培訓(xùn)課件準(zhǔn)移動和移動閉塞.ppt

1、北京通號國鐵城市軌道技術(shù)有限公司培訓(xùn)材料準(zhǔn)移動和移動閉塞 張俊峰 二一一年六月,一、鐵路信號技術(shù)名詞,培訓(xùn)內(nèi)容,二、信號系統(tǒng)制式和分類,三、技術(shù)特點(diǎn)分析,四、信號系統(tǒng)供應(yīng)商及產(chǎn)品應(yīng)用,一、鐵路信號技術(shù)名詞,信號： 信號是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,鐵路信號： 鐵路信號是用特定的物體（燈）的顏色、形狀、位置，或用儀表和音響設(shè)備等向鐵路行車人員傳達(dá)有關(guān)機(jī)車車輛運(yùn)行條件、行車設(shè)備狀態(tài)以及行車的指示和命令等信息。有人把鐵路信號廣義理解為：保證鐵路行車安全的技術(shù)和設(shè)備；有人狹義理解為：用于向行車人員指示行車條件的符號；有人則認(rèn)為：鐵路

2、信號是鐵路上信號顯示、聯(lián)鎖、閉塞設(shè)備的總稱。,聯(lián)鎖： 列車的進(jìn)、出站和站內(nèi)的調(diào)車工作通常是根據(jù)防護(hù)每一進(jìn)路信號機(jī)的顯示狀態(tài)進(jìn)行的，而被防護(hù)的進(jìn)路又是靠操縱道岔來排列，因此，在有關(guān)信號機(jī)和道岔之間，以及信號機(jī)和信號機(jī)之間應(yīng)建立起一種互相制約的關(guān)系，才能保證車站的安全，我們把信號、道岔、進(jìn)路之間的這種相互制約關(guān)系叫做聯(lián)鎖。為完成這種聯(lián)鎖關(guān)系而安裝的技術(shù)設(shè)備叫聯(lián)鎖設(shè)備。 聯(lián)鎖設(shè)備分為集中聯(lián)鎖（繼電聯(lián)鎖和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖）和非集中聯(lián)鎖（臂板電鎖器聯(lián)鎖和色燈電鎖器聯(lián)鎖）。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,閉塞： 閉塞設(shè)備是用來保證列車在區(qū)間內(nèi)運(yùn)行安全，并提高區(qū)間通過能力的區(qū)間信號設(shè)備。為防止一個區(qū)間內(nèi)同時進(jìn)入兩列對向運(yùn)

3、行的列車而發(fā)生正面沖突，以及避免兩列同向運(yùn)行的列車（包括復(fù)線區(qū)間）發(fā)生追尾事故，規(guī)定區(qū)間兩端在向區(qū)間發(fā)車前必須辦理的行車聯(lián)絡(luò)手續(xù)，叫做行車閉塞（簡稱閉塞）手續(xù)。 閉塞制式形式：電報(bào)或電話閉塞路簽或路牌閉塞半自動閉塞自動閉塞。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,鐵路信號定義及作用： 通俗的講就是：保證行車安全，提高運(yùn)營效率，改善行車人員的勞動強(qiáng)度，為運(yùn)營提供服務(wù)。將預(yù)先設(shè)定為邏輯的列車運(yùn)行安全原則和運(yùn)行計(jì)劃，依托計(jì)算機(jī)、電子電路或繼電器等系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通過對軌旁信號設(shè)備的直接控制和監(jiān)督，最終實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的安全、正點(diǎn)、高效。 按其具體作用又可分為指揮列車運(yùn)行的行車信號和指揮調(diào)車作業(yè)的調(diào)車信號； 按信號設(shè)置的處

4、所可分為車站信號、區(qū)間信號、駝峰信號，以及行車指揮和列車運(yùn)行自動化等。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,車站信號 在車站范圍內(nèi)，指示列車或機(jī)車運(yùn)行條件以保證行車和調(diào)車安全的信號，其內(nèi)容主要包括車站聯(lián)鎖、平面調(diào)車控制、車站信號遙控遙信等。 通常在站內(nèi)股道很多，進(jìn)路交叉也復(fù)雜，因此信號必須與道岔、進(jìn)路保持一定的操作順序，形成聯(lián)鎖。現(xiàn)代已廣泛使用繼電集中聯(lián)鎖、平面調(diào)車控制和車站信號遙控遙信系統(tǒng)， 尤其是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖更是得到廣泛應(yīng)用。 區(qū)間信號 用以保護(hù)區(qū)間內(nèi)列車行車安全，主要包括區(qū)間閉塞、車內(nèi)信號、鐵路道口防護(hù)、防護(hù)報(bào)警和軸溫探測等。區(qū)間閉塞是為了防止在區(qū)間運(yùn)行的列車發(fā)生對撞和追尾事故。包括半自動和自動閉塞

