项目一 城市轨道交通行车设备认知

任务 城市轨道交通行车设备的构成认知

城市轨道交通是属于集多专业、多工种于一身的复杂系统，通常由轨道线路、车站、车辆、维护检修基地、供变电、通信信号、指挥控制中心等组成。城市轨道交通的运输组织、功能实现、安全保证均应遵循轨道交通运输的客观规律。为了保证列车运行安全、正点，线路、车站、车辆、供电、通信、信号、机电设备和消防系统均应保证状态良好，运行正常。

学习目标

（1）了解城市轨道交通的线路与车站的分类、组成；

（2）了解城市轨道交通的车辆的基本组成和作用；

（3）了解城市轨道交通的供电系统的组成和作用；

（4）了解城市轨道交通环控系统的组成和作用。

学习任务

了解和掌握城市轨道交通系统的构成和作用。

工具设备

城市轨道交通设备车站沙盘、车辆模型、供电系统设备。

教学环境

城市轨道设备实验实训室。

一、线路与车站

（一）理论模块

1.城市轨道交通线路的种类

按城市轨道在运营中的作用，可分为正线、辅助线和车场线。

（1）正线：贯穿所有车站，区间供列车日常运行的线路称为正线。城市轨道交通系统的正线均采用上下行分行，一般实行右侧行车制。

（2）辅助线：一般不行驶载客列车，是指车站内进行列车到发、通过、折返作业、停放列车的线路，以及列车进出车辆段（停车场）的线路和将线网中的不同线路、车辆段与铁路连接起来的线路。辅助线包括车站侧线、折返线、渡线、存车线、出入段（场）线、安全线和联络线等。

（3）车场线：车场线是车辆段（停车场）内进行车辆停放、编组、列检、检修、清洗和调试等作业的线路，有停车线、列检线、检修线、洗车线、牵出线和试车线等。

2.城市轨道交通车站的分类

（1）按车站客流量大小可分为特等站、一等站和二等站。

（2）按车站的运营功能不同分为始发（终到）站、中间站和换乘站。

（3）地铁车站按车站建筑的位置可分为地下站、地面站和高架站。

（4）按站台形式可分为岛式车站、侧式车站和混合式车站。

车站一般由出入口、站厅、站台和生产用房等组成，通道、楼梯和自动扶梯将出入口、站厅与站台连接起来。在决定车站规模和设备容量的各项因素中，最重要的是车站远期高峰小时最大客流量。出入口是乘客由地面进入站厅或由站厅到达地面的通道。地下车站与高架车站的站厅通常划分为几个区域。例如，乘客可自由进出、提供售票和商业服务的非收费区；乘客检票后才能进出的收费区；车站控制室、售票室等所在的作业管理区；机电设备和用房所在的机电设备区。地面车站的站厅规模一般较小，不设置收费区、车站控制室等。站台供列车停靠和乘客候车、上下车使用。车站生产用房主要分为作业用房、管理用房和设备用房三类。行车、客运作业用房包括车站控制室、售票室、广播室、问询处和休息室等。车站管理用房包括站长室、站务室、票务室、警务室和储存室等。各种设备用房包括通信、信号、自动售检票、变电、环控、屏蔽门、防灾和给排水等设备的用房。

（二）技术模块

1.城市轨道交通线路

1）线路平面

线路平面：轨道交通线路中心线在水平面上的投影。

线路中心线：两根钢轨间距离的中点连线（单轨交通为轨道梁的中心线）。

线路平面组成要素：直线和曲线。

为了保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免向心力的突然产生和消除，需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线叫做缓和曲线。

