項目一 城市軌道交通行車設備認知

任務 城市軌道交通行車設備的構成認知

城市軌道交通是屬于集多專業、多工種于一身的復雜系統，通常由軌道線路、車站、車輛、維護檢修基地、供變電、通信信號、指揮控制中心等組成。城市軌道交通的運輸組織、功能實現、安全保證均應遵循軌道交通運輸的客觀規律。為了保證列車運行安全、正點，線路、車站、車輛、供電、通信、信號、機電設備和消防系統均應保證狀態良好，運行正常。

學習目標

（1）了解城市軌道交通的線路與車站的分類、組成；

（2）了解城市軌道交通的車輛的基本組成和作用；

（3）了解城市軌道交通的供電系統的組成和作用；

（4）了解城市軌道交通環控系統的組成和作用。

學習任務

了解和掌握城市軌道交通系統的構成和作用。

工具設備

城市軌道交通設備車站沙盤、車輛模型、供電系統設備。

教學環境

城市軌道設備實驗實訓室。

一、線路與車站

（一）理論模塊

1.城市軌道交通線路的種類

按城市軌道在運營中的作用，可分為正線、輔助線和車場線。

（1）正線：貫穿所有車站，區間供列車日常運行的線路稱為正線。城市軌道交通系統的正線均采用上下行分行，一般實行右側行車制。

（2）輔助線：一般不行駛載客列車，是指車站內進行列車到發、通過、折返作業、停放列車的線路，以及列車進出車輛段（停車場）的線路和將線網中的不同線路、車輛段與鐵路連接起來的線路。輔助線包括車站側線、折返線、渡線、存車線、出入段（場）線、安全線和聯絡線等。

（3）車場線：車場線是車輛段（停車場）內進行車輛停放、編組、列檢、檢修、清洗和調試等作業的線路，有停車線、列檢線、檢修線、洗車線、牽出線和試車線等。

2.城市軌道交通車站的分類

（1）按車站客流量大小可分為特等站、一等站和二等站。

（2）按車站的運營功能不同分為始發（終到）站、中間站和換乘站。

（3）地鐵車站按車站建筑的位置可分為地下站、地面站和高架站。

（4）按站臺形式可分為島式車站、側式車站和混合式車站。

車站一般由出入口、站廳、站臺和生產用房等組成，通道、樓梯和自動扶梯將出入口、站廳與站臺連接起來。在決定車站規模和設備容量的各項因素中，最重要的是車站遠期高峰小時最大客流量。出入口是乘客由地面進入站廳或由站廳到達地面的通道。地下車站與高架車站的站廳通常劃分為幾個區域。例如，乘客可自由進出、提供售票和商業服務的非收費區；乘客檢票后才能進出的收費區；車站控制室、售票室等所在的作業管理區；機電設備和用房所在的機電設備區。地面車站的站廳規模一般較小，不設置收費區、車站控制室等。站臺供列車停靠和乘客候車、上下車使用。車站生產用房主要分為作業用房、管理用房和設備用房三類。行車、客運作業用房包括車站控制室、售票室、廣播室、問詢處和休息室等。車站管理用房包括站長室、站務室、票務室、警務室和儲存室等。各種設備用房包括通信、信號、自動售檢票、變電、環控、屏蔽門、防災和給排水等設備的用房。

（二）技術模塊

1.城市軌道交通線路

1）線路平面

線路平面：軌道交通線路中心線在水平面上的投影。

線路中心線：兩根鋼軌間距離的中點連線（單軌交通為軌道梁的中心線）。

線路平面組成要素：直線和曲線。

為了保證列車安全，使線路平順地由直線過渡到圓曲線或由圓曲線過渡到直線，以避免向心力的突然產生和消除，需要在直線與圓曲線之間設置一個曲率半徑變化的曲線，這個曲線叫做緩和曲線。

