第1章 城市轨道交通概述 …………………………………………………………………… 1
1.1 城市轨道交通的定义及主要类型 …………………………………………………… 1
1.2 我国城市轨道交通的现状和未来 …………………………………………………… 5
1.3 我国城市轨道交通发展的人才需求 ………………………………………………… 6
小 结 ……………………………………………………………………………………… 6
习 题 ……………………………………………………………………………………… 7
第2章 城市轨道交通系统组成及其信号与通信系统 ……………………………………… 8
2.1 城市轨道交通系统概述 ……………………………………………………………… 8
2.2 城市轨道交通信号系统 ……………………………………………………………… 9
2.2.1 城市轨道交通对信号系统的要求 ……………………………………………… 9
2.2.2 城市轨道交通信号系统的作用 ………………………………………………… 10
2.2.3 城市轨道交通信号系统的组成 ………………………………………………… 10
2.3 城市轨道交通通信系统 ……………………………………………………………… 11
2.3.1 城市轨道交通通信系统的要求 ………………………………………………… 11
2.3.2 城市轨道交通通信系统的作用 ………………………………………………… 11
2.3.3 城市轨道交通通信系统的组成 ………………………………………………… 12
小 结 …………………………………………………………………………………… 13
习 题 …………………………………………………………………………………… 13
第3章 城市轨道交通综合监控系统概述 ………………………………………………… 14
3.1 城市轨道交通综合监控系统的定义 ………………………………………………… 14
3.2 城市轨道交通综合监控系统的发展 ………………………………………………… 14
3.2.1 国外城市轨道交通综合监控系统的发展 ……………………………………… 14
3.2.2 国内城市轨道交通综合监控系统的发展 ……………………………………… 15
3.2.3 城市轨道交通综合监控系统的发展趋势 ……………………………………… 16
3.3 城市轨道交通综合监控系统类型 …………………………………………………… 17
3.4 城市轨道交通综合监控系统子系统 ………………………………………………… 18
小 结 …………………………………………………………………………………… 20
习 题 …………………………………………………………………………………… 20
第4章 城市轨道交通综合监控系统技术基础 …………………………………………… 21
4.1 可编程控制器(PLC)技术 …………………………………………………………… 21
4.1.1 PLC概述………………………………………………………………………… 21
4.1.2 PLC的控制系统组成…………………………………………………………… 22
4.1.3 PLC的系统结构及其技术……………………………………………………… 22
4.1.4 PLC的工作原理………………………………………………………………… 23
4.1.5 PLC的分类……………………………………………………………………… 24
4.1.6 PLC的主要技术性能…………………………………………………………… 25
4.1.7 PLC的基本功能………………………………………………………………… 26
4.2 传感器技术 …………………………………………………………………………… 27
4.2.1 传感器的地位和作用 …………………………………………………………… 27
4.2.2 传感器的定义和组成 …………………………………………………………… 28
4.2.3 传感器的分类 …………………………………………………………………… 28
4.2.4 传感器技术的特点 ……………………………………………………………… 29
4.2.5 传感器系统的基本特性 ………………………………………………………… 30
4.2.6 综合监控系统用传感器 ………………………………………………………… 31
4.3 现场总线技术 ………………………………………………………………………… 33
4.3.1 现场总线的定义 ………………………………………………………………… 33
4.3.2 主流现场总线 …………………………………………………………………… 34
4.3.3 现场总线的发展和以太网 ……………………………………………………… 36
4.4 计算机组网技术 ……………………………………………………………………… 36
4.4.1 计算机网络的概念 ……………………………………………………………… 36
4.4.2 计算机网络的分类 ……………………………………………………………… 37
4.4.3 开放系统互连参考模型及网络互联 …………………………………………… 37
4.4.4 计算机网络的组成 ……………………………………………………………… 40
4.4.5 综合监控系统网络标准的选择 ………………………………………………… 43
4.4.6 网络系统集成 …………………………………………………………………… 46
4.5 分散型控制系统(DCS)……………………………………………………………… 47
4.5.1 DCS的概念……………………………………………………………………… 47
4.5.2 DCS的体系结构………………………………………………………………… 47
4.5.3 DCS的特点……………………………………………………………………… 48
4.5.4 DCS的发展趋势………………………………………………………………… 49
4.6 数据采集与控制系统(SCADA) …………………………………………………… 50
4.6.1 SCADA系统的概念 …………………………………………………………… 50
4.6.2 SCADA系统的结构 …………………………………………………………… 51
4.6.3 SCADA系统的功能 …………………………………………………………… 51
