地铁知识科普

发布时间：2018-06-29 23:40:13 来源：文档文库

小中大

字号：

手机查看

地铁车辆的组成部分

一、概述

地铁是地下铁道的简称。它是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。

地铁是有轨交通，其运输组织、功能实现、安全保证均应遵循有轨交通的客观规律。在运输组织上要实行集中调度、统一指挥、按运行图组织行车；在功能实现方面，各有关专业如隧道、线路、供电、车辆、通信、信号、车站机电设备及消防系统均应保证状态良好，运行正常；在安全保证方面，主要依靠行车组织和设备正常运行来保证必要的行车间隔和正确的行车经路。

为了保证地铁列车运行安全、正点，在集中调度、统一指挥的原则下，行车组织、设备、车辆检修、设备运行管理、安全保证等均由一系列规章制度来规范。地铁是一个多专业多工种配合工作、围绕安全行车这一中心而组成的有序联动、时效性极强的系统。

地铁中采用了以电子计算机处理技术为核心的各种自动化设备，从而代替人工的、机械的、电气的行车组织、设备运行和安全保证系统。如ATC（列车自动控制）系统可以实现列车自动驾驶、自动跟踪、自动调度；SCADA（供电系统管理自动化）系统可以实现主变电所、牵引变电所、降压变电所设备系统的遥控、遥信、遥测；BAS（环境监控系统）和FAS（火灾报警系统）可以实现车站环境控制的自动化和消防、报警系统的自动化；AFC（自动售检票系统）可以实现自动售票、检票、分类等功能。这些系统全线各自形成网络，均在OCC（控制中心）设中心计算机，实行统一指挥，分级控制。

地铁路网的基本型式有：单线式、单环线式、多线式、蛛网式。每一条地铁线路都是由区间隧道（地面上为地面线路或高架线路）、车站及附属建筑物组成。车站按其功能分为四种：

1、中间站：只供乘客乘降用，此类车站数量最多。

2、折返站：在中间站设有折返线路设备即称为折返站，一般在市区客流量大的区段设立，可以满足乘客需要，同时节省运营开支。

3、换乘站：既用于乘客乘降又为乘客提供换乘的车站。

4、终点站：地铁线路两端的车站，除了供乘客上下或换乘外，通常还供列车停留、折返、临修及检修使用。

二、地铁车辆

地铁车辆是城市轨道交通系统的重要组成部分，也是技术含量较高的机电设备。地铁车辆应具有先进性、可靠性和实用性，应满足容量大、安全、快速、美观和节能的要求。地铁车辆有动车（M，Motor）和拖车（T，Trailer）、带司机室车和不带司机室车等多种形式。动车本身带有动力牵引装置，拖车本身无动力牵引装置；动车又分为带有受电弓的动车和不带受电弓的动车。

地铁车辆在运营时一般采用动拖结合、固定编组，形成电动列车组。由于它本身带有动力牵引装置，兼有牵引和载客两大功能，因此和铁路列车不同，不需要再连挂单独的机车。

一般地铁车辆由以下七部分组成：

（1）车体

车体是容纳乘客和司机驾驶（对于有司机室的车辆）的地方，又是安装与连接其他设备和部件的基础。一般有底架、端墙、侧墙及车顶等。

（2）动力转向架和非动力转向架

动力转向架和非动力转向架装置位于车体和轨道之间，用来牵引和引导车辆沿着轨道行驶，承受与传递来自车体及线路的各种载荷并缓冲其动力作用，是保证车辆运行品质的关键部位。一般由构架、弹簧悬挂装置、轮对轴箱装置和制动装置等组成。

（3）牵引缓冲连接装置

车辆编组成列安全运行必须借助于连接装置。为了改善列车纵向平稳性，一般在车钩的后部装设缓冲装置，以缓和列车的冲动。

（4）制动装置

制动装置是保证列车安全运行所不可少的装置。城市轨道车辆制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动和磁轨制动等。

（5）受流装置

从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）将电流引入动车的装置称为受流装置或受流器。受流装置按其受流方式可分为以下几种形式：a、杆形受流器；b、弓形受流器；c、侧面受流器；d、轨道式受流器；e、受电弓受流器。

（6）车辆内部设备

车辆内部设备包括服务于乘客的车体内的固定附属装置和服务于车辆运行的设备装置。属于前者的有车电、通风、取暖、空调、座椅、拉手等。服务于车辆运行的设备装置大多吊挂于车底架，如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、电动空气压缩机组、总风缸、电源变压器、各种电气开关和接触器箱等。