5、等，又各有分類。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,駝峰信號 駝峰調(diào)車控制是在駝峰調(diào)車場上，為控制貨車溜放進(jìn)路和溜放速度，實(shí)現(xiàn)列車的分類、解體和編組控制。 控制方法可分為非機(jī)械化、機(jī)械化、半自動化和自動化的駝峰調(diào)車控制。目前使用的主要有7021、7024駝峰電氣集中，近年來組態(tài)式駝峰微機(jī)聯(lián)鎖得到廣泛應(yīng)用，目前隨著超大編組站的建設(shè)，編組站自動化CIPS系統(tǒng)開始應(yīng)用。 行車指揮自動化 它是應(yīng)用計(jì)算機(jī)等設(shè)備自動收集信號設(shè)備狀況和列車運(yùn)行的信息并進(jìn)行處理，及時發(fā)出指揮列車運(yùn)行的命令，以實(shí)現(xiàn)調(diào)度集中控制。如：CTC、ATS系統(tǒng)等。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,列車運(yùn)行自動化 列車運(yùn)行自動化是利用計(jì)算機(jī)對列車起動、行駛、調(diào)

6、度和停車實(shí)行自動監(jiān)督、控制和調(diào)整，由此提高行車的安全性，提高運(yùn)行效率，改善司機(jī)的工作條件。如：ATP/ATO系統(tǒng)等。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,城市軌道交通： 城市軌道交通是城市公共交通的骨干。它具有安全、節(jié)能、運(yùn)量大、全天候、省地、無污染（或少污染）等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，符合可持續(xù)發(fā)展的原則，特別適應(yīng)于大中城市。 城市軌道交通種類繁多，按照用途可分為城市鐵路、市郊鐵路、地鐵、輕軌、城市有軌電車、獨(dú)軌交通、磁懸浮線路、機(jī)場聯(lián)絡(luò)鐵路、快速公交系統(tǒng)（BRT）、管道運(yùn)輸?shù)取?一、鐵路信號技術(shù)名詞,城市軌道交通信號系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展： 大鐵路信號系統(tǒng)與城市軌道交通信號系統(tǒng)并無本質(zhì)上的區(qū)別，應(yīng)該說大鐵

7、路信號技術(shù)的發(fā)展，曾帶動了城市軌道交通信號技術(shù)的發(fā)展。但由于城市軌道交通具有行車密度大、線路短、運(yùn)營作業(yè)相對簡單的特點(diǎn)，其信號技術(shù)水平較大鐵路信號技術(shù)發(fā)展快，使城市軌道交通信號系統(tǒng)既與大鐵路信號系統(tǒng)相通，又獨(dú)樹一枝。 我國城市軌道交通信號ATC系統(tǒng)自七十年代投入運(yùn)用至今，從自主研制到全系統(tǒng)引進(jìn)，經(jīng)歷了三十年的技術(shù)發(fā)展，逐漸形成了我國富有改革開放特色的城市軌道交通信號系統(tǒng)?？纱笾路譃橐韵氯齻€階段：,一、鐵路信號技術(shù)名詞,第一階段：起步階段 從60-70年代開始，我國城市軌道交通建設(shè)處于起步階段。這個階段的城市軌道交通建設(shè)代表項(xiàng)目是北京地鐵1號線，其信號系統(tǒng)為國產(chǎn)的基于模擬軌道電路的固定閉塞制式設(shè)

8、備。 第二階段：引進(jìn)階段 從80-90年代，為我國城市軌道交通建設(shè)開始發(fā)展階段。代表項(xiàng)目有上海地鐵1、2號線，廣州地鐵1號線，北京地鐵復(fù)八線、2號線等，信號系統(tǒng)開始引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備及技術(shù)，部分城市軌道交通線路信號系統(tǒng)采用了較為先進(jìn)的基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動閉塞制式的ATC系統(tǒng)。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,第三階段：引進(jìn)和消化吸收并存 從90年代末以來，為我國城市軌道交通建設(shè)的大發(fā)展階段。先后有多座城市開始建設(shè)城市軌道交通線路，信號系統(tǒng)也隨之進(jìn)入了快速發(fā)展時期，準(zhǔn)移動閉塞制式的ATC系統(tǒng)得到更為廣泛的應(yīng)用。 隨著國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)方與運(yùn)營商對信號系統(tǒng)全生命周期內(nèi)成本最低和線路間聯(lián)通聯(lián)運(yùn)的需求，信

