第2講 城市軌道交通列控系統(tǒng)PPT課件

.,1,城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng),主講人：劉曉娟,.,2,Contents,.,3,1.城市軌道交通列車運(yùn)行控制,.,4,1.1城市軌道交通信號控制系統(tǒng)特點(diǎn),城市軌道交通信號系統(tǒng)的技術(shù)制式雖然是沿襲干線鐵路的制式，但還是有它固有的特點(diǎn)，主要反映在以下幾個方面：對列車速度監(jiān)控提出了極高的要求，要求其能提供更高的安全保證。由于運(yùn)行速度遠(yuǎn)低于干線鐵路，在信號系統(tǒng)中可以采用較低速率的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。,.,5,車站的功能和線路均較簡單，聯(lián)鎖設(shè)備的監(jiān)控對象遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于一般干線鐵路車站，通常1個控制中心即可實(shí)現(xiàn)全線的聯(lián)鎖功能。城市軌道交通車輛段的功能較多，其行車組織工作包括編解、接發(fā)及調(diào)車等，信號設(shè)備遠(yuǎn)多于其他車站，通常獨(dú)立采用一套聯(lián)鎖裝置。在城市軌道交通的信號系統(tǒng)內(nèi)，通常都包含有進(jìn)路自動排列功能，即按事先預(yù)定的程序自動排列進(jìn)路，只有運(yùn)行圖變更時才有人工介入。,.,6,1.2城市軌道交通對信號系統(tǒng)的要求,現(xiàn)代城市軌道交通的主要運(yùn)行特點(diǎn)是行車密度高、站間距離短及行車間隔時間短。目前的發(fā)展水平，新建（或改建）的地下鐵路與輕軌鐵路，其載客高峰期的行車間隔最小可達(dá)90s，甚至更小。如此短暫的行車間隔對城市軌道交通信號系統(tǒng)的自動化程度提出了較高的要求。,.,7,安全性要求高：由于城市軌道交通尤其是地下部分隧道空間小,行車密度大,故障排除難度大,若發(fā)生事故難以救援,損失將非常嚴(yán)重。因此，對保障行車安全的信號系統(tǒng)提出了更高的安全要求。通過能力大：城市軌道交通一般不設(shè)站線,進(jìn)站列車均停在正線上,先行列車停站時間直接影響后續(xù)列車接近車站,所以要求信號設(shè)備必須滿足通過能力的要求。另一方面,不設(shè)站線使列車正常運(yùn)行的順序是固定的,有利于實(shí)現(xiàn)行車調(diào)度自動化。,.,8,保證信號顯示：城市軌道交通雖然地面信號機(jī)少,但地下曲線地段受隧道壁的遮擋,信號顯示距離受到限制,所以保證信號顯示也是個重要問題?？垢蓴_能力強(qiáng)：城市軌道交通均為電力牽引,是直流電氣化鐵路,要求信號設(shè)備對其有較強(qiáng)的抗電氣化干擾能力。可靠性高：由于城市軌道交通隧道凈空小,且裝有帶電的牽引接觸軌或接觸網(wǎng),行車時不便下洞維修和排除設(shè)備故障，所以要求信號設(shè)備具有高可靠性，應(yīng)盡量做到平時不維修或少維修。,.,9,自動化程度高：城市軌道交通站間距短,列車密度大,行車工作十分頻繁,而且地下部分環(huán)境潮濕,空氣不佳,沒有陽光,工作條件差。所以要求盡量采用自動化程度高的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,以減少工作人員，并減輕他們的勞動強(qiáng)度。限界條件苛刻：城市軌道交通的室外設(shè)備及車載設(shè)備受土建限界的制約,要求設(shè)備體積小,同時必須兼顧施工和維護(hù)作業(yè)空間。,.,10,1.3城市軌道交通信號控制系統(tǒng)組成,ATO,ATP,ATS,IS,安全相關(guān)系統(tǒng),非安全相關(guān)系統(tǒng),.,11,城市軌道交通的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)從一開始就直接使用了列車自動控制ATC（AutomaticTrainControl）。