（7）车辆电气系统

车辆电气包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。按其作用和功能可分为主电路系统、辅助电路系统和控制电路系统三个部分。

三、地铁信号

信号设备的主要作用是保证行车的安全和提高线路的通过能力，包括信号装置、联锁装置、闭塞装置等。信号装置是指示列车运行条件的信号及附属设备；联锁装置是保证在车站范围内，行车和调车安全及提高通过能力的设备；闭塞装置是保证在区间内行车安全及提高通过能力的设备。

在车站上，铺设有许多条线路，线路之间用道岔联结。列车在车站内运行的路径，叫做进路。进路由道岔位置决定。进路要有信号机防护，道岔位置不对，或者进路上有车，防护此条进路的信号机就不能开放，从而保证列车的运行安全。道岔、进路和信号三者之间相互制约、相互依存的关系称为联锁。实现联锁的设备叫做联锁设备。把许多道岔、进路和信号机用电气方法集中控制和监督，并实现它们联锁的设备，叫做电气集中设备。由车站向区间发车时必须确定区间内无车，还要防止两个车站在同一线路上向同区间发车。这种按照一定的方法组织列车在区间内的运行，一般称为行车闭塞，用来联络的设备称为闭塞设备。常用的闭塞设备有自动闭塞、半自动闭塞及电气路签闭塞等。地铁采用自动闭塞设备。

四、地铁通信

地铁通信是构成地铁各部门之间有机联系、实现运输集中统一指挥、行车调度自动化、列车运行自动化、提高运输效率的必备工具与手段。

地铁通信按其用途来分，可分为地区自动通信、地铁专用通信、有限广播、闭路电视、无线通信以及子母钟报时系统、会议系统、传真及计算机通信系统；按信息传输的媒介可分为有线通信和无线通信，有线通信又可分为光缆和电缆通信。地铁通信是既能传输语言，又能传输文字、数据、图像等各种信息的综合数字通信网。

五、地铁供电

地铁的供电系统是为地铁运营提供电能的。地铁列车是电力牵引的电动列车，其动力是电能；此外，地铁中的辅助设施包括照明、通风、空调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，也都依赖电能。

地铁供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。

根据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统。

六、地铁环境控制与车站设备

为了保证地铁安全正常运行，应在地铁内设置环境控制设备和各类必需的车站辅助设备，包括：通风、空调、给排水、消防、自动扶梯、直升电梯、动力、照明、旅客引导等系统设备。现代化程度较高的地铁还配置了自动售检票系统、车站设备自控系统、屏蔽门等。

给排水系统用来提供地铁运营中生产、生活和消防用水，收集并排除地下渗透水和生产、生活产生的废水、污水。地铁给水系统的水源一般取自城市自来水。

地铁消防系统分中央和车站两级。中央级的主要功能是：监视全线消防设备状态；火灾时，指挥全线消防抢险活动；控制全线有关消防设备的运行。车站级的主要功能是：监视车站消防设备运行情况，接受各类报警信息；控制车站及相邻区间内消防设备的动作，实施灭火活动；与中央级间进行必要的信息传输。

地铁车站里的辅助设备包括：自动扶梯、直升电梯、卷帘门、防洪门、旅客引导、照明、售检系统、车站设备自控系统等。根据需要还可设置屏蔽门和防核辐射门等。

七、地铁运输组织

地铁运输组织主要是列车运行组织和接发列车组织。在列车运行组织工作中，根据地铁吸引的城市人员上下班（学）等客运流量、流向的实际情况，在基本列车运行图中编划出早、晚客流高峰时段密集开行列车的阶段运行计划；同时，还编制出各种节假日、春运等形式列车运行图，以便最大限度地满足城市人民对地铁运输的各种需要。

地铁车辆简介

地铁车辆是地铁运输的重要组成部分，是搭载乘客的载体,它的性能直接影响到地铁运输的安全和乘客的舒适程度。为达到上述目的，现代地铁车辆采用了很多的新技术、新材料、新设备。如电子计算机网络控制、设备运行监测、设备故障诊断、车体采用不锈钢或铝合金材料及轻量化的整体承载结构、车载ATC信号、采用大功率电力半导体器件的VVVF逆变直-交电传动系统、可向接触网反馈电能的再生电制动、完善的乘客信息广播系统（包括移动电视）、通风空调系统等等。

