前 言
軌道交通以其快捷、舒適等其他交通工具無(wú)法比擬的優(yōu)越性，成為城市交通發(fā)展新的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，當(dāng)前我國(guó)的城市軌道交通正處在大發(fā)展、大建設(shè)時(shí)期。截至2014年底，我國(guó)已有38個(gè)城市經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)軌道交通，規(guī)劃總里程超過(guò)6 880 km。據(jù)《中國(guó)城市軌道交通年度報(bào)告》課題組和中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市軌道交通技術(shù)工作委員會(huì)初步統(tǒng)計(jì)，截止到2015年12月31日，已有25個(gè)城市擁有了110條建成并運(yùn)營(yíng)的城市軌道交通線(xiàn)路，運(yùn)營(yíng)總里程達(dá)3 293 km。
在軌道交通的發(fā)展歷史上，信號(hào)系統(tǒng)的作用十分重要，它是列車(chē)運(yùn)行的憑證。盡管信號(hào)系統(tǒng)在整個(gè)工程中所占的投資額比例不高，但對(duì)于提高列車(chē)通過(guò)能力、提高運(yùn)能、保證行車(chē)安全有著至關(guān)重要的作用。而列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）是當(dāng)前最常用的一種信號(hào)系統(tǒng)。 ATC系統(tǒng)有多種模式，其技術(shù)性能各有不同。現(xiàn)主要有3種模式：
第一，單純使用軌道電路的固定閉塞模式。這種模式下，系統(tǒng)無(wú)法知道列車(chē)在分區(qū)內(nèi)的具體位置。
第二，綜合使用軌道電路+應(yīng)答器的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞模式。這種模式下，系統(tǒng)可以告知后續(xù)列車(chē)?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車(chē)可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)，從而可改善列車(chē)速度控制，縮小列車(chē)安全間隔，提高線(xiàn)路利用效率。但準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車(chē)的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車(chē)占用分區(qū)的外方，因此它并沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。
第三，基于通信的移動(dòng)閉塞模式。這種模式下，需要列車(chē)實(shí)時(shí)地向列控中心匯報(bào)自己的位置和速度等運(yùn)行參數(shù)，列控中心必須實(shí)時(shí)地為列車(chē)計(jì)算運(yùn)行參數(shù)并發(fā)送給列車(chē)，此種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，需要連續(xù)式雙向車(chē)-地通信系統(tǒng)支持，一般將這種列車(chē)控制方式稱(chēng)為基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)，即CBTC系統(tǒng)。這是當(dāng)前城市軌道交通信號(hào)發(fā)展的最新技術(shù)，也是其未來(lái)發(fā)展的最主要方向。
CBTC是一種采用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，連續(xù)控制、監(jiān)測(cè)列車(chē)運(yùn)行的移動(dòng)閉塞方式，擺脫用軌道電路判別對(duì)閉塞分區(qū)占用與否，突破了固定閉塞的局限性；實(shí)現(xiàn)列車(chē)與軌旁設(shè)備實(shí)時(shí)雙向通信且信息量大，改變了以往列車(chē)運(yùn)行時(shí)信息只能由軌旁設(shè)備向車(chē)上傳遞，信息量少的缺點(diǎn)；大大減少軌旁設(shè)備，安裝維修方便，在進(jìn)一步完善其降級(jí)使用模式后，有利于降低運(yùn)營(yíng)成本；便于短編組、高密度運(yùn)行，可縮短站臺(tái)長(zhǎng)度和端站尾軌長(zhǎng)度，提高服務(wù)質(zhì)量，降低土建工程投資；CBTC確立“信號(hào)通過(guò)通信”的新理念，使列車(chē)與地面(軌旁)緊密結(jié)合、整體處理，改變了以往車(chē)-地相互隔離、以車(chē)為主的狀態(tài)。這意味著只要車(chē)-地通信采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，就易于實(shí)現(xiàn)不同線(xiàn)路間不同類(lèi)型列車(chē)的互聯(lián)互通。
當(dāng)前，我國(guó)的城市軌道交通發(fā)展迅速，在北京、上海這樣的城市，城市軌道交通已經(jīng)成為市民出行的首選方式，但城市軌道交通依然很難滿(mǎn)足城市快速發(fā)展的需求，突出表現(xiàn)就是城市軌道交通的運(yùn)行效率越來(lái)越難以滿(mǎn)足市民的出行要求，導(dǎo)致地鐵列車(chē)擁擠不堪。通過(guò)采用CBTC信號(hào)系統(tǒng)提高列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全度、提升運(yùn)行效率、縮短運(yùn)行間隔便成為當(dāng)前可選方案之一。
