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《轨道交通控制系统》学习包
第一章 城市轨道交通信号设备概述
城市轨道交通信号设备是城市轨道交通的主要技术装备，它担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的重要任务。现代化的城市轨道交通要求城市轨道交通信号设备的现代化。
第一节城市轨道交通信号设备的特点
城市轨道交通（包括地下铁道和轻轨铁路）是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。在城市各种公共交通工具中，具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降是行之有效的。城市轨道交通是现代化都市所必需的交通工具。我国北京、天津、上海、广州、深圳、南京已建成档次和规模不同的地铁并进行扩展和延伸，武汉高架快速轨道线、重庆单轨运输线、大连轻轨线、长春轻轨线已建成通车，成都、沈阳、青岛、西安、哈尔滨、杭州、苏州等城市轨道交通也正在建设。我国城市轨道交通出现了建设高潮，前景十分广阔。
城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率与信号系统密切相关，以速度控制为基础的列车自动控制系统已成为城市轨道交通信号系统的共同选择。信号系统实际上已成为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，选择合适的信号系统，可以带来较好的经济效益和社会效益。
一、 城市轨道交通的特点
1.城市轨道道交通有别于城市路交通的特点
城市轨道交通具有城市道路交通无可比拟的优势：
（1）容量大
地下铁道单向每小时运送能力可达30000—70000人次，轻轨交通在10000—30000人次之间，而公共汽车、电车为8000人，在客流密集的城市建设城市轨道交通可疏散公交客流。
（2）运行准时、速达
城市轨道交通有自己的专用线路，与道路交通相隔离，不受其他交通工具的干扰，不会出现交通阻塞而延误运行时间，可保证乘客准时、迅速地到达目的地。
（3）安全
城市轨道交通或于地下或高架，即使在地面也与道路交通相隔离，与其他交通工具无相互干扰，如果不遇到自然灾害或发生意外，运行安全有充分的保障。
（4）利于环境保护
城市轨道交通噪声小，污染轻，对城市环境不造成破坏。
（5)节省土地资源
城市轨道交通（多建于地下或高架）即使在地面其占地也有限，充分利用了城市空间，节省了日益宝贵的土地资源。
但是城市轨道交通也存在一定的局限性，如建设费用高，建设周期长，技术含量高，建设难度大；一旦遇有自然灾害尤其是火灾，乘客疏散困难，容易造成人员伤亡。
城市轨道交通系统建成后就难以迁移和变动，不像地面公共交通可以机动地调整路线和设置站点，以满足乘客流量和流向变化的需要，其运输组织工作远比地面公共交通复杂。
2.城市轨道交通有别于铁路的特点
城市轨道交通虽然和铁路同为轨道交通，但和铁路有不少不同之处。
（1）运营范围
城市轨道交通运行范围是城市市区及郊区，往往只有几十千米，不像铁路那样纵横数千千米，而且连接城乡。
（2）运行速度
城市轨道交通因在城市范围内运行，站间距离短，且站站须停车，列车运行速度通常不超过80km/h。而铁路的运行速度比较高，许多线路在120km/h以上．高谏铁路在300km/h以上。
（3）服务对象
城市轨道交通的服务对象单一，只有市内客运服务，不像铁路那样客、货混运。
（4）线路与轨道
城市轨道交通大部分线路在地下或高架通行，均为双线，各线路之间一般不过线运营。正线一般采用9号道岔，车辆段采用7号道岔，这些都与铁路有异。另外城市轨道交通还有铁路没有的跨座式和悬挂式。
（5）车站
城市轨道交通一般车站多为正线，多数车站也没有道岔，换乘站多为立体方式，不像铁路那样车站有数量不等的道岔及股道，有较复杂的咽喉区，换乘也为平面方式。
（6）车辆段
城市轨道交通的车辆段不同于铁路的车辆段，只有车辆检修的功能，而是类似于铁路的区段站，要进行车辆检修、停放以及大量的列车编解、接发车和调车作业。
（7）车辆
城市轨道交通采用电动车组，没有铁路那样的机车和车辆的概念，也没有铁路那样众多类型的车辆。
（8）供电
城市轨道交通的供电包括牵引供电和动力照明供电。城市轨道交通均为直流电力牵引，没有非电气化铁路的说法。城市轨道交通的动力、照明供电尤为重要，一旦供电中断，将陷人整体瘫痪状况。
（9）通信信号
城市轨道交通列车密度高，行车间隔短，普遍采用列车自动监控和列车自动运行的方式。城市轨道交通为了迅速、准确、可靠地传递信息，建有自成体系的独立完整的内部通信网，还包括广播和闭路电视。
