学生在学校期间就可以对铁路运行设备有了直观的认识, 有利于学生在走上工作岗位后能够更快地进入角色。而对于一些没有铁路行业背景的院校来讲, 其实验设备就显得较为逊色。由于我国的交通运输, 特别是轨道交通运输比较繁忙, 能够让学生在就业前就能够实习的单位和基地凤毛麟角。对于很多有铁路行业背景的学校尚且如此, 那些无行业背景的高校学生实习情况可能就更不容乐观了。

三、对“轨道交通信号与控制”专业建设的几点想法

目前, 轨道交通与控制专业已经在全国很多高校开设起来了。各校对开办该专业的积极性也较高, 但如何办好专业还缺乏一些共识。鉴于此, 笔者进行了一些思考, 供业内人士聊作参考, 同时也欢迎广大的专业学者提出批评和指正。

(一) 明确办学思路和人才培养方向

建设一个新专业, 首先要确定办学思路。如果办学的思路不明确就很难找到发展的方向, 从而影响到对学生的培养, 也会使专业的发展受阻。从目前国内情况来看, 在开办“轨道交通信号与控制”的院校中, 存在一些跟风的现象。即盲目追求学科的大而全, 而置自身的发展情况与不顾。一些院校看准了轨道交通信号与控制专业在当前经济形势下良好的发展态势, 而没有对该专业的内涵和外延进行详细地思考和规划就开设该专业。办学的思路含混不清, 专业定位不准, 导致人才培养方向不明确。

对于轨道交通信号与控制专业来讲, 开设该专业需要根据院校自身的情况来进行定位和把握。传统铁路院校师资力量雄厚, 相关专业的办学历史悠久, 具有良好的学术传统, 这些院校的办学思路和人才培养方向自是很明确的。而新兴发展起来的院校需要根据自身的特点确立办学思路和人才培养方向。对于一些有相关工程专业的院校, 可以结合地方经济发展, 立足为地方轨道交通 (地方铁路) 建设培养人才, 或在城市轨道交通方面进行一定的拓展, 为城市轨道交通的发展做出贡献。

(二) 完善人才培养体系

笔者认为, 在建立该专业的人才培养体系时应该首先应该确立培养“国际化”人才的观念。由于我国的高铁逐渐走向世界的舞台, 同时城市轨道交通技术的发展也在世界上拥有一席之地, 因此轨道交通信号与控制专业的人才应该面向世界, 培养“国际化”的人才, 为我国的轨道交通走向世界培养大批的优秀人才。

其次, 注重动手能力的培养。在对一些开设该专业的院校以及用人单位进行调研后, 笔者发现, 对于该专业学生动手能力的培养, 很多院校与用人单位的诉求是基本一致的。由于该专业的新颖性和特殊性, 毕业生的动手能力和对工作的适应性是很重要的。这就需要在专业开办之初注重学生动手能力的培养, 建立较为合理的人才培养体系[8]。

第三, 加强创新思想的教育。我国的高铁和城市轨道交通是在经历了引进、消化、吸收和再创新之后, 在很多方面都体现出了鲜明的中国特色。这是我国进行科学技术自主创新历程。在对该专业的学生进行专业知识和技能教育的同时, 还应该贯穿以我国轨道交通发展的历程, 加强对学生的创新思想教育, 积极鼓励学生进行课外科技创新活动。

(三) 进行专业教学资源整合

轨道交通信号与控制专业是一个学科交叉较强的专业:既需要有轨道交通的基本知识, 同时也更需要在信号、通信以及控制方面具有坚实的理论基础和实践动手能力。但是, 不管将这个专业列于何处, 专业的特色是不会改变的。因此, 在进行专业教育教学时非常有必要对于轨道交通、通信、信号和控制的学科知识进行整合。

在整合过程中, 笔者认为首先是师资力量的整合, 让在各个不同学科的有着不同学科背景的教师充实到专业教师队伍中来;其次是进行学生培养计划的整合, 使得培养计划既能体现轨道交通信号与控制专业的特色, 同时也要兼顾到自动化类专业基础知识和基本技能的培养;再次是对于实践环节的整合, 应该不断加强学生实习实训环节。

四、结语

轨道交通信号与控制专业是一个新设立的特设专业, 它是在我国轨道交通蓬勃发展的大背景下产生的, 是我国高速铁路走向世界的需要, 但目前总体来讲对这个专业还需要进行不断的加深认识。

笔者在对国内一些开设该专业的院校、地方铁路局以及城轨交通公司进行调研和学习后, 对该专业的专业建设和人才培养进行了一些思考, 总结于此。欢迎国内从事该专业教育的专家和学者不吝提出宝贵意见, 以便在今后的专业教育和人才培养工作中能够不断提升自身水平, 将“轨道交通信号与控制”这一新设立的特设专业办好, 为国家和地方培养合格和优秀的人才, 为我国的轨道交通事业做出应有的贡献。

参考文献

[1]中国调整本科专业目录首次划分基本和特设专业.人民网.2012.10.12http://edu.people.com.cn/n/2012/1012/c1053-19241726.html

[2]中国教育部.普通高等学校本科专业目录2012.

[3]栾显国.铁路运输行业发展战略研究[D].西南交通大学, 管理科学与工程, 2004, 硕士.

[4]江永, 刘迁.中国快速城镇化趋势下的市域轨道交通发展探讨[J].都市快轨交通, 2013, 1 (26) :49-53.

[5]刘伯鸿.轨道交通特色专业人才培养课程体系的改革与研究[J].科教文汇, 2013, 6 (33) :66-68.

[6]甘勇.城市轨道交通信号专业与相关专业配合的思考[J].现代城市轨道交通, 2012, 1 (15) :52-56.

[7]翟红兵.铁道通信信号专业课程标准建设与研究[J].牡丹江大学学报, 2013, 5 (22) :134-136.

轨道交通信号与控制 篇2

【关键词】城市轨道交通信号控制系统;ATC列车速度自动控制系统;移动闭塞;CBTC

一、前言

国内轨道交通正处于跨域式发展的阶段历程中，然而在城市轨道交通在成为广大市民出行最便利的方式之一的同时，其信号控制系统设备种类繁多、耗电量巨大、运行成本很高的弊端也逐渐呈现在人们眼前。为了保证城市轨道交通高效安全运行的需要，本文对轨道交通信号控制系统的发展进行分析。

二、城市轨道交通信号控制系统的发展现状

从采用交流50Hz二元二位式相敏轨道电路开始，我国城市轨道交通信号系统经历了几代的发展。随着客流量的不断增多，列车运行速度的不断提高，传统信号系统已远远不能满足运营的需要，为此需要采用先进的信號技术，如符合电磁兼容要求的数字化轨道电路DTC（Digital Track Circuit）技术，基于通信技术（ODBC）的列车自动控制（ATC）系统等。同时信号系统作为列车运行的神经中枢，直接关系到乘客的生命安全，因此各系统必须具备相应的安全措施。目前，在城市轨道交通系统中广泛采用ATC列车速度自动控制系统，采用ATC信号系统可以大大的提高行车的安全性，使得因人为的疏忽、设备的故障而产生的事故率降至最低。此外，采用ATC列车速度自动控制系统还可以避免不必要的突然减速和加速，这不仅可以提高行车的稳定度，还对节能具有重要的作用。使列车始终处于最佳速度状态，可节能15%左右。