地铁车辆是成列运行的。一般情况下由4辆或6辆编成一列，少数情况下，也有8辆编成一列的。在一列中，根据车辆的性能和特性分成组，每组的车辆彼此相邻，可以单独运行。一般情况，每列车由2组组成。

地铁列车由电力驱动。供电电压一般有DC1500V和DC750V两种。受电方式亦有两种，一种通过接触网（架设在空中）、经受电弓引入，由钢轨回流（主要用于DC1500V电源）；一种是通过第三轨（设在线路钢轨旁边）、经受流器引入，由钢轨回流（主要用于DC750V电源）。

地铁列车的动力是分散布置的，不象国铁列车那样由机车牵引列车运行，而是将动力控制装置（电气控制系统和牵引电动机）分散布置在一列车中的某些车辆上，共同驱动（牵引）列车运行。虽然牵引电动机是分散布置的，但对其控制还是集中统一的。装有驱动装置的车辆称为动车，没有驱动装置的车辆称为拖车。一列由6辆车编组的列车，可以由3辆动车和3辆拖车组成（简称三动三拖），也可由4辆动车和2辆拖车组成（简称四动两拖），甚至全部由动车组成（简称全动车）。

地铁列车的两端设有司机室。司机室内布置有操纵、车载ATC信号、通信和集中控制、设备监测、故障诊断装置等。列车的运行有自动驾驶模式（ATO模式）；ATP速度监控下的人工驾驶模式（ATP模式）；限速人工驾驶模式；非限制人工驾驶模式（ATP切除模式）。

地铁列车（车辆）运行的最高速度，一般设计为80km/h，也有设计成100km/h和120km/h的。列车启动平均加速度，列车从0加速到40 km/h，不低于0.83m/s2 ；列车从0加速到80 km/h，不低于0.5 m/s2。常用制动平均减速度不低于1.0 m/ s2；紧急制动平均减速度不低于1.2 m/ s2 。

车辆的连接，根据需要采用自动、半自动车钩或半永久牵引杆。自动车钩在连挂或解钩时，机械、电路、风路同时自动连接或断开；半自动车钩在连挂或解钩时，机械、风路同时自动连接或断开，电路需手动连接或断开；半永久牵引杆的连接或断开则需在车辆段（车厂）全部用手动。

在上述连接装置上，同时设有缓冲器和可压溃筒。当列车（车辆）进行连挂或意外撞车时，缓冲器和可压溃筒吸收撞击能量，保护车辆不受损坏。缓冲器吸收能量，并在撞击后恢复原状；可压溃筒吸收撞击能量，但撞击后需进行更换。此外，作为车体一部分的司机室下部，设计成可吸收撞击能量的结构。一旦列车以较高的速度与另一列停留（制动）的列车相撞时，该结构将产生变形，吸收撞击能量，但事后需修复。从上述叙述可见，防止撞击损坏车辆采取了三个层次的措施。实际上，在列车运行的过程中，还有其它多方面的安全措施，发生撞车的几率几乎为零；只有在进行列车连挂时有轻微的撞击。

车辆的车体（车厢）安放在转向架上，一般情况每个车体下面有两台转向架，每个转向架安有两个轮对（4个车轮），通过轮对在钢轨上走行。在列车通过曲线时，转向架将相对车体进行转动。动车的每个转向架上装有两台牵引电动机，分别驱动一个轮对。拖车转向架上没有牵引电机。此外还安有减振装置和基础制动装置。列车的牵引力和制动力通过转向架传递到车体（列车）。

车辆的车体，现在一般都采用铝合金或不锈钢材料，采用整体承载结构，以减轻自重。耐候钢因重量大，都不再使用。一辆车的两侧均开有多个车门（一般为四个），加快乘客上下车的速度。车门的开关可以自动控制，也可以由司机手动控制。车门之间开有玻璃窗。沿窗布置有坐椅。还有扶手供站立乘客使用。此外还设有停放残疾人用轮椅的地方。内部装修均采用阻燃或难燃材料，以利防火。两辆车之间有贯通道连接，乘客可以自由通过。车内除有照明外，还有空调通风系统、广播系统、乘客信息系统。使乘客可以在温度适宜、空气清新、灯光明亮的环境下，阅读报刊杂志、浏览广告、收听列车广播、观看录象和移动电视节目、及时了解列车运行到站情况等。必要时乘客还可以与司机通电话。

