第五章_區(qū)間閉塞

1、城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng) -區(qū)間閉塞 內(nèi)容提要1.了解列車定位技術(shù)的分類；2.掌握固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞的原理3.掌握無線移動(dòng)通信、查詢應(yīng)答器定位；4.掌握移動(dòng)閉塞與固定閉塞的區(qū)別；5.掌握移動(dòng)閉塞列車行車間隔的分析；第一節(jié)、閉塞技術(shù)的發(fā)展l 區(qū)間所謂區(qū)間，是指兩個(gè)車站之間的軌道交通線路。用信號(hào)或憑證，保證列車按照空間間隔運(yùn)行的技術(shù)方法稱為行車閉塞法，簡稱閉塞。行車閉塞制式發(fā)展過程行車閉塞制式發(fā)展過程 電話閉塞把它作為一種最終的備用閉塞。 路簽和路牌閉塞在我國已經(jīng)淘汰。 半自動(dòng)閉塞就是人工辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號(hào)顯示發(fā)車后，出站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉的閉塞方法。其特征為：站間只準(zhǔn)走行一列車；

2、人工辦理閉塞手續(xù)；人工確認(rèn)列車完整到達(dá)和人工恢復(fù)閉塞。 但但 是是半自動(dòng)閉塞一定程度上保證了行車安全，但不能充分發(fā)揮線路的能力。由于區(qū)間沒有空閑檢查設(shè)備，須由人工確認(rèn)列車的整列到達(dá)，尤其是事故復(fù)原的安全操作得不到保證，所以，行車安全程度不高，影響行車效率。 自動(dòng)站間閉塞就是在有區(qū)間占用檢查的條件下，自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號(hào)顯示發(fā)車后，出站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉的閉塞方法。其特征為：有區(qū)間占用檢查設(shè)備；站間區(qū)間只準(zhǔn)走行一列車；辦理發(fā)車進(jìn)路時(shí)自動(dòng)辦理閉塞手續(xù)；自動(dòng)確認(rèn)列車到達(dá)和自動(dòng)恢復(fù)閉塞。 由于兩站間的區(qū)間允許續(xù)行列車追蹤運(yùn)行，就大幅度地提高了行車密度，顯著提高了區(qū)間通過能力。由于不需要辦理閉塞手續(xù)

3、，簡化了接發(fā)列車的程序。由于信號(hào)機(jī)的顯示，直接反映了運(yùn)行前方列車所在位置以及線路的狀態(tài)，確保了列車在區(qū)間運(yùn)行的安全。自動(dòng)閉塞還能為列車運(yùn)行超速防護(hù)提供連續(xù)的速度信息，構(gòu)成更高層次的列車運(yùn)行的控制系統(tǒng)，保證安全。和半自動(dòng)相比，自動(dòng)閉塞有以下的有點(diǎn)第二節(jié)、列車定位技術(shù)軌道交通列車運(yùn)行密度高，車站間距近，對安全性要求高，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)及列車本身需要實(shí)時(shí)了解列車在線路中的精確位置。根據(jù)位置，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對每一列車進(jìn)行監(jiān)督、控制、調(diào)度和安全防護(hù)。列車定位由地面設(shè)備和車載設(shè)備共同完成。列車定位信息的主要作用是：為保證安全列車間隔提供依據(jù)，CBTC系統(tǒng)對在線的每一列車，能計(jì)算出距前行列車尾部距離，或距進(jìn)站信

4、號(hào)點(diǎn)的距離，從而對它實(shí)施有效的速度控制；作為列車在車站停車后打開車門以及屏蔽門的依據(jù)。一、自動(dòng)閉塞的基本原理自動(dòng)閉塞通過軌道電路（或計(jì)軸器等列車檢測設(shè)備）自動(dòng)地檢查閉塞分區(qū)的占用情況，根據(jù)軌道電路的占用和空閑狀態(tài)，通過信號(hào)機(jī)自動(dòng)地變換其顯示，以指示列車運(yùn)行。第三節(jié)、自動(dòng)閉塞原理二、自動(dòng)閉塞的分類按行車組織方法可分為單向閉塞和雙向閉塞按通過信號(hào)機(jī)的顯示制式可分為三顯示自動(dòng)閉塞和四顯示自動(dòng)閉塞按設(shè)備放置方式可分為分散安裝自動(dòng)閉塞和集中安裝自動(dòng)閉塞按傳遞信息的特征分為交流計(jì)數(shù)電碼自動(dòng)閉塞、極頻自動(dòng)閉塞和移頻自動(dòng)閉塞按是否設(shè)置軌道絕緣分為有絕緣自動(dòng)閉塞和無絕緣自動(dòng)閉塞。四、固定閉塞固定閉塞將軌道劃分為