三、ATC列车自动控制系统概述

列车自动控制（ATC）系统包括列车自动保护子系统（ATP）、列车自动监控子系统（ATS）、列车自动驾驶子系统（ATO）。

ATP（列车自动保护）子系统负责列车间的安全间隔、超速防护及车门控制，主要包括轨旁设备，联锁设备、车载设备

等，ATP地面设备以一定间隔或连续地向列车传递信息，车载ATP根据地面传递的信息进行计算， 提供控制信息，使列车在限制速度下运行，列车开门前必须经过ATP检测，条件满足后，方可操作。ATP按“车-地”信息传输方式分为连续发码方式和点式发码方式。连续发码方式的ATP系统设备利用数字轨道电路或连续敷设电缆向车载接收设备持续地传递地面信息，其特点是信息实时性、安全性很高，行车间隔小，但技术复杂、造价昂贵。点式发码方式ATP 系统设备利用地面应答器或点式环线将地面信息传至列车。这种方式实时性较差， 行车间隔大，但技术简单、造价低廉。考虑到我国现有的城市轨道交通中，存在运客数量大、行车密度高、隧道内驾驶条件差等特点，均采用连续发码方式。

ATO（自动驾驶）系统负责自动调整列车车速，形成平滑控制牵引力和制动力的指令、引导列车运行、在一定精度范围内对位停车等。ATO设备主要包括控制器，接收/发送天线，标志线圈等。ATO有利于列车节能并提高旅客乘坐的舒适度和减轻司机的劳动强度。包括自动驾驶、自动调速、自动停车、定点停车、车门控制等几大部分。

ATS（列车自动监控）子系统实现对列车运行的监督，负责运行列车的道岔自动转换，排列进路，根据列车运行计划与实际客流等情况合理地调度列车，选定并维护运行图，自动或人工调整停站或区间运行时间，并向列车提供由控制中心传来的监督命令。ATS 子系统主要由位于OCC（控制中心）的中央计算机及相关显示设备，控制与记录设备，现场设备（包括车站、车辆段、停车场）以及传输通道组成。ATS 系统的安全、可靠地运行，对于整个交通系统的运营效率至关重要。

对于ATC列车自动控制系统来说，轨道电路对列车占用的判别方式仍然采用固定闭塞，影响车辆占用的效率，同时也存在着安装设备较多，设备之间的通信方式复杂，列车占用检测实时性较差，故障点较多的不足，为了解决这一局限性，实现移动闭塞。近年来大部分城市轨道交通信号系统都采用了基于通信的列车控制系统（CBTC）。

四、基于通信的列车控制系统（CBTC）概述

近年来大部分城市轨道交通信号系统都采用了基于通信的列车控制系统（CBTC）引进“信号通过通信”的新理念，实现对列车连续控制，它摆脱了轨道电路对列车占用的判别方式，突破了固定闭塞的局限性，可以实现移动闭塞，一般CBTC系统包括地面无线闭塞控制中心、列车车载设备、地一车双向信息传输系统和列车定位系统。

无线CBTC 采用无线通信系统，强调系统应用层和开发层的独立性，通过模块化的结构、强有力的接口设计和事件描述，制定对子系统透明的接口标准。CBTC通过采用基于IP 标准的列车控制结构，可以在实现列车控制的同时附加其它功能（如安全报警、员工管理及乘客信息发布等）。

无线CBTC系统工作方式完全不同于传统的信号系统，当分配某线路为使用状态后，立即通知线路管理中心，编制程序并输入该线路有关数据，线路管理中心计算列车的速度分布，数字化无线设备向列车发出控制命令，当列车进入测试区段时，列车向中心发出“进入区段”信息。如果列车超过预定速度，则驾驶室显示屏上显示“警告”，必要时可自动刹车。

无线CBTC具有卓越的技术经济优势， 在对既有的点式ATP系统的改造中，采用无线CBTC对其车载设备和轨旁设备进行一定的改造后（主要是增加网络接口和无线控制子系统），可实现既有信号系统与无CBTC的叠加，从而达到既有线路与新的无线CBTC 线路的互联互通（Interoperability，包括列车接口间的控制安全标准、导轨的模型化以及列车控制信息传递协议等），从而大大的节省了改造费用。目前，国际上不少城市开始采用CBTC系统，对现有列车控制系统进行更新。如北京、广州、上海、武汉、沈阳等。

五、结语

随着城市轨道交通信号系统的迅速发展，基于通信技术的列车控制（CBTC）移动闭塞系统代表着当前世界上轨道交通列车运行控制系统的发展趋势，是近年来国际国内推荐使用的一种闭塞制式。（CBTC）移动闭塞系统采用了先进的通信和计算机技术，可以连续控制、监测列车运行。它摆脱了使用轨道电路判别闭塞分区的占用，突破了固定（或准移动）闭塞需要固定的区间分区的局限性 ，较以往系统具有更大的技术优越性。CBTC系统能迅速、准确获得列车实时信息，在保证地铁安全、高效运营的同时，可大大提高旅客服务水平，因此基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是轨道交通信号及列车控制的发展方向。

参考文献

[1]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[2]林瑜筠.铁路信号新技术概论（修订版）[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[3]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京：中国铁道出版社[M]，2005.

[4]刘晓娟，张雁鹏，汤自安.城市轨道交通智能控制系统[M].北京：中国铁道出版社，2005.

轨道交通信号与控制 篇3

1 四维并重的课程体系

针对轨道交通领域的需求, 从课程体系、实践环节和工程应用与创新等多个方面进行了研究, 建立了四维并重的培养体系, 构建了综合化的课程体系, 强化了学生的实践创新能力, 为提高轨道交通信号及控制特色专业学生的综合素质奠定良好基础。

1) 课程体系及内容改革

在专业课程体系建设中始终本着为铁路与轨道交通行业服务的宗旨, 突出铁路与轨道交通行业特色, 明确各专业技术方向的人才培养目标, 把握人才培养的内涵, 按照专业技术培养方向层次化设置课程, 注重学生工程应用与创新能力培养[2]。专业课内容必须与生产实际紧密结合, 实验、现场考察或现场试验等实践教学内容占课程总内容的比重需由课程组审核认定。另外, 邀请各铁路设计院、研究所、铁路局、工程局、地铁公司等业界专家参与课程教学、开设专题讲座, 以更好补充相关课程的实践内容。邀请用人部门共同对本专业知识、能力和素质结构进行优化研究, 实现了用人单位共同参与制定培养方案的合作机制。

2) 实践课程改革

根据对轨道交通的人才需求的调研, 以用人单位的需求为导向, 将实践课程增加计算机应用能力实训、电子元器件与系统设计、电气和信号设备组装实训等实践环节, 并对原有的课程设计进行了过程改革, 以培养工程应用能力强和综合素质高的应用型人才。如图1所示, 通过增加实践环节, 规范实践教学过程, 严格训练, 侧重培养学生的实际动手操作能力, 使学生掌握现场实用的技术、方法及技能操作流程。通过实践课程改革, 帮助学生更好地将理论应用于实践, 并巩固课堂讲授中所学到的知识。

