浅谈城市轨道交通信号系统摘要城市轨道交通信号系统是保证列车运城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

城市轨道交通信号系统是城市轨道，交通自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。

其核心是列车自动控制系统，它由列车自动监控子系统、列车自动防护子系统、计算机联锁子系统和列车自动驾驶子系统组成。

ATC系统自上世纪7O年代投入运至今，经历了三十年的发展，技术日趋成熟，为使列车控制技术经济指标更加合理，世界各国纷纷开发了先进的ATC系统，ATC系统按闭塞方式分类有三种类型：固定闭塞方式的ATC系统、准移动闭塞式的ATC系统、移动闭塞式的ATC系统。

城轨通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥，并为城轨的其它各子系统提供信息传输通道和时标信号。

此外，通信系统是城轨交通内部公务联络的主要通道，使构成城轨交通内部的各个子系统能够紧密联系，以提高整个系统的运行效率。

当然，通信系统也是城轨交通内、外联系的通道。

城轨通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下，是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段。

城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时，越是需要通信联系，但若在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统，势必要增加技资，而且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态。

所以，在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务；在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求。

城市轨道交通包括了地铁，轻轨和城市铁路等不同形式．具有运量大，速度快，安全准点。

平稳舒适，污染小等优点。

本文主要阐述城市轨道交通信号控制系统的主要组成。

随着我国城市轨道交通的迅猛发展，信号系统作为控制运行安全的核心设备，对其安全、可靠性的分析评价显得尤为重要，本文从列车检测方式、机车信号选择、设备控制方式等方案的主要方面对描述了城巾轨道交通中信号系统的安全策略及可靠性分析。

信号系统作为城市轨道交通工程中重要的组成部分,对行车的安全、正点、高效的运行起着至关重要的作用,但由于其中的设计标准不全面,给系统设计方案造成了一定的随意性。

本文就其中的系统构成、设计行车间隔和ATP 信息传输方式等方案进行了探讨。

关键词：城市轨道；信号系统；控制系统；行车信号安全目录摘要 (1)第一章信号的基本理论 (3)1.1联锁和进路 (3)1.2信号作用 (4)1.2.1信号与信号显示 (5)1.2.2信号的分类 (6)第二章城轨信号系统 (7)2.1 信号标志 (7)2.1.1 PLC概述 (7)2.1.2PLC的选型 (7)2.2变频器的选型 (9)2.3水泵的选型 (10)2.3.1水泵的参数及性能 (11)2.3.2选择步骤 (14)2.4硬件接线图 (15)第三章系统软件设计 (16)3.1 PLC梯形图概述 (16)3.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作方法 (16)3.3 I/O分配表 (17)3.3.1输入信号 (18)3.3.2输出信号 (18)3.4I/O接线图 (18)3.5流程图 (19)3.6梯形图（见附录1） (19)3.7喷泉控制系统的设计程序 (19)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录1 (25)第一章花样音乐喷泉简介1.1花样喷泉的概述喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头洒出来具有一定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。

现代城市中的喷泉形式已十分丰富。

随着构筑物的大小及水压等的变化，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。

可分为以下7种：1.普通喷泉：只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉的运行、水型和灯光的变化。

2.程控喷泉：将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。

3.音乐喷泉：在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对音频及MIDI信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步。

4.水幕激光喷泉：将激光器发出的激光束射在水幕喷头的水幕上，激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的起义效果。

5.水珍珠喷泉：利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的视觉图像效果的产品组成。

6.游戏喷泉：又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应，而且这种应具有不确定性，是一种互动式喷泉，增强了娱乐氛围。

7.跳跳喷泉：又名光亮泉。

是一种高科技水景艺术，水形似根根晶莹透彻地冰柱，一串串飞向空中，轻舞飞扬。

1.2系统设计的基本步骤在花式喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点：1.深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。

2.确定I/O设备。

根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。

常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。

3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。

4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出端子的接线图。

5.设计花式喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图6.程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。

7.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。

1.3系统控制方案花式喷泉系统的控制要求如下：1.1~2均为外环形状的喷水管，3为内环形状的喷水管，4为星形喷水管。

灯光系统由三条支路组成，分别为绿色灯支路（在1,2之间）、黄色灯支路（在2,3之间）红色灯支路（在3,4之间）。

2.该喷泉共有三种花样可供选择。

按下启动按钮，喷泉即开始工作，按下停止按钮，则停止喷水。

喷泉的工作方式（即喷水花样）由选择开关来实现。

3.该花式喷泉有四种喷水花样可供选择：(1).花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4,3,2间隔两秒依次喷水，一起工作18秒后，如果为单步工作方式，则停下来。

如果为连续工作方式，则继续循环下去。

(2).花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1,2,3,4间隔两秒依次喷水，一起工作30秒后，如果为单步工作方式，则停下来。

如果为连续工作方式，则继续循环下去。

(3).花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1，3同时喷水，延时3秒后2，4喷水，1，3停止喷水。

交替运行15秒后，1,2,3,4全喷水，30秒后，如果为单步工作方式，则停下来。

如果为连续工作方式，则继续循环下去。

(4).花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，1,2,3,4间隔两秒依次喷水，一起工作30秒后，1，2，3，4，，分别延时2秒，依次停止喷水。

再经1秒延时按照4，3，2，，1，依次间隔2秒喷水，然后一起喷水。

30秒后停止。

如果为单步工作方式，则停下来。

如果为连续工作方式，则继续循环下去。

(5).灯光系统的控制：由PLC的X5输入端为灯光系统控制的选择按钮，当需要灯光配合时，接通X5输入端。

此时可实现三路灯光的控制，即3,4任意一层喷水时，红色灯亮；2喷水时，黄色灯亮；所有的喷头喷水时，绿色灯亮。

花式喷泉池示意图如图2-1所示：1.4花式喷泉控制系统的原理图在喷泉中，通过按钮开关信号来控制PLC：因为有4层喷水，因此用了1个变频器控制4个水泵。

花式喷泉控制系统的原理如图2-2所示：图2-2 花式喷泉控制系统原理图第二章系统硬件设计2.1 可编程控制器（PLC）的选择2.1.1 PLC概述可编程控制器，英文称Progammable Controller,简称PLC，本课题中用PLC 作为它的简称。

PLC是用于工业现场的电控制器。

它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。

它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。

PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能：1.逻辑处理功能；2.数据运算功能；3.准确定时功能；4.高速计数功能；5.中断处理（可以实现各种内部中断）功能；6.程序与数据存储功能；7.联网通信功能；8.自检测、自诊断功能。

可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。

2.1.2PLC的选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。

工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。

因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1.输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%~20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。

2.存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。

设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。

为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。

3.控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

根据本课题所设计控制的需求，主要介绍一下几种功能的选择。

（1）.控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。

（2）.编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。

完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。

离线编程方式降低系统成本，但使用和调试不方便。

在离线编程方式：CU和编程器有各自的CPU，主机CPU负载现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。

五种标准化编程语言：顺序功能（SFC）、梯形图（LD）、功能模式图块(FBD)三种图形化语言和语句表（il）、结构体文（ST）两种文本语言。

选用的编程语言应遵守其标准（IEC113123），同时，还应该支持多种语言编程方式，如C,Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。