該系統(tǒng)包括列車自動防護(hù)ATP（AutomaticTrainProtection）、列車自動駕駛ATO（AutomaticTrainOperation）及列車自動監(jiān)控ATS（AutomaticTrainSupervision）三個子系統(tǒng)（簡稱為“3A”系統(tǒng)）。ATC系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)共同構(gòu)成城市軌道交通的信號系統(tǒng)。,.,12,ATP子系統(tǒng)是ATC系統(tǒng)中最重要的一個子系統(tǒng)。城市軌道交通列車運(yùn)行速度高，在高峰期列車密度大，發(fā)生行車事故后果嚴(yán)重。依靠運(yùn)行人員防止運(yùn)行事故發(fā)生遠(yuǎn)不能滿足運(yùn)行安全要求，因此必須使用具有列車超速防護(hù)功能的ATP。使用ATP子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是保證了行車的安全可靠性，縮短了列車間隔，提高了線路的利用率。ATP系統(tǒng)根據(jù)故障安全原則執(zhí)行列車間安全間距的監(jiān)控、列車的超速防護(hù)、安全開關(guān)門的監(jiān)督和進(jìn)路的安全監(jiān)控等功能，確保列車和乘客的安全。,.,13,ATO子系統(tǒng)以ATP系統(tǒng)為基礎(chǔ)，配置車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和必要的輔助設(shè)備，主要用于實(shí)現(xiàn)“地對車控制”，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對列車驅(qū)動、惰行和制動的控制，傳送車門和屏蔽門同步開關(guān)信號，執(zhí)行車站之間列車的自動運(yùn)行、列車在車站的定點(diǎn)停車、在終點(diǎn)的自動折返等功能。使用ATO子系統(tǒng)后，可以使列車運(yùn)行規(guī)范化、減少人為影響，對于列車在高密度、高速度運(yùn)行條件下保證運(yùn)行秩序有很大好處。,.,14,ATS子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助行車人員對全線列車運(yùn)行進(jìn)行管理，統(tǒng)一指揮調(diào)度，充分發(fā)揮其運(yùn)輸快捷、準(zhǔn)時的特點(diǎn)。它可以為行車指揮人員提供全線列車的運(yùn)行狀態(tài)顯示；監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況；在列車運(yùn)行偏離運(yùn)行圖時能夠及時做出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或自動修整運(yùn)行圖），從而保證列車按時刻表正點(diǎn)運(yùn)行；還可通過ATO子系統(tǒng)的接口，向旅客提供運(yùn)行信息通報（例如：列車到達(dá)、出發(fā)時間，運(yùn)行方向，中途?？空久龋?。,.,15,聯(lián)鎖是車站范圍內(nèi)進(jìn)路、信號、道岔之間互相制約的關(guān)系，它們之間必須建立嚴(yán)密的聯(lián)鎖關(guān)系，才能確保行車安全。聯(lián)鎖由聯(lián)鎖設(shè)備完成，建設(shè)較早的城市軌道交通，采用6502電氣集中聯(lián)鎖，近年均采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。正線上的集中控制站由設(shè)于該站的聯(lián)鎖設(shè)備控制。該設(shè)備除了實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系外，還將聯(lián)鎖的有關(guān)信息傳送至ATP/ATO系統(tǒng)，并接收ATS系統(tǒng)的命令。,.,16,1.4城市軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展,目前，基于通信的列車控制CBTC（Communication-BasedTrainControl）系統(tǒng)發(fā)展迅速，由于其采用無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)地面和列車間雙向信息傳輸和更高的傳輸速率、更多的信息量，實(shí)現(xiàn)了真正意義的移動閉塞。