信号控制系统主要工作原理

任务1　信号控制系统主要工作原理

【场景设计】

在多媒体教室播放与城市轨道交通控制信号系统主要设备工作原理有关内容的多媒体视频或有关内容的PPT资料。

【知识准备】

一、移动闭塞

CBTC系统中移动闭塞是指装备车载信号的前方列车与后续列车之间的最小安全追踪间隔距离，并随列车的移动、速度的变化而变化的闭塞方式。移动闭塞原理中，与前车车尾间的安全间隔，是根据最高运行时速、制动曲线和列车在线路上的位置动态计算的。后续列车可以按照该段线路的最高运行速度，在与最新验证的前车车尾位置保持安全制动距离的前提下，安全地靠近前车车尾。

二、移动授权

CBTC系统中通过每列通信列车提供一个移动授权实现列车在系统控制的线路内安全运行。包括列车的车尾起点到前方终点障碍物的这部分线路，障碍物包括进路终点、道岔、前方列车等。当列车在受控制线路区域内按照正常时刻表运行时，车载控制器将列车的位置和运行方向发送给区域控制器，并根据制动曲线来决定是否向区域控制器申请移动授权的延伸，而区域控制器使用列车当前位置、行驶方向、进路以及周围线路的当前状态来确定每列列车的移动授权，然后通过数据通信系统传达给列车相应的移动授权。

三、车地通信原理

车地双向通信网络是沟通车载数据通信网络与轨旁数据通信网络的渠道，实现车地之间的双向通信。数据通信系统中无线部分多采用IEEE 802.11g的无线局域网技术，IEEE 802.11g是当前比较先进和成熟的WLAN标准，在高速移动环境中可以支持车地之间的双向移动通信。除此之外，无线网络还支持IEEE 802.11e、802.11i等协议来实现高速、安全、可靠、实时的无线通信。802.11g采用的调制方案是正交频分复用（OFDM），IEEE 802.11g的最大原始数据率是54 Mbit/s，或大约18 Mbit/s有效网络容量（去除协议开销等）。

四、列车定位

列车定位的作用是确定列车在地铁线网中的相对地理位置，车载信号装备列车通过读取轨道上的应答器获取位置信息，用于识别列车所处轨道区段的位置和偏移量，通过车载控制器进行车载数据库比对计算出列车位移测量。车载控制器定位包含一个“初始化”阶段和一个更新阶段，列车必须检测到两个相邻的应答器，两者间的测量距离被数据库认为有效，初始化阶段才能完成，一旦被初始化，列车的位置会根据应答器的检测结果逐步更新。

五、超速防护

超速防护是列车超速防护系统的一个重要组成部分，它是依据从ATP地面设备接收到的列车运行控制命令，对列车进行实时速度监督的一种安全保障设备。

【任务实施】

1.布置任务（了解车载信号主要工作原理，能说出车载信号设备在整个信号系统中的作用），明确目标；发放相关学习资料和引导文。

2.学生分组（6～8人一组），按照任务分工设定学习目标，制订小组学习计划。

3.小组通过查阅城市轨道交通CBTC控制系统有关资料，结合教材及教学PPT等资源，根据引导文规定的内容进行学习、讨论，了解城市轨道交通CBTC控制系统车地通信的工作原理，理解移动闭塞的概念。

4.完成学习之后，小组内进行学习交流（注意记录交流合作的过程与收获）。小组选派代表，交流汇报任务的完成情况。

5.小组间互评，教师进行评价。

6.完成规定的自评、互评表等文件并汇总上交。

【思考题】

1.提供列车移动授权需要考虑的因素有哪些？

2.车地通信无线部分中普遍采用的WLAN标准有哪些？

3.列车定位是如何实现的？