9、號系統(tǒng)的選擇已從固定閉塞和準(zhǔn)移動閉塞制式向移動閉塞制式轉(zhuǎn)變。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）（合稱為3C）的飛躍發(fā)展，用3C技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)軌道電路而形成的列車控制系統(tǒng)，稱為“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”(Communication Based Train Control，簡稱CBTC)，基本上已經(jīng)成為目前國內(nèi)在建城市軌道交通信號ATC技術(shù)的首選制式。,一、鐵路信號技術(shù)名詞,二、信號系統(tǒng)制式和分類,城市軌道交通是一個系統(tǒng)工程，信號系統(tǒng)是其自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，是保證列車和乘客安全，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行高效、指揮管理有序的自動控制系統(tǒng)。

10、其核心是列車自動控制系統(tǒng)（ATC），主要由以下部分組成： 列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS） 列車自動防護(hù)子系統(tǒng)(ATP) 列車自動運(yùn)行子系統(tǒng)(ATO) 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）,二、信號系統(tǒng)制式和分類,各種形式ATC系統(tǒng)控制原理基本相同，只在功能上稍有不同，系統(tǒng)差別主要體現(xiàn)在ATP系統(tǒng)的控制原理、功能特點(diǎn)、構(gòu)成方式上，成為代表城市軌道交通信號領(lǐng)域主流技術(shù)發(fā)展水平的三種ATC系統(tǒng)的主要技術(shù)特征。即：按閉塞方式分類的三種類型的ATC系統(tǒng)。 固定閉塞方式的ATC系統(tǒng) 準(zhǔn)移動閉塞式的ATC系統(tǒng) 移動閉塞式的ATC系統(tǒng),二、信號系統(tǒng)制式和分類,固定閉塞方式的ATC系統(tǒng),利用鋼軌、環(huán)線等作為傳輸載體，一般通

11、過模擬軌道電路信息來完成列車定位功能。采用階梯式速度控制方式，為了保證列車運(yùn)行安全，運(yùn)行前方需要較長的保護(hù)區(qū)段。由于傳輸?shù)男畔⒘可?，對列車運(yùn)行控制精度不高，對列車運(yùn)行的舒適度控制不好，司機(jī)的勞動強(qiáng)度較大，不易實(shí)現(xiàn)列車的優(yōu)化控制和節(jié)能控制，限制了行車效率的提高。,二、信號系統(tǒng)制式和分類固定閉塞,線路被劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區(qū)，一個分區(qū)只能被一列車占用；閉塞分區(qū)的長度按最長列車、滿負(fù)載、最高速度、最不利制動率等不利條件設(shè)計(jì)；列車間隔為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無關(guān)，制動的起點(diǎn)和終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界。,二、信號系統(tǒng)制式和分類固定閉塞,固定閉塞方式的ATC系統(tǒng),一般是以數(shù)字信

12、號技術(shù)為基礎(chǔ)，利用鋼軌或環(huán)線等作為車地信息的傳送載體。由于信號傳輸、處理過程的數(shù)字化，使系統(tǒng)具有信息量大，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。軌道電路可以向列車傳遞足夠用于列車連續(xù)曲線速度控制的信息（包括目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)、線路允許速度、軌道電路標(biāo)號及長度等），車載設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對列車的連續(xù)曲線速度控制。 該系統(tǒng)減少了階梯式控制的安全保護(hù)距離對列車運(yùn)行間隔的影響，提高了列車控制的精度和行車效率，使得司機(jī)在駕駛中比較輕松，不需要進(jìn)行頻繁的制動、牽引，可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，提高乘客的乘坐舒適度。,二、信號系統(tǒng)制式和分類準(zhǔn)移動閉塞,準(zhǔn)移動閉塞方式的ATC系統(tǒng),線路被劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區(qū)，一個

