具体描述
本书紧密结合城市轨道交通对车辆的各种要求和特殊的运行条件，从牵引理论基础、牵引电动机与运行、电力电子器件的原理与应用、斩波电路与逆变电路、控制与故障检测和车辆电器设备等方面，论述了城市轨道交通电力牵引系统。本书多处引用了国内外专家的研究成果和最新发展资料，力求追踪飞速发展的电力牵引新技术。
读者对象：城市轨道交通运行、设计、研究和管理人员，以及相关专业的师生。
城市轨道交通中的信号与控制系统：设计、应用与未来发展 书籍简介 本书深入探讨了现代城市轨道交通系统中至关重要的信号与控制技术。在城市轨道交通高速、大运量、高密度的运营背景下，行车安全、运营效率和乘客舒适性已成为衡量系统性能的关键指标。信号与控制系统作为保障这些指标的核心“神经系统”，其设计理念、技术实现与未来发展趋势，构成了本书的核心内容。 本书并非聚焦于电力牵引这一特定领域，而是将视角拓展至整个列车运行控制和基础设施管理体系，旨在为轨道交通规划、设计、施工、运营及维护的专业人士提供一份全面而深入的技术参考。 --- 第一部分：轨道交通信号技术基础与演进 本部分系统梳理了轨道交通信号技术的发展历程，从早期的接触网供电状态指示，逐步过渡到依赖轨道电路、应答器乃至现代无线通信技术的复杂信息传输。 第一章：信号系统的基本原理与功能定位 详细阐述了信号系统的基本组成要素，包括信号机、轨道电路、列车检测设备（如轴计数器、计轴器）以及它们之间的逻辑关系。重点分析了信号系统在保障行车间隔、防止冲突碰撞、引导司机操作中的不可替代性。讨论了“保证让车”和“许可通过”的两种核心安全逻辑，并结合案例分析了不同信号配置（如闭塞分区、半自动闭塞）对线路容量的影响。 第二章：轨道电路技术详解 轨道电路是传统轨道交通信号系统的基石。本书对轨道电路的工作原理进行了透彻的分析，包括直流轨道电路、工频交流轨道电路和高频轨道电路的优缺点。特别深入探讨了电容式轨道电路在应对现代轨道结构（如混凝土轨枕、钢轨支撑）时的适应性挑战，以及如何通过调整馈电和接收参数来优化其检测距离和抗干扰能力。对于如何识别粘着状态和轨道电路故障诊断，提供了详细的操作指南和理论基础。 第三章：信号设备的关键物理组件与安装规范 本章聚焦于信号设备的物理实现，涵盖了信号机的光学设计、灯光配光标准（特别是夜间与恶劣天气下的能见度要求），以及继电器和逻辑电路在安全冗余设计中的应用。书中详述了转辙机（道岔）的电磁驱动原理、定位反馈机制以及在极端气候下的可靠性设计要求。此外，对信号电缆的敷设、屏蔽与接地规范进行了详尽的阐述，强调了电磁兼容性（EMC）对信号可靠性的重要影响。 --- 第二部分：列车自动控制（ATP）与现代化运营 随着技术进步，列车控制不再完全依赖于司机对信号机的视觉观察，而是通过车载设备进行实时的、闭环的控制，构成了列车自动控制（ATP）系统。 第四章：列车自动保护（ATP）系统的核心技术 详细介绍了ATP系统的功能，包括超速防护（Overspeed Protection, OSP）、停车防护（Stopping Protection, SP）和运行权限控制。重点分析了基于应答器（Balise）的列车自动确认系统（TBPS/TPWS）的工作流程，包括数据包的发送、车载数据的读取与解析，以及系统在检测到司机违规操作时如何执行制动干预。对不同等级的ATP系统（如等级一、等级二）的控制精度和安全冗余设计进行了对比分析。 第五章：移动闭塞技术（CBTC）的原理与实践 本书将大量篇幅献给当前城市轨道交通主流的基于通信的列车控制系统（CBTC）。详细解析了CBTC系统如何通过无线通信（如IEEE 802.11系列或GSM-R）取代传统的轨道电路，实现连续、实时的列车定位与授权。深入探讨了“移动闭塞”的概念，即闭塞分区大小随列车位置动态变化，从而极大地提高线路容量和运行的灵活性。书中对数据通信的安全性、延迟容忍度以及系统重构能力进行了深入的工程化讨论。 第六章：列车自动驾驶（ATO）系统的集成与优化 ATO系统是在ATP的基础上，实现司机操作自动化，主要关注节能运行和精确到站控制。本章区分了ATO在不同级别（Level 1至Level 3）下的功能差异，并重点分析了ATO如何通过精确的牵引/制动曲线计算实现“准点到站、节能运行”的双重目标。讨论了ATO系统如何与车载能源管理系统（EMS）和车站平台安全门（PSD）进行精确联动，确保平稳停车和最佳乘客体验。 --- 第三部分：系统集成、接口管理与运营安全 轨道交通的复杂性在于其高度集成性。信号控制系统必须与电力、通信、车辆、乃至乘客信息系统进行无缝交互。 第七章：系统间的接口定义与安全隔离 本章专门讨论信号系统与其他关键子系统之间的接口规范。例如，信号系统如何接收变电站的供电状态信息，以及如何向列车自动广播系统（PAS）提供列车位置信息以进行广播通知。重点强调了功能安全标准（如IEC 61508/62279）在系统设计中的应用，特别是在不同安全等级模块之间的逻辑隔离和故障处理机制。 第八章：信号系统的故障诊断与维护策略 在持续高密度运营的背景下，故障的快速定位和恢复至关重要。本书提供了一套系统的故障管理框架，包括远程诊断工具的应用、故障日志的标准化采集与分析。对常见故障模式（如道岔卡滞、轨道电路噪声干扰、通信链路中断）的现场排查流程进行了流程图式的说明，并探讨了基于预测性维护（PdM）的信号系统状态监测方案，以期在故障发生前进行干预。 第九章：未来展望：Towards 5G与更智能化的控制 最后，本书展望了轨道交通信号与控制技术的前沿发展。探讨了5G技术在提供超低延迟、高带宽通信方面的潜力，以及其对下一代移动闭塞系统（如基于更高频段的定位技术）的赋能作用。此外，还涉及了人工智能在提升信号系统自适应调度能力、优化全网运行图、以及辅助安全决策方面的初步应用探索，勾勒出未来城市轨道交通更加高效、更少人为干预的蓝图。 --- 本书结构严谨，理论与实践相结合，旨在成为轨道交通信号控制领域工程师和研究人员的案头必备工具书。内容涵盖了从传统继电器逻辑到最前沿的无线通信控制技术的全光谱，着重于原理剖析、工程实现与安全性设计。
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