2）線路縱斷面

線路中心線在垂直平面上的投影，單軌線路以軌道梁中心線為準。

線路縱斷面的組成要素：平道和坡道。

在兩個相鄰坡道或平道與坡道之間，由于坡度差異較大，會導致列車運行不順。為此，在變坡點設置豎曲線。正線與輔助線的主要技術標準如表1-1所示。

3）兩根鋼軌之間的相互位置

對于地下鐵道、輕軌來說，線路上兩根鋼軌之間的相互位置能否保持運營所需的良好狀況十分重要。

（1）軌距。

① 直線地段軌距。我國城市軌道交通線路直線地段的軌距均采用1435mm。《鐵路技術管理規程》規定線路、道岔軌距的靜態允許最大偏差為+6mm和?2mm。

② 曲線地段軌距。根據國產地鐵和輕軌車輛的資料，當曲線半徑≤200m時，應按規定的數值對軌距進行加寬。

（2）水平。在直線地段上兩股鋼軌頂面應保持在同一水平面上。直線地段正線的水平容許誤差按《鐵路技術管理規程》規定為4mm。

（3）前后高低。要求目視平順，一股鋼軌前后高低偏差用10m弦測量最大矢度值，按《鐵路線路維修規則》規定正線不應超過4mm。

（4）方向。相對軌距來說，軌道方向往往是行車平穩性的控制因素。按《鐵路線路維修規則》規定正線上的正矢不應超過4mm。

（5）軌底坡。北京、上海地鐵運營實踐表明，小半徑曲線地段鋼軌磨耗嚴重，光帶偏離軌頂中心向內，說明1/40軌底坡偏小，設置1/30或1/20軌底坡較為適宜。

4）城市軌道交通限界

（1）城市軌道交通列車沿著固定軌道高速運行，需要在特定的空間中運行。根據車輛輪廓尺寸和性能、線路特性、設備安裝及施工方法等因素經技術、經濟綜合比較確定的空間尺寸稱為限界。為了確保運營的安全，各種建（構）筑物和設備均不能侵入限界。

（2）城市軌道交通限界應包括車輛限界、設備限界、建筑限界、接觸軌和接觸網限界。

（3）確定限界時，對于結構施工、測量、變形誤差、設備制造安裝誤差，設計、施工和運營中難以預計的其他因素，尚有安全預留尺寸，應分別加以考慮、研究確定。

（4）車輛限界應根據車輛主要尺寸等有關參數，并考慮靜態和動態情況下，所達到的橫向和豎向偏移量及偏移角度，按可能產生的最不利情況確定。

（三）案例模塊

立體交叉的車站線路布置圖如圖1-1所示。

（四）實操模塊

【實訓任務】繪制車站折返的主要形式。

【實訓目的】掌握線路及道岔的示意圖的繪制方法。

【實訓要求】掌握線路在運營中的類型。

【實訓設備】城市軌道交通運輸設備車站沙盤。

【實訓環境】城市軌道交通運輸設備實訓室。

【實訓指導】指導老師講解線路按運營的作用分類及道岔的作用。

【實訓考評】講述不同的折返形式的特點。

【操作運用案例1】城市軌道交通車站列車折返

1.實訓項目教師工作活頁

2.實訓項目學生學習活頁

二、車輛與車輛基地

車輛是輸送乘客的運載工具，軌道交通車輛不但應實現安全、快速、大容量等功能，具有良好、舒適的乘車環境，還應節能，并在外觀設計方面有助于美化城市景觀、環境。車輛基地是城軌交通車輛停放、保養、修理的專門場所。

（一）理論模塊

1.類型

車輛分類可從不同的角度進行，如按技術特征的不同分為地鐵車輛、輕軌車輛和單軌車輛等；按支撐、導向制式的不同分為鋼輪車輛與膠輪車輛；按車輛牽引動力配置分為動車、拖車；按車輛主要技術規格分為A型、B型、C型和L型四類車型；按車體制作材料分為耐候鋼車、鋁合金車、不銹鋼車；按受電方式分為受電弓受電和受流器受電的車；按電壓等級分為直流750V車輛和直流l500V車輛兩種；按牽引控制系統分為直流變阻車、直流斬波調壓車、交流變壓變頻車、直線電機變壓變頻車。

2.城市軌道交通車輛的組成

城市軌道交通車輛由機械和電氣兩大部分構成。機械部分包括車體、車鉤及緩沖器、車門控制系統、轉向架、空氣制動系統、空調和通風系統。電氣部分包括牽引系統、輔助供電系統、列車控制和診斷系統、乘客信息系統。

