城市軌道交通車輛運(yùn)行控制 課件 第10章 非正常情況下列車運(yùn)行

第10章非正常情況下列車運(yùn)行主要內(nèi)容：10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式

10.2

ATS非正常情況下的后備模式10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式1、后備系統(tǒng)的必要性（1）基于CBTC的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)對列車位置的追蹤及控制完全依賴于車地間的無線通信，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會失去對列車的定位和控制能力。存在安全方面的風(fēng)險，并且系統(tǒng)恢復(fù)需要時間較長。一、后備系統(tǒng)簡介后備系統(tǒng)是在ATC模式不能正常發(fā)揮作用的情況下使用的一種簡化運(yùn)營模式。10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式1、后備系統(tǒng)的必要性（2）通常地鐵晚間有工程車作業(yè)，工程車一般不裝備車載信號系統(tǒng)，若無后備系統(tǒng)，工程車的安全只能通過人工保證，存在安全隱患。（3）由于目前城市軌道交通項目建設(shè)的工期普遍緊張，尤其信號系統(tǒng)具備安裝條件至線路開通運(yùn)營的時間很短，國內(nèi)實(shí)施的幾條CBTC線路，如廣州的3，4，5號線，上海的8,9,6號線等，均由于類似的原因，采用先開通后備系統(tǒng)，線路開通運(yùn)營后再調(diào)試CBTC系統(tǒng)的方式。一、后備系統(tǒng)簡介10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式定義：在后備模式下，可實(shí)現(xiàn)對道岔和信號機(jī)的控制及部分或全部的聯(lián)鎖功能。同時，駕駛員根據(jù)信號機(jī)顯示和安全規(guī)則來駕駛列車。提供這種運(yùn)營模式的設(shè)備被稱為后備系統(tǒng)。功能：后備系統(tǒng)即線路輔助系統(tǒng)或第二套列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，能夠為沒有裝備車載移動閉塞設(shè)備或車載移動閉塞設(shè)備故障的列車提供全部或部分的列車自動保護(hù)功能，是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障-安全原則的體現(xiàn)。

后備系統(tǒng)通常需要具備列車定位、列車安全分割、道岔鎖閉防護(hù)等功能，從而保證在后備系統(tǒng)啟用時，實(shí)現(xiàn)自動閉塞，列車追蹤間隔控制在10min左右。2、后備系統(tǒng)的定義與功能10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式后備系統(tǒng)有下列不同的設(shè)置方式，以實(shí)現(xiàn)不同級別的后備功能。（1）輔助的列車檢測設(shè)備輔助的列車檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)后備系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，僅具備輔助列車檢測功能并不能形成單獨(dú)的列車后備運(yùn)行系統(tǒng)。在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時，可以實(shí)現(xiàn)列車位置的檢測。計軸器和無絕緣軌道電路均可做為輔助的列車檢測設(shè)備，計軸器設(shè)備因其具有技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面等更多優(yōu)勢而被普遍采用。3、后備模式的設(shè)置方式10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式后備系統(tǒng)有下列不同的設(shè)置方式，以實(shí)現(xiàn)不同級別的后備功能。（2）站間閉塞模式在輔助列車檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上增加閉塞信號機(jī)，可構(gòu)成具備站間閉塞功能的后備系統(tǒng)。