现代地铁列车是一个人性化的作品，处处体现出以人为本的理念。

地铁机电设备概述

1、机电设备

机电设备：就是包含有电与其他能量相互转换的电气和机械设备的总称。包括各种电动机及其带动的机械、起重电机、空压机、电焊机、变压器、电磁铁、旋涡泵、管道泵、潜水泵、潜卤泵、机床等。

2、地铁机电设备：电动扶梯、AFC（自动售检票）系统、屏蔽门、自动门、车辆空调、中央空调、通风设备、给排水设备、消防喷淋系统、地铁车辆牵引、道岔转辙设备、电源控制系统等等，机电设备包含在地铁的各个系统中。做最好的地铁生

3、地铁机电设备系统

1）供电系统

功能：为列车、设备系统及车站线路运行提供可靠能源供应，包括动力和照明等。

制式：（牵引供电）DC1500V、750V

供电方式：集中供电、分散供电、混合供电- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、

2）信号系统

功能：指挥列车正常运行，保证列车运行安全。

制式： ATC列车运行自动控制系统

CTC(分散自律调度集中系统)+移频轨道电路+超速防护（固定）w

无线移动闭塞

组成： ATP子系统——通过对列车速度进行监控并使其保持安全运行间隔,从而防止列车碰撞与出轨。

ATO子系统——主要功能就是控制列车自动运行和在车站精确停车。

ATS子系统——行车指挥自动系统，必要时人工干预

地铁综合监控系统的未来

几年前，国内地铁的各个机电系统往往采用分立设置、独立管理，结果常常导致系统资源共享困难、不利于维护管理等问题。在这样的形势下，越来越多的地铁线路开始考虑和实施综合监控系统。随着自动化集成技术的成熟，国内的地铁项目逐渐开始通过综合监控系统建立统一的软硬件平台，实现资源共享、互联互通、设备集中管理和维护，同时还可对子系统进行故障监测，并为紧急情况下事件的处理提供全面、及时的信息和控制能力，提高地铁整体运营调度管理水平。

随着综合监控系统在全国各大城市的地铁项目中的广泛应用，许多问题也随之出现。由于各子系统的技术指标不同，实时性、可靠性等性能也存在差异，造价相对昂贵的综合监控系统的应用前提并不是在于设备的集成，而关键在于应用的需求与城市地铁运行的基本模式。未来地铁综合监控系统的发展将更加关注以下方面：

一、综合监控系统集成需注重安全问题

近年来，综合监控系统的集成方式成为了业内的焦点之争，按需集成还是深度总集成、集中式还是分布式等等问题已经凸显。由于一整套的地铁综合监控系统冗余复杂、造价很高，出现故障对各个子系统的正常使用也存在威胁，所以要不要集成、如何集成就成为了很难权衡的事情。目前新建或在建的很多地铁项目中，综合监控系统的集成大都采用了“小综合”的方式，采取分散的、“岛屿式”的综合方式能够解决监控过程中的安全问题，使得系统的集成更加可靠。

二、节能政策助推综合监控系统发展

发展低碳经济、大力倡导节能减排，已成为我国的一项基本国策。采用环境整体节能控制系统，利用主机群控与能效管理中心，对控制设备进行启停，对冷却水泵、空调风柜等设备进行变频控制，就能大大降低地铁机电设备的耗能。在这种情况下，地铁综合监控系统采集到的地铁站内的温度、湿度等参数就成为了重要的指标。这将大大节省人力资源，同时也能降低人力监测的误差、提高工作的可靠性，对于保障环境与节能也具有积极意义。

另外，传统的车站监控模式由于存在站务人员不能充分利用、设备的投资与维护成本高等缺点，也逐渐将被车站群组监控取代，即考虑各站的客流量和组别大小后，把沿线车站分为若干群组，每一群组大约2～4个车站。同时，选择轴心站，并设置车站控制室。这样整体系统设备也减少了，大大节省了相关资源，也在节能方面深化了综合监控系统的内容。

三、模块化、标准化与开放性趋势明显

模块化、标准化与开放性的设计理念，有利于项目完成的效率。作为地铁项目中的重要内容，综合监控系统的设计遵循模块化与标准化，将大大提高设备间的信息共享效率，并提升设备的可靠性。同时，要为系统预留尽量多的接口，并在设计之初进行周全考虑，以便于在紧急情况下，系统能够按照预定的程序进行正常运行。地铁综合系统的发展将与整个城市的智能交通网络进行融合，将统计、闸机控制、地铁舒适度监控等功能进行优化完善，按照“以人为本”的大趋势进行深化发展。

