信号与运营
线路与车站
线路
一、线路的组成
线路是列车运行的通路。它由轨道和下部建筑两部分组成。轨道(也称上部建筑) 由钢轨、轨枕、道床、道岔和联结零件、防爬设备等组成。轨道线路可敷设在隧道，高架桥和地面，供列车运行。
轨道交通线路图
地铁、轻轨线路按其运营中的作用分为正线、辅助线和车厂线。
1、正线
是指供载客列车运行的线路,包括区间正线、支线、车站正线。
城市轨道交通的正线一般为全封闭线路，按双线设计，采用右侧行车制。正线与其他交通线路相交时，一般采用立体交叉。
2、辅助线
辅助线是为保证正线运营而配置的线路，为列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路。它包括折返线、停车线(存车线)、渡线、车辆段出入线、联络线、安全线等。
（1）折返线
折返线是指在线路两端终点站或中间站设置的专供列车改变运行方向的线路。
单折返线
多折返线
（2）渡线
渡线也可以满足列车改变行进方向或列车进路的需要。占用正线进行作业,行车组织要求十分严格。
在列车运行速度较高，运行间隔时间较短，运量较大的线路不宜采用渡线折返方式作为正常运行交路。
渡线布置图
（a）
（b）
（c）
（3）停车线(存车线)
一般设置在终点站或区间车站，专门用于列车停放，并可进行少量检修。
（4）车辆段出入线
是从车辆段到运营正线之间的连接线。车辆段出入线可设计为单线或双线；平交或立体交叉。
（6）联络线
在路网中，要使同种制式的线路可以实现列车过轨运行,通过线与线之间的联络线来实现。
车站
车站是供乘客上下车，集散，候车，也是办理运营业务和设置运营设备的地方。
1.车站的组成
车站一般包括主体、设备和管理用房、出入口及通道、通风道及风亭（地下）、其他附属建筑物等。
2、车站的分类
（1）车站按车站客流量大小分：大车站、中等车站和小车站；
（2）车站按运营功能不同分：始发（终到）站、中间站和换乘站；
（3）车站按车站设置的位置分：地下站、地面站和高架站；
（4）车站按站台形式分：岛式站台车站、侧式站台车站和岛侧混合式站台车站。
岛式站台
侧式站台
岛侧混合式站台
岛式站台车站
侧式站台车站
车辆段
车辆段主要负责一条或几条线路的轨道交通车辆的停放、检修、清洁等任务。
车辆段一般设有停车库（厂）、检修库、洗车设备、运营管理用房等设施。
（1）车辆段位于线路端部；
（2）车辆段位于线路中间，且只有一站与车辆段接轨；
（3）车辆段位于线路中间，有两站与车辆接轨。
车辆段与联轨站相连接的三种典型形式：
区间
概念：两个车站之间的线路叫区间。
区间界限
铁路系统中，进站信号机柱或站界标的中心线。
城市轨道交通，车站两端端墙内方为站内，相邻两车站端墙之间为区间
*
从运营管理角度来说，习惯将车站以外的线路称作区间。
对于轻轨、地铁等城市轨道交通而言，站间距离短，车辆单一，行车规律性强。进站一般不设信号机，出站设有发车表示器。
按照区间或者闭塞分区放行列车的方法叫空间间隔法。
分界点
干线铁路信号系统的车站、区间有一个明确的分界点。车站由联锁系统控制，区间由闭塞系统控制，而列车的进出站控制由联锁和闭塞的接口电路完成。
城市轨道交通ATC系统，列车运行间隔控制和列车运行进路控制，由列车运行控制系统来完成。
信号系统的分界点，决定了向列车传送“报文数据信息”的内容。
城市轨道交通ATC系统中，相邻联锁设备集中站分界线即为联锁边界线。
分界点实际也是相邻联锁设备站控制区域的分界线。
分界点与信号的关系