4.6.4 SCADA系统的发展瞻望 ……………………………………………………… 52
小 结 …………………………………………………………………………………… 53
习 题 …………………………………………………………………………………… 53
第5章 城市轨道交通综合监控系统综述 ………………………………………………… 54
5.1 城市轨道交通综合监控系统目标、任务和要求 …………………………………… 54
5.1.1 系统目标 ………………………………………………………………………… 54
5.1.2 系统任务 ………………………………………………………………………… 54
5.1.3 系统要求 ………………………………………………………………………… 55
5.2 系统集成方案 ………………………………………………………………………… 55
5.3 系统架构及组成 ……………………………………………………………………… 56
5.3.1 系统架构 ………………………………………………………………………… 56
5.3.2 系统组成 ………………………………………………………………………… 59
5.4 系统功能 ……………………………………………………………………………… 60
5.4.1 基本功能 ………………………………………………………………………… 60
5.4.2 中央级功能 ……………………………………………………………………… 61
5.4.3 车站级功能 ……………………………………………………………………… 63
5.4.4 互联系统功能 …………………………………………………………………… 64
5.5 系统性能 ……………………………………………………………………………… 66
5.6 系统硬件 ……………………………………………………………………………… 66
5.6.1 工作站 …………………………………………………………………………… 66
5.6.2 服务器 …………………………………………………………………………… 67
5.6.3 磁带机和磁盘阵列 ……………………………………………………………… 68
5.6.4 前端处理器 ……………………………………………………………………… 68
5.6.5 交换机 …………………………………………………………………………… 70
5.7 系统软件 ……………………………………………………………………………… 71
5.7.1 系统主要软件 …………………………………………………………………… 71
5.7.2 人机界面 ………………………………………………………………………… 72
5.8 不间断电源(UPS)…………………………………………………………………… 74
5.8.1 UPS概述 ……………………………………………………………………… 74
5.8.2 UPS的工作原理及模式 ……………………………………………………… 74
5.8.3 UPS主要设备 ………………………………………………………………… 76
5.8.4 电池组在线监控 ………………………………………………………………… 76
5.9 综合后备盘(IBP)…………………………………………………………………… 77
5.9.1 IBP概述 ………………………………………………………………………… 77
5.9.2 IBP的使用 ……………………………………………………………………… 78
小 结 …………………………………………………………………………………… 79
习 题 …………………………………………………………………………………… 79
第6章 环境与设备监控系统(BAS) ……………………………………………………… 80
6.1 BAS概述……………………………………………………………………………… 80
6.2 BAS的基本组成……………………………………………………………………… 81
6.2.1 BAS的基本组成概述…………………………………………………………… 81
6.2.2 车站环控系统 …………………………………………………………………… 81
6.2.3 隧道环控系统 …………………………………………………………………… 84
6.2.4 机电设备控制系统 ……………………………………………………………… 85
6.3 BAS的结构…………………………………………………………………………… 86
6.3.1 BAS的结构概述………………………………………………………………… 86
6.3.2 BAS车站级系统构成…………………………………………………………… 88
6.3.3 BAS现场级系统构成…………………………………………………………… 88
6.4 BAS硬件配置………………………………………………………………………… 90
6.4.1 PLC控制柜……………………………………………………………………… 90
6.4.2 BAS模块箱……………………………………………………………………… 90
6.4.3 传感器 …………………………………………………………………………… 90
6.5 BAS的功能…………………………………………………………………………… 91
6.5.1 BAS功能概述…………………………………………………………………… 91
6.5.2 中央级BAS功能 ……………………………………………………………… 91
6.5.3 车站级BAS功能 ……………………………………………………………… 96
6.5.4 就地级BAS功能 ……………………………………………………………… 98
6.6 BAS的接口…………………………………………………………………………… 99
6.6.1 BAS接口概述…………………………………………………………………… 99
6.6.2 BAS与FAS接口……………………………………………………………… 100
6.6.3 BAS系统内部接口 …………………………………………………………… 100
6.6.4 综合监控系统接口 …………………………………………………………… 101
小 结 …………………………………………………………………………………… 101