3) 构建立体化的教学资源

以轨道交通人才需求和技术发展的特点为依据, 不断优化教学内容, 并根据教学内容合理选择教学方法, 重视立体化教材的建设, 将基础课程教材、教学参考书、学习指导书、实验课教材、专业课程教材等配套建设;加强计算机教辅软件、多媒体软件、电子教案、教学资源库的配套建设, 形成了由教材、课件、网络教学平台组成的立体化教学资源。

4) 毕业论文改革

轨道交通行业对电气和信号专业人才需求量大, 对人才培养强调工程应用与创新能力的提高。开展毕业设计论文工作前, 要求本科生结合实际工程或科研项目进行科研实践, 为论文选题提供支持, 让学生了解研究工作的总体过程。毕业论文主要依托现场实际工程或科研项目开展研究, 毕业论文以应用研究为主, 同时为了提高其创新能力, 要求设计内容通过现场验证、实验验证或提出可实施的技术方案。

5) 创新教育与实践能力培养

在修改教学计划时适当压缩总学时, 给学生留出充分的时间和空间参加大学生研究计划, 培养学生创新精神。举办具有特色的校级竞赛, 指导学生参加各类大学生创新实验项目, 激发学生学习的兴趣和求知的欲望。丰富多彩的各种校内竞赛、开放式实验为学生的创新提供了平台, 如智能车竞赛、项目投标大赛、铁路信号设计大赛, 及文化知识综合竞赛活动蓬勃开展。通过积极参与这些项目的实施过程, 学生的能动性、创造力和团队合作精神得到了空前的发挥。如结合大学生创新实验项目的研究, 学生参与系统设计、软硬件开发、现场调试与试验等, 解决了部分工程技术问题。

2 依托校企共建培育工程实践创新基地

轨道交通信号及控制具有起点高、发展快、技术更新快等特点。而学校教学、科研资源相对缺乏和分散, 现有的项目研究和实验平台难以满足教学的需要。通过建设及整合现有教学资源、科研资源和实验室资源, 充分利用企业的优势资源, 积极开展校企联合培养, 构建了多元化培养平台, 实现资源共享, 解决了学生工程应用与创新能力培养过程中资源缺乏和分散的问题, 为培育工程实践创新基地奠定了坚实的基础[3,4]。

1) 校企合作共建实验室

通过积极开展与国内外知名企业单位合作, 整合校内外资源, 创建实践教学与应用创新的多层次教学研究平台, 构筑由铁道信号校企共建联合实验室、组态王自动化软件实验室, 以及GE智能自动化实验室等组成的实践教学研究平台。

2) 校企联合培养

学院组织教师到企业单位进行广泛的现场调研, 跟踪铁路与轨道交通技术领域的发展趋势, 在企业建立大学生实习及实践教育基地。目前, 已与铁道第一勘察设计院、兰州铁路局、青藏铁路公司、中铁电气化局、中铁建、南车集团等20余家企业合作开展联合培养, 有序地派遣学生利用实习、毕业设计的时间, 参与企业的生产过程, 实现理论与实践相结合, 提升学生的工程应用与创新能力。

3) 企业专家技术讲座

为了营造校企深入合作的良好氛围, 定期聘请现场技术人员开展技术讲座, 鼓励学生参加学习与交流, 让学生了解轨道交通技术前沿, 把握轨道交通发展动态。通过技术讲座的举办, 拓宽了学生的知识视野, 促进了学生对所在学科的主要研究方法的掌握, 培养和激发了学生的创新思维和工程应用能力, 提高了培养质量。

3 阶梯式团队化的培养模式

轨道交通信号及控制是一个多学科交叉的技术领域, 面向现场的实际工程项目需要多学科知识的融合和团队协作。本文提出阶梯式团队化的培养模式, 建立融课堂教学、实践指导和项目研究为一体的教学团队, 解决了学生培养过程中的知识交叉和团队协作的问题。

1) 多学科知识融合

以学科群为基础组建教学团队, 依托优势学科, 开拓学科交叉领域, 走特色发展之路。通过不断深化专业内涵, 形成了围绕特色专业衍生出来的专业方向和培养目标, 保证培养质量。团队根据调研的内容, 以学科方向为基础建立导师组, 开展研究, 指导毕业论文。吸纳相关学科和方向的导师形成指导团队, 并且根据课题需求可在各导师组之间动态调整成员, 从而实现学生培养过程中的知识交叉和融合。

2) 本科阶梯式培养

在本科阶段的知识教学方面, 强调知识获得的探索性和发现过程, 并注重拓宽学生的知识面。低年级阶段注意培养学生进行多学科知识的学习和探索, 多学科教师合作进行某一交叉学科或集成学习计划的教学工作, 以培养适应性较强的学生。高年级阶段强调解决工程问题的能力。在能力培养方面, 突出学生实践性教育环节和科研活动的展开。低年级阶段重视实验形式的多样化 (如验证性实验、综合性实验等) , 在此过程中培养一定的分析问题的能力。高年级阶段, 组织学生进行一定的科研活动, 并鼓励本学参与教师研究项目或大学生创新实验项目, 并在其中做一些力所能及的工作, 以了解和初步掌握科学的研究方法, 培养良好的研究习惯和功底。

3) 团队化的协作指导

以项目为基础建立研究组, 由导师、本科生组成一个科研组, 分工协作开展研究, 如图2所示。在导师指导下, 由本科生配合或独立完成子项目工作, 或者从参加实验等方面逐渐融入团队[5]。根据本科生的特长与爱好, 围绕项目进行双向选择, 使本科生投入到最合适的项目工作中, 如理论知识扎实、分析能力强的学生从事仿真与数据分析;动手能力强的学生从事系统开发等。通过项目工作的分工合作, 提升本科生的团队协作精神, 培养本科生的团队协作能力。

4 结语

近几年来, 轨道交通信号及控制专业毕业生整体上基础理论扎实, 专业技能强, 综合素质高, 受到了用人单位的普遍好评。近年来多家轨道交通领域的企事业单位主动与我院建立长期的用人关系, 学生就业率在全校乃至全省一直名列前茅, 就业率始终保持在90%以上。同时为铁路局、地铁公司等运营单位举办轨道交通信号新技术培训班30余期, 培训人员已超过800人。通过校企共建实验室, 实践教学资源得到有效补充, 为培育工程实践创新基地奠定了坚实的基础。并锻炼培养了一支教育教学理念先进、实践操作能力强、教学水平高、素质过硬的教学团队。该人才培养模式的成功应用对铁路院校起到了非常好的示范辐射作用, 具有一定的借鉴意义。

摘要：以高速铁路和城市轨道交通的快速发展为契机, 以轨道交通人才需求为导向, 紧密结合轨道交通自动化技术的发展特点, 依托校企共建, 建立“四维渗透”式轨道交通信号及控制专业人才培养模式, 突出了实践教学的重要性, 强化了实践能力培养。

关键词：轨道交通,人才培养模式,四维渗透,信号控制

参考文献

[1]傅世善.谈铁路信号理念的变化[J].铁路通信信号工程技术, 2008, (2) :325.