铁路系统中，是通过地面信号机来防护车站，而且车站与区间的分界也是通过地面信号机加以区分；至于区间内的“闭塞分区”界限，由其防护的“通过信号机”来划界。因此，铁路分界点离不开地面信号机，信号机是保证行车安全和提高线路通过能力的重要设施。
分界点与信号的关系
城市轨道交通中，城市轨道交通对列车的定位停车要求很高，所以车载信号的“距离信息”尤为重要，列车从接收的距离信息中可以精确的判断列车在车站区域还是在区间。
信号与运营
城市轨道交通建设和运营的目的就是为市民提供安全、快速、准时、舒适、便利的运输服务。
信号系统是城市轨道交通运输的基础设施之一，与运营管理密切相关。
城市轨道交通中常用的行车调度控制方式主要有调度集中和行车指挥自动化。采用何种行车调度控制方式与所采用的行车调度设备类型有关。
车站控制是在特殊情况下采用的辅助方式。
调度集中管理
行车调度员通过调度集中控制设备控制所管辖线路上的信号和道岔，办理列车进路，组织和指挥列车运行。采用的基本闭塞方法为自动闭塞法，列车以司机操纵为主。
在调度集中控制不能实现时，改为车站控制。车站值班员在列车调度员的指挥下，办理列车进路及接发车作业。
行车指挥自动化
采用的基本闭塞方法为自动闭塞法。
由ATC系统组成的ATP、ATO、ATS系统完成列车运行自动化及行车指挥自动化。
列车运行组织
列车
列车是指以正线运行为目的、按轨道辆数编成并具有列车标志的车组。
列车标志包括列车两端的标识灯、列车前端的车次号与列车目的地标识符。
列车运行主要是指列车在正线上运行。在双线行车时，地铁、轻轨列车按右侧单向运行，而市郊列车则是按左侧单向运行。
按列车用途分类，列车分为：专运列车、图定客运列车、加开客运列车、调试列车、空驶列车、救援列车和施工列车。各种列车可根据不同的车次号来识别。
列车交路计划
列车交路计划是根据运营组织的要求及运营条件的变化，按运行图或由调度台/员指挥列车按规定的区间运行、折返的列车运行计划。
1、列车的行车概念
（1）调车，是指除列车在正线运行，车站（车辆段）到发以外的一切机车、车辆或列车有目的的移动。它包括列车的编组，解体，摘挂，转线，车辆的取送，转场，调移，以及机车的转线，出入段等。
（2）列车折返，是指列车通过进路改变、道岔的转换，经过车站的调车进路由一条线路至另一条线路运营的方式。
（3）折返站，指具有折返能力的车站。
（4）列车清客，是指列车在运行途中，又要某种原因不能将乘客送达目的地，中途要求所有乘客离开车厢的行为。
2、列车折返方式
列车折返方式是指当列车按照运行图的要求至图定终点站后，列车通过进路改变、道岔转换，经由车站的一条线路进入到另一条线路，开始下一次运营的方式。
城市轨道线路上只有在中间个别车站、始发站和终点站才具有折返能力。目前采用的折返方式有站前折返和站后折返两种。
（1）站前折返方式
站前折返方式是列车在中间站或终点站利用站前渡线进行的折返作业。根据折返渡线的布置不同可分为交叉渡线折返和单渡线折返两种。
站前折返方式优点
由于渡线设置在站前，可以在一定程度上减少项目建设的投资。
可以缩短列车走行距离。
乘客上下车可以同时进行，可以缩短停站时间。
站前折返方式缺点
上下车乘客同时上下车，在客流量大的情况下，站台秩序会受到影响。
出发列车和到达列车存在着敌对进路，安全上得不到保证，对行车安全保障要求较高。
到发作业产生的交叉干扰降低折返效率。
列车进出站都要经过道岔区段，列车运行速度受到限制，且影响到列车运行的平稳，乘客感觉不舒服；
因此，在城市轨道交通设计中，较少采用此模式，特别是行车密度高、列车运行速度快、列车运行间隔时间短的时候，更不会采用站前折返方式。
（2）站后折返方式
站后折返方式是列车在中间站、终点站利用站后渡线进行的折返作业。