2）线路纵断面

线路中心线在垂直平面上的投影，单轨线路以轨道梁中心线为准。

线路纵断面的组成要素：平道和坡道。

在两个相邻坡道或平道与坡道之间，由于坡度差异较大，会导致列车运行不顺。为此，在变坡点设置竖曲线。正线与辅助线的主要技术标准如表1-1所示。

3）两根钢轨之间的相互位置

对于地下铁道、轻轨来说，线路上两根钢轨之间的相互位置能否保持运营所需的良好状况十分重要。

（1）轨距。

① 直线地段轨距。我国城市轨道交通线路直线地段的轨距均采用1435mm。《铁路技术管理规程》规定线路、道岔轨距的静态允许最大偏差为+6mm和−2mm。

② 曲线地段轨距。根据国产地铁和轻轨车辆的资料，当曲线半径≤200m时，应按规定的数值对轨距进行加宽。

（2）水平。在直线地段上两股钢轨顶面应保持在同一水平面上。直线地段正线的水平容许误差按《铁路技术管理规程》规定为4mm。

（3）前后高低。要求目视平顺，一股钢轨前后高低偏差用10m弦测量最大矢度值，按《铁路线路维修规则》规定正线不应超过4mm。

（4）方向。相对轨距来说，轨道方向往往是行车平稳性的控制因素。按《铁路线路维修规则》规定正线上的正矢不应超过4mm。

（5）轨底坡。北京、上海地铁运营实践表明，小半径曲线地段钢轨磨耗严重，光带偏离轨顶中心向内，说明1/40轨底坡偏小，设置1/30或1/20轨底坡较为适宜。

4）城市轨道交通限界

（1）城市轨道交通列车沿着固定轨道高速运行，需要在特定的空间中运行。根据车辆轮廓尺寸和性能、线路特性、设备安装及施工方法等因素经技术、经济综合比较确定的空间尺寸称为限界。为了确保运营的安全，各种建（构）筑物和设备均不能侵入限界。

（2）城市轨道交通限界应包括车辆限界、设备限界、建筑限界、接触轨和接触网限界。

（3）确定限界时，对于结构施工、测量、变形误差、设备制造安装误差，设计、施工和运营中难以预计的其他因素，尚有安全预留尺寸，应分别加以考虑、研究确定。

（4）车辆限界应根据车辆主要尺寸等有关参数，并考虑静态和动态情况下，所达到的横向和竖向偏移量及偏移角度，按可能产生的最不利情况确定。

（三）案例模块

立体交叉的车站线路布置图如图1-1所示。

（四）实操模块

【实训任务】绘制车站折返的主要形式。

【实训目的】掌握线路及道岔的示意图的绘制方法。

【实训要求】掌握线路在运营中的类型。

【实训设备】城市轨道交通运输设备车站沙盘。

【实训环境】城市轨道交通运输设备实训室。

【实训指导】指导老师讲解线路按运营的作用分类及道岔的作用。

【实训考评】讲述不同的折返形式的特点。

【操作运用案例1】城市轨道交通车站列车折返

1.实训项目教师工作活页

2.实训项目学生学习活页

二、车辆与车辆基地

车辆是输送乘客的运载工具，轨道交通车辆不但应实现安全、快速、大容量等功能，具有良好、舒适的乘车环境，还应节能，并在外观设计方面有助于美化城市景观、环境。车辆基地是城轨交通车辆停放、保养、修理的专门场所。

（一）理论模块

1.类型

车辆分类可从不同的角度进行，如按技术特征的不同分为地铁车辆、轻轨车辆和单轨车辆等；按支撑、导向制式的不同分为钢轮车辆与胶轮车辆；按车辆牵引动力配置分为动车、拖车；按车辆主要技术规格分为A型、B型、C型和L型四类车型；按车体制作材料分为耐候钢车、铝合金车、不锈钢车；按受电方式分为受电弓受电和受流器受电的车；按电压等级分为直流750V车辆和直流l500V车辆两种；按牵引控制系统分为直流变阻车、直流斩波调压车、交流变压变频车、直线电机变压变频车。

2.城市轨道交通车辆的组成

城市轨道交通车辆由机械和电气两大部分构成。机械部分包括车体、车钩及缓冲器、车门控制系统、转向架、空气制动系统、空调和通风系统。电气部分包括牵引系统、辅助供电系统、列车控制和诊断系统、乘客信息系统。