[2]赵向华, 崔艳琦, 陆颖.模拟教学法在工学结合中的运用[J].赤峰学院学报:自然科学版, 2008, 24 (3) :120-121.

[3]杨金山.改革实验工作模式促进应用型创新人才培养[J].实验室研究与探索, 2010, 29 (2) :78-81.

[4]顾秉林.秉承实践教育传统加强创新能力培养提高学生全面素质[J].清华大学教育研究, 2006, (1) .

轨道交通信号与控制 篇4

一、单选题 【本题型共2道题】

1.当列车从车辆段（停车场）出发占用转换轨时登记进入系统并开始跟踪，标识号随列车的运行而移动，列车返回（）后结束。

A．车站

B．车辆段（停车场）

C．控制中心

D．折返线

用户答案：[B] 得分：10.00

2.对信号系统来讲，折返能力通常为系统的控制能力，列车在区间追踪能力则为系统的（）。

A．最小能力

B．最大能力

C．较低能力

D．较高能力

用户答案：[B] 得分：10.00

二、多选题 【本题型共2道题】

1.自动调整或人工调整列车运行需与ATO系统结合进行，主要手段有（）。

A．调整列车区间走行时间

B．调整列车停站时分

C．调整列车追踪间隔 D．取消或增加列车

E．缩短列车折返时间

F．控制列车出发时刻 用户答案：[ABDF] 得分：20.00

2.车载ATP设备驾驶模式有（）。

A．ATO自动驾驶模式

B．ATP监督下的人工驾驶模式

C．非限制人工驾驶模式

D．无人驾驶模式

E．ATP限速下的人工驾驶模式

F．自动折返模式

用户答案：[BCE] 得分：0.00

三、判断题 【本题型共2道题】

1.移动闭塞ATC系统划分固定的闭塞分区，根据精确的列车定位以及线路、列车参数等信息，计算每一列车的运行权限，并动态更新发送给列车，列车车载设备根据接收到的运行权限和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，控制列车在该速度曲线下安全运行。

Y．对

N．错

用户答案：[N] 得分：20.00

2.基于无线通信的列车自动控制系统设置降级控制系统原因之一，是CBTC车-地无线通信设备或轨旁ATP设备故障，将导致CBTC-ATP功能的丧失，需维持一定密度的列车安全运营。Y．对

N．错

浅谈轨道交通信号系统无线传输应用 篇5

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.

轨道交通信号与控制 篇6

一、课程研究背景

近年来, 随着我国各大城市中人口的大量涌入, 交通压力的不断增大, 城市轨道交通成为缓解交通压力的一个重要组成部分, 大力发展建设城市轨道交通成为各大城市的一大重要任务, 当然伴随着城市轨道交通的发展, 城市轨道交通专业技术人才的需求量也越来越大, 对于城市轨道交通控制专业高职毕业生的职业能力及实际岗位工作要求之间的衔接要求也越来越高, 这些要求促进了现行课程教学模式的改革, 也成为当前轨道交通行业类高职院校发展面临的首要任务。

二、课程研究优势

基于工作过程的课程开发方法是由德国不莱梅大学于20世纪90年代提出的, 该方法又可称为典型工作任务分析法, 它是当今世界职业教育最先进的课程开发方法[1]。在轨道交通行业中, 此方法的运用对轨道类高职教育课程领域将产生最直接的影响, 具有重大意义。

1. 有利于职业能力的培养。

高职教育不仅仅是培养学生专业知识的地方, 也不仅仅是培养学生专业技能的地方, 而应该从学生综合职业能力方面进行培养, 这就要求基于工作过程的课程改革的目标。通过这种课程改革打破了传统学科理论化的束缚, 让学生不完全拘泥于教室学习理论知识, 而是将学生学习的过程搬出了教室, 将学习过程、实践过程与学生的能力、个性发展和企业实际联系起来, 在培养目标中强调综合职业能力的培养, 而不仅仅是职业技能的训练。

2. 有利于学习兴趣的培养。

从学生自身角度考虑, 高职学生的学习成绩相对本科学生的成绩普遍较低, 自主学习能力也相对较差, 但每个学生对于新鲜事物的期待也是很大的。在传统的高职教育中, 教师处于中心地位, 学生往往是被动地接受相关方面的专业知识和技能, 而自我学习的空间很小, 并且在思考相关专业设备时, 也只是空想, 不能与实际相结合起来, 处于一种事倍功半的效果。因此, 从高职学生学习知识的角度考虑, 知识有两类:一类是事实性、概念性、论证性的知识;另一类是过程性知识, 即与情境相关, 以实践为导向的操作性规程和经验性知识。在高等职业教育教学中, 应该将重点放在过程性知识的学习方面。过程性知识是隐含在实际工作中的知识。基于工作过程的课程改革思想正是在这种背景下产生的, 它有利于学生对过程性知识的学习。

3. 有利于学校与企业的对接。

依靠企业办学的优势, 与企业合作开发实训中心, 能够更好地让学生在学校学习的阶段中, 不仅仅学习理论方面的知识, 还能够让其掌握企业现场的知识技能及职业素养, 实现学生毕业后经过简单培训就能上岗的目的, 使企业在培养费用上大幅度减少, 达到学校与企业的有效对接, 促使优质教育资源的共享和人才培养质量的不断提升。

三、课程研究内容

1. 人才需求和专业调研。

城市轨道交通对于城市的发展是重要的, 它的发展决定着一个城市的发展。城市轨道交通能够正常的运行, 离不开城市轨道交通信号技术的支持, 这时对于信号方向技术人才的要求也在不断提高。然而, 对于一个学校来说, 要在这个行业竞争中处于优势地位, 就必须充分了解行业所需, 从行业需求出发, 深入专业岗位群进行调研, 针对学生情况制定出符合城市轨道交通行业的人才培养计划。按照培养计划, 在教授学生的理论知识的同时, 提高基于学生在工作过程中的职业技能水平及职业素养。特别是对于轨道行业就更加能够实现用市场势力理论分析高职学生的发展模式。

2.工作任务分析。

工作任务分析是城市轨道交通信号专业在教学任务开展之前的一项关键性工作, 城市轨道交通信号专业工作任务分析就是对企业从业人员工作环境、日常及紧急情况下需要完成的任务进行分解的过程, 目的在于掌握其具体的工作内容, 以及完成该任务需要的职业能力。然后根据工作任务分析把城市轨道交通信号专业的职业活动分解成若干个相对独立的工作项目, 且对工作项目进行分析, 获得每个工作项目的具体工作任务, 并对完成任务应掌握的职业能力作出较为详细的描述, 最后, 要求学生根据企业需求掌握每项工作任务应具有的职业能力。

3. 课程设置及课程标准制定。

课程设置应依据工作任务及职业能力的分析, 结合轨道交通行业化工作的特点, 大胆创新, 编制出与以后就业方向相对接的课程体系, 形成基于工作过程的专业核心课程培养方案。让学生从工作任务中去了解轨道交通行业的职业能力, 有利于教学任务更好地完成。