1）車體

車體主要是容納乘客和司機駕駛的地方，又是安裝其他設備和部件的基礎。要求車體具有隔音、減振、隔熱、防火的作用，在事故狀態下盡可能保證乘客的安全。它由車頂、底架、端墻、側門、車窗、車門等組成。車體采用大斷面鋁合金、機械緊固模塊化組合結構。

2）車鉤及緩沖器

車輛連接裝置包括車鉤緩沖裝置和貫通道，車鉤是連接車輛使其編組成列車，并傳遞縱向力的一套裝置。通常在車鉤的后部裝設緩沖裝置，在車鉤傳遞縱向力時緩和車輛之間的縱向沖擊。通過車鉤還可以將車輛之間的電路和空氣管路進行連接。貫通道是車輛與車輛之間的客室連接通道。

3）車門控制系統

車門控制系統以廣州地鐵l號線列車為例，車門通過中央控制閥來控制，以壓縮空氣為動力驅動雙向作用汽缸活塞前進和后退，再通過鋼絲繩等組成的機械傳動機構完成門的開關動作，機械鎖閉機構可以使車門可靠地固定在關閉位置。

4）轉向架

轉向架位于車體與軌道之間，用于支撐車體，牽引和引導車輛沿著軌道行駛，動力轉向架安裝在動車上，非動力轉向架安裝在拖車上。一般轉向架由構架、輪對、軸箱裝置、彈簧減振裝置和制動裝置、中央牽引裝置等組成。地鐵車輛轉向架采用無搖枕轉向架，構架采用高強度低合金鋼板焊接H形結構；牽引電動機為架承式懸掛，每個構架反對稱布置，兩臺牽引電動機采用二級懸掛系統。

5）空氣制動系統

地鐵車輛一般使用的是混合制動方式，分為電制動和空氣制動。電制動分為再生制動和電阻制動。空氣制動是通過空氣壓縮機產生壓縮空氣，通過管道將壓縮空氣送往各個車廂的汽缸。剎車時，只要一打開閥門，壓縮空氣就會推動各車廂的汽缸活塞，將閘瓦壓緊，使列車迅速停下來。

6）空調和通風系統

車輛的空調系統的作用就是使客室內的溫度、相對濕度、空氣流動速度和潔凈度（主要指塵埃和二氧化碳含量）保持在規定的范圍內，為乘客創造舒適的乘車環境。

7）牽引系統

城市軌道車輛牽引系統組成：受流系統（集電靴/受電弓）、高速斷路器、牽引逆變（VVVF）、牽引控制單元（DCU/UNAS）、牽引電動機、制動電阻等。牽引電動機懸掛在車輛轉向架或車軸上，驅動車輛前進，分旋轉電動機和直線電動機。

8）輔助供電系統

輔助供電系統為除牽引系統以外的所有用電系統供電，由輔助逆變器和蓄電池、充電器和相應的部件組成。它的工作狀態正常與否直接影響列車的功能。

9）列車控制和診斷系統

城市軌道車輛主要系統都采用微機進行自動控制。微機控制系統有自我監控和診斷功能，能對列車主要設備的運行和故障自動進行信息采集、記錄和顯示。

10）乘客信息系統

向乘客提供列車信息、安全信息和其他公共信息，如列車終點站、停車車站、換乘信息等；在列車發生故障或事故時，向乘客提供回避危險的指揮、指導信息等。乘客信息系統包括廣播、列車運行線路電子顯示圖、LED顯示器、VCD顯示器等。

3.車輛基地

車輛基地是車輛停放和維修基地的簡稱。車輛基地主要由車輛段、停車場（庫）、列檢所等組成。

1）車輛段

車輛段是城市軌道交通系統中對車輛進行運用管理、停放和維修保養的場所。一般情況下，一條線路設一個車輛段，當線路長度超過20km時，可以考慮設一個車輛段、一個停車場。車輛段的任務主要是承擔車輛的運用和各種定期檢修作業。

2）停車場（庫）

停車場（庫）是車輛集中停放的場所，又是車輛編組、清掃、整備、維修和日常管理的場所。停車場（庫）不僅要有足夠的軌道停車位，同時還要設置管理人員、乘務員工作和活動休息的場所。

3）列檢所

列檢所的任務是利用列車停放時間和停放場地，對車輛的重要部件進行例行技術檢查。對危害行車安全的一般故障進行重點修理。列檢所一般設在停車場（庫）或列車折返時停留和準備場所的停車線旁。