13、分區(qū)只能被一列車占用；列車間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動距離，加上安全余量計(jì)算和控制的，確保不冒進(jìn)前行列車占用的閉塞分區(qū)； 制動的起點(diǎn)是動態(tài)的，終點(diǎn)是固定在某一分區(qū)的邊界處。,二、信號系統(tǒng)制式和分類準(zhǔn)移動閉塞,準(zhǔn)移動閉塞方式的ATC系統(tǒng),利用無線通信技術(shù)，通過車載設(shè)備、傳輸媒介與車站或控制中心實(shí)現(xiàn)信息交換，能夠?qū)崿F(xiàn)高速度、大容量的車-地雙向通信。由于沒有預(yù)先設(shè)置的閉塞分區(qū)，不以固定閉塞分區(qū)為列車追蹤的最小單元。此方式后續(xù)列車所知道的目標(biāo)距離是距前車尾部的實(shí)際距離。因此，根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時調(diào)整的列車可行車距離是“連續(xù)式”的，不象準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)的“跳躍式”。 系統(tǒng)較準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)具

14、有較大的運(yùn)用靈活性和較小的行車間隔。該系統(tǒng)硬件設(shè)備數(shù)量相對較少，通過能力也更高于準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)，并且有更好的列車運(yùn)行的調(diào)整能力或系統(tǒng)對于運(yùn)行紊亂的適應(yīng)性。,二、信號系統(tǒng)制式和分類移動閉塞,移動閉塞方式的ATC系統(tǒng),沒有預(yù)先設(shè)置的閉塞分區(qū)，通過車地實(shí)時雙向通信，以列車的實(shí)際運(yùn)行速度和列車位置，動態(tài)計(jì)算相鄰列車間的安全距離。因此，與固定閉塞相比，列車運(yùn)行間隔相對減少；與準(zhǔn)移動閉塞相比，則具有更大運(yùn)用靈活性和更小行車間隔，也因此具備了更大的運(yùn)行調(diào)整能力。,二、信號系統(tǒng)制式和分類移動閉塞,移動閉塞方式的ATC系統(tǒng),三種制式的ATC系統(tǒng)速度曲線比較,二、信號系統(tǒng)制式和分類三種制式比較,三、技術(shù)特點(diǎn)分析,

15、一般采用多信息音頻軌道電路（或環(huán)線方式），根據(jù)線路情況、列車特性和固定的速度等級確定閉塞分區(qū)長度，列車以閉塞分區(qū)為最小行車間隔。由于軌道電路傳輸?shù)男畔⒘可?，此種制式的ATP系統(tǒng)采用階梯式控制方式，列車控制曲線如圖一所示。對應(yīng)每個閉塞分區(qū)同時只能傳送一個信息代碼，即該區(qū)段所規(guī)定的最大速度碼。列車速度監(jiān)控采用的是閉塞分區(qū)出口檢查方式，須增加一個有效制動長度分區(qū)作為最小安全間隔，當(dāng)列車的出口速度大于本區(qū)段允許的出口速度時，車載設(shè)備便對列車實(shí)施制動，保證行車安全，適合120s及以上追蹤運(yùn)行間隔控制。,控制原理,三、技術(shù)特點(diǎn)分析固定閉塞,線路劃分固定的閉塞分區(qū)，一個閉塞分區(qū)同時只能由一列車占用； 列車間

16、隔為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無關(guān)，制動的起點(diǎn)和終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界； 采用階梯式速度控制曲線方式； 硬件組成較多、軟件實(shí)現(xiàn)的功能在系統(tǒng)中占少量比率，部分設(shè)備的體積和功耗較大。追蹤間隔的大小與軌旁設(shè)備的設(shè)置數(shù)量有直接關(guān)系。,技術(shù)特點(diǎn),三、技術(shù)特點(diǎn)分析固定閉塞,以數(shù)字信號技術(shù)為基礎(chǔ)，仍利用鋼軌或環(huán)線等為車地信息的傳送載體。在信號傳輸、信號處理過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，不但信息量大，而且抗干擾能力強(qiáng)，車載設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)列車的連續(xù)曲線速度控制。采用這種方式構(gòu)成的ATP系統(tǒng)，地面軌道電路可以向列車傳遞足夠用于列車連續(xù)曲線速度控制的信息，列車控制曲線如圖二所示。由于減少了階梯式控制的安全保護(hù)距離