4. 学习情景设计。

学习情景是基于工作过程课程学习的具体实施方案, 它的设计直接影响到学生在学习过程中的兴趣[2], 要让学生完成基于企业的工作任务, 并在专业技术能力及职业能力上有所提升, 就必须根据现有实训设备组织教学, 设定特定的教学情境。

四、课程实施保障体系

1. 师资队伍建设。

一所好的高职学院, 不应完全将专任教师的招聘停留在高学历上面, 还应注重其“双师型”教师建设, 特别是对于轨道交通信号这种特殊性行业, 只有提高教师的专业技能知识, 才能让学生丰富课堂知识, 丰富工作过程的模拟。所以在针对城市轨道交通控制 (信号方向) 专业上专任教师“双师型”建设应该在80%以上, 才能提高授课质量, 满足基于工作过程课程改革的需求。

2.加强城市轨道交通信号控制实训室的建设。

城市轨道交通控制专业的信号实训主要都在城市轨道交通信号控制实训室内进行实践教学, 其中的设备应用需要由专任教师及行业内专家共同去开发研究基于工作过程的先进教学方法, 积极开展各种形式的信号实训, 甚至为相关院校教师或者行业内部提供培训。当然, 轨道交通行业也在不断进步, 我校实训中心的设备也应该随着行业的进步, 不断进行优化, 保障学生与企业接轨的“零距离”。

五、结论

本文通过对城市轨道交通控制 (信号方向) 专业系统分析, 从专业需求出发, 对控制专业的课程进行重新设计并应用于实践教学, 较之以往较大地提高了教学效果, 有较强的现实意义, 对于课堂教学技巧的完善是该专业进一步研究的方向。

摘要：城市轨道交通信号是高职城市轨道交通控制专业的核心专业。为培养实用性人才, 该课程的开发从城市轨道交通控制专业人才培养定位出发, 基于工作过程导向描述工作岗位典型工作任务, 设计学习情境, 选取课程内容。结合实际情况, 按照此方案教学一年, 结果表明, 学生对城市轨道交通信号专业技术的能力及职业素养能力均得到了很大提高, 取得了良好的教学效果。

关键词：工作过程,城市轨道交通,信号

参考文献

[1]汝宇林, 郑劲, 伏可夫.基于工作过程的“工学结合”课程解读与实践[J].兰州石化职业技术学院学报, 2009, (03) .

轨道交通信号与控制 篇7

城市轨道交通信号系统是城市轨道交通自动化系统的关键部分, 是保证列车和乘客安全, 实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统, 其核心是列车自动控制系统 (ATC) 。ATC系统的制式、技术标准、技术水平直接影响城市轨道交通发展的规模和速度。进入21世纪, 我国把发展城市轨道交通作为拉动国民经济、特别是大城市持续发展的重大战略。西门子等国外公司纷纷将自己先进的信号系统引入到中国城市轨道交通中。

2 信号控制系统的构成

西门子城市轨道交通集成信号系统方案是安全的、可靠的、先进的、有效集成的列车自动控制系统 (ATC) , 它由3个主要的子系统组成: (1) 列车自动监控 (ATS) ; (2) 列车自动防护 (ATP, 故障安全) , 包括计算机联锁系统 (故障安全) ; (3) 列车自动运行 (ATO) 。

可以满足高速度, 高密度, 和不间断运行的要求。西门子信号控制系统的结构采用模块化设计, 硬件、软件实现了标准化设计 (如下图1) 。主要功能的模块之间使用标准接口, 实现连接通信模块的各种器件, 微处理器等使用标准化部件。VICOS使用SUNWORKSTATION, 通过总线连接的控制区域, 可以随意增加, 为工程项目延伸和扩展线路共用给予技术支持。SICAS和ATP安全相关设备通过冗余实现高度可靠性, 并采用故障———安全原则实现运输安全;独立于硬件的软件开发保证了软件具有广泛的适应性;整个开发过程遵循欧洲CENELEC标准。这些面向未来的设计, 便于运行系统扩展, 以便于信号系统维修。

西门子公司为满足中国市场需求, 将ATC系统做了适合中国国情的产品开发, 例如: (1) 功能适用于中国的运营和安全要求 (例如:进路/迂回进路的设定;顺序显示;故障和报警) ; (2) 功能适合中国的标准和规范, 且通过了中方的验收 (例如:侧面保护;二级侧面保护;可由用户设定的保护区段延迟) ; (3) 中文的用户界面接口受到操作人员的普遍欢迎。

西门子公司地铁信号系统的基本配置由下列主要产品组成: (1) 带有中央和本地操作设备的VICOS OC系统; (2) LZB 700M ATP/ATO系统-久经验证的、成熟的连续列车控制系统; (3) SICAS故障安全和高可用性的微机联锁。

为了分级实现, 三套子系统SICAS/LZB/VI-COS被分为四级 (如图2) : (1) 集中和分散层分布在运营控制中心、车辆段控制中心和本地控制。VICOS OC 501在集中层实现运营管理。在车站控制室, VICOS OC 101执行本地控制层功能。 (2) 分布在沿线的轨旁层由SICAS和LZB700M系统组成, 它们一同执行全部的联锁和轨旁ATP功能。 (3) 轨道层包括信号设备FTG S、SYN同步环线和列车位置识别系统PTI, 以实现轨道与列车间的双向传输。 (4) 车载层包括LZB 700 M的车载ATP/ATO功能。

该系统能达到:停车精度控制在0.5m之内;速度监督避免越限运行, 间隔控制考虑最不利的作业情况而绝对杜绝列车碰撞, 遇紧急情况自动紧急制动停车, 全自动化使无需担心人为操作失误;经济策略下自动驾驶其节能达30%, 减少车辆损耗;能充分优化线路利用率, 缩短列车间隔, 使时刻表与每种行车情况精确匹配, 同时能达到90s的列车追踪间隔, 其运能比同类3min间隔的系统要高出一倍。

3 信号控制系统的技术特性

SICAS (西门子微机联锁系统) 作为成熟的联锁系统, 已经应用在世界许多的信号安装领域。SICAS是基于西门子故障安全、高可用性的SIMIS原理, 面向现代科技、面向将来扩展和解决方案的先进设计。该联锁系统的现代设计和安全数字总线通信的应用可使联锁系统的数量减至最低程度。将提供处理接车/发车, 进出车辆段的接口。SICAS系统的最大优点在于, 它显著地减少了现场测试工作量, 因为工厂测试时会对室外设备进行全面模拟。

LZB700M保证了列车的运行安全 (ATP) 和优化 (ATO) 的线路运营。配备3取2结构SIMIS微机的轨旁设备和2取2结构SIMIS微机的车载设备, 保证了信号的安全性和高可靠性。同时引入远端馈入式无绝缘编码音频轨道电路 (FIGS) , FIGS一方面用于检测轨道区段是“空闲”还是被列车“占用”;另一方面为占用轨道的列车传输报文信息, 实现ATP/ATO车载设备功能。FIGS这方面的作用在轨道的上下行两个方向都能实施。这种双方向性和多用途功效扩展了轨道的用途, 增加了列车运行的灵活性, 同时无需增加额外的信息传输设备, 起到既能节约投资又可以灵活使用轨道线路的目的。