（二）技術模塊

四種基本車型的主要技術規格和性能如表1-2所示。

（三）案例模塊

下面以深圳地鐵一號線列車特點和技術參數為例，說明地鐵列車車輛的基本特征。

1.車輛主要尺寸

一列列車長度為139.98m，寬度為3.10m，高度（含排氣口，不含受電弓）為3.855m，其中A車長度為24.39m，B、C車長度為22.8m，每輛車有5對客室門，門開寬度為1.40m。駕駛室兩側設有駕駛室門，前端設有乘客緊急疏散門，后端設有通往客室的通道門。

2.列車動力系統特征

列車由受電弓從接觸網獲得電流，電流經由位于B車車下的兩個高速斷路器與動車的牽引逆變器相連接。牽引模塊將由接觸網來的直流電，逆變為頻率和電壓都可調的交流電供牽引電動機牽引。制動時，列車的動能由牽引電動機轉化為電能，經由逆變器模塊返回接觸網或由制動電阻轉化為熱能。

3.列車牽引系統特征

列車速度：正線最高運行速度為80km/h，車廠內最高運行速度為25km/h，連掛速度為3km/h，后端駕駛室推進速度為10km/h，洗車速度為3km/h。

列車故障時的動力性能：當一節車無動力時，在AW2的載荷下，可全程往返一次；當兩節車無動力時，在AW3的載荷下，列車可在35‰的坡道上起動；當一列車在AW3的載荷下，因故障停在35‰的坡道上，另一列空載列車能將其從坡底推到下一站。

4.列車的定員和載重

列車定員與載重如表1-3所示。

5.制動系統特征

制動系統由電制動和空氣制動系統組成，電制動和空氣制動能交替使用。常見制動方式有常用制動、快速制動、緊急制動、停放制動。列車緊急制動距離與載客量關系如表1-4所示。

（四）實操模塊

【實訓任務】繪制任意一條你所知道的城市軌道交通線路的列車編組情況。

【實訓目的】掌握城市軌道交通的列車基本內容認知。

【實訓要求】掌握城市軌道交通的地鐵列車的車型、輛數和動拖比三個要素。

【實訓設備】城市軌道交通運輸設備車輛。

【實訓環境】城市軌道交通運輸設備實訓室。

【實訓指導】指導老師講解列車的編組數的確定方法。

【實訓考評】綜合考評車輛編組合理，表示方法正確。

【操作運用案例2】城市軌道交通列車認知

1.實訓項目教師工作活頁

2.實訓項目學生學習活頁

三、列車運行控制系統

列車運行控制系統（簡稱列控）的作用是保障列車運行安全、提高線路通過能力、保證作業協調與提高運營效率。列控系統主要由信號系統、通信系統和運營控制中心（OCC）構成。

（一）理論模塊

1.信號系統

城市軌道交通信號系統是指揮列車安全運行、提高作業效率的關鍵設備。城市軌道信號系統通常包括三大部分：基礎設備、聯鎖設備和列車自動運行控制系統（ATC）。

1）基礎設備

城市軌道交通信號系統基礎設備包括信號設備、道岔及轉轍機、軌道電路等。

（1）信號設備主要是指視覺信號設備，包括地面信號設備和車載信號設備。地面信號設備一般指色燈信號機，固定設置在正線、車站和車輛段的特定位置，城市軌道交通采用與鐵路相同的色燈信號機，但設置的位置和信號顯示不同于鐵路。除了車輛段和有岔站外，一般不設地面信號機。車載信號設備是安裝在車輛上的信號設備，通過軌道電路等接收來自地面的信息，控制列車安全地追蹤運行。車載信號顯示不是傳統的色燈顯示，而是速度碼顯示，有目標速度顯示和曲線速度顯示兩種。

（2）道岔及轉轍機：道岔是軌道線路分歧的地方，道岔的不同開向引導列車進入不同的線路，轉轍機控制道岔的開向，保證列車安全通過道岔區域。道岔包括基本軌、尖軌、導曲軌、岔心和護輪軌等。轉轍機是用于轉換道岔的裝置，在電氣集中設備中，它接收到轉換命令后即帶動道岔轉換。轉轍機的主要功能有三項：轉換、鎖閉及給出表示。轉轍機一般采用電動轉轍機。