17、對列車運(yùn)行間隔時間的影響，追蹤運(yùn)行間隔時間可以比固定閉塞式做得更小，適合120s及以下追蹤運(yùn)行間隔控制。,控制原理,三、技術(shù)特點(diǎn)分析準(zhǔn)移動閉塞,線路劃分固定的閉塞分區(qū)，一個閉塞分區(qū)同時只能由一列車占用； 列車間隔為若干閉塞分區(qū)加上距其前方閉塞分區(qū)邊界的距離，與前行列車在閉塞分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無關(guān)，列車制動的起點(diǎn)可以延伸，但終點(diǎn)總是某一閉塞分區(qū)的邊界處，根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時調(diào)整的列車可行車距離是“跳躍式”的； 采用連續(xù)曲線速度控制方式； 硬件組成較多、軟件實(shí)現(xiàn)的功能在系統(tǒng)中占一定比率。追蹤間隔的大小與軌旁設(shè)備的設(shè)置數(shù)量有一定關(guān)系。,技術(shù)特點(diǎn),三、技術(shù)特點(diǎn)分析準(zhǔn)移動閉塞,利用無線通信技術(shù)，通過

18、車載設(shè)備、傳輸媒介與車站或列車控制中心實(shí)現(xiàn)信息交換完成速度控制。由于沒有預(yù)先設(shè)置的閉塞分區(qū)，不以固定的閉塞分區(qū)為列車追蹤的最小單元。列車的最小正常追蹤運(yùn)行間隔，為安全保護(hù)距離加最高允許速度下使用常用制動直至停車的制動距離，列車控制曲線如圖三所示。由于后續(xù)列車可以連續(xù)的知道距前車尾部的實(shí)際距離，因而可以保持比準(zhǔn)移動更小的追蹤間隔運(yùn)行，適合120s及以下追蹤運(yùn)行間隔控制。,控制原理,三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,線路沒有劃分固定的閉塞分區(qū)； 列車間隔為后行列車在當(dāng)前速度下所需要的制動距離加上保護(hù)距離。列車間隔是動態(tài)的，并隨前行列車的移動而移動，列車制動的起點(diǎn)和終點(diǎn)也是動態(tài)的，根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時

19、調(diào)整的列車可行車距離是是“連續(xù)式”的； 采用連續(xù)曲線速度控制方式； 硬件組成簡單、軟件實(shí)現(xiàn)的功能在系統(tǒng)中很大比率。追蹤間隔的大小與軌旁設(shè)備的設(shè)置數(shù)量關(guān)系不大。,技術(shù)特點(diǎn),三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,目前，CBTC采用的傳輸媒介主要有：無線電臺、漏纜、波導(dǎo)管等方式。 無線電臺傳輸距離小，在隧道內(nèi)傳輸受彎道和坡道影響較大，同時隧道內(nèi)的反射比較嚴(yán)重，需要考慮多徑干擾等問題。無線電臺在地面和高架線路安裝比較容易，但線路周圍不能有高大密級的建筑物，否則也會產(chǎn)生反射和衍射，從而導(dǎo)致傳輸質(zhì)量下降和通信速率降低。 漏纜傳輸特性和衰減性能較好，傳輸距離較遠(yuǎn)，且沿線無線場強(qiáng)覆蓋均勻，且呈現(xiàn)良好的方向性分布，抗干擾能

20、力較強(qiáng)，適合于狹長的地下隧道內(nèi)使用。減少列車在各個AP之間的漫游和切換，提高了無線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性。,三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,無線通信的傳輸媒介,裂縫波導(dǎo)管采用一種長方形鋁合金材料，在其表面每隔一段距離（約6cm）刻有一條2mm寬3cm長裂縫，能夠讓無線電波從此裂縫中向往漏泄出來，因其波導(dǎo)管物理特性和衰減性能很好，傳輸距離較遠(yuǎn)，且沿線無線場強(qiáng)覆蓋均勻，且呈現(xiàn)良好的方向性分布，抗干擾能力較強(qiáng)，具有漏纜的優(yōu)點(diǎn)，且傳輸距離要優(yōu)于漏纜。但其安裝精度要求也比較高，維護(hù)量較大，需防止沙塵侵入和污物覆蓋。,三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,無線通信的傳輸媒介,基于裂縫波導(dǎo)、漏纜和無線電臺傳輸方式綜合特性比較表：,三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,目前在世界上大部分國家2.4GHz ISM頻段只有83.5MHz帶寬，占用這一頻帶的還有許多其它產(chǎn)品，如無繩電話、微波爐、藍(lán)牙、非IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)等，所以各種無線通信設(shè)備之間的相互干擾對采用此頻段的CBTC系統(tǒng)來說是存在的一個大問題。,三、技術(shù)特點(diǎn)分析移動閉塞,無線通信干擾問題,四、信號系統(tǒng)供應(yīng)商及產(chǎn)品應(yīng)用,作為90年代先進(jìn)的列車控制技術(shù)，準(zhǔn)移動閉塞制式的A