（10）运营管理
城市轨道交通运营条件十分单纯，除了进、出段和折返外，没有越行，没有交会，正线上一般没有调车作业，易于实现自动监控。
二、城市轨道交通对信号系统的要求
城市轨道交通，尤其是地下铁道因其固有的特点，对其信号系统提出如下要求：
（1)安全性要求高
因城市轨道交通尤其是地下部分隧道空间小，行车密度大，故障排除难度大，若发生事故难以救援，损失将非常严重，所以对行车安全的保证，即对信号系统提出了更高的安全要求。
（2)通过能力大
城市轨道交通一般不设站线，进站列车均停在正线上，先行列车停站时间直接影响后续列车接近车站，所以要求信号设备必须满足通过能力的要求。另一方面，不设站线使列车正常运行的顺序是固定的，有利于实现行车调度自动化。
（3)保证信号显示
城市轨道交通虽然地面信号机少，地下部分背景暗，且不受天气影响，直线地段燎望条件好，但曲线地段受隧道壁的遮挡，信号显示距离受到限制，所以保证信号显示也是一个重要的问题。
（4）抗干扰能力强
城市轨道交通均为直流电力牵引，要求信号设备对其有较强的抗电气化干扰能力。
（5）可靠性高
由于城市轨道交通隧道净空小，且装有带电的接触网，行车时不便洞维修和排除设备故障，所以要求信号设备具有高可靠性，应尽量做到平时不维修或少维修。
（6）自动化程度高
城市轨道交通站间距短，列车密度大，行车工作十分频繁，而且地下部分环境潮湿，空气不佳，没有阳光，工作条件差，所以要求尽量采用自动化程度高的先进技术设备，以减少工作人员，并减轻他们的劳动强度。
（7）限界条件苛刻
城市轨道交通的室外设备及车载设备，受土建限界的制约，要求设备体积小，同时必须兼顾施工和维护作业空间。
三、城市轨道交通信号系统的特点
城市轨道交通的信号系统沿袭铁路的制式，但由于其自身的特点，与铁路的信号系统有一定的区别。城市轨道交通信号系统的特点是：
（1）具有完善的列车速度监控功能
城市轨道交通所承担的客运量巨大，对行车间隔的要求远高于铁路，最小行车间隔达到90 s甚至更小，因此对列车运行速度监控的要求极高。
（2）数据传输速率较低
城市轨道交通的列车运行速度远低于铁路干线的列车运行速度，最高运行速度通常为80km/h，所以信号系统可以采用速率较低的数据传输系统。但是，随着城市轨道交通信号自动化技术的不断发展，对信息需求越来越多，信号系统也逐步采用速率较高且独立的数据传输系统。
（3）联锁关系较简单但技术要求高
城市轨道交通的大多数车站没有配线，不设道岔，甚至也不设地面信号机，仅在少数有岔联锁站及车辆段才设置道岔和地面信号机，故联锁设备的监控对象远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远没有铁路复杂。除折返站外全部作业仅为旅客乘降，非常简单。通常一个控制中心即可实现全线的联锁功能。
城市轨道交通信号自动控制最大的特点是把联锁关系和ATP编／发码功能结合在一起，且包含一些特殊的功能，如自动折返、自动进路、紧急关闭、扣车等，增加了技术难度。
（4）车辆段独立采用联锁设备
城市轨道交通的车辆段类似于铁路区段站的功能，包括列车编解、接发列车和频繁的调车作业，线路较多，道岔较多，信号设备较多，一般独立采用一套联锁设备。
（5）自动化水平高
由于城市轨道交通的线路长度短，站间距离短，列车种类较少，行车规律性很强，因此它的信号系统中通常包含自动排列进路和运行自动调整的功能，自动化强度高，人工介人极少。

第二节 城市轨道交通信号系统组成

城市轨道交通的信号系统通常由列车运行自动控制系统（ATC）和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理，由此构成了一个高效的综合自动化系统，如图1-1所示。
自城市轨道交通问世以来，其安全程度和载客能力不断得到提高，信号系统也不断完善和得到发展。随着经济的发展，世界各国城市人口急剧膨胀，对城市轨道交通的载客能力提出了越来越高的要求，最重要而有效的措施就是缩短列车运行间隔。在这种情况下，随着计算机技术的飞速发展，城市轨道交通信号技术日趋成熟，成为城市轨道交通不可缺少的组成部分。

图1-1城市轨道交通信号系统框图
一、列车运行自动控制系统
列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三个系统，简称“3A”。系统需设置行车控制中心，沿线各车站设计为区域性联锁，其设备放在控制站（一般为有岔站），列车上安装有车载控制设备。控制中心与控制站通过有线数据通信网连接，控制中心与列车之间可采用无线通信进行信息交换。ATC系统直接与列车运行有关，因此ATC系统中的数据传输要求比一般通信系统的安全性、可靠性、实时性更高。ATC地面设备分布如图1一2所示（不同制式的ATC设备组成可能不同，本图以西门子公司的ATC为例。