习 题 …………………………………………………………………………………… 101
第7章 电力监控系统(PSCADA)………………………………………………………… 102
7.1 PSCADA概述 ……………………………………………………………………… 102
7.2 地铁供电 …………………………………………………………………………… 102
7.2.1 一次系统 ……………………………………………………………………… 102
7.2.2 牵引供电 ……………………………………………………………………… 102
7.2.3 动力照明供电系统 …………………………………………………………… 103
7.2.4 杂散电流腐蚀防护系统 ……………………………………………………… 103
7.2.5 我国地铁供电的负荷类型 …………………………………………………… 104
7.3 电气设备 …………………………………………………………………………… 104
7.3.1 地铁主变电站电气设备 ……………………………………………………… 104
7.3.2 地铁牵引变电站电气设备 …………………………………………………… 105
7.3.3 降压变电站电气设备 ………………………………………………………… 105
7.3.4 通用电气设备 ………………………………………………………………… 106
7.4 PSCADA的组成与结构 …………………………………………………………… 108
7.4.1 PSCADA的组成 ……………………………………………………………… 108
7.4.2 PSCADA的设备配置 ………………………………………………………… 110
7.5 监控对象 …………………………………………………………………………… 113
7.5.1 66~110kV设备 ……………………………………………………………… 113
7.5.2 主变压器 ……………………………………………………………………… 114
7.5.3 直流750V或直流1500V设备 …………………………………………… 114
7.5.4 交直流电源屏 ………………………………………………………………… 115
7.5.5 排流柜 ………………………………………………………………………… 115
7.5.6 轨道电位限位装置 …………………………………………………………… 115
7.5.7 其他设备监控点 ……………………………………………………………… 115
7.6 PSCADA的功能 …………………………………………………………………… 116
7.6.1 控制中心功能 ………………………………………………………………… 116
7.6.2 变电站自动化系统功能 ……………………………………………………… 118
7.7 PSCADA的接口 …………………………………………………………………… 120
7.7.1 通信系统接口 ………………………………………………………………… 120
7.7.2 变电站自动化系统内部接口 ………………………………………………… 120
7.7.3 接口规范性分析 ……………………………………………………………… 121
小 结 …………………………………………………………………………………… 121
习 题 …………………………………………………………………………………… 122
第8章 火灾自动报警系统(FAS)………………………………………………………… 123
8.1 FAS概述 …………………………………………………………………………… 123
8.2 地铁火灾消防 ……………………………………………………………………… 123
8.2.1 通风排烟系统 ………………………………………………………………… 124
8.2.2 手提式干粉灭火器 …………………………………………………………… 124
8.2.3 水消防系统 …………………………………………………………………… 125
8.2.4 地铁消防供水系统 …………………………………………………………… 125
8.2.5 自动喷水灭火系统 …………………………………………………………… 126
8.2.6 气体自动灭火系统 …………………………………………………………… 127
8.2.7 火灾探测与自动报警系统 …………………………………………………… 127
8.3 FAS的工作原理和运作模式 ……………………………………………………… 127
8.3.1 FAS的工作原理 ……………………………………………………………… 127
8.3.2 FAS的运作模式 ……………………………………………………………… 128
8.4 FAS设备 …………………………………………………………………………… 129
8.4.1 火灾触发器件 ………………………………………………………………… 129
8.4.2 火灾报警控制装置 …………………………………………………………… 131
8.4.3 火灾警报装置 ………………………………………………………………… 132
8.4.4 火灾联动控制装置 …………………………………………………………… 133
8.4.5 消防广播、消防电话 …………………………………………………………… 134
8.5 气体灭火控制系统 ………………………………………………………………… 135
8.5.1 系统构成 ……………………………………………………………………… 135
8.5.2 气体灭火控制器 ……………………………………………………………… 136
8.5.3 气体灭火系统的灭火过程 …………………………………………………… 137
8.6 FAS构成及配置 …………………………………………………………………… 137
8.6.1 全线主干网络 ………………………………………………………………… 137
8.6.2 中央级局域网及设备组成 …………………………………………………… 138
8.6.3 车站级设备组成 ……………………………………………………………… 139
8.6.4 就地控制级设备组成 ………………………………………………………… 140
8.7 FAS功能要求 ……………………………………………………………………… 140