但長(zhǎng)期以來(lái)，CBTC技術(shù)被國(guó)外個(gè)別大的企業(yè)所壟斷，為了擺脫長(zhǎng)期依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口技術(shù)的局面，我國(guó)國(guó)內(nèi)信號(hào)廠(chǎng)商緊密跟蹤國(guó)際技術(shù)發(fā)展，走自主創(chuàng)新研發(fā)道路，經(jīng)過(guò)艱苦努力和技術(shù)攻關(guān)，探索研制出了具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、先進(jìn)的CBTC系統(tǒng)。其中，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院、北京交控科技有限公司、北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院等企業(yè)走在前列。幾家單位通過(guò)多年的攻關(guān)，均研制出不同類(lèi)型的各種CBTC信號(hào)系統(tǒng)，對(duì)我國(guó)城市軌道交通建設(shè)作出了突出的貢獻(xiàn)。
隨著城市軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的城市軌道交通信號(hào)設(shè)備需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員維護(hù)，進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的從業(yè)者需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的技能培訓(xùn)才能上崗。本教材采用校企結(jié)合模式編寫(xiě)，結(jié)合全國(guó)軌道交通發(fā)展?fàn)顩r，既匯集了高校專(zhuān)業(yè)教師們的理論知識(shí)，也匯聚了城市軌道交通專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的寶貴經(jīng)驗(yàn)。希望能為從業(yè)者在技術(shù)層面上增加知識(shí)儲(chǔ)備。
本書(shū)介紹了城市軌道交通CBTC信號(hào)系統(tǒng)組成、工作原理、數(shù)據(jù)傳輸方式及傳輸媒介。對(duì)城市軌道交通信號(hào)主流廠(chǎng)家的CBTC系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)組成、信息交換方式、基本工作原理、系統(tǒng)功能等方面作了深入淺出的描述。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備維護(hù)規(guī)程及故障應(yīng)急處理的介紹，維護(hù)內(nèi)容滲透設(shè)備日常巡視及檢修實(shí)際操作流程及標(biāo)準(zhǔn)。在內(nèi)容上注重由淺及深的原則，先進(jìn)行城市軌道交通系統(tǒng)、CBTC信號(hào)系統(tǒng)組成、工作原理的介紹，后介紹各主流廠(chǎng)家的CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)功能等。書(shū)中信號(hào)設(shè)備的維護(hù)都是基于工作過(guò)程的，內(nèi)容實(shí)用，針對(duì)性強(qiáng)，便于快速了解和掌握城市軌道交通CBTC信號(hào)系統(tǒng)。
本書(shū)的參編人員一部分是地鐵公司經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，另一部分是從事軌道交通職業(yè)技術(shù)教育的教師。編寫(xiě)時(shí)，各展所長(zhǎng)，在內(nèi)容組織上符合循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，從理論知識(shí)準(zhǔn)備到實(shí)際設(shè)備應(yīng)用兩個(gè)模塊加深學(xué)生的學(xué)習(xí)印象，按照以工作過(guò)程為導(dǎo)向，以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，按項(xiàng)目化教學(xué)方法教學(xué)的教學(xué)理念，全書(shū)分為7個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，是一本理論與實(shí)踐相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)教材。