1．ATP子系统
ATP子系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输人，与ATS、ATO及车辆系统接口并进行信息交换。
ATP子系统不断将从地面获得的前行列车位置信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等通过轨道电路等传至车上，由车载设备计算得到当前所允许的速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行，以缩短列车运行间隔，保证行车安全。
采用轨道电路传送ATP信息时，ATP子系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，并包括与ATS、ATO、联锁设备的接口设备。
2. ATO子系统
ATO子系统主要用实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括列车自动折返，根据控制中心的指令使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行，自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，传送车门和屏蔽门同步开关信号。
使用ATO后，可使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，因此明显提高了乘客的舒适度，提高了列车正点率并减少了能量消耗和轮轨磨损。
ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备两部分。地面设备有站台电缆环路、车地通信设备(TWC)以及与ATP,联锁系统的接口设备。
3. ATS子系统
ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理，其功能包括：调度区段内列车运行情况的集中监视与控制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作，按行车计划自动控制道旁信号设备以接发列车，列车运行实迹的自动记录，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调度员操作记录，运输计划管理等，还具有列车车次号自动传递等功能。
ATS子系统包括控制中心设备和ATS车站、车辆段分机。控制中心ATS设备有中心计算机系统、工作站、显示屏、绘图仪、打印机、UPS等。每个控制站设一台ATS分机，用于采集车站设备的信息和传送控制命令，并实现车站进路自动控制功能。车辆段ATS分机用于采集车辆段内库线的列车占用情况及进／出车辆段的列车信号机的状态。
此外，在ATC范围内的各正线控制站各设一套联锁设备，用以实现车站进路控制。联锁设备接收车站值班员和ATS控制。考虑到运用的灵活性，正线有岔站原则上独立设置联锁设备，当然也可以采用区域控制方法。
二、车辆段联锁设备
车辆段设一套联锁设备，用以实现车辆段的进路控制，并通过ATS车辆段分机与行车指挥中心交换信息。
车辆段联锁设备前期采用6502电气集中联锁，近来均采用计算机联锁。
先进的车辆段信号控制系统的特点是信号一体化，包括联锁系统、进路控制设备、接近通知、终端过走防护和车次号传输设备等。这些设备由局域网连接并经过光缆与调度中心相通。列车的整备、维修与运行相互衔接成一个整体，保证了城市轨道交通的高效率和低成本。
车辆段内试车线设若干段与正线相同的ATP轨道电路和ATO地面设备，用于对车载ATC设备进行静、动态试验。
在车辆段停车库，一般还设有日检／月检设备，用来对列车进行上线前的常规检测。

第三节城市轨道交通信号系统的地域分布

按地域城市轨道交通信号设备划分为五部分：控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、试车线设备、车载ATC设备。
一、 控制中心设备
控制中心设备属于ATS子系统，是ATC的核心。其设备组成如图1-3所示。
控制中心设备主要包括中心计算机系统、综合显示屏、调度员及调度长工作站、运行图工作站、培训／模拟工作站、绘图仪和打印机、维修工作站、UPS及蓄电池。其中综合显示屏、调度员及调度长工作站设于主控制室。控制主机、通信处理器、数据库服务器、维修工作站设于设备室。运行图工作站设于运行图室。绘图仪和打印机设于打印室。培训／模拟工作站设于培训室。UPS设于电源室，蓄电池设于蓄电池室。