5、固定的閉塞分區(qū)，不論前車還是后車都是用軌道電路來監(jiān)測的，所以系統(tǒng)只知道軌道車輛在哪個(gè)區(qū)段并不知道軌道車輛的具體位置，所以軌道車輛的控制必然是分級(jí)的，階梯式的。在這種制式中，需要向被控制列車“安全”傳送的只是代表少數(shù)幾個(gè)速度級(jí)的速度碼。 固定閉塞方式無法滿足提高系統(tǒng)能力、系統(tǒng)安全性和互用性的要求。 傳統(tǒng)ATP的傳輸方式采用固定閉塞，通過軌道電路判別閉塞分區(qū)占用情況，并傳輸信息碼，需要大量的軌旁設(shè)備，維護(hù)工作量較大，并存在較多缺點(diǎn)。下面用三顯示自動(dòng)閉塞為例說明固定閉塞的工作原理。顯示意義如下： 紅色燈光：前方閉塞分區(qū)有車占用，停車，不準(zhǔn)越過信號(hào)機(jī)； 黃色燈光：前方僅有一個(gè)閉塞分區(qū)空閑，減速通過；

6、綠色燈光：前方至少有兩個(gè)閉塞分區(qū)空閑，按規(guī)定速度通過；三顯示自動(dòng)閉塞在綠色燈光條件下，至少有兩個(gè)閉塞分區(qū)空閑可供列車占用。因此，列車基本上是在綠色燈光或黃色燈光下運(yùn)行?？梢员３州^高速度運(yùn)行，或只需要短暫減速運(yùn)行。三顯示自動(dòng)閉塞分兩個(gè)速度等級(jí)（120km/h和0km/h）。信號(hào)對應(yīng)的速度意義為：綠燈120/120km/h，黃燈120/0km/h，紅燈0km/h。五、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞準(zhǔn)移動(dòng)閉塞（也可稱為半固定閉塞）是介于固定閉塞和移動(dòng)閉塞之間的一種閉塞方式。它對前、后列車的定位方式是不同的。前行列車的定位仍沿用固定閉塞的方式，而后續(xù)列車的定位則采用連續(xù)的或稱為移動(dòng)的方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞可解釋為“預(yù)先設(shè)定列車

7、的安全追蹤間隔距離，根據(jù)前方目標(biāo)狀態(tài)設(shè)定列車的可行車距離和運(yùn)行速度、介于固定閉塞和移動(dòng)閉塞之間的一種閉塞方式”。六、移動(dòng)閉塞方式移動(dòng)閉塞是一種新型的閉塞制式。它不設(shè)固定閉塞區(qū)段，前、后兩列車都采用移動(dòng)式的定位方式。移動(dòng)閉塞可解釋為“列車安全追蹤間隔距離不預(yù)先設(shè)定，而隨列車的移動(dòng)不斷移動(dòng)并變化的閉塞方式”。在城市軌道交通中，移動(dòng)閉塞是一種采用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)相結(jié)合的列車控制技術(shù)，所以國際上有習(xí)慣稱為基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC（Communicaition Based Train Contrl）。第四節(jié)、移動(dòng)閉塞技術(shù)MB的概念：移動(dòng)閉塞（Moving Block，簡稱MB）是相對于