1）车体

车体主要是容纳乘客和司机驾驶的地方，又是安装其他设备和部件的基础。要求车体具有隔音、减振、隔热、防火的作用，在事故状态下尽可能保证乘客的安全。它由车顶、底架、端墙、侧门、车窗、车门等组成。车体采用大断面铝合金、机械紧固模块化组合结构。

2）车钩及缓冲器

车辆连接装置包括车钩缓冲装置和贯通道，车钩是连接车辆使其编组成列车，并传递纵向力的一套装置。通常在车钩的后部装设缓冲装置，在车钩传递纵向力时缓和车辆之间的纵向冲击。通过车钩还可以将车辆之间的电路和空气管路进行连接。贯通道是车辆与车辆之间的客室连接通道。

3）车门控制系统

车门控制系统以广州地铁l号线列车为例，车门通过中央控制阀来控制，以压缩空气为动力驱动双向作用汽缸活塞前进和后退，再通过钢丝绳等组成的机械传动机构完成门的开关动作，机械锁闭机构可以使车门可靠地固定在关闭位置。

4）转向架

转向架位于车体与轨道之间，用于支撑车体，牵引和引导车辆沿着轨道行驶，动力转向架安装在动车上，非动力转向架安装在拖车上。一般转向架由构架、轮对、轴箱装置、弹簧减振装置和制动装置、中央牵引装置等组成。地铁车辆转向架采用无摇枕转向架，构架采用高强度低合金钢板焊接H形结构；牵引电动机为架承式悬挂，每个构架反对称布置，两台牵引电动机采用二级悬挂系统。

5）空气制动系统

地铁车辆一般使用的是混合制动方式，分为电制动和空气制动。电制动分为再生制动和电阻制动。空气制动是通过空气压缩机产生压缩空气，通过管道将压缩空气送往各个车厢的汽缸。刹车时，只要一打开阀门，压缩空气就会推动各车厢的汽缸活塞，将闸瓦压紧，使列车迅速停下来。

6）空调和通风系统

车辆的空调系统的作用就是使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度和洁净度（主要指尘埃和二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。

7）牵引系统

城市轨道车辆牵引系统组成：受流系统（集电靴/受电弓）、高速断路器、牵引逆变（VVVF）、牵引控制单元（DCU/UNAS）、牵引电动机、制动电阻等。牵引电动机悬挂在车辆转向架或车轴上，驱动车辆前进，分旋转电动机和直线电动机。

8）辅助供电系统

辅助供电系统为除牵引系统以外的所有用电系统供电，由辅助逆变器和蓄电池、充电器和相应的部件组成。它的工作状态正常与否直接影响列车的功能。

9）列车控制和诊断系统

城市轨道车辆主要系统都采用微机进行自动控制。微机控制系统有自我监控和诊断功能，能对列车主要设备的运行和故障自动进行信息采集、记录和显示。

10）乘客信息系统

向乘客提供列车信息、安全信息和其他公共信息，如列车终点站、停车车站、换乘信息等；在列车发生故障或事故时，向乘客提供回避危险的指挥、指导信息等。乘客信息系统包括广播、列车运行线路电子显示图、LED显示器、VCD显示器等。

3.车辆基地

车辆基地是车辆停放和维修基地的简称。车辆基地主要由车辆段、停车场（库）、列检所等组成。

1）车辆段

车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运用管理、停放和维修保养的场所。一般情况下，一条线路设一个车辆段，当线路长度超过20km时，可以考虑设一个车辆段、一个停车场。车辆段的任务主要是承担车辆的运用和各种定期检修作业。

2）停车场（库）

停车场（库）是车辆集中停放的场所，又是车辆编组、清扫、整备、维修和日常管理的场所。停车场（库）不仅要有足够的轨道停车位，同时还要设置管理人员、乘务员工作和活动休息的场所。

3）列检所

列检所的任务是利用列车停放时间和停放场地，对车辆的重要部件进行例行技术检查。对危害行车安全的一般故障进行重点修理。列检所一般设在停车场（库）或列车折返时停留和准备场所的停车线旁。