（3）軌道電路：軌道電路又稱軌道空閑及占用的檢測裝置。平時，在控制臺或顯示器上顯示白色或黃色光帶，表示該區段處于空閑狀態；當有車占用時，顯示紅色光帶，表示該區段有車占用。遵循“故障—安全”原則，軌道電路設備在發生故障時必須確保只能給出“占用”通報。

列車自動控制系統中采用先進的數字編碼式音頻軌道電路能夠攜帶更多的信息量。例如，廣州和深圳地鐵一號線就已采用德國西門子公司提供的FTGS型數字編碼式軌道電路。

2）聯鎖設備

聯鎖設備設置在有道岔車站和車場范圍內，在道岔、信號機、進路之間建立起一種相互影響、相互制約、相互作用的關系，保證列車運行與調車作業的安全。軌道交通采用的聯鎖設備有電氣集中聯鎖設備和微機聯鎖設備兩類。

電氣集中聯鎖設備由線路上的色燈信號機、電動轉轍機和軌道電路、控制室或信號樓內的控制臺、顯示屏和人工解鎖按鈕盤，以及設置在機械室內的繼電器等組成。采用電氣集中聯鎖設備時，道岔、信號機的控制、進路的排列均集中在控制中心及車站控制室和車輛段信號樓。通過操縱控制臺上的進路始、終端按鈕，可以轉換道岔、排列進路與開放信號，建立起道岔、信號機、進路之間的聯鎖關系，并能監督列車運行和線路占用情況。

微機聯鎖設備包括硬件與軟件兩部分。硬件設備由軌旁設備、微機、顯示器、鍵盤、鼠標和揚聲器等組成。在采用多模塊結構時，按實現功能的不同，微機分為人機對話微機、聯鎖處理微機和執行控制微機等。軟件部分通常包括車站數據庫、人機界面信息處理、聯鎖邏輯運算、執行控制功能和自動檢測、診斷等模塊。微機聯鎖設備具有排列進路速度快、可靠性與安全性高、便于增加新功能、能降低投資費用與減少維護工作量等優點，因此它是聯鎖設備的發展方向。

3）列車自動運行控制（ATC）系統

列車自動運行控制（ATC）系統由列車運行自動防護（ATP）、列車運行自動監控（ATS）和列車運行自動駕駛（ATO）三個子系統構成。ATP子系統與ATO子系統完成列車運行自動化的功能，ATS子系統完成行車指揮自動化的功能。

（1）ATP子系統。ATP子系統由軌旁設備和車載設備組成，它的主要功能包括自動控制列車速度、確保列車追蹤間隔、確保聯鎖站只有一條進路有效、監督車門和屏蔽門的安全開閉，因此它是一個確保列車運行安全的子系統。根據自動閉塞類型的不同，ATP子系統有固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞三種制式。根據信息傳輸方式的不同，ATP子系統有點式和連續式兩種制式。根據速度控制方式的不同，ATP子系統有臺階式和曲線式兩種制式。近年來，新建軌道交通線路大都采用準移動閉塞或移動閉塞、連續式信息傳輸、曲線式速度控制的ATP技術。在采用ATP技術時，車載信號是行車的主體信號。

（2）ATS子系統。ATS子系統由控制中心設備、車站設備等組成，它的主要功能包括列車運行圖編輯及修改、列車進路自動排列、列車自動識別與跟蹤、自動列車運行調整、設備狀態自動監視、乘客導向信息顯示、離線模擬或復示列車在線運行等。目前，ATS子系統的結構有集中控制和分散控制兩種模式，國內已經采用的ATS子系統以集中控制模式為主。分散控制模式的特點是列車時刻表（列車運行圖）的管理和列車進路、列車運行狀況的監視由控制中心負責，而列車進路的控制則由車站計算機完成。分散控制模式具有可靠性、擴展性和靈活性較好的優點。

（3）ATO子系統。ATO子系統由軌旁設備和車載設備組成，它的主要功能是完成列車自動駕駛的操作，具體包括起動列車、調整列車運行速度、車站定位停車、列車自動折返、車門開閉監督和節能控制等。