地铁综合监控系统是在需求逐渐细化、繁琐化的环境下应运而生的，城市轨道交通机电设备管理已经从单纯的面向设备管理转变为面向运营管理为主。控制投资成本及推动国产化设备进程、使节能及全系统运营维护管理更加行之有效以及全方位提升乘客服务质量，都将成为地铁监控系统日后发展的重要准则。在这样的发展趋势下，综合监控系统以及其他自动化集成系统也将遵循这样的发展路线，在运营管理、乘客服务以及整个城市交通综合指挥管理的具体要求下深入发展。

牵引供电系统的受电方式简介

通常城轨交通牵引供电系统有3种受电方式：

一、架空线受电方式是电流通过架空线向列车供电，电流经过架空线－列车电动机－行车轨－回流线－变电站整流器负极，这样构成一个完整的回路。

二、三轨受电方式是除两条是列车轮轨之外，还有一条是受电轨。电流经过第三轨（或称受电轨）——列车电动机——行走轨——回流线——变电站整流器负极，这样构成一个完整的回路。世界上许多城市轨道系统都采用这种方式，例如纽约、伦敦、巴黎等。

三、四轨受电方式是除两条是列车轮轨之外，还有一条是受电轨，另一条是回流轨。电流经过第三轨（或称受电轨）——列车电动机——回流轨——回流线——变电站整流器负极，这样构成一个完整的回路。如一些使用橡胶车轮的列车（巴黎地铁的部分列车）因回流电流不能经行走轨流回变电站整流器负极，只能增加一条回流轨。这种受电方式的优点是牵引供电的可靠性相对较高，并且避免了对基于轨道信号系统的干扰。当然一些使用普通金属轮轨列车受电方式也使用四轨受电方式，使供电用和行走用的轨道完全分开。例如伦敦地铁就是最大的四轨受电系统。

因为带电的架空线远离乘客和行人，以及检修人员，这种架空线受电方式的最大优点是安全。由于架空线结构较复杂，易受环境影响，所以缺点是供电的可靠性相对较低。

而三轨和四轨受电系统的优点是建造成本较低；环境对它影响小；带电轨比架空线更适合小半径轮轨弯道；不妨碍城市景观。缺点是对乘客、行人和检修人员有触电的危险；因为电压不能太高，只能适应短距离乘客运输；列车速度不高。

我国城市公共交通系统中，直流600V仅用于无轨电车的供电；北京、武汉、天津等城市的地铁采用750V直流供电，上海、广州、深圳等其他城市的城市轨道交通，都采用1500V直流供电。

轨道交通行业BAS系统构成

BAS（Building Automation System）是环境与设备监控系统的英文缩写，是对轨道交通各车站暖通空调系统设备、给排水系统设备、电梯系统设备、低压配电与动力照明系统设备等车站机电设备进行全面、有效地自动化监控及管理，进行程序自动、实时、定时、现场就地监视设备运行状态，控制开启和关停，检测环境参数，调控环境舒适度及节能管理。采集、处理有关信息，进行历史资料档案和设备维修管理。确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态，从而提供一个舒适的乘车环境，并能在列车阻塞事故状态下，更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。

BAS系统的构成主要包含以下方面：

1、车站BAS构成

车站BAS在车站控制室A端冗余的主PLC与车站ISCS的三层交换机进行通信，A、B端、IBP盘内的PLC通过光纤双环以太网方式相连，构成车站BAS局域网络。车站BAS采用在A端或B端设置冗余PLC方案。

2、现场级控制网络构成

BAS现场级主要由PLC、RI/O、电源模块、通信模块设备等设备组成。传感器等现场设备通过RI/O或通信模块设备接入BAS。

现场级控制网络采用冗余现场总线或光纤单环以太网。

地下车站区间水泵房电控室、区间风机电控室、车站控制室IBP盘处设置非冗余的PLC。车站的A、B两端环控电控室等处设置现场操作平台（触摸屏）。

BAS网络系统：

工业以太网络作为BAS系统中不可或缺的重要部分，在整个BAS系统中起着重要的作用。BAS系统在以太网设备选择上，由于受到安装环境的限制、受到网络稳定性、快速切换的设备需求，在BAS系统网络设计和实施过程中均采用工业以太网设备作为BAS系统的网络设备。