（二）技术模块

四种基本车型的主要技术规格和性能如表1-2所示。

（三）案例模块

下面以深圳地铁一号线列车特点和技术参数为例，说明地铁列车车辆的基本特征。

1.车辆主要尺寸

一列列车长度为139.98m，宽度为3.10m，高度（含排气口，不含受电弓）为3.855m，其中A车长度为24.39m，B、C车长度为22.8m，每辆车有5对客室门，门开宽度为1.40m。驾驶室两侧设有驾驶室门，前端设有乘客紧急疏散门，后端设有通往客室的通道门。

2.列车动力系统特征

列车由受电弓从接触网获得电流，电流经由位于B车车下的两个高速断路器与动车的牵引逆变器相连接。牵引模块将由接触网来的直流电，逆变为频率和电压都可调的交流电供牵引电动机牵引。制动时，列车的动能由牵引电动机转化为电能，经由逆变器模块返回接触网或由制动电阻转化为热能。

3.列车牵引系统特征

列车速度：正线最高运行速度为80km/h，车厂内最高运行速度为25km/h，连挂速度为3km/h，后端驾驶室推进速度为10km/h，洗车速度为3km/h。

列车故障时的动力性能：当一节车无动力时，在AW2的载荷下，可全程往返一次；当两节车无动力时，在AW3的载荷下，列车可在35‰的坡道上起动；当一列车在AW3的载荷下，因故障停在35‰的坡道上，另一列空载列车能将其从坡底推到下一站。

4.列车的定员和载重

列车定员与载重如表1-3所示。

5.制动系统特征

制动系统由电制动和空气制动系统组成，电制动和空气制动能交替使用。常见制动方式有常用制动、快速制动、紧急制动、停放制动。列车紧急制动距离与载客量关系如表1-4所示。

（四）实操模块

【实训任务】绘制任意一条你所知道的城市轨道交通线路的列车编组情况。

【实训目的】掌握城市轨道交通的列车基本内容认知。

【实训要求】掌握城市轨道交通的地铁列车的车型、辆数和动拖比三个要素。

【实训设备】城市轨道交通运输设备车辆。

【实训环境】城市轨道交通运输设备实训室。

【实训指导】指导老师讲解列车的编组数的确定方法。

【实训考评】综合考评车辆编组合理，表示方法正确。

【操作运用案例2】城市轨道交通列车认知

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三、列车运行控制系统

列车运行控制系统（简称列控）的作用是保障列车运行安全、提高线路通过能力、保证作业协调与提高运营效率。列控系统主要由信号系统、通信系统和运营控制中心（OCC）构成。

（一）理论模块

1.信号系统

城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行、提高作业效率的关键设备。城市轨道信号系统通常包括三大部分：基础设备、联锁设备和列车自动运行控制系统（ATC）。

1）基础设备

城市轨道交通信号系统基础设备包括信号设备、道岔及转辙机、轨道电路等。

（1）信号设备主要是指视觉信号设备，包括地面信号设备和车载信号设备。地面信号设备一般指色灯信号机，固定设置在正线、车站和车辆段的特定位置，城市轨道交通采用与铁路相同的色灯信号机，但设置的位置和信号显示不同于铁路。除了车辆段和有岔站外，一般不设地面信号机。车载信号设备是安装在车辆上的信号设备，通过轨道电路等接收来自地面的信息，控制列车安全地追踪运行。车载信号显示不是传统的色灯显示，而是速度码显示，有目标速度显示和曲线速度显示两种。

（2）道岔及转辙机：道岔是轨道线路分歧的地方，道岔的不同开向引导列车进入不同的线路，转辙机控制道岔的开向，保证列车安全通过道岔区域。道岔包括基本轨、尖轨、导曲轨、岔心和护轮轨等。转辙机是用于转换道岔的装置，在电气集中设备中，它接收到转换命令后即带动道岔转换。转辙机的主要功能有三项：转换、锁闭及给出表示。转辙机一般采用电动转辙机。