8.7.1 FAS中央级功能 ……………………………………………………………… 140
8.7.2 FAS车站级功能 ……………………………………………………………… 142
8.7.3 就地控制级功能 ……………………………………………………………… 143
8.8 系统接口 …………………………………………………………………………… 143
小 结 …………………………………………………………………………………… 145
习 题 …………………………………………………………………………………… 145
第9章 乘客服务相关系统 ………………………………………………………………… 146
9.1 乘客服务相关系统概述 …………………………………………………………… 146
9.2 乘客信息系统(PIS)………………………………………………………………… 146
9.2.1 PIS概述 ……………………………………………………………………… 146
9.2.2 PIS系统构成 ………………………………………………………………… 146
9.2.3 系统功能及系统支持的信息类型 …………………………………………… 146
9.2.4 中心子系统 …………………………………………………………………… 149
9.2.5 节目制作子系统 ……………………………………………………………… 149
9.2.6 车站子系统 …………………………………………………………………… 150
9.2.7 传输网络子系统 ……………………………………………………………… 151
9.2.8 车载子系统 …………………………………………………………………… 151
9.3 视频监控系统(CCTV) …………………………………………………………… 153
9.3.1 CCTV概述 …………………………………………………………………… 153
9.3.2 城轨视频监控系统分类 ……………………………………………………… 153
9.3.3 城轨视频监控系统组成 ……………………………………………………… 155
9.3.4 系统功能 ……………………………………………………………………… 158
9.4 乘客广播系统(PA)………………………………………………………………… 161
9.4.1 PA概述………………………………………………………………………… 161
9.4.2 系统构成 ……………………………………………………………………… 161
9.4.3 PA的功能……………………………………………………………………… 162
9.4.4 PA的控制……………………………………………………………………… 164
9.5 自动售检票系统(AFC) …………………………………………………………… 164
9.5.1 AFC概述 ……………………………………………………………………… 164
9.5.2 AFC系统架构 ………………………………………………………………… 165
9.5.3 AFC系统组成 ………………………………………………………………… 166
9.5.4 AFC系统功能 ………………………………………………………………… 167
9.5.5 AFC系统接口 ………………………………………………………………… 169
9.6 时钟系统(CLK) …………………………………………………………………… 170
9.6.1 CLK概述 ……………………………………………………………………… 170
9.6.2 CLK的功能 …………………………………………………………………… 170
9.6.3 CLK的构成 …………………………………………………………………… 171
小 结 …………………………………………………………………………………… 173
习 题 …………………………………………………………………………………… 174
第10章 门梯和安防系统 ………………………………………………………………… 175
10.1 屏蔽门系统 ………………………………………………………………………… 175
10.1.1 屏蔽门系统概述 ……………………………………………………………… 175
10.1.2 屏蔽门功能和种类 …………………………………………………………… 176
10.1.3 屏蔽门系统的运行模式 ……………………………………………………… 177
10.1.4 屏蔽门系统组成 ……………………………………………………………… 178
10.1.5 屏蔽门控制系统组成 ………………………………………………………… 180
10.2 城市轨道交通电扶梯设备 ………………………………………………………… 182
10.2.1 城市轨道交通电扶梯设备概述 ……………………………………………… 182
10.2.2 电梯设备 ……………………………………………………………………… 183
10.2.3 自动扶梯设备 ………………………………………………………………… 184
10.3 门禁系统 …………………………………………………………………………… 185
10.3.1 门禁系统概述 ………………………………………………………………… 185
10.3.2 门禁系统构成 ………………………………………………………………… 185
10.3.3 中央级系统构成 ……………………………………………………………… 186
10.3.4 车站级系统 …………………………………………………………………… 187
10.3.5 现场级终端设备 ……………………………………………………………… 188
10.3.6 门禁系统联动应用 …………………………………………………………… 190
10.4 车辆段安防系统 …………………………………………………………………… 192
10.4.1 车辆段安防系统概述 ………………………………………………………… 192
10.4.2 车辆段安防系统构成 ………………………………………………………… 192
10.4.3 硬件设备 ……………………………………………………………………… 193
小 结 …………………………………………………………………………………… 194
习 题 …………………………………………………………………………………… 194