1.中心计算机系统
中心计算机系统包括控制主机、通信处理器、数据库服务器、局域网及各自的外部设备。为保证系统的可靠性，主要硬件设备均为主／备双套热备方式，可自动或人工切换。一系统能满足自动控制、调度员人工控制及车站控制的要求。
2.综合显示屏
综合显示屏设于控制中心的控制室，用来监视正线列车运行情况及系统设备状态，
由显示设备和相应的驱动设备组成。
3.调度员及调度长工作站
调度员及调度长工作站用于行车调度指挥。
4.运行图工作站
运行图工作站用于运行计划的编制和修改，通过人机对话可以实现对运行时刻表的编辑、修改及管理。
5.培训／模拟工作站
培训／模拟工作站配有各种系统的编辑、装配、连接和系统构成工具以及列车运行仿真的软件。它可与调度员工作站显示相同的内容、有相同的控制功能，能仿真列车在线运行及各种异常情况，而不参与实际的列车控制。实习操作员可通过它模拟实际操作，培养系统控制和各种情况下的处理能力。
6.绘图仪和打印机
彩色绘图仪和彩色激光打印机，用于输出运行图及各种报表。
7.维修工作站
主要用于ATS系统的维护、ATC系统故障报警处理和车站信号设备的监测。
8. UPS及蓄电池组
控制中心配备在线式UPS及可提供30min后备电源的蓄电池组。
二、车站及轨旁设备
车站分集中联锁站和非集中联锁站。集中联锁站一般为有道岔车站，也可能是无道岔的车站。非集中联锁站一般为无道岔的车站。有道岔车站根据需要和可能也可以由邻近车站控制，而成为非集中联锁站。车站信号设备组成如图1-4所示。图中TWC即车一地通信。

1.集中联锁站及轨旁设备
集中联锁站设有ATS车站分机、车站联锁设备、ATP/ATO系统地面设备、电源设备、维修终端、乘客向导显示牌、紧急关闭按钮以及信号机及发车指示器、转辙机。
（1) ATS车站分机
集中联锁站设一台ATS分机，用于采集车站设备的信息，接收控制命令，实现车站进路的自动控制。
（2）车站联锁设备
车站设继电集中联锁或计算机联锁，能接收车站值班员和ATS系统的控制，用以实现车站进路的自动控制。
（3) ATP/ATO系统地面设备
ATP地面设备包括：轨道电路或计轴器，ATP地面编码发码设备，与ATS、ATO、锁设备的接口，用于实现列车占用的检测和发送ATP信息，实现列车运行超速防护。
ATO地面设备包括：站台电缆环路，TWC设备，以及与ATP、联锁设备的接口设备，用于发送ATO命令，实现列车最佳控制或列车自动驾驶。
（4）电源设备
集中联锁车站配备一套适用于联锁设备、ATS、ATP、ATO设备的在线式UPS及可提供15 min后备电源的蓄电池组。
（5）维修终端
维修终端设维修用彩色显示器、键盘及鼠标，显示与控制用显示器相同的内容及必要的维修信息，并能对信号设备进行自动、手动测试，但不能进行控制。
（6）乘客向导显示牌
在站台适当位置设乘客向导显示牌，用于显示接近列车的到站时间等。
（7）紧急关闭按钮
紧急关闭按钮用于在遇到紧急情况危及行车安全时，关闭信号，使列车停车。
（8）信号机及发车指示器
正线上防护信号机设于道岔区段，线路尽头设阻挡信号机，用于指示列车运行，防护列车进路。在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方设置发车指示器，指示列车出站。
（9）转辙机
转辙机用于转换道岔。对于直尖轨道岔，采用单机牵引；对于AT道岔，采用双机牵引。可采用外锁闭装置，也可采用内锁闭方式。当前采用的转辙机为电动转辙机或电动液压转辙机，有直流、交流两种类型。
2.非集中联锁站及轨旁设备
非集中联锁站的设备只有发车指示器、紧急关闭按钮和乘客向导显示牌。无道岔的非集中联锁站轨旁仅有轨道电路的耦合单元等。有道岔的非集中联锁站除了轨旁的祸合单元外，还有防护信号机和转辙机。
三、车辆段设备
车辆段信号设备包括ATS分机、车辆段终端、联锁设备、维修终端、信号机、转辙机、轨道电路、电源设备。
1．ATS分机
车辆段设一台ATS分机，用于采集车辆段内存车库线的列车占用及进／出车辆段的列车信号机的状态，以在控制中心显示屏上给出以上信息的显示。
2.车辆段终端
车辆段派班室和信号楼控制台室各设一台终端，与车辆段ATS分机相连。
3.联锁设备
车辆段设一套联锁设备，实现车辆段的进路控制，并通过ATS分机与控制中心交换信息。联锁设备只受车辆段值班员人工控制。
4.维修终端
设备室内设维修用彩色显示器、键盘及鼠标，显示与控制室相同的内容及维修、监测有关信息，并能对信号设备进行自动或手动测试，但不能控制进路。
5.信号机