（3）轨道电路：轨道电路又称轨道空闲及占用的检测装置。平时，在控制台或显示器上显示白色或黄色光带，表示该区段处于空闲状态；当有车占用时，显示红色光带，表示该区段有车占用。遵循“故障—安全”原则，轨道电路设备在发生故障时必须确保只能给出“占用”通报。

列车自动控制系统中采用先进的数字编码式音频轨道电路能够携带更多的信息量。例如，广州和深圳地铁一号线就已采用德国西门子公司提供的FTGS型数字编码式轨道电路。

2）联锁设备

联锁设备设置在有道岔车站和车场范围内，在道岔、信号机、进路之间建立起一种相互影响、相互制约、相互作用的关系，保证列车运行与调车作业的安全。轨道交通采用的联锁设备有电气集中联锁设备和微机联锁设备两类。

电气集中联锁设备由线路上的色灯信号机、电动转辙机和轨道电路、控制室或信号楼内的控制台、显示屏和人工解锁按钮盘，以及设置在机械室内的继电器等组成。采用电气集中联锁设备时，道岔、信号机的控制、进路的排列均集中在控制中心及车站控制室和车辆段信号楼。通过操纵控制台上的进路始、终端按钮，可以转换道岔、排列进路与开放信号，建立起道岔、信号机、进路之间的联锁关系，并能监督列车运行和线路占用情况。

微机联锁设备包括硬件与软件两部分。硬件设备由轨旁设备、微机、显示器、键盘、鼠标和扬声器等组成。在采用多模块结构时，按实现功能的不同，微机分为人机对话微机、联锁处理微机和执行控制微机等。软件部分通常包括车站数据库、人机界面信息处理、联锁逻辑运算、执行控制功能和自动检测、诊断等模块。微机联锁设备具有排列进路速度快、可靠性与安全性高、便于增加新功能、能降低投资费用与减少维护工作量等优点，因此它是联锁设备的发展方向。

3）列车自动运行控制（ATC）系统

列车自动运行控制（ATC）系统由列车运行自动防护（ATP）、列车运行自动监控（ATS）和列车运行自动驾驶（ATO）三个子系统构成。ATP子系统与ATO子系统完成列车运行自动化的功能，ATS子系统完成行车指挥自动化的功能。

（1）ATP子系统。ATP子系统由轨旁设备和车载设备组成，它的主要功能包括自动控制列车速度、确保列车追踪间隔、确保联锁站只有一条进路有效、监督车门和屏蔽门的安全开闭，因此它是一个确保列车运行安全的子系统。根据自动闭塞类型的不同，ATP子系统有固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞三种制式。根据信息传输方式的不同，ATP子系统有点式和连续式两种制式。根据速度控制方式的不同，ATP子系统有台阶式和曲线式两种制式。近年来，新建轨道交通线路大都采用准移动闭塞或移动闭塞、连续式信息传输、曲线式速度控制的ATP技术。在采用ATP技术时，车载信号是行车的主体信号。

（2）ATS子系统。ATS子系统由控制中心设备、车站设备等组成，它的主要功能包括列车运行图编辑及修改、列车进路自动排列、列车自动识别与跟踪、自动列车运行调整、设备状态自动监视、乘客导向信息显示、离线模拟或复示列车在线运行等。目前，ATS子系统的结构有集中控制和分散控制两种模式，国内已经采用的ATS子系统以集中控制模式为主。分散控制模式的特点是列车时刻表（列车运行图）的管理和列车进路、列车运行状况的监视由控制中心负责，而列车进路的控制则由车站计算机完成。分散控制模式具有可靠性、扩展性和灵活性较好的优点。

（3）ATO子系统。ATO子系统由轨旁设备和车载设备组成，它的主要功能是完成列车自动驾驶的操作，具体包括起动列车、调整列车运行速度、车站定位停车、列车自动折返、车门开闭监督和节能控制等。