在這種模式下，司機(jī)根據(jù)地面的信號顯示控制列車，信號機(jī)一般設(shè)置在每個車站的出站位置，為滿足不同追蹤間隔要求可考慮適當(dāng)增加區(qū)間信號機(jī)，但由于顯示距離等問題，如果增加大量信號機(jī)將導(dǎo)致工程設(shè)計，運(yùn)營和維護(hù)的復(fù)雜化。站間閉塞模式下，列車安全由司機(jī)認(rèn)為保證。3、后備模式的設(shè)置方式10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式后備系統(tǒng)有下列不同的設(shè)置方式，以實(shí)現(xiàn)不同級別的后備功能。（3）點(diǎn)式ATP系統(tǒng)增加地面點(diǎn)式設(shè)備和車載相對應(yīng)的天線，可構(gòu)成點(diǎn)式ATP系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要車載信號設(shè)備支持，由設(shè)備保證列車的安全，提高了系統(tǒng)可靠性。點(diǎn)式ATP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能可以是以地面信號為行車憑證，并具備電子自動停車功能的簡單系統(tǒng)，也可以是具備速度-目標(biāo)距離控制的ATP系統(tǒng)。采用何種功能的點(diǎn)式ATP系統(tǒng)，依賴于用戶需求和不同的系統(tǒng)供貨商來確定?；跀?shù)字軌道電路的系統(tǒng)也可以作為后備系統(tǒng)，但是除非是舊線改造保留其原系統(tǒng)，否則沒有實(shí)際的工程意義。3、后備模式的設(shè)置方式10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式1、計軸系統(tǒng)與車站控制單元組合的后備系統(tǒng)該系統(tǒng)通常采用計軸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)區(qū)間自動閉塞，在車站控制單元內(nèi)添加后備系統(tǒng)軟件模塊實(shí)現(xiàn)車站聯(lián)鎖功能。當(dāng)計軸系統(tǒng)采集到區(qū)間的列車占用狀態(tài)后，將信息發(fā)送給車站控制單元，經(jīng)過一系列聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算后，車站控制單元發(fā)布控制命令，使信號機(jī)顯示允許或禁止信號。如圖9-1所示。二、常用后備系統(tǒng)方案10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式2、軌道電路與國內(nèi)聯(lián)鎖組合的后備系統(tǒng)該系統(tǒng)采用UM71等軌道電路來實(shí)現(xiàn)區(qū)間閉塞，所內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車站聯(lián)鎖功能。為了防止列車出現(xiàn)冒進(jìn)，還可在列車上安裝機(jī)車信號及自動停車裝置。為節(jié)約成本，軌道電路僅需在關(guān)鍵區(qū)域，如道岔區(qū)段、屏蔽門軌道區(qū)域等處安裝；除特別需要外，正線可僅安裝出站信號機(jī)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了列車的定位、安全分隔以及安全停車等功能。由于采用國內(nèi)成熟技術(shù)，因而造價較低。鑒于直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)優(yōu)良的性能優(yōu)良特點(diǎn)，該技術(shù)在現(xiàn)代城市軌道交通領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注和使用。目前采用直線電機(jī)運(yùn)載技術(shù)的城市軌道交通系統(tǒng)多采用移動閉塞系統(tǒng)。二、常用后備系統(tǒng)方案10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式3、計軸系統(tǒng)與國內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)組合的后備系統(tǒng)該系統(tǒng)是“計軸系統(tǒng)與車站控制單元組合的后備系統(tǒng)”的改進(jìn)版本。