车辆段人口处设进段信号机，出口处设出段信号机，存车库线中间进段方向设列车阻挡信号机，段内其他地点根据需要设调车信号机。
6.转辙机
车辆段内每组道岔设一台电动转辙机或电动液压转辙机。
7.轨道电路
车辆段内轨道电路多采用50 Hz相敏轨道电路，检查列车的占用和空闲。
8.电源设备
车辆段信号楼内设置适合于联锁设备、ATS设备的UPS及蓄电池。
四、试车线设备
试车线上设若干段与正线相同的ATP/ATO地面设备，用于对车载ATC设备的试验。试车线设备室内设置用于改变试车线运行方向和速度的控制台。试车线设备室配备一套适合于ATP/ATO设备的UPS，不设蓄电池、电源屏。
五、车载ATC设备
车载设备包括ATP和ATO两部分，用来接收轨旁设备传送的ATP/ATO信息，计算列车运行曲线，测量列车运行速度和走行距离，实行列车运行超速防护以及列车自动运行，来保证行车安全和为列车提供最佳运行方式。
第二章 信号设备基础

第一节 信号机
1．地面信号机的设置
（1）地面信号机的设置原则
①设于列车运行方向右侧
城市轨道交通采用右侧行车制，其地面信号机设于列车运行方向的右侧，在地下部分一般安装在隧道壁上。特殊情况（如因设备限界、其他建筑物或线路条件等影响）可设于列车运行方向的左侧或其他位置。
②信号机柱的选择
高柱信号机具有显示距离远，观察位置明确等优点，因此车辆段的进段、出段信号机（以及停车场的进场、出场信号机）均采用高柱信号机。
而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。
③信号机限界
信号机不得侵人设备限界。
设备限界是用以限制设备安装的控制线。
直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定安全间隙后形成的：车体肩部横向向外扩大100mm，边梁下端横向向外扩大30mm，接触轨横向向外扩大185mm，车体竖向加高60mm，受电弓竖向加高50mm，车下悬挂物下降50mm。
曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定。
（2）信号机的设置
城市轨道交通的信号机设置不同于铁路，规定在ATC控制区域的线路上道岔区设防护信号机或道岔状态表示器，其他类型的信号机可根据需要设置。
①正线上的信号机设置
正线上的道岔区设防护信号机或道岔状态表示器（国内尚未采用）。防护信号机设于道岔岔前和岔后的适当地点，具有出站性质以外的防护信号机应设引导信号。具有两个以上运行方向的信号机可设进路表示器。车站一般不设进、出站信号机，在正向出站方向的站台侧列车停车位置前方适当地点设置发车指示器。也可以根据需要设进站、出站信号机以及进站信号机的预告信号机，或者只设出站信号机。
线路尽头设阻挡信号机。
车站应设发车指示器或发车计时装置。
②车辆段（停车场）的信号机设置
在车辆段（停车场）人口处设进段（进场）信号机，在车辆段（停车场）出口处设出段（出场）信号机。
在同时能存放两列及以上列车的停车线中间进段方向设列车阻挡信号机（可兼作调车信号机）。
车辆段（停车场）内其他地点根据需要设调车信号机。
（3）信号机命名
正线上的防护信号机、阻挡信号机冠以“X"、“S"、“F"、“Z”等，其下缀编号方法：下行方向编为单号，上行方向编为双号，从站外向站内顺序编号。
车辆段的进段信号机冠以"JD”，下缀编号方法：下行方向编为单号，上行方向编为双号，从段外向段内顺序编号。列车阻挡信号机和调车信号机冠以“D"，下缀编号方法：下行咽喉编为单号，上行咽喉编为双号，从段内向段外顺序编号。
2.信号显示
（1）信号显示颜色的选择
城市轨道交通信号颜色的选择，应能达到显示明确、辨认容易、便于记忆和具有足够的显示距离等基本要求。经过理论分析和长期实践，铁路信号的基本色为红、黄、绿三种，再辅以蓝色、月白色，构成铁路信号的基本显示系统。
城市轨道交通信号的光源为白炽灯产生的白色光。白光是一种复合光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光混合而成。其中红光波长最多，紫光波长最短，一般来说，波长越长，穿透周围介质（如空气、水汽等）的能力越强，显示距离越远。
同样强度的光，红光最诱目，因为人眼对红色辨认最敏感，红色比其他颜色的光都谱更能引人注意，对人会产生不安全感，所以规定红色灯光为停车信号是最理想的。
黄色（实际上是橙黄色，简称黄色）玻璃透过光线的能力较强，显示距离较远，又具有较高的分辨力，辨认正确率接近100%，故采用黄色灯光作为注意和减速信号。
绿色和红色的反差最大，容易分辨，而绿色灯光显示距离亦较远，能满足信号显示的要求，故采用绿色灯光作为按规定速度运行的信号。