2.通信系统

完善先进的通信系统是轨道交通实现安全高效的调度指挥与运营管理，确保各部门、各单位间公务联系，以及向乘客提供信息、提高服务水平的必备手段。通信系统包括六大系统。

1）光纤数字传输系统

光纤数字传输系统主要由光缆、电端机与光端机组成。电端机将各类设备的语音、文字、数据和图像信号汇集起来，通过光端机将电信号转换成光信号，经光缆将光信号传送到各个终端，光端机将接收到的光信号转换成电信号，再由电端机将各类信号进行分路及传送到各类设备。光纤数字传输系统除为程控交换网、无线通信、闭路电视监控和车站广播等系统提供信道外，还能为电力、环控、防灾报警和自动售检票等设备的数据信息传输提供信道。

2）专用通信系统

专用通信系统为列车运行组织有关的作业联系提供通信手段，包括调度电话、站间行车电话、站内（段内）直通电话和区间轨旁电话。

（1）调度电话用于各工种调度员指挥车站、车辆基地或变电所相关作业人员办理有关业务的通话，包括列车调度电话、电力调度电话和环控调度电话等。调度电话总机对所属分机具有全呼、组呼或选呼功能，各调度员之间可以直接呼叫，分机也可以直接呼叫总机，但分机之间不能直接呼叫。调度电话要求迅速、直达，因此不允许无关用户接入本系统。此外，所有的通话都被自动记录。

（2）站间行车电话用于相邻车站的车站值班员办理行车业务的通话。为提高作业效率，站间行车电话是直线电话，只要拿起、不必拨号即可通话。

（3）直通电话是为车站、车辆段（停车场）的各职能部门与本单位相关部门实现便捷的业务联系而设置的。直通电话的分机之间可以进行直接的电话联系。

（4）轨旁电话用于在区间线路上的司机、维修人员与控制中心、车站或有关部门进行业务联系的通话。轨旁电话通常每隔150～200m设置一个。

3）公务通信系统

公务通信系统为轨道交通各单位、各部门之间以及轨道交通与外部的公务联系提供通信手段，它由程控交换设备和局间数字中继线组成，能直接进入市内电话网。公务通信系统具有按用户重要性设置优先等级的功能。

4）无线通信系统

无线通信系统为流动作业人员（如列车司机、设备维修人员和抢险救灾人员等）提供通信手段。无线通信系统是双向无线通信，通常采用几个不同的频率对，分别服务于不同覆盖范围内的业务联系。

（1）用于列车调度的无线通信系统，其覆盖范围是全线及各站，为列车调度员、列车司机和车站值班员等办理列车运行及相关业务提供通信手段。它具有以下功能：列车调度员与列车司机、车站值班员之间的相互通话，列车调度员能全呼、组呼或选呼；列车调度员遥控列车广播系统，对列车上乘客进行广播；车站值班员与列车司机相互通话；车站值班员与线路上维修人员相互通话。

（2）用于车辆基地的无线通信系统，其覆盖范围是整个车辆基地，为车辆基地运转值班员、信号楼值班员、列车司机和其他作业人员提供通信手段。

（3）用于公共治安的无线通信系统，其覆盖范围是全线及各站，为公安指挥中心、车站警务人员提供通信手段。

（4）用于紧急情况时的无线通信系统，其覆盖范围是全线及各站、整个车辆基地，为参与抢险救灾的有关人员提供通信手段。

5）闭路电视监控系统（CCTV）

设置闭路电视监控系统是为了向行车与安全有关人员（如控制中心调度员、车站值班员、列车司机、公安及保安人员等）提供列车在车站上到达、出发、停站及车门开闭动态，站台上乘客的上下车情况，以及站厅层乘客流动情况的监控画面，以便行车与安全有关人员及时发现，并处理可能危急行车安全与乘客安全的突发事件。

闭路电视监控系统主要由控制中心电视监控和车站电视监控两个子系统组成。控制中心电视监控子系统的设备包括光接收设备、主控机、图像切换设备、操作键盘、监视器和录像机等。车站电视监控子系统的设备包括摄像机、光发送设备、主控机、图像切换设备、操作键盘和监视器等，摄像机分别安装在站台上和站厅层。为了便于司机监控、压缩停站时间，还可在列车驾驶室内安装小型监视器。