2.通信系統

完善先進的通信系統是軌道交通實現安全高效的調度指揮與運營管理，確保各部門、各單位間公務聯系，以及向乘客提供信息、提高服務水平的必備手段。通信系統包括六大系統。

1）光纖數字傳輸系統

光纖數字傳輸系統主要由光纜、電端機與光端機組成。電端機將各類設備的語音、文字、數據和圖像信號匯集起來，通過光端機將電信號轉換成光信號，經光纜將光信號傳送到各個終端，光端機將接收到的光信號轉換成電信號，再由電端機將各類信號進行分路及傳送到各類設備。光纖數字傳輸系統除為程控交換網、無線通信、閉路電視監控和車站廣播等系統提供信道外，還能為電力、環控、防災報警和自動售檢票等設備的數據信息傳輸提供信道。

2）專用通信系統

專用通信系統為列車運行組織有關的作業聯系提供通信手段，包括調度電話、站間行車電話、站內（段內）直通電話和區間軌旁電話。

（1）調度電話用于各工種調度員指揮車站、車輛基地或變電所相關作業人員辦理有關業務的通話，包括列車調度電話、電力調度電話和環控調度電話等。調度電話總機對所屬分機具有全呼、組呼或選呼功能，各調度員之間可以直接呼叫，分機也可以直接呼叫總機，但分機之間不能直接呼叫。調度電話要求迅速、直達，因此不允許無關用戶接入本系統。此外，所有的通話都被自動記錄。

（2）站間行車電話用于相鄰車站的車站值班員辦理行車業務的通話。為提高作業效率，站間行車電話是直線電話，只要拿起、不必撥號即可通話。

（3）直通電話是為車站、車輛段（停車場）的各職能部門與本單位相關部門實現便捷的業務聯系而設置的。直通電話的分機之間可以進行直接的電話聯系。

（4）軌旁電話用于在區間線路上的司機、維修人員與控制中心、車站或有關部門進行業務聯系的通話。軌旁電話通常每隔150～200m設置一個。

3）公務通信系統

公務通信系統為軌道交通各單位、各部門之間以及軌道交通與外部的公務聯系提供通信手段，它由程控交換設備和局間數字中繼線組成，能直接進入市內電話網。公務通信系統具有按用戶重要性設置優先等級的功能。

4）無線通信系統

無線通信系統為流動作業人員（如列車司機、設備維修人員和搶險救災人員等）提供通信手段。無線通信系統是雙向無線通信，通常采用幾個不同的頻率對，分別服務于不同覆蓋范圍內的業務聯系。

（1）用于列車調度的無線通信系統，其覆蓋范圍是全線及各站，為列車調度員、列車司機和車站值班員等辦理列車運行及相關業務提供通信手段。它具有以下功能：列車調度員與列車司機、車站值班員之間的相互通話，列車調度員能全呼、組呼或選呼；列車調度員遙控列車廣播系統，對列車上乘客進行廣播；車站值班員與列車司機相互通話；車站值班員與線路上維修人員相互通話。

（2）用于車輛基地的無線通信系統，其覆蓋范圍是整個車輛基地，為車輛基地運轉值班員、信號樓值班員、列車司機和其他作業人員提供通信手段。

（3）用于公共治安的無線通信系統，其覆蓋范圍是全線及各站，為公安指揮中心、車站警務人員提供通信手段。

（4）用于緊急情況時的無線通信系統，其覆蓋范圍是全線及各站、整個車輛基地，為參與搶險救災的有關人員提供通信手段。

5）閉路電視監控系統（CCTV）

設置閉路電視監控系統是為了向行車與安全有關人員（如控制中心調度員、車站值班員、列車司機、公安及保安人員等）提供列車在車站上到達、出發、停站及車門開閉動態，站臺上乘客的上下車情況，以及站廳層乘客流動情況的監控畫面，以便行車與安全有關人員及時發現，并處理可能危急行車安全與乘客安全的突發事件。

閉路電視監控系統主要由控制中心電視監控和車站電視監控兩個子系統組成。控制中心電視監控子系統的設備包括光接收設備、主控機、圖像切換設備、操作鍵盤、監視器和錄像機等。車站電視監控子系統的設備包括攝像機、光發送設備、主控機、圖像切換設備、操作鍵盤和監視器等，攝像機分別安裝在站臺上和站廳層。為了便于司機監控、壓縮停站時間，還可在列車駕駛室內安裝小型監視器。