在正常运行情况下, 西门子地铁信号系统的控制由位于运营控制中心OCC设备完成。用于OCC的VICOS OC 501系统可以按照监督/控制的系统规模按比例进行调整。甚至在OCC出现故障的情况下, 线路仍可由设于各联锁站的分散的本地控制台控制。

VICOS OC 101在本地控制台监控相应的联锁区域。自动操作功能在OCC层和车站控制层实现。按照车站值班员或OCC操作员发出的指令, 操作控制管理能在本地控制台或OCC之间实现转换。作为列车运行监督, 列车进入监控区域时, 由列车位置识别 (PTI) 系统识别。

VICOS OC 501系统、联锁和外部系统的各部件之间进行通信的网络, 视系统的复杂性和规模不同而变化。VICOS OC 501系统中的服务器和过程耦合单元 (PCU) 相互连接是通过一个以太网来实现的。以太网中的通信协议用的是TCP/IP。联锁通过PROFIBUS (过程现场总线) 与RTU相连。PROFIBUS的特点是具有很高的抗电磁干扰和过电压影响的能力。

4 信号控制系统的安全保证

该系统主要的安全性原理是: (1) 在安全相关功能和非安全相关功能之间保持一个清晰的区别; (2) 保持一个严格的控制层次, 其目的是a.安全相关功能不依赖于非安全相关功能, b.除特殊要求外, 非安全相关功能不能超越安全相关功能;c.在安全相关设备 (既执行安全相关功能, 也执行非安全相关功能) 和非安全相关设备 (仅执行非安全相关功能) 之间保持一个严格的区分;d.对安全相关设备使用故障-安全原则设计;e.当正常的防护控制不能使用时, 对列车运行控制使用严格限制的人工程序。

联锁功能、列车检测功能、ATC轨旁功能、ATC传输功能和ATP功能都是安全相关的功能。所有其他功能都是非安全相关的。上面提到的控制层次, 其某些实例如下:a. (安全相关) 联锁功能可以超越 (非安全相关) CTC功能的任何非安全命令, 关键命令可以除外;b. (非安全相关) ATO功能依赖于ATC环线, ATC环线认为是非安全相关设备, 但是 (安全相关) ATP功能不依赖于ATC环线;c. (安全相关) ATP功能可以超越 (非安全相关) ATO功能或司机的任何非安全行为。所有与安全相关的系统都得到了第三方德国权威机构“地铁公共运行安全”的认证, 该认证也得到了中国铁路权威机构的承认, 同时也得到了世界各地 (巴黎、斯德哥尔摩、香港、广州、印度和曼谷地铁等) 客户的认同。

结束语

西门子交通技术集团经过多年项目实施的经验积累和对中国铁路理念的理解, 提供了得到中国市场认可的产品。在中央控制中心、地面控制站、车载设备上的人机界面的等方面的设置适应中国的工作人员, 并备有培训中国技术人员的中英文教材。

面对我国城市轨道交通信号系统尚处于依赖进口、国产化进程滞后的现状, 笔者认为必须尽快提高我国信号装备的技术水平, 发展具有中国特色的城市轨道交通现代信号系统。

参考文献

[1]张济民, 吴汶麒.西门子的城市轨道交通信号控制系统分析[J].城市轨道交通研究, 1998, 3.

轨道交通信号供电系统的设计与采购 篇8

关键词：轨道交通,信号,供电,设计,采购

近几年来中国各大城市都在发展城市轨道交通系统, 城市轨道交通中的信号供电系统是设备安全的重要保障系统。作为信号工程技术人员需要熟悉该系统的架构。本文介绍了供电系统的设计, 并对采购流程和要点做了说明。

1 设计

在设计阶段, 作为设备供货商的设计人员需要了解信号系统各类设备的额定容量, 额定电流。并且要记录哪些电源有特殊要求。例如信号机电源、转辙机电源、AP电源等室外设备的电源在电源屏侧需要加装输出防雷板。一些重要负载, 比如联锁机柜、接入交换机、骨干交换机, 需要将其分开供电, 以保证在某一路电源意外中断导致一部分设备掉电时, 另一半设备能够正常工作, 保证信号系统能够满足运营的要求。例如联锁机柜, 一般主机和备机在电源屏侧是不同的两路电源。而对交换机, 一般电源屏是不同的两个空开分别对A网交换机和B网交换机供电。对于组合柜中常用的12VDC, 24VDC, 60VDC, 220VAC, 电源屏侧也都为两路供电, 不同的是对于组合柜的供电为环节, 不但保证某一路电源中断设备不会掉电, 而且组合柜之间有任何线缆出现问题, 也不会导致设备掉电。

对于要求配有UPS的电源系统, 一般客户都会要求在外电网完全断电的情况下, UPS依靠电池持续放电的最短时间。

电池放电的最短时间取决于一个站设备的用电量与所准备的蓄电池容量的对比关系。对于电池的选配, 有两种方法可供选择。

(1) 功率算法。

根据每2伏单元放电功率计算电池容量 (AH)

式中:P为UPS容量 (VA) , W为每2伏单元提供的功率 (W) , η为UPS效率 (一般可取0.9) , cosΦ为UPS输出功率因数 (一般取0.8) , N为一组电池中的电池数量 (信号系统常用的阀控铅酸电池为12V) 。

注:若2 V电池则为N×1;6 V电池则为N×3;12 V就为N×6;放电终止电压一般取1.6 7 V。

根据客户要求的放电支持时间差表, 便可决定电池型号及组数, 如果查表组数过多 (>3) , 则考虑大容量电池。

以上公式是按照UPS满载考虑, 一般可按照80%负载计算

(2) 电流算法。

根据最大放电电流计算电池容量 (AH)

最大放电电流

式中:Imax为最大放电电流 (A) , P为UPS额定容量 (KV A) , C osΦ为U PS输出功率因数 (一般取0.8) , Vend为该型号UPS放电终止电压 (V) , 查放电曲线确定电池放电率计算所需电池容量。

电池容量 (AH) =K×电池最大放电电流×放电时间, 其中, K为调整系数, 如表1。

在将这些数据整理完毕后, 可以将每个站设备的最终容量计算出来。最后把数据提供给电源屏厂家和总体设计单位。电源屏厂家会根据需求做出适应具体每个站的电源屏。而总体设计单位则可以根据每个站用电量的需求, 设计与其对应的电源供给。在与设计院的沟通中, 需要向其详细描述最终计划每个站电源屏输入空开的容量以及信号设备的负载特性, 保证整个系统能够做到完全选择性保护。

2 采购

电源屏采购:采购阶段需选择至少两家供货厂家, 对两家的电源系统方案、切换功能、输出冗余配置、模块是否支持热插拔、远程监控、防雷功能、漏电检测、故障诊断定位的级别、短路保护功能、保质期、证书、使用寿命、告警节点、备品备件的供应、交流转辙机相序检测、整机效率、功率因数、噪音、是否提供专用工具等方面进行对比, 最终选择适合信号系统使用的电源产品。在采购方面需要重点提醒设备到货计划。

UPS采购:在评标阶段, 需要对以下项目进行比对:故障诊断级别、输入电压的类型、输入电压可接受的范围, 例如电压波动范围在-20%~+15%之间无需电池放电, 输出电源是否满足要求, 转换时间:主电源供电转电池供电转换时间为0 ms, 逆变器供电装旁路供电转换时间≤2 ms;旁路供电转主路供电转换时间≤2 ms。对保质期, UPS电源对电池是否为智能管理功能, 包括均充与浮充的自动转换, 温度补偿, 电池放电终止电压自动调节, 电池容量检测。使用寿命, 备品备件, 噪音以及是否提供专业工具。

对蓄电池的采购:在评标阶段需要对以下项目进行对比:供电时间, 是否为胶体免维护电池, 保质期, 使用寿命, 是否具备优良的深放电恢复能力, 蓄电池密封反映效率是否高于95%, 单组电池或多组电池一起使用情况下, 个电池之间的开路电压应保持在20 mV/cell以内, 浮充电压应保持在20 mV/cell。

参考文献

[1]徐亚辉.城市轨道交通供变电技术[M].机械工业出版社, 2012 (12) .