站后折返方式优点
列车在终点站或中间站采用站后折返方式，采用平行进路，可以有效的避免到达列车和出发列车进路的敌对干扰；
列车进出站速度高，有利于提高列车的旅行速度；
此种折返是在空车状态下进行的，不会对乘客有任何影响；
另外，折返线在运营时间外，还可以兼作列车临时检修线。
站后折返方式缺点
站线布置距离长，列车折返消耗时间长，车站投资大。
环形线折返
环形线折返优缺点
优点：因没有道岔，能保证最大的通过能力，节约设备费用与运营成本。
缺点：
①由于列车在小半径曲线上运行，易造成单侧钢轨磨耗;
②折返线不能停放检修列车和难以进一步延长;
③若用明挖法施工会增大开挖范围。
3、 列车交路的种类
列车交路有长交路、短交路和长短交路三种。
（1）长交路（常规交路）
指列车在全线各站间运行，为全线提供运输服务，列车到达折返线/折返站后返回。
长交路优缺点
采用长交路方案行车组织简单、乘客无须换乘、不需要设置中间折返站。若线路各区段断面客流不均衡程度较大，则会产生部分区段列车运能的浪费。
（2）短交路（衔接交路）
指列车在某一区段内运行，在指定车站折返，它可为某一区段旅客提供服务。
短交路优缺点
采用短交路方案可提高断面客流较小区段的列车满载率，但跨区段出行的乘客需要换乘，以及需要设置中间折返站。短交路列车在中间站是双向折返，增加了折返作业的复杂性。
（3）长短交路（混合交路）
指线路上长短交路并存的情况。长短交路列车在线路的部分区段共线运行，长交路列车到达线路终点站后折返、短交路列车在指定的中间站单向折返。
长短交路优缺点
采用混合交路方案可提高长交路列车满载率、加快短交路列车周转，但部分乘坐长路列车乘客的候车时间增加，需要设置中间折返站。
城市轨道交通系统的列车运行图
列车运行图是列车运行的时间与空间关系的图解，它规定了各次列车占用区间的次序，列车在区间的运行时分，在车站的到达、出发或通过时刻，在车站的停站时间和在折返站的折返时间，以及列车交路和列车出入车辆段时刻等。
1、列车运行图的意义
（1）列车运行图是列车运行的基础。它能直观地显示列车在时间和空间上的关系，能直观的显示列车在各区间的运行及在各车站停车或通过的状态。
（2）城市轨道交通是由信号、车辆、通信、线路、机电等多个部门组成的技术密集型的交通系统，它要利用多种技术设备，要求多个部门和工种的协调配合才能完成日常运输任务。
（3）列车运行图既是运营企业内部使用的列车运行图技术文件，也是运营企业组织运营的综合经营计划，对运营企业的生产效率和经济效益有着直接、决定性的影响。
列车运行图有两种格式，一种是以横坐标表示时间，纵坐标表示距离；另一种是以横坐标表示距离，纵坐标表示时间。我国通常是采用第一种图解方式。
在列车运行图上有横线、竖线和斜线三种线条。
2、列车运行图图解原理
列车运行图上，下行列车的运行线由左上方向右下方倾斜；上行列车的运行线由左下方向右上方倾斜。
（1）横坐标：表示时间，用一定的比例进行时间划分。
（2）纵坐标：根据区间实际里程，采用规定的比例表示距离分割，以车站中心线所在位置进行距离定点。
（3）垂直线：是一族平行的等分线，表示时间等分段。
3、列车运行图的图解表示
（4）水平线：是一族平行的不等分线，这些水平线将纵轴线按一定比例加以划分，代表车站的中心线，通过中间站的车站中心线以较细线条表示，换乘站、折返站和终点站以较粗线条表示各个车站中心线所在的位置。
（5）斜线：列车运行轨迹的近似表示
（6）时刻：在列车运行图上，列车运行线与车站的交点即表示该列车到达、出发或通过的时刻。
（7）车次：不同车次，采用不同的列车运行图。