閉路電視監控系統的主要功能包括：控制中心調度員可對全線各站進行時序循環切換監視，也可選站、選區固定監視；車站值班員對本站有關部位進行時序循環切換監視；列車司機對站臺上乘客的上下車情況進行監視等。

6）有線廣播系統

廣播系統主要用于控制中心和車站對乘客和工作人員進行廣播。對乘客廣播的播音范圍為車站的站臺與站廳，播音內容主要是通告列車到站時刻、運行方向及列車晚點等信息；對上、下車乘客進行安全提示；在發生事故或突發事件時疏導乘客安全撤離等。對工作人員廣播的播音范圍為車站、車輛基地、辦公區域和隧道內等，播音內容主要是與業務、作業有關的安排、通知等。

控制中心廣播設備包括播音臺、話筒、選擇鍵盤和揚聲器（監聽用）等，控制中心調度員可對全線各站進行遙控開、關機，選站、選區廣播或全選廣播。車站廣播設備包括播音臺、話筒、選擇鍵盤、功率放大器和揚聲器等，車站值班員可對本站播音范圍進行分區、分路廣播，播音區一般劃分為下行站臺、上行站臺、站廳和辦公區域四個。

3.運營控制中心（OCC）

運營控制中心是行車組織、電力監控、車站設備監控和防災報警監控的調度指揮中樞，同時也是通信樞紐與信息交換處理中心。

運營控制中心具有行車調度、電力調度、環控調度和維修調度等調度指揮崗位。在事故、災害情況下，控制中心還是突發事件處理指揮中心。

（1）行車調度員：正常情況下，列車運行由ATC系統自動監控。列車按ATS的指令、在ATP的防護下、由ATO實現列車自動駕駛，列車進路按ATS的指令、由車站聯鎖設備自動排列，行車調度員監控列車的運行。在列車運行秩序紊亂不能進行列車運行自動調整或者發生其他系統不能進行自動處理的特殊情況時，行車調度員可人工介入。

（2）電力調度員：電力調度系統對變電所、接觸網設備進行實時監控和數據采集，如完成控制范圍內的斷路器、電動隔離開關的控制操作和完成有關信息的采集、處理及統計報表等。電力調度通過實時監控供電設備的運行，掌握和處理供電設備的各種故障，保證供電的可靠性與安全性。

（3）環控調度員：負責監控全線各站典型區域的溫度、濕度、CO2等環境參數和各區間的危險水位報警信號；監控全線車站的通風、空調和給排水設備，以及屏蔽門、自動扶梯和防淹門的運行；并根據具體情況下的環控要求，向車站下達區間隧道通風設備的運行模式。

（4）維修調度員：負責制訂設備維修計劃，接收各種設備的故障信息、組織指揮大型設備故障的搶修、搶險工作。

為了完成上述調度指揮職能，控制中心應設置中央控制室和配備各種設備用房。中央控制室內設置值班主任調度臺、行車調度臺、電力調度臺、環控調度臺和維修調度臺。行車調度臺設備包括顯示屏、行車指揮工作站、聯鎖監控工作站、調度電話和廣播裝置等。電力調度臺設備包括顯示屏、電力監控工作站、調度電話和廣播裝置等。環控調度臺設備包括顯示屏、環境監控工作站和防災報警監控工作站、調度電話和廣播裝置等。維修調度臺設備包括調度電話和廣播裝置等。

在軌道交通線網多線運營的情況下，合用控制中心有助于資源共享、提高軌道交通投資建設與運營管理的效率。控制中心的資源共享包括土地與空間、人力與物力、信息管理三方面的資源共享，如控制中心用地、設備和管理用房、通信網絡和數據信息等的資源共享。在實踐中，控制中心一般是按相交或相近線路合設的思路進行設置。