轨道交通模式和特点简介

目前世界范围内所使用的轨道交通技术，有轮轨承载与磁悬浮承载两种方式。从牵引方式分类，可以分为两大类，即粘着牵引与非粘着牵引。

轮轨承载模式的特点和演变

轨道是为车辆行驶修建的。铁轨铺设在道床上，把火车经过产生的压力均匀的传到地面。常见的钢轨的横断面是“工”字型，这样既有足够的强度，又节省了材料。火车的转向也是由铁轨引导的。通过钢轨边沿与轮缘的配合获得导向力，引导车辆前进。

在轨道交通发展的初期，火车的动力主要由机车上的蒸汽机提供，蒸汽机车是第一代牵引动力，由于效率低下，整备时间长，持续运行距离短，现在已经我国铁路干线上被淘汰，部分支线或厂矿专用线依然有少许在继续运行，但是由于蒸汽机车故有的特征，被内燃机车等其他机车取代已成必然。

内燃机车是第二代的牵引动力，至今仍然是我国最主要的牵引动力，内燃机车自带能源，具有灵活的运用范围，效率约为30~40%，即使在电气化铁上，依然被广泛运用于调车作业，小运转等场合。另外，电气化铁路接触网故障时，内燃机车也可作为后备的牵引动力。内燃机车在运行时需要消耗大量的空气，在环境开阔的线路上不会受到影响，但是一旦进入多隧道的山区，在隧道运行时，由于空气不足，内燃机车的功率发挥将受到影响，并且，当内燃机车牵引的列车在隧道中停车，排放的尾气在隧道中不能及时地散发出去，达到一定浓度时，将对列车上人员的安全造成威胁。

电力机车是第三代牵引动力，其典型特征为由接触网获取能量，机车本身并不带能源，供电容量由接触网及牵引变电所决定，因此，电力机车通常功率较内燃机车大，牵引车辆时，启动加速快，运行速度高，可以节省对区间线路的占用时间，提高铁路运输效率。同时，电力牵引可以在制动时将牵引电动机转为发电机运行，能量回馈给接触网，供其他列车使用，这样可以节约大量的能量，也减少了列车使用机械制动时的磨耗。目前，我国的城市轨道交通已经大量使用了这种技术，个别型号的铁路干线机车也具有再生制动的能力。电力牵引有动力集中与动力分散的不同形式，动力分散方式能充分利用轮轨之间的粘着力，有利于高速运行和频繁启动停车，需要较大加速度的场合。

磁浮承载与非粘着牵引方式

磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点。

目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电动力悬浮系统（EDS）。

电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

作为一种完全脱离了传统的轨道交通模式，磁浮列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题。磁浮列车采用电力（二次能源）驱动，不会产生废气和废水等污染；能耗低，由于磁浮系统特有的驱动和支撑原理，在同等速度下，TR磁浮列车单位能耗低于德国ICE高速轮轨列车。磁浮列车能在实际运用中轻松实现500km/H 的高速运行，而基于轮轨技术的常规高速列车由于受到弓网关系、轮轨作用的限制，几乎不可能在实际运用中达到如此高的速度。同时，由于磁浮列车的牵引力不受粘着限制，可以使用现有铁路无法使用的大坡度线路和小半径曲线，磁浮线路的选线将非常灵活，这对地形复杂地区降低土建工程造价是非常有利的。

在中低速城市轨道交通领域，磁浮技术噪音低，线路占地面积小，依然有非常明显的优势，由于EDS不适用于中低速运行，因此EMS是中低速磁浮交通的首选。

EMS与EDS两种截然不同的悬浮方式各有其优缺点，在高速磁浮列车领域，可能在相当长的时间里，两种方式还将并存并处于竞争的状态。

但是，作为一种全新的轨道交通方式，磁浮技术不能与现有的轨道交通网相连接，这意味着磁浮列车不能基于现有的铁路网进行扩展，同时也存在着在磁浮列车和普通轮轨列车之间乘客换乘的问题，这就影响了磁浮技术的推广使用。

随着技术的进步，各种形式的轨道交通以其安全、节能、快速的特点，在社会经济发展中正在起到越来越重要的作用。

地铁信号系统中的自动信号功能分析

地铁系统的运营具有小编组、高密度、运行间隔短等特点,因此其信号系统在实现安全防护的基础上,必须尽可能地以提高运营效率为目标。为此,提高地铁信号系统的自动化和智能化程度就显得尤为重要。自动信号则是为了达到此目的而设计的,并已在地铁信号系统中广泛应用。