列车运行图的原理
4、列车运行图的要素
列车区间运行时分
列车停站时分
列车折返时分
追踪列车间隔时间
正常情况下的列车运行组织
正常情况是指在营业时间内，采用基本的行车闭塞法和行车指挥方式。
采用的行车指挥方式主要有行车指挥自动化、调度集中和调度监督三种。
为保证列车运行的安全，在组织列车运行时，通过设备或人工控制，使连续发出列车保持一定间隔距离安全行车的办法，称为行车闭塞法。
1、行车闭塞法
轨道交通采用的基本闭塞法主要有自动闭塞和区间闭塞两种。
根据采用的调度指挥设备类型，轨道交通行车指挥的方式主要有行车指挥自动化、调度集中和调度监督三种。
2、行车指挥方式
行车指挥自动化是20世纪80年代发展起来的先进的行车指挥方式。
调度集中是20世纪80年代以前普遍采用的行车指挥方式。
在新线建成投入运营，但ATC系统尚未安装或调试完毕的过渡期，采用区间闭塞设备、实行调度监督是经实践检验比较经济实用的行车指挥方式。
采用列车自动监控（ATS）子系统的轨道交通线路，行车指挥实行自动化控制。
（1）行车指挥自动化
ATS子系统完成对在线列车运行的监督控制、追踪显示、列车运行图的编辑和修改、列车进路排列、列车运行调整、站台列车到达信息显示、绘制实迹列车运行图和生成运营统计报表、离线模拟或复示列车的在线运行等。
采用调度集中设备的轨道交通线路，行车指挥实行调度集中控制。调度集中设备是指挥列车运行的一种远程遥控设备，由控制中心的调度集中总机、进路控制终端、显示盘和列车运行记录仪、闭塞设备、调度集中分机和数据传输设备以及联锁设备等组成。
（2）调度集中
调度集中的主要功能有：
行车调度员可直接控制车站的信号机、道岔，排列列车进路。
控制中心能实时显示车站信号机、道岔的状态、进路占用情况、列车车次和列车运行状态等；
绘制实迹列车运行图和生成运营统计报告。
在调度集中、自动闭塞时，列车占用区间的行车凭证为出站信号机的绿灯显示。
如出站信号机故障，行车凭证为行车调度员下达的调度命令。追踪列车的安全间隔由自动闭塞设备实现。
采用调度监督设备的轨道交通线路，行车指挥实行调度监督控制。调度监督设备是指挥列车运行的一种远程监控设备，由控制中心的调度监督设备、显示盘，闭塞设备、车站终端和数据传输设备以及联锁设备等组成。调度监督与调度集中的区别是只能监督、间接控制，不能直接控制。
（3）调度监督
调度监督的主要功能有：
控制中心能实时显示车站信号机、道岔的状态、进路占用情况、列车车次和列车运行状态等。
打印实绩列车时刻表和生成运营统计报告。
非正常情况下的列车运行组织
非正常情况是指列车运行控制设备等出现故障，采用代用闭塞法、车站控制或后备模式控制等。轨道交通采用的代用闭塞法主要是电话闭塞法。从行车指挥的角度看，行车指挥自动化、调度集中或调度监督均会发生控制权下方的情形。
代用闭塞法是指基本闭塞设备因故不能使用时临时采用的行车闭塞法，电话闭塞法是常用的代用闭塞法。
非正常情况下行车时，司机应严格掌握进出站、过岔、线路限制等特殊运行速度。
列车冲突
撞得头破流血
列车追尾
谁撞我的屁股这么痛？
妈的，你的屁股很臭。
列车超速运行脱轨
救命啊！我不会游泳啊。
移动闭塞系统降级控制
降级模式的提出
移动闭塞方式的信号系统核心是列车控制系统（ATC），它由列车自动监控子系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动驾驶子系统（ATO）和计算机联锁子系统（CI）组成，采用车—地双向通信，是基于通信的列车控制技术。
ATC系统的降级控制模式
1、ATS子系统故障下的降级控制方式