调车信号机的关闭不能影响列车运行，所以它一般不采用红色灯光，而选用蓝色灯光作为禁止调车信号较合适，因其具有较高的诱目性和较大的辨认率。调车信号机的允许信号采用月白色灯光，主要目的是可与一般普通照明电源相区别。蓝色、白色灯光虽显示距离较近，但因为调车速度较低，所以能满足调车作业的需要。
紫色灯光具有较高的区别性，作为道岔状态表示器表示道岔在直向开通的灯光，基本上能满足需要。
（2）机构选用和灯光配列
色灯信号机的机构有单显示、二显示、三显示。单显示机构仅用于阻挡信号机。二显示和三显示可以单独使用，也可以组合（以及与单显示机构组合）构成各种信号显示。
①色灯信号机灯光配列和应用的规定
a.当根据实际情况需减少灯位时，应空位停用方式处理。减少灯位的处理方式可以维持信号机应有的外形，以防误认。如防护信号机若无直向运行方向时，仍采用三显示机构，将绿灯封闭；存车线中间进段方向的列车阻挡信号机采用三显示机构，将绿灯封闭。
b.以两个基本灯光组成一种显示时，应有一定的间隔距离，以保证显示清晰，如防护信号机的红灯和黄灯同时点亮表示引导信号，其间隔开一个绿灯灯位。
c.双机构加引导信号是一种专门的信号机型式，需要时，进段（场）信号机可采用此型式。
②各种信号机的灯光配列
a.防护信号机
防护信号机采用三显示机构，自上而下灯位为黄（或月白）、绿、红。若设正线出站信号机，其灯光配列同防护信号机。
b.阻挡信号机
阻挡信号机采用单显示机构，为一个红灯。
c.进段（场）信号机
进段信号机灯光配列可同防护信号机，亦可采用双机构（两个二显示）带引导机构，自上而下灯位为黄、绿、红、黄、月白。
d.出段（场）信号机
出段（场）信号机采用三显示机构，红、绿，带调车白灯。
e.调车信号机
调车信号机采用二显示机构，自上而下灯位为白、蓝（或红）
f.通过信号机
若采用自动闭塞，其通过信号机为三显示机构，自上而下灯位为黄、绿、红。
（3）信号显示制度
①信号显示基本要求
a.信号机定位
将信号机经常保持的显示状态作为信号机的定位。信号机定位的确定，一般是考虑保证行车安全，提高运输效率及信号显示自动化等因素。
除采用自动闭塞时通过信号机显示绿灯为定位外，其他信号机一律以显示禁止信号（红灯或蓝灯）为定位。
b.信号机关闭时机
除调车信号机外，其他信号机，当列车第一轮对越过该信号机后及时地自动关闭。调车信号机在调车车列全部越过调车信号机后自动关闭。
c.视作停车信号
信号机的灯光熄灭，显示不明或显示不正确时，均视为停车信号。
d.区分运行方向
有两个以上运行方向而信号显示不能区分运行方向时，应在信号机上装进路表示器，由进路表示器指示开通的运行方向。
②信号显示意义
《地铁设计规范》对信号显示未作统一规定。
一般，除预告信号机外，所有正线信号机的主体信号均为绿、红两显示。绿灯表示进行，红灯表示停车。进站信号机带引导月白灯。预告信号机为黄、绿、红三显示。
各地可对信号显示作出有关规定。
例如，上海地铁一号线信号机的显示为：
红色—停车，ATP速度命令为零；
绿色—运行前方道岔在直股（定位），按ATP速度命令运行；
月白色—运行前方道岔在侧股（反位），按ATP速度命令运行，一般限制速度为．30 km/h；
红色＋月白色—引导信号，准许列车在该信号机处继续运行，但需准备随时停车，仅对防护站台的信号机设引导信号。
站台还设有发车表示器，发车前5s闪白光，发车时间到亮白色稳定光，列车出清后灭灯。
③信号显示距离
各种地面信号机及表示器的显示距离应符合下列规定：
行车信号和道岔防护信号应不小于400m；
调车信号和道岔状态表示器应不小于200m；
引导和道岔状态表示器以外的各种表示器应不小于100m 。

第二节转辙机
道岔的转换和锁闭设备，是直接关系行车安全的关键设备。由转辙机转换和锁闭道岔，易于集中操纵，实现自动化。转辙机是重要的信号基础设备，它对于保证行车安全，提高运输效率，改善行车人员的劳动强度，起着非常重要的作用。
一、转辙机概述
转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。
1.转辙机的作用
（1）转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位；
（2）道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔；
（3）正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示；
（4）道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。