[2]于松伟, 杨兴山, 韩连祥, 等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].西南交通大学出版社, 2008.

[3]叶华平, 刘志刚, 牛红霞.城市轨道交通概论[M].基人民交通出版社, 2012.

轨道交通信号与控制 篇9

1信号系统与土建专业的配合

轨道交通与土建专业紧密相连, 信号系统的实施前提需要土建的辅助。信号电缆线路敷设的路径和方式要采取全面衡量, 电缆的路径的选择及走线方式均应结合土建全面考量。在设计时, 要根据业主的协调管理能力设定将信号的相关预留及预埋放在土建招标范围还是装修招标范围。避免后期出现问题而重新改良, 造成反复施工。如确定弱电电缆路径在行车方向右侧安放, 弱电使用电缆支架层数等。

1.1与建筑专业配合要点

车站、停车场的建设都涉及到建筑专业, 所以信号系统的运行需要与建筑专业的配合。由于信号体统包含分设备集中站、非集中站、信号设备室、信号电源室、信号工区、信号值班室等。设备用房的位置、面积、载荷等应与建筑专业进行配合进行合理设计。避免对门窗的忽略, 对于净空应做全面考虑, 以免出现净空不够导致不能做吊顶等。由于建筑专业人员对信号路径并不了解, 因此不能准确判断设备安装相关问题。信号专业应在设备用房确定后, 提供信号预留预埋资料, 对于后期设备的安装、预埋的位置及预埋管的数量等都应该明确。电缆路径、及预留尺寸、数量等应根据车站站型、系统的维护与检修而定。对于地下车站及区间有人防门的地方预留及预埋位置和数量应结合电缆走线方式与高度合理规划。另外过轨预留及预埋的要点为:预留是在结构内还是轨道内, 以免后期出现不必要的纰漏。对于建筑图的细节是决不能忽视的, 本文将结合自身在郑州市轨道交通1号线信号系统安装工程项目部工作为例阐述建筑图的细节, 如具体结构梁的方式、上翻或下翻是否对信号转辙机等信号设备有影响、轨顶风道的位置是否对预留孔影响、车站是否设置了弱电井等。地下车站有些扶梯安装处墙面不允许安装其他设备, 以免后期此处需要装修。笔者曾在工作中出现信号预留预埋没有用上, 需要另选其他地方钻孔的状况。其主要原因为专业之间没有经过协调和考虑全面, 因此信号专业与建筑专业的配合是至关重要的。

1.2与装修专业配合要点

首先应该对站台层发车指示器、自动折返按钮、紧急停车按钮等的位置与具体安装方式进行明确。发车指示器与紧急停车按钮等设备电缆一般由吊顶进入直到设备安装位置。信号设备用房装修要点为:静电地版面应在公共区装修地面以上300m m, 信号设备的上空应尽量不要安装设备房间灯具及通风空调设备, 目的是防止水凝等对信号设备的影响。信号专业通过与接线专业的配合, 对轨旁设备位置的安排时应考虑与其他设备产生冲突, 为人员的安全及后期相关设备的检修提前做好预防。合理安排轨旁无线传输设备和接触轨位置, 避免两者发生冲突。

2与综合管线及轨道专业的配合

为了合理的设置设备电缆走向, 以便达到后期维修方便的目的。城市轨道交通信号专业须与综合管线专业良好的配合。综合管线专业所涉及的内容主要包括通风空调管道、通信、动力照明、生活用水及消防等, 其所包含的内容非常广泛。地下站和高架站为城市轨道交通车站的两个重要组成部分, 信号系统电缆的传输依次为区间、信号设备室、车站站台、各终端设备。在设计规划与分工阶段, 综合管线专业依据信号专业所提供的信号资料安排路径和规划尺寸。公共区所涉及到的专业较多且较为复杂, 因此前期的合理规划是非常必要的, 若彼此单独设计很可能在后期产生极大的冲突。可采取由某专业统一施工, 其他专业进行辅助设计并提供资料。设备区可进行协商施工, 做好统一安排。车辆段、停车场是由信号专业给综合管线专业提供资料, 通信统一由通信专业负责, 综合管线专业统一布置信号主干电缆路径, 信号专业负责分支电缆路径, 尽量减少施工冲突与浪费, 在实际施工过程中根据实际情况及时做出合理的调整。

对于列车的“超速”及信号反应“迟滞”这两方面的问题可由信号专业与轨道专业相互探讨落实。对于信号设备道岔转辙装置, 信号专业应确认转换的设计, 设计分为分动或联动两种。并对道岔尖轨及基本轨的钻孔位置进行确认, 并提供给轨道专业。明确钢轨绝缘节位置及其允许调整范围, 普通绝缘接头的采购及安装可由信号专业负责, 而胶接绝缘接头则交由轨道专业负责。绝缘接头的使用原则为普通绝缘接头应用于车场线道岔, 胶接绝缘接头应用于无缝线路、道岔绝缘结等。信号专业在道床范围内设置应答器等设备时应征求轨道专业意见。警冲标的设置数量及原则及最小设置距离分别由信号专业和轨道专业提供, 信号专业根据信号机位置及相关数据规划安装的具体位置。

3城市轨道交通信号专业的重要性及与相关专业配合的意义

由于城市经济的飞速发展, 城市轨道交通的反战速度也是突飞猛进。人们对轨道交通信号设备的关注度越来越大, 轨道交通信号系统的重要性也就不言而喻了。行车的运营效率和安全与信号系统的质量息息相关, 因此国家有必要培养更多的高素质的信号专业人才。例如曾经发生的地铁列车侧面冲撞事故的主要原因在于信号设计出现漏洞, 信号系统发出错误指令, 导致列车制动距离较近。因此为了保障轨道列车的运行安全, 应增强轨道交通信号系统, 培养更多优秀的信号专业人才。

为了加强协调管理, 信号专业与相关专业的配合可有效满足运行的可靠性及可用性, 更为列车的安全运行奠定了基础。信号专业与其相关专业的配合达到了信号系统的设计与车辆运行的协调一致, 减少各项专业之间的冲突, 满足信号系统功能要求。城市轨道交通的建设期与运营期直接决定着信号系统的可行性。由于轨道交通属于大容量运输工具, 因此系统的可靠性与安全性是非常重要的, 通过信号系统与相关专业配合能够更全面的考虑信号系统的安全可靠性, 综合管线专业可全面分析故障, 指导系统安全。城市轨道交通由许多子系统组成, 各专业的配合可调整各个系统间的接口关系。

4结束语

城市轨道交通系统属于大系统工程, 其所涉及的专业较多, 与各专业的协调配合是保障信号系统实施完善的关键。各专业间应相互配合, 协调设计, 并将实际施工问题考虑全面, 避免出现工程浪费与反复施工。

参考文献

[1]甘勇.城市轨道交通信号专业与相关专业配合的思考[J].现代城市轨道交通, 2012, 01.