1自动信号功能概述

为了提高自动化程度,给车站的相关信号机赋予自动属性,使得以某信号机为始端,一条或几条进路可以根据列车的运行状况而自动办理出来,则称此始端信号机具有自动功能,或简称为自动信号。自动信号属于列车自动监控(ＡＴＳ)系统的一部分。

如图1所示,由规定的操作赋予Ｘ2信号机自动属性后,Ｘ2为自动信号。当列车运行至轨道区段Ｓ2时,根据列车目的地自动办理出Ｘ2～Ｘ4或Ｘ2～Ｘ6进路,区段Ｓ2、Ｓ4、Ｓ6、Ｓ8为Ｘ2的触发区段。若将Ｘ2的自动属性取消后,Ｘ2即成为一般信号机,不具有自动触发功能,必须手工办理进路。

2 自动信号的触发机制

列车运行至触发区段时,由ＡＴＳ系统根据列车目的地生成自动信号触发命令。若车载信号和地面信号系统之间有车地通信系统(ＴｒａｉｎＷａｙｓｉｄｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ,以下简称ＴＷＣ),则通过ＴＷＣ系统,ＡＴＳ可以由列车发至地面的信息中获得列车目的地;对于无ＴＷＣ的系统,ＡＴＳ可通过列车运行图获得列车目的地。为了保证命令的正确执行,在触发命令生成前ＡＴＳ还应按照以下原则进行预先检查:

1.触发进路的始端信号为自动信号。

2.列车运行方向处于正向,即若运行方向为反向,则不允许自动信号触发。

3.所要触发进路内的道岔、区段等基本联锁条件满足。

4.为了防止错办进路,在车站同一咽喉内,同一时间只允许生成1条进路触发命令。

触发自动信号前,ＡＴＳ系统会不断检查以上条件是否满足,若条件满足则生成触发命令并发送给联锁系统,由其办理出相应进路。在这里,ＡＴＳ系统负责自动触发命令的生成,而联锁负责命令的执行。

3 自动信号触发距离的确定

在实际应用中,触发区的长短即在距自动信号多远处开始发出进路触发命令是一个值得注意的问题。距离太长则由于提前将相关道岔锁闭,影响其他进路的办理;太短则由于进路来不及办理出来使得列车提前减速甚至在区间停车,影响运行效率和旅客舒适度。这部分应和列车自动防护系统(ＡＴＰ)结合在一起考虑,应根据列车的ＡＴＰ速度距离曲线、联锁办理进路所需时间、以及ＡＴＰ系统响应时间作综合考虑,使得列车接近该信号时,其速度距离曲线平滑。下面予以说明。

自动信号Ｘ前方有Ｎ个轨道区段,沿运行方向依次为Ｓ1、Ｓ2、…Ｓｎ…ＳＮ,在ＡＴＰ防护下,列车在每一区段的运行时间(这里指列车头部占用本区段至列车头部占用前方下一区段所经历时间)为ｔ1、ｔ2、…ｔｎ…ｔＮ。为了确定触发区段,从区段Ｓ1开始,根据列车速度距离曲线找到因信号Ｘ不开放而导致列车开始减速的第1个区段Ｓｎ。为使列车在进入Ｓｎ后不会因信号Ｘ未开放而减速,Ｘ需在进入Ｓｎ前开放。

现设开放信号Ｘ的时间为Ｔ1(这里考虑最不利条件,如进路内道岔均在非期望位置等),系统响应时间为Ｔ2,列车在Ｓｎ后方区段Ｓｎ-1内的运行时间为ｔｎ-1。若ｔｎ-1>(Ｔ1+Ｔ2),即说明列车占用Ｓｎ-1时开始触发信号Ｘ能满足要求,因此区段Ｓｎ-1作为开始触发区段;若ｔｎ-1<(Ｔ1+Ｔ2),则说明Ｓｎ-1长度不够,应再后移1个区段,计算ｔｎ-1+ｔｎ-2>(Ｔ1+Ｔ2)是否满足;若满足则Ｓｎ-2作为开始触发的区段,如此不断重复,直至找到合适的区段。

4 自动信号的安全性前提

自动信号是根据列车运行状况而自动触发进路,在一定程度上提高了运营的自动化程度,但这种自动化是具有安全前提的,这个前提就是列车必须处于ＡＴＰ系统的防护之下。若此项前提不具备(如列车ＡＴＰ系统已切除),则很可能由于进路自动办理而引发安全性事故。因此,实际运营中若列车已无ＡＴＰ防护,应避免使用自动信号,采取相应的安全措施后需人工办理进路以保证安全。