2.对转辙机的基本要求
（1）作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。
（2）作为锁闭装置，当尖轨和基本轨不密贴时，不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因车通过道岔时的震动而错误解锁。
（3）作为监督装置，应能正确地反映道岔的状态。
（4）道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔转换。
3.转辙机的分类
（1）按传动方式分类，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机。
电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动。多数转辙机都是电动转辙机，包括ZD6系列转辙机和S700K型电动转辙机。
电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传动。
（2）按供电电源种类，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。
直流转辙机采用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6系列电动转辙机就是直流转辙机，由直流220 V供电。直流电动机的缺点是，由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率较高。
交流转辙机采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动机或单相异步电
动机（现大多采用三相异步电动机）作为动力。S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机为交流转辙机。交流转辙机采用感应式交流电动机，不存在换向器和电刷，因此故障率低，而且单芯电缆控制距离远。
（3）按锁闭道岔的方式，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机。
内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭的方式。ZD6系列等大多数转辙机均采用内锁闭方式。内锁闭方式，锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。
外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式。S700K型和ZYJ7型转辙机采用外锁闭方式。外锁闭方式锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。
（4）按是否可挤，转辙机分为可挤型转辙机和不可挤型转辙机。
可挤型转辙机内设挤岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护了整机。不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时，挤坏动作杆与整机连接结构，应整机更换。电动转辙机和电液转辙机都有可挤型和不可挤型。
此外，各种转辙机还有不同转换力和动程的区别。
4.转辙机的设置
城市轨道交通的正线上一般采用9号道岔，车辆段（停车场）一般采用7号道岔，通常一组道岔由一台转辙机牵引。如果正线上采用的是9号AT道岔，其为弹性可弯道岔，需要两点牵引，即一组道岔需两台转辙机牵引。
二、ZD6系列电动转辙机
ZD6系列电动转辙机是我国铁路也是城市轨道交通使用最广泛的电动转辙机，包括A,D,E,J等派生型号。ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式。
ZD6-A型是ZD6系列转辙机的基本型，系列内其他型号的ZD6转辙机都是以ZD6-A型为基础改进、完善而发展起来的。故以ZD6-A型转辙机为重点进行介绍。
1. ZD6-A型转辙机的结构
ZD6-A型电动转辙机主要由电动机、减速器、摩擦联接器、主轴、动作杆、表示杆、移位接触器、外壳等组成。
电动机为电动转辙机提供动力，采用直流串激电动机。减速器用来降低转速以获得足够的转矩，并完成传动。由第一级齿轮和第二级行星传动式减速器组成。两级间以输人轴联系，减速器由输出轴和主轴联系。
摩擦联接器构成输出轴与主轴之间的摩擦连接，防止尖轨受阻时损坏机件。主轴由输出轴通过启动片带动旋转，主轴上安装锁闭齿轮。