8、固定閉塞而言的。固定閉塞有固定的閉塞分區(qū)，移動(dòng)閉塞與固定閉塞相比最顯著的特點(diǎn)是取消了以通過信號(hào)機(jī)分隔的固定閉塞分區(qū)。列車間的最小運(yùn)行間隔距離由列車在線路上的實(shí)際運(yùn)行位置和運(yùn)行狀態(tài)確定，閉塞分區(qū)隨著列車的行駛，不斷地向前移動(dòng)和調(diào)整，所以稱為移動(dòng)閉塞。與傳統(tǒng)閉塞方式的區(qū)別：移動(dòng)閉塞的線路取消了物理層次上的閉塞分區(qū)劃分，而是將線路分成了若干個(gè)通過數(shù)據(jù)庫預(yù)先定義的線路單元，每個(gè)單元長幾米到幾十米不等。移動(dòng)閉塞分區(qū)即由一定數(shù)量的線路單元組成，單元的數(shù)目可隨列車的速度和位置而變化，分區(qū)的長度也是動(dòng)態(tài)變化的。構(gòu)成移動(dòng)閉塞的基本要素安全距離（Safe - Distance）安全距離是后續(xù)追蹤列車的命令停車點(diǎn)與

9、其前方障礙物之間的一個(gè)固定距離。障礙物可以是確認(rèn)了的前行列車尾部的位置或者無道岔表示(道岔故障)的道岔位置。該距離是基于列車安全制動(dòng)模型計(jì)算得到的一個(gè)附加距離，它保證追蹤列車在最不利條件下能夠安全地停止在前行列車的后方不發(fā)生沖撞。所以，安全距離是移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中的關(guān)鍵，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和安全依據(jù)。移動(dòng)閉塞基本原理為：線路上的前行列車經(jīng)ATP車載設(shè)備將本車的實(shí)際位置，通過通信系統(tǒng)傳送給軌旁的移動(dòng)閉塞處理器，并將此信息處理生成后續(xù)列車的運(yùn)行權(quán)限，傳送給后續(xù)列車的ATP車載設(shè)備。后續(xù)列車與前行列車總是保持一個(gè)“安全距離”。該安全距離是介于后車的目標(biāo)停車點(diǎn)和確認(rèn)的前車尾部之間的一個(gè)固定距離。在選

10、擇該距離時(shí)，已充分考慮了在一系列最壞情況下，列車仍能夠被安全地分隔開來。目標(biāo)點(diǎn) - Target Point目標(biāo)點(diǎn)是列車運(yùn)行的行車憑證，如同固定閉塞系統(tǒng)中的允許信號(hào)，列車只有獲得了目標(biāo)點(diǎn)，才能夠向前移動(dòng)。目標(biāo)點(diǎn)通常是設(shè)在列車前方一定距離的某個(gè)位置點(diǎn)，一旦設(shè)定，即表明列車可以安全運(yùn)行至該點(diǎn)，但不能超過該點(diǎn)。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)就是通過不斷前移列車的目標(biāo)點(diǎn)，引導(dǎo)列車在線路上安全運(yùn)行。第五節(jié)、移動(dòng)閉塞的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢移動(dòng)閉塞系統(tǒng)主要包括無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、車載設(shè)備、區(qū)域控制器和控制中心等。如圖所示是基于通信的CBTC系統(tǒng)框圖。地面和車載設(shè)備通過“數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)”連接起來，構(gòu)成系統(tǒng)的核心。ATS系統(tǒng)聯(lián) 鎖CBTC地面設(shè)備數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)CBTC車載設(shè)備列車運(yùn)行控制列車子系統(tǒng)至相鄰聯(lián)鎖系統(tǒng)相鄰CBTC地面設(shè)備無線數(shù)據(jù)通信是移動(dòng)閉塞實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過可靠的無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，列車將位置、車次、列車長度、實(shí)際速度、制動(dòng)潛能和運(yùn)行狀況等信息以無線的方式發(fā)送給區(qū)域控制器；區(qū)域控制器追蹤列車并通過無線傳輸方式向列車發(fā)送移動(dòng)授權(quán)。車載設(shè)備包括無線電臺(tái)、車載計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備（如傳感器、查詢器等）。列車將采集到的數(shù)據(jù)（如機(jī)車信息、車輛信息、現(xiàn)場狀況和位置信息等）通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)送給區(qū)域控制器，以協(xié)助完成運(yùn)行決策；同時(shí)對接收到的命令進(jìn)行確認(rèn)并執(zhí)行。線路沒