（二）技術模塊

1.軌道電路的工作原理

1）有絕緣軌道電路

有絕緣軌道電路可分為直流軌道電路和交流軌道電路。交流軌道電路采用交流電源，在向軌道送電時需先降壓，同時軌道電路繼電器也需采用交流繼電器。

直流軌道電路按照傳輸電流的形式可分為直流連續式和直流脈沖式。直流脈沖式包括極性脈沖、極頻脈沖、不對稱脈沖等制式。

交流軌道電流分為交流連續式和交流電碼式。交流連續式常用工頻50Hz，也可用低頻25Hz、音頻調制等方式。

在直流電力牽引區段，按照牽引電流通過鋼軌的情況，可分為單軌條和雙軌條軌道電路兩種。圖1-2所示為單軌條軌道電路示意圖（單軌條牽引回路）。

2）無絕緣軌道電路

對于有絕緣軌道電路而言，由于絕緣節容易破損，從而使軌道電路故障頻繁；同時，在長鋼軌（無縫線路）線路區段，因設置絕緣節而增加了鋼軌的分割點，從而對高速運行的軌道交通列車的安全、行駛平穩等形成不利影響。絕緣節的存在，還會給牽引電流的回流輸送帶來一定的難度。況且，大量使用絕緣節本身也是一筆相當大的投資（包括運營后的維修工作費用）。因此，眾多國家均在研究使用無絕緣軌道電路。

對于無絕緣軌道電路而言，阻抗連接器就是軌道電路的分界點（無形的絕緣節），每個阻抗連接器既是前一段軌道電路的發送耦合變壓器，又是后一段軌道電路的接收耦合變壓器。因此，相鄰軌道電路段采用不同的載波頻率，同一個載波頻率相隔4個軌道電路段才能重復出現，以保證軌道電路對信號的自然衰耗的識別，從而使軌道繼電器不致發生錯誤動作。

2.道岔及轉轍機的工作原理

道岔由兩根基本軌和定位尖軌、反位尖軌組成。平時定位尖軌與基本軌密貼，表示道岔在定位，經過操縱或搖動后反位尖軌與基本軌密貼表示道岔反位。道岔起動一般經歷三級控制，第一級檢查道岔起動的條件，道岔未實行單獨鎖閉、未實行進路鎖閉、未實行區段鎖閉，滿足進路操縱或單獨操縱條件；第二級改變電源極性，以極性保持繼電器的狀態送出不同的電源極性，使電動機正轉或反轉；第三級接通電動機控制回路，轉轍機控制電源經熔斷器、道岔轉換監督繼電器、電纜線路、轉轍機自動開閉器接點、電動機線圈、安全接點等使電動機轉動，經減速器，主軸做圓周傳動，鎖閉圓弧帶動鎖閉齒輪將圓周運動變為線性運動，推動（或拉動）動作桿動作帶動尖軌運動，使尖軌運動至與基本軌密貼，原尖軌與基本軌密貼位分離，道岔轉換的任何位置都可隨時回轉，尖軌密貼后自動開閉器斷開，切斷電動機回路，電動機轉動慣性消耗在摩擦連接器上，道岔轉換到底后構成新的位置表示，道岔表示電路、道岔表示電源經隔離變壓器將定位表示繼電器（DBJ）或反位表示繼電器（FBJ）接入表示電路中，通過電纜與室外轉轍機相連接，檢查道岔密貼自動開閉器閉合，未發生擠岔，滿足移位接觸器、整流二極管導通條件使DBJ或FBJ吸起，表示道岔在定位或反位位置。

3.ATC系統

ATC系統設備分布于控制中心、軌旁及車上，其系統框圖如圖1-3所示。

在控制中心內，計算機系統、中心數據傳輸系統、控制臺及CRT顯示、信息管理系統及調度表示盤等，其控制及表示信息通過數據傳輸系統與車站及軌旁的信號設備相連接；軌旁設備通過車站數據傳輸系統與車站ATC系統相連，車站的ATC系統通過ATP子系統發出列車檢測命令檢查有無列車，并向車上送出ATP限速命令、門控指令及定位停車的位置指令；車上ATC系統根據ATP命令的數據和譯碼，控制列車的運行和制動，完成定位停車。

（三）實操模塊

【實訓任務】對ATC系統功能進行分析。

【實訓目的】掌握城市軌道交通列車自動控制系統的組成及作用。

【實訓要求】掌握列車自動控制系統的功能。

【實訓設備】列車自動控制系統模擬設備。

【實訓環境】城市軌道交通運輸設備實訓室。

【實訓指導】指導老師講解列車自動控制系統的組成。

【實訓考評】綜合考評分析正確，層次清楚。

【操作運用案例3】城市軌道交通ATC系統認知

1.實訓項目教師工作活頁

2.實訓項目學生學習活頁