部分地铁项目除设有控制中心外，还设有备用控制中心。
备用控制中心不作运行控制，只用于在线监视、培训或维护。它可能不具备控制中心完备的运行时刻表和由于远程登陆造成通信实时性差的功能缺失，但是可以保障系统正常运行。
ATS子系统与信号其他子系统结合，根据列车运行图进行进路的中心自动控制，必要时中心调度员可介入进行中心人工控制。
当控制中心设备或通信故障或运行需要时，系统才可自动降级为车站自动控制。
当运营需要时，可通过中心调度员与车站值班员办理授、受权手续，实现设备集中车站自动控制或车站人工控制。
在挤岔等特殊情况下需要执行特定操作，只能在车站ATS分机上执行，且必须处于站控状态。
ATP/ATO子系统故障下的降级控制方式即列车驾驶模式和列车控制模式的降级控制方式。
2、ATP/ATO子系统故障下的降级控制方式
列车驾驶模式级别由高到低依次为：ATO模式（自动运行驾驶模式）、ATP模式（ATP速度监控下的人工模式）、限制人工驾驶模式和非限制人工驾驶模式。
列车控制模式级别由高到低依次为：连续式列车控制级、点式列车控制级、联锁级列车控制级。
连续式列车控制级
基于移动闭塞列车间隔原理
点式列车控制级
基于固定闭塞列车控制原理
联锁级列车控制级
基于地面的传统进路监督的联锁系统保证列车间隔
（1）车站联锁设备故障
3、计算机联锁子系统故障下的降级控制方式
车站计算机联锁设备通常采用多重冗余结构，可靠性高，一台设备故障时不影响系统正常运行。如果多台设备同时故障，其控制范围内将丧失进路控制、联锁和ATP/ATO功能，此时列车的安全完全由人工保证。
（2）车辆段联锁设备故障
当车辆段联锁设备故障时，仅能利用人工引导列车运行，此时行车安全由行车组织保证。
自动站间闭塞和进路方式
自动站间闭塞和进路方式是在ATO/ATP子系统故障或ATS系统与车辆不能建立联系的时候，采取的最低一级列车运行方式，是在联锁级列车控制下进行的行车方式。
使用自动站间闭塞法行车时，列车凭出站信号显示的进入信号进入区间。
自动站间闭塞须与集中联索设备结合使用，采用轨道检查装置自动检查区间空闲，发车站办理发车进路后即自动构成站间闭塞。列车到达车站或返回发车站并出清区间后，自动解除闭塞。
基于通信的列车控制（CBTC）信号系统的
后备模式
主要应用情形：
（1）线路开通初期，信号系统不具备ATP/ATO开通条件；
（2）未配备车站设备的车；
（3）正线的轨旁通信设备故障，而联锁完好；
（4）车站设备故障，为了使故障列车尽快撤离，恢复系统正常运营时。
后备模式的由来及必要性
后备模式是移动闭塞系统在非ATC模式下的一种简化了的运营方式。在此模式下，可完成对道岔和信号机的控制，实现部分或全部联锁功能。同时，驾驶员根据信号机显示和相关运营组织安全规则驾驶列车。
后备模式
在移动闭塞系统正常情况下，后备系统处于备用状态，不直接参与正常运营。只有在系统故障时，才以自动或人工方式启动，从而参与正常运营。
通常，后备系统需要具备列车定位、列车安全间隔保证、道岔防护等功能，从而保证后备系统启用时，线路实现自动闭塞或站间闭塞。
后备系统的选择应考虑线路和运营的具体需求，不宜要求过高。若过于复杂，不可避免地导致接口和轨旁设备的增加，造成系统复杂，初期投资及运营维护成本加大，失去了选用移动闭塞轨旁设备简单的优势。
后备系统的选择
西门子（SIEMENS）公司
阿尔斯通（ALSTOM）公司
阿尔卡特（Alcatel）公司
CBTC信号系统的几大主要厂商
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