锁闭齿轮和齿条块相互动作，将转动变为平动，通过动作杆带动道岔尖轨运动，并完成锁闭作用。
动作杆和齿条块用挤切销相连。正常动作时，齿条块带动动作杆。挤岔时，挤切销折断，动作杆和齿条块分离，避免机件损坏。
表示杆由前、后表示杆及两个检查块组成。表示杆随尖轨移动，只有当尖轨密贴且锁闭后，自动开闭器的检查柱才能落人表示杆缺口，接通道岔表示电路。挤岔时，表示杆被推动，顶起检查柱，从而断开道岔表示电路。
自动开闭器由静接点、动接点、速动片、速动爪、检查柱组成，用来表示道岔尖轨所在位置。
移位接触器用来监督挤切销的受损状态，道岔被挤或挤切销折断时，断开道岔表示电路。安全接点（遮断接点）用来保证维修安全。正常使用时，遮断接点接通，才能接通道岔动作电路。检修时，断开遮断接点，以防止检修过程中转辙机转动影响维修人员作业。
壳体用来固定转辙机各部件，防护内部机件免受机械损伤和雨水、尘土侵人，提供整机安装条件。它由底壳和机盖组成。底壳是壳体的基础，也是整机安装的基础。底壳上设有特定形状的窗孔，便于整机组装和分解。机盖内侧周边有盘根槽，内镶有密封用盘根（胶垫）。
以道岔由左侧密贴向右转换为例，当电动机通人规定方向的道岔控制电流，电动机按逆时针方向旋转。电动机通过齿轮带动减速器，这时输人轴按顺时针方向旋转，输出轴按逆时针方向旋转。输出轴通过起动片带动主轴，按逆时针方向旋转。锁闭齿轮随主轴逆时针方向旋转，锁闭齿轮在旋转中完成解锁、转换、锁闭三个过程，拨动齿条块，使动作杆带动道岔尖轨向右移动，密贴于右侧尖轨并锁闭。同时通过启动片、速动片、速动爪带动自动开闭器的动接点动作，与表示杆配合，断开原接通接点，接通原断开接点。完成电动转辙机转换、锁闭及给出道岔表示的任务。
手动摇动转辙机时，先用钥匙打开盖，露出摇把插孔。将摇把插人减速大齿轮轴。摇动转辙机至所需位置。此后虽抽出摇把，但安全接点被断开，必须打开机盖，合上安全接点，转辙机才能复原。
2. ZD6系列电动转辙机系列
ZD6系列电动转辙机包括满足各种需求的ZD6型转辙机的派生型号。各型ZD6电动转辙机的额定工作电压均为直流160 V。
三 ZYJ7型和ZYJ7GZ型电动液压转辙机
电动液压转辙机（简称电液转辙机）是采用电动机驱动、液压传动方式来转换道岔的一种转辙装置。液压式转辙机取消了齿轮传动和减速器，简化了机械结构，将机械磨损减至最低程度，减少了维修工作量。但液压传动对液压介质要求较高，对元件要求也高，传动效率较低。
1．液压传动
液压传动是用液体为工作介质来传送能量的。油压传动是液压传动的一种，是利用油液的压力来传递能量的。
液压传动借助于处于密闭容器内的液体的压力来传递能量和动力。液体虽然没有立体的几何形状，却有几乎不变的容积。当它被容纳于密闭的系统之中时，就可以将压力由一处传递到另一处。当高压液体在管道、油缸中流动时，就能传递机械能。液压传动的优点有：
①易于获得很大的力或力矩，并且易于控制。使用油泵容易获得较高的压力（7－35 MPa），油缸的有效承压面积较大，可获得很大的力或力矩，这是其他传动方式难以做到的。
②易于实现直线的往复运动，直接推动工作机构，适合牵引道岔尖轨移位。
③易于调整调速比。如用节流阀调速时，流量变速若由0.021/min变到100/min，调速比就达5000，这是其他传动方式无法比拟的。
④输出功率大、体积小。油泵的外形尺寸仅为同功率电机的12%—13%，重量仅为10%—20%。
⑤操纵力较小。传动平稳、均匀。
⑥在往复和旋转运动中，可以经常快速而无冲击地变速和换向，由于液压机构重量轻，惯性小，可获得高速反应。中等功率的电机启动，正常需要1—2s，而同功率的液压机不超过0.1。
⑦易于获得各种复杂的动作。易子防止过载事故。
⑧易于布局及操纵，根据需要可增设多个牵引点。
⑨自动润滑，元件的寿命较长。
⑩易与电气设备配合，制作出性能良好、自动化程度很高的复合控制系统。
液压传动的缺点有：
①容易出现泄漏；
②油的戮度随温度变化会引起工作机构的不稳定性。
③空气渗人液压系统后会引起系统工作不良，如发生振动、窜动、爬行、噪声，都是由于空气渗人液压系统而造成的。尤其是在密封或液压系统设计的不合理时，空气很容易渗人。
④元件精度要求高，不易加工，价格较贵，对使用维修的要求较高。
⑤液压油易受污染，从而加剧元件的磨损和堵塞，使整机性能下降，寿命缩短甚至损坏。
2. ZYJ7型电液转辙机
ZYJ7型电液转辙机由主机和SH6型转换锁闭器两部分组成，分别用于第一牵引点和第二牵引点。
ZYJ7型电液转辙机主机主要由电动机、油泵、油缸、启动油缸、接点系统、锁闭杆、动作杆等组成。SH6型转换锁闭器（亦称副机）主要由油缸、挤