闭路电视监控系统的主要功能包括：控制中心调度员可对全线各站进行时序循环切换监视，也可选站、选区固定监视；车站值班员对本站有关部位进行时序循环切换监视；列车司机对站台上乘客的上下车情况进行监视等。

6）有线广播系统

广播系统主要用于控制中心和车站对乘客和工作人员进行广播。对乘客广播的播音范围为车站的站台与站厅，播音内容主要是通告列车到站时刻、运行方向及列车晚点等信息；对上、下车乘客进行安全提示；在发生事故或突发事件时疏导乘客安全撤离等。对工作人员广播的播音范围为车站、车辆基地、办公区域和隧道内等，播音内容主要是与业务、作业有关的安排、通知等。

控制中心广播设备包括播音台、话筒、选择键盘和扬声器（监听用）等，控制中心调度员可对全线各站进行遥控开、关机，选站、选区广播或全选广播。车站广播设备包括播音台、话筒、选择键盘、功率放大器和扬声器等，车站值班员可对本站播音范围进行分区、分路广播，播音区一般划分为下行站台、上行站台、站厅和办公区域四个。

3.运营控制中心（OCC）

运营控制中心是行车组织、电力监控、车站设备监控和防灾报警监控的调度指挥中枢，同时也是通信枢纽与信息交换处理中心。

运营控制中心具有行车调度、电力调度、环控调度和维修调度等调度指挥岗位。在事故、灾害情况下，控制中心还是突发事件处理指挥中心。

（1）行车调度员：正常情况下，列车运行由ATC系统自动监控。列车按ATS的指令、在ATP的防护下、由ATO实现列车自动驾驶，列车进路按ATS的指令、由车站联锁设备自动排列，行车调度员监控列车的运行。在列车运行秩序紊乱不能进行列车运行自动调整或者发生其他系统不能进行自动处理的特殊情况时，行车调度员可人工介入。

（2）电力调度员：电力调度系统对变电所、接触网设备进行实时监控和数据采集，如完成控制范围内的断路器、电动隔离开关的控制操作和完成有关信息的采集、处理及统计报表等。电力调度通过实时监控供电设备的运行，掌握和处理供电设备的各种故障，保证供电的可靠性与安全性。

（3）环控调度员：负责监控全线各站典型区域的温度、湿度、CO2等环境参数和各区间的危险水位报警信号；监控全线车站的通风、空调和给排水设备，以及屏蔽门、自动扶梯和防淹门的运行；并根据具体情况下的环控要求，向车站下达区间隧道通风设备的运行模式。

（4）维修调度员：负责制订设备维修计划，接收各种设备的故障信息、组织指挥大型设备故障的抢修、抢险工作。

为了完成上述调度指挥职能，控制中心应设置中央控制室和配备各种设备用房。中央控制室内设置值班主任调度台、行车调度台、电力调度台、环控调度台和维修调度台。行车调度台设备包括显示屏、行车指挥工作站、联锁监控工作站、调度电话和广播装置等。电力调度台设备包括显示屏、电力监控工作站、调度电话和广播装置等。环控调度台设备包括显示屏、环境监控工作站和防灾报警监控工作站、调度电话和广播装置等。维修调度台设备包括调度电话和广播装置等。

在轨道交通线网多线运营的情况下，合用控制中心有助于资源共享、提高轨道交通投资建设与运营管理的效率。控制中心的资源共享包括土地与空间、人力与物力、信息管理三方面的资源共享，如控制中心用地、设备和管理用房、通信网络和数据信息等的资源共享。在实践中，控制中心一般是按相交或相近线路合设的思路进行设置。