[2]张金, 陈映芳.浅谈城市轨道交通信号专业的发展前景[J].科技资讯, 2010, 04.

轨道交通信号与控制 篇10

1 功能定位

信号系统设计主要功能定位:配合总体设计单位开展信号系统方案设计、用户需求调研及用户需求书编制、信号系统功能定位设计、信号系统运营模式设计及维修模式设计, 配合各有关设计单位进行接口预留设计、房建预留设计、沟槽管线洞预留预埋设计等。

信号系统集成设计主要功能定位:配合系统集成商根据招标书要求完成信号系统具体设计、配合总体设计单位及各有关设计单位做好接口详细设计及沟槽管线洞具体位置核实设计、提供详细施工设计图纸等。

信号系统设计与信号系统集成设计功能定位不一样, 在设计性质、设计内容、设计深度、设计图纸、设计配合等方面均有很大区别。

2 服务对象

信号系统设计与信号系统集成设计服务对象不一样, 两者设计理念不一样, 需要掌握和了解的技术内容也不一样。

信号系统设计主要服务对象是业主或业主代表, 站在业主的立场为业主设计先进、实用、经济的信号系统, 同时还需考虑运营方式、维护维修体系及维修培训设施等, 需要在工程前期搭接信号系统构成、信号系统功能、列车驾驶模式、运营管理模式、信号系统设备故障降级运营模式等。

信号系统集成设计主要服务对象是信号系统集成商及业主或业主代表, 按信号系统招标书中的用户需求进行设计, 要根据信号系统集成商提供的主系统设备技术特点及各信号系统设备供应商提供的子系统设备技术条件, 搭建信号系统, 构建信号系统设备组成, 设计具体电路及相应接口, 充分满足用户需求, 按招标书要求的技术条件提供完整的信号系统, 供业主或运营部门使用。

3 设计需求

信号系统设计与信号系统集成设计需求不一致, 两者工作重点、工作方式、工作内容等均有所不同。

信号系统设计的设计需求主要是要了解业主或最终用户的系统设想、功能定位、功能需求、具体技术要求、维修管理模式、维修管理体系构成以及投资规模等。信号系统设计要按业主及最终用户意愿或要求、在其所能承受的投资范围内设计一套功能齐全的信号系统, 提出具体技术条件、功能指标, 编制用户需求书用以招标。

信号系统集成设计则需全面了解和熟悉系统集成商或系统设备供应商提供的信号系统设备性能、技术指标、设备构成、相关接口技术条件等具体内容, 同时还要熟知招标书或用户需求书中的具体技术条件, 要按系统集成商或设备供应商提供的设备组合成完整的信号系统, 满足招标书或用户需求书规定的技术指标。若所提供的信号系统设备功能或指标不能完全满足要求时, 系统集成设计还需采取补救措施加以解决。

4 设计阶段

信号系统设计涵盖工程设计全过程, 系统集成设计只发生在施工设计阶段。

信号系统设计工作重点主要是开展前期调研、编制用户需求书及信号系统集成商招标书或信号工程施工招标书。前期研究工作较多, 如方案设计、预可行性研究、可行性研究、初步设计。一旦完成初步设计, 则可公开招标信号系统集成商, 由中标的信号系统集成商提供具体详细的施工设计。

信号系统集成设计则是完成初步设计后并已中标的前提下, 直接按招标书及用户需求书开展施工设计。

5 设计深度

信号系统设计主要注重信号系统方案、构成、功能、维修模式设计等方面, 设计深度仅到初步设计阶段, 做好信号设备用房、信号管理用房、信号系统设备沟槽管线洞预留, 配合各专业间接口设计预留等即可。

信号系统集成设计直接从施工设计开始, 重点是如何满足招标书及用户需求书的技术条件, 目标非常明确, 需做好施工图设计、相关接口设计等工作, 其设计深度较细, 直接提供具体图纸, 指导工程施工。

6 设计职责

信号系统设计主要职责:搭建信号系统、确定功能需求, 配合业主做好招标工作, 配合相关专业做好接口预留工作, 在设计联络阶段替业主或业主代表把关, 监督系统集成承包商履行合同条款, 检查系统集成商提供的信号系统设备是否满足相关技术要求。

信号系统集成设计需在设计联络阶段向业主或业主代表及信号系统设计方等提供详细的信号系统设计方案、构成说明、功能说明、相关接口说明、相关技术指标、系统运用模式及系统设备组成、工作原理、技术条件等具体文件。主要职责:向业主或业主代表、信号系统设计、监理等各方代表提供详细技术资料, 完成施工图设计, 让业主代表确认信号系统集成商提供的信号系统设备能够满足相关技术要求。

7 现场配合处理

信号系统设计在工程施工阶段, 主要代表业主协调各专业间设计接口配合和工程设计变更处理, 检查工程进展情况, 落实相关技术条件执行情况, 参与工程协调会议。

信号系统集成设计需现场配合工程施工单位, 直接处理工程问题, 参与工程协调会议。遇到相关专业影响引起信号系统或信号设备必须变动、变更设计等重大问题, 需请示业主或业主代表、信号系统设计及监理等单位裁决, 由信号系统集成商通知信号系统集成设计单位进行相应变更或修改设计。

8 调试试验配合

信号系统设计在调试试验阶段, 主要是参与制定调试试验计划, 负责协调各专业间配合, 代表业主或业主代表检查试验条件、核实相关技术指标、落实相关功能是否齐全。

信号系统集成设计需配合系统集成商编制现场调试试验计划, 制定调试试验大纲, 配合现场调试试验, 针对调试试验中存在的问题, 完善设计方案、修改设计图纸, 涉及新增功能需求或非系统集成商原因引起的设计变动, 提出修改设计建议, 报业主审批。

9 结束语

分析可知, 信号系统设计与信号系统集成设计定位差别较大, 服务对象不同, 设计阶段及设计深度也不相同, 但两者分工明确, 缺一不可, 在城轨交通建设等领域各自发挥着同等重要作用。这是借鉴国外城轨交通建设先进运作模式, 结合我国建设市场特点, 总结提炼的城轨交通信号系统特有建设模式, 从国内各大城市城轨交通建设经验及高速铁路建设经验来看, 该方式能够在城轨交通建设工程及高速铁路建设工程中充分发挥积极作用, 明显减少业主协调配合处理工作量, 降低工程风险, 避免与信号系统集成承包商之间的推诿冲突, 工程界面划分明晰, 职责明确, 值得在其他建设领域推广运用。

肖培龙:北京电铁通信信号勘测设计院, 教授级高级工程