采用國內(nèi)的連鎖系統(tǒng)來代替“計軸系統(tǒng)與車站控制單元組合的后備系統(tǒng)”中的后備軟件模塊。該后備系統(tǒng)包括聯(lián)鎖、計軸器、接口3個部分，室內(nèi)設(shè)備一般安裝在設(shè)備集中站。（1）聯(lián)鎖聯(lián)鎖部分采用國內(nèi)目前已經(jīng)比較成熟的“三取二”或雙機(jī)熱備聯(lián)鎖系統(tǒng)。在可靠性和安全性方面，這兩種結(jié)構(gòu)的連鎖系統(tǒng)均能滿足國內(nèi)城市軌道交通的需求。圖9-2位采用雙套“三取二”聯(lián)鎖部分示意圖。二、常用后備系統(tǒng)方案10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式3、計軸系統(tǒng)與國內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)組合的后備系統(tǒng)（2）計軸器軌道電路對溫度、濕度等環(huán)境因素較為敏感，對道路電阻等要求較高，因而所需維護(hù)的工作量較大。由于與軌道狀況無關(guān)，所以計軸器不僅具有檢查軌道區(qū)間占用與否的能力，而且也解除了長期因道床潮濕和鋼軌生銹影響軌道交通正常運(yùn)行的困擾，是目前實(shí)現(xiàn)站間閉塞較為理想的設(shè)備。二、常用后備系統(tǒng)方案10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式3、計軸系統(tǒng)與國內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)組合的后備系統(tǒng)（3）接口列車運(yùn)行控制系統(tǒng)正常運(yùn)營時，后備系統(tǒng)處于熱備狀態(tài)，不參與正常運(yùn)營，但需將后續(xù)列車的定位信息、速度信息等發(fā)送給列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。聯(lián)鎖系統(tǒng)將后備信息發(fā)送給車站ATS系統(tǒng)，再通過電纜或光纖傳至中央ATS系統(tǒng)。中央的ATS系統(tǒng)將區(qū)間占用狀態(tài)等信息結(jié)合在線路圖中的運(yùn)行情況，顯示在運(yùn)行控制中心的大屏幕上。國內(nèi)城市軌道交通大多數(shù)要求在車站安裝本地ATS工作站。聯(lián)鎖系統(tǒng)與車站ATS系統(tǒng)間的通信是通過監(jiān)控機(jī)與車站ATS工作站之間的網(wǎng)絡(luò)或串口通信來完成的。二、常用后備系統(tǒng)方案10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式不同信號系統(tǒng)供貨商提供的后備系統(tǒng)的組成及功能也不盡相同。這里以西門子、阿爾斯通、阿爾卡特公司的產(chǎn)品為例介紹。1、西門子公司Siemens公司的系統(tǒng)具有模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)用戶的需要提供點(diǎn)式ATP及站間閉塞等后備模式，其后備模式可以實(shí)現(xiàn)的如表9-1所示。其間的系統(tǒng)一般采用計軸器作為輔助的列車檢測設(shè)備，采用信標(biāo)作為點(diǎn)式ATP的地面?zhèn)鬏斣O(shè)備及目標(biāo)-距離的控制方式，以車載信號作為行車憑證。在國內(nèi)實(shí)施的工程項目主要由北京地鐵10號線和廣州地鐵4,5號線。三、后備系統(tǒng)舉例10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式2、阿爾斯通公司Alstom公司的系統(tǒng)具有不同的降級和后備運(yùn)行模式，如圖9-3所示。在非正常情況下，如軌旁ATC或無線設(shè)備失效，根據(jù)要求將提供不同級別的站間閉塞的后備模式。這種模式使用計軸作為輔助列車檢測設(shè)備。在其AM或CM的站間閉塞模式，如果軌旁ATC失效或無線在部分線路上失效，聯(lián)鎖系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換到站間閉塞模式，列車ATC通過讀取前方的信標(biāo)獲得信號狀態(tài)，列車仍然能到到防護(hù)，保證了較小的行車房間隔。