（二）技术模块

1.轨道电路的工作原理

1）有绝缘轨道电路

有绝缘轨道电路可分为直流轨道电路和交流轨道电路。交流轨道电路采用交流电源，在向轨道送电时需先降压，同时轨道电路继电器也需采用交流继电器。

直流轨道电路按照传输电流的形式可分为直流连续式和直流脉冲式。直流脉冲式包括极性脉冲、极频脉冲、不对称脉冲等制式。

交流轨道电流分为交流连续式和交流电码式。交流连续式常用工频50Hz，也可用低频25Hz、音频调制等方式。

在直流电力牵引区段，按照牵引电流通过钢轨的情况，可分为单轨条和双轨条轨道电路两种。图1-2所示为单轨条轨道电路示意图（单轨条牵引回路）。

2）无绝缘轨道电路

对于有绝缘轨道电路而言，由于绝缘节容易破损，从而使轨道电路故障频繁；同时，在长钢轨（无缝线路）线路区段，因设置绝缘节而增加了钢轨的分割点，从而对高速运行的轨道交通列车的安全、行驶平稳等形成不利影响。绝缘节的存在，还会给牵引电流的回流输送带来一定的难度。况且，大量使用绝缘节本身也是一笔相当大的投资（包括运营后的维修工作费用）。因此，众多国家均在研究使用无绝缘轨道电路。

对于无绝缘轨道电路而言，阻抗连接器就是轨道电路的分界点（无形的绝缘节），每个阻抗连接器既是前一段轨道电路的发送耦合变压器，又是后一段轨道电路的接收耦合变压器。因此，相邻轨道电路段采用不同的载波频率，同一个载波频率相隔4个轨道电路段才能重复出现，以保证轨道电路对信号的自然衰耗的识别，从而使轨道继电器不致发生错误动作。

2.道岔及转辙机的工作原理

道岔由两根基本轨和定位尖轨、反位尖轨组成。平时定位尖轨与基本轨密贴，表示道岔在定位，经过操纵或摇动后反位尖轨与基本轨密贴表示道岔反位。道岔起动一般经历三级控制，第一级检查道岔起动的条件，道岔未实行单独锁闭、未实行进路锁闭、未实行区段锁闭，满足进路操纵或单独操纵条件；第二级改变电源极性，以极性保持继电器的状态送出不同的电源极性，使电动机正转或反转；第三级接通电动机控制回路，转辙机控制电源经熔断器、道岔转换监督继电器、电缆线路、转辙机自动开闭器接点、电动机线圈、安全接点等使电动机转动，经减速器，主轴做圆周传动，锁闭圆弧带动锁闭齿轮将圆周运动变为线性运动，推动（或拉动）动作杆动作带动尖轨运动，使尖轨运动至与基本轨密贴，原尖轨与基本轨密贴位分离，道岔转换的任何位置都可随时回转，尖轨密贴后自动开闭器断开，切断电动机回路，电动机转动惯性消耗在摩擦连接器上，道岔转换到底后构成新的位置表示，道岔表示电路、道岔表示电源经隔离变压器将定位表示继电器（DBJ）或反位表示继电器（FBJ）接入表示电路中，通过电缆与室外转辙机相连接，检查道岔密贴自动开闭器闭合，未发生挤岔，满足移位接触器、整流二极管导通条件使DBJ或FBJ吸起，表示道岔在定位或反位位置。

3.ATC系统

ATC系统设备分布于控制中心、轨旁及车上，其系统框图如图1-3所示。

在控制中心内，计算机系统、中心数据传输系统、控制台及CRT显示、信息管理系统及调度表示盘等，其控制及表示信息通过数据传输系统与车站及轨旁的信号设备相连接；轨旁设备通过车站数据传输系统与车站ATC系统相连，车站的ATC系统通过ATP子系统发出列车检测命令检查有无列车，并向车上送出ATP限速命令、门控指令及定位停车的位置指令；车上ATC系统根据ATP命令的数据和译码，控制列车的运行和制动，完成定位停车。

（三）实操模块

【实训任务】对ATC系统功能进行分析。

【实训目的】掌握城市轨道交通列车自动控制系统的组成及作用。

【实训要求】掌握列车自动控制系统的功能。

【实训设备】列车自动控制系统模拟设备。

【实训环境】城市轨道交通运输设备实训室。

【实训指导】指导老师讲解列车自动控制系统的组成。

【实训考评】综合考评分析正确，层次清楚。

【操作运用案例3】城市轨道交通ATC系统认知

1.实训项目教师工作活页

2.实训项目学生学习活页