5 总结

自动信号可以有效地提高地铁运营效率,应结合联锁、ＡＴＰ等其他信号系统综合考虑自动信号的设置、触发机制、触发区段的设计。

SCADA 在轨道交通行业的应用

城市轨道交通的电力系统主要由提供机车电力驱动的变电站和车站供电的变电站组成。电力系统的监控通过SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，即“数据采集和监控”系统来实现。城市轨道交通SCADA 系统通常包括调度主站系统、变电站综合自动化系统和所间通信通道三部分构成。其中控制中心调度主站系统通过通信专业提供的通信通道与变电所主控单元进行信息交换；变电所综合自动化系统通过所内通信网与所内IED装置通信，通过通信信道与调度主站进行通信，变电所综合自动化系统由站控主单元和所内通信网及其他IED 装置组成。

上面所讲的SCADA 系统为电力监控系统，即P-SCADA，为狭义的SCADA 系统，广义的SCADA 系统是指综合监控系统，本报告介绍的就是综合监控系统。

综合监控系统在中国轨道交通行业并不是一开始就有的，而是随着轨道交通行业的发展而随之产生的需求，经过监控系统的人工监控-----分立监控----综合集成而逐步得到应用的。

以前的中国城市轨道交通普遍采用的是分立监控系统，该系统按照系统的控制功能、控制对象、控制范围、控制特点或根据操作管理上的分界，将全线系统划分为若干专业子系统，每个子系统按照自身的技术特点，程度不同地应用了计算机技术、网络技术，建立了各自独立的计算机自动化系统。如广州轨道交通1 号线、南京轨道交通1 号线、上海轨道交通1号线和2 号线、北京轨道交通4 号线就采用了分立监控系统。此时的SCADA 系统主要是指电力监控系统，也即P-SCADA，而不存在综合监控系统，所需要的SCADA 系统数量也很多。

分立监控系统遵循中央和车站两级调度，中央、车站和就地三级控制的原则，在实际运营中存在以下缺陷：

1）分立系统模式按专业分为行调、环调和电调等各个子系统，每个子系统分开建设，运行操作平台都不一样，造成各个自动化系统操作平台与管理软件彼此独立而且数量众多，全面掌握难度比较大，不仅在运营中投入大量的系统维护、管理人员，增加了运行与维护成本，而且使得各系统之间缺乏联系，资源不能共享。

2）这些系统均为分离的独立系统，系统之间的联锁关系仅限于简单的数据接口或继电器接口，传输的信息量有限，不能完全实现所有系统之间的联锁关系，且可靠性差，尤其要实现突发事件或灾害情况下各专业之间复杂的联动关系非常困难，降低了运营效率和救灾水平，不能完全满足现代运营的需求。

3）在围绕正常运营的行车调度和灾害情况下的救灾调度所进行的综合规划方面，缺少一个综合管理系统来进行信息收集和综合处理，影响了行车和救灾调度的效率。

由于以上缺陷的存在，导致了综合监控系统在国内的应用。综合监控系统的本质是轨道交通各专业自动化系统采用统一的计算机硬件和软件平台，无论是电力监控系统还是机电设备监控，无论是行车调度监控还是通信监控，都建立在一个统一的计算机网络平台上，由一个统一的软件体系结构支撑。综合监控系统仍然遵循两级调度和三级控制的机制，整个综合监控系统分为中央综合监控系统、骨干网（MBN）、车站综合监控系统和前置接口（FEP）。

这样可以实现轨道交通全线各专业资源共享、信息互通。

自动售检票系统（AFC）介绍

自动售检票系统是国际化大城市轨道交通运行中普遍应用的现代化联网收费系统，随着自动售检票系统的启用，乘客现在可以通过各入口处的自动售票机购买电子票。目前北京、上海、广州、天津、深圳、南京等大城市的轨道交通地铁站都广泛使用了AFC系统作为重要客运管理应用，简称AFC。

AFC系统实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等全过程的自动处理。

自动售检票系统通常包括自动控制、计算机网络通信、现金自动识别、微电子计算、机电一体化、嵌入式系统和大型数据库管理等高新技术运用.

设备组成

　　动售检票系统主要有以下几个部分组成：

　　CC：Central Computer (中央计算机)

　　SC：Station Computer (车站计算机)

　　E/S：Encoder/Sorter (编码/分拣机)

　　BOM：Booking office machine (人工售票机)

　　EFO：Excess Fare office machine (人工补票机)