在國內(nèi)實(shí)施的工程項目主要有北京地鐵2號線和北京機(jī)場線。三、后備系統(tǒng)舉例10.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的后備模式3、阿爾卡特公司Alcatel公司為武漢輕軌提供的信號系統(tǒng)為國內(nèi)第一個CBTC列車控制系統(tǒng)，已于2004年開通運(yùn)營。國內(nèi)實(shí)施的其他工程項目主要有廣州地鐵3號線和上海地鐵6,8，9號線。系統(tǒng)利用計軸作為輔助的列車檢測設(shè)備，以地面信號機(jī)作為行車憑證。在上海地鐵的工程項目中，為滿足線路開通初期實(shí)現(xiàn)較小行車間隔的要求，C增加了必要的區(qū)間信號機(jī)以構(gòu)成自動閉塞系統(tǒng)，閉塞原理如圖9-4所示。地面增加有源的應(yīng)答器，和車載的查詢器天線構(gòu)成自動停車裝置，保證行車安全。列車可以切換到閉塞模式，在此模式下，列車ATC將通過眼線路設(shè)置的設(shè)備獲得信號。三、后備系統(tǒng)舉例10.2ATS非正常情況下的后備模式為了使ATS可靠性提高，即使在非正常情況下也能維持基本功能，不影響列車正常運(yùn)行，城市軌道交通ATC系統(tǒng)通常對ATS相關(guān)的系統(tǒng)降級處理提出如下要求：（1）正線信號系統(tǒng)應(yīng)具有靈活的控制模式及必要的降級使用模式（即后備模式），以提高系統(tǒng)的可用性；（2）當(dāng)中央ATS設(shè)備故障或中央ATS的數(shù)據(jù)傳輸通道故障時，車站ATS設(shè)備必須能夠自動監(jiān)控在線列車的運(yùn)行；（3）當(dāng)車站ATS設(shè)備故障時，至少具備聯(lián)鎖自動進(jìn)路方式控制在線列車運(yùn)行功能。10.2ATS非正常情況下的后備模式通過與聯(lián)鎖設(shè)備配合，ATS系統(tǒng)可以向用戶提供4種后備模式：控制中心ATS控制模式，車站ATS后備控制模式，聯(lián)鎖自動進(jìn)路控制模式和車站本地控制臺控制模式。正常情況下，控制中心ATS操縱全線。當(dāng)控制中心發(fā)生故障，列車仍然能夠在車站ATS提供的后備模式下繼續(xù)運(yùn)行。因為車站ATS提供了本地監(jiān)視和追蹤功能、本地自動進(jìn)路排列功能、基于本地時刻表的有限自動調(diào)整功能等。如果處于某種原因，車站ATS系統(tǒng)也發(fā)生故障，聯(lián)鎖設(shè)備的自動進(jìn)路調(diào)用功能會自動激活。最底層的后備模式是人工操作，沒有任何其他自動化功能支持的情況下，車站操作人員可以在車站ATS工作站上進(jìn)行操作。一、后備模式級別的設(shè)置10.2ATS非正常情況下的后備模式后備模式切換流程圖如圖9-5所示，控制中心的ATS系統(tǒng)與車站ATS之間交換的信息稱為心跳信息。如果一個心跳信息丟失，認(rèn)為由于控制中心ATS與車站ATS之間的連接中斷造成。在連接中斷后，ATS需要進(jìn)入后備模式，并且只要連接沒有回復(fù)就一直處于后備模式的控制中。如果與控制中心ATS系統(tǒng)的連接回復(fù)，車站ATS立即退出后備模式，控制中心OCC通過車站ATS向聯(lián)鎖提交一個“全部刷新”請求，以獲得當(dāng)前實(shí)際戰(zhàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)。ATS將傳遞該請求給ATS系統(tǒng)所轄的全部車站。聯(lián)鎖系統(tǒng)響應(yīng)請求，發(fā)送當(dāng)前過程數(shù)據(jù)給相關(guān)ATS系統(tǒng)，以便其更新所有數(shù)據(jù)。當(dāng)其中一種模式正常工作時，另一種模式處于切斷狀態(tài)。二、后備模式的切換10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織1、控制中心ATS設(shè)備故障當(dāng)ATS系統(tǒng)發(fā)生故障時，ATS系統(tǒng)功能不能實(shí)現(xiàn)，需要行車調(diào)度中心人工控制所管轄線路上的信號和道岔，辦理列車進(jìn)路，組織和指揮列車運(yùn)行。