本教材由成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（原成都鐵路運(yùn)輸學(xué)校）高級(jí)講師付兵、成都地鐵公司高級(jí)工程師廖理明任主編，成都地鐵公司工程師張?zhí)ā⑺拇ü芾砺殬I(yè)學(xué)院（原內(nèi)江鐵路機(jī)械學(xué)校）高級(jí)講師姚曉鐘和重慶鐵路運(yùn)輸高級(jí)技工學(xué)校高級(jí)講師袁放任副主編，成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級(jí)講師馬雄主審。參加本書(shū)編寫(xiě)的人員還有：成都地鐵公司鄭進(jìn)、成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃浩勇、賴(lài)成紅、江蓉秋。全書(shū)由成都地鐵公司張?zhí)ê统啥脊I(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院付兵完成統(tǒng)稿。
在教材編寫(xiě)資料搜集過(guò)程中，得到成都地鐵公司、上海地鐵公司、鐵道第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院等多個(gè)單位同行的支持和幫助，在此表示由衷的感謝。
由于我國(guó)城市軌道交通CBTC信號(hào)系統(tǒng)引入多國(guó)技術(shù)，制式較多，資料難以收集齊全，再加上編者水平有限，書(shū)中難免有疏漏及不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
2016年1月
2. 輕 軌
輕軌是反應(yīng)在軌道上的荷載相對(duì)于鐵路和地鐵的荷載較輕的一種交通系統(tǒng)，稱(chēng)之為輕軌。輕軌交通原來(lái)的定義是指采用輕型軌道的城市交通系統(tǒng)。當(dāng)初使用的是輕型鋼軌，而如今的輕軌已采用與地鐵相同質(zhì)量的鋼軌。所以，目前國(guó)內(nèi)外都以客運(yùn)量或車(chē)輛軸重（每根輪軸傳給軌道的壓力）的大小來(lái)區(qū)分地鐵和輕軌。輕軌現(xiàn)在指的是，運(yùn)量或車(chē)輛軸重稍小于地鐵的輕型快速軌道交通。輕軌交通建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也低于地鐵，因而其國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程容易推進(jìn)。輕軌是適合我國(guó)大、中城市，特別是中等城市的軌道交通方式。
3. 磁懸浮列車(chē)
磁懸浮列車(chē)是根據(jù)電磁學(xué)原理，利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力將列車(chē)浮起，并推動(dòng)列車(chē)前進(jìn)的高速交通工具。由于它運(yùn)行時(shí)懸浮于軌道之上，因而沒(méi)有輪軌的摩擦，突破了輪軌黏著極限速度的限制，成為人們理想的現(xiàn)代化高速交通工具。磁浮列車(chē)分為常導(dǎo)型、超導(dǎo)型及永磁懸浮3大類(lèi)。常導(dǎo)型也稱(chēng)常導(dǎo)磁吸型，以德國(guó)高速常導(dǎo)磁懸浮列車(chē)為代表，它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車(chē)懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10 mm左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車(chē)的速度可達(dá)400～500 km/h，適合于城市間的中長(zhǎng)距離快速運(yùn)輸。而超導(dǎo)型磁懸浮列車(chē)也稱(chēng)超導(dǎo)磁斥型，以日本MAGLEV為代表。它是利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，列車(chē)運(yùn)行時(shí)與布置在地面上的線(xiàn)圈相互作用，產(chǎn)生電動(dòng)斥力將列車(chē)懸起，懸浮氣隙較大，一般為100 mm左右，速度可達(dá)500 km/h以上。
4. 城際軌道交通
城際軌道交通（Urban Railway）是由電氣或者內(nèi)燃牽引、輪軌導(dǎo)向，車(chē)輛編組運(yùn)行在城市內(nèi)部和城市群之間，線(xiàn)路技術(shù)、設(shè)施與干線(xiàn)鐵路基本相同，是以提高市民旅行速度為目的公交型軌道交通。
城際軌道交通的作用是促進(jìn)本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面快速地發(fā)展，加快區(qū)域融合，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化，促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)、旅游事業(yè)快速發(fā)展。城際列車(chē)的旅行速度一般為160～300 km/h。我國(guó)已研發(fā)的適用于城際軌道交通列車(chē)有電動(dòng)車(chē)組、內(nèi)燃車(chē)等。如“中華之星”高速動(dòng)車(chē)組，時(shí)速達(dá)270 km，定員772人；“先鋒號(hào)”快速動(dòng)車(chē)組，時(shí)速200 km以上，定員424人；“中原之星”動(dòng)車(chē)組，時(shí)速160 km，總座席數(shù)548個(gè)，可以滿(mǎn)足最高運(yùn)行速度160 km/h站站停列車(chē)的運(yùn)輸要求。
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