如果出現(xiàn)中央ATS系統(tǒng)無顯示等故障，則行車調(diào)度員應(yīng)授權(quán)聯(lián)鎖站控制，實(shí)現(xiàn)車站級控制。（1）進(jìn)路排列（2）列車運(yùn)行信息處理一、ATS設(shè)備故障時的行車組織10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織2、當(dāng)ATS的自動排列進(jìn)路或聯(lián)鎖系統(tǒng)的追蹤進(jìn)路故障當(dāng)ATS的自動排列進(jìn)路或聯(lián)鎖系統(tǒng)的追蹤進(jìn)路不能自動排列時，應(yīng)由人工介入，在MMI上或在LOW工作站上人工排列進(jìn)路。若使用6502電氣集中設(shè)備，其操作過程如下：（1）車站在中央控制時，行車值班員申請車站級控制，按下站控按鈕，站控表示燈閃白燈，當(dāng)中央同意后亮穩(wěn)定白燈，或中央因故需要下放控制權(quán)時，也閃白燈。車站值班員同意后按下站控按鈕，轉(zhuǎn)為站控，站控表示燈亮穩(wěn)定白燈。（2）車站在站控狀態(tài)時，中央申請遙控，閃綠燈，值班員同意并檢查站內(nèi)所有道岔均解鎖狀態(tài)后，回復(fù)站控按鈕，轉(zhuǎn)為中央控制狀態(tài)，中央控制表示燈亮穩(wěn)定綠燈。一、ATS設(shè)備故障時的行車組織10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織2、當(dāng)ATS的自動排列進(jìn)路或聯(lián)鎖系統(tǒng)的追蹤進(jìn)路故障（3）行車值班員按下進(jìn)路排列按鈕，進(jìn)行進(jìn)路排列。3、車站ATS設(shè)備故障車站ATS由列車與地面數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和電氣集中聯(lián)鎖或微機(jī)設(shè)備等構(gòu)成。車載ATS由列車與地面之間數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等構(gòu)成。當(dāng)信號聯(lián)鎖設(shè)備故障時，按站間電話聯(lián)系法組織行車。一、ATS設(shè)備故障時的行車組織10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織1、ATP地面設(shè)備故障當(dāng)ATP地面設(shè)備發(fā)生故障時，需要視地面信號機(jī)的狀況而定。當(dāng)ATP部分地面設(shè)備出現(xiàn)故障，但是地面信號機(jī)狀態(tài)完好，可以正常顯示，則列車按照地面信號機(jī)的顯示運(yùn)行，不需要組織接發(fā)車作業(yè)。當(dāng)?shù)孛嫘盘枡C(jī)也出現(xiàn)故障，不能正常顯示，則需要相關(guān)站的行車值班員根據(jù)調(diào)度命令組織接發(fā)車作業(yè)。接發(fā)列車時，行車值班員應(yīng)及時辦理閉塞，開通進(jìn)路，開閉信號，交付憑證及顯示信息。相鄰車站間電話聯(lián)系法組織行車，并需要將把調(diào)度命令內(nèi)容及時通知駕駛員。二、ATP設(shè)備故障時的行車組織10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織2、ATP車載設(shè)備故障ATP車載設(shè)備發(fā)生故障時，因故障列車無法接收ATP限速命令，此時主要解決列車的駕駛模式問題。一般ATP車載設(shè)備發(fā)生故障時，駕駛員根據(jù)行車調(diào)度員命令人工駕駛限速運(yùn)行，如果地面信號機(jī)狀態(tài)良好的話，按照地面信號機(jī)顯示運(yùn)行；如果地面信號機(jī)故障，則按張上述ATP地面設(shè)備故障情況處理，由相鄰車站行車值班員按照通過電話閉塞法辦理接發(fā)車作業(yè)保證列車運(yùn)行。二、ATP設(shè)備故障時的行車組織10.3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障時的行車組織3、車場與正線連接站間信號設(shè)備故障車場與正線連接站間信號故障時，車場與站間采用站間電話閉塞法組織行車，以路票為憑證。基本步驟如下：（1）行車調(diào)度員向車站/場發(fā)布執(zhí)行站間電話閉塞法的口頭命令后，車站或車場通知駕駛員調(diào)度員命令的內(nèi)容，由車站值班班長/值班員與信號值班員共同確認(rèn)第