使行車間隔大大縮短，增加了系統(tǒng)的實(shí)時性，提高了運(yùn)能與安全性。因此，CBTC已成為未來城市軌道交通運(yùn)行控制技術(shù)的發(fā)展方向。,.,17,2.基于通信的列車控制CBTC,.,18,2.1基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC定義,1999年9月，IEEE將CBTC定義為：“利用高精度的列車定位（不依賴于軌道電路），雙向連續(xù)、大容量的車一地數(shù)據(jù)通信，車載、地面的安全功能處理器實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)自動列車控制系統(tǒng)”。定義中指出CBTC中的通信必須是連續(xù)的，這樣才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動列車控制，利用軌間電纜、漏泄電纜和無線通信都可以實(shí)現(xiàn)車、地雙向信息的連續(xù)傳輸。,.,19,列車運(yùn)行速度的測定測定列車運(yùn)行的實(shí)際速度，實(shí)施對列車的控制。列車定位技術(shù)判明被控列車的位置，以便構(gòu)成動態(tài)閉塞區(qū)間。列車-地面之間雙向通信技術(shù)：它不同于一般通信，因?yàn)樗獋鬏數(shù)氖歉呖煽恐匾獢?shù)據(jù)，其內(nèi)容涉及人命財產(chǎn)，而且不能拖延時間。列車完整性檢測：測量列車是否完整，一旦發(fā)生列車中間分離，則對后半截列車分開而失去控制能力時，就有可能發(fā)生重大事故。,2.2CBTC系統(tǒng)中的主要關(guān)鍵技術(shù),.,20,目前廣泛應(yīng)用的有：車軸轉(zhuǎn)動/傳感器檢測法各類陀螺法激光測速法雷達(dá)測速法其他,CBTC中的列車運(yùn)行速度的測定方法,.,21,測速測距法全球衛(wèi)星定位法查詢/應(yīng)答器法鋼軌間感應(yīng)線圈法無線測速(轉(zhuǎn)測距)法陀螺儀法,CBTC中的列車定位方法,.,22,軌間感應(yīng)電纜法漏泄同軸電纜漏泄波導(dǎo)法無線移動通信GSM-R法無線局域網(wǎng)WLAN法其它,CBTC中實(shí)現(xiàn)雙向通信的方法,.,23,列車管氣壓法從機(jī)車來檢測全列車制動用氣壓在運(yùn)行中是否有突變。計(jì)軸法固定點(diǎn)檢測通過列車的軸數(shù)，驗(yàn)證其完整性。,CBTC中的列車完整性檢測的方法,.,24,尾部無線信號檢測法在列車車箱有專用無線信號發(fā)送裝置，司機(jī)室檢測列車尾部車箱無線裝置是否存在。主要用于客車條件。,.,25,IEEEStd1473-1999車載單元間通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；IEEEStd1474.1-1999CBTC性能及功能需求標(biāo)準(zhǔn)；IEEEStd1475-1999車載控制功能及動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)；IEEEStd1482.1-1999車載事件記錄儀標(biāo)準(zhǔn)；IEEEStd1483-2000鐵路運(yùn)輸控制處理器系統(tǒng)安全功能驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。,CBTC規(guī)范,.,26,CBTC應(yīng)用情況,CBTC系統(tǒng)是具有發(fā)展?jié)摿Φ牧熊囘\(yùn)行控制系統(tǒng)，正在日趨完善。目前，該技術(shù)已經(jīng)在20多個國家的城市軌道交通中使用?；跓o線通信的CBTC系統(tǒng)，已在拉斯維加斯、舊金山、新加坡等地投入商業(yè)運(yùn)行。法國巴黎有六條線路、西班牙巴塞羅那地鐵和馬德里地鐵、瑞士洛桑地鐵、美國華盛頓、紐約和西雅圖、韓國國鐵等均采用了CBTC系統(tǒng)。,.,27,我國香港的竹篙線、上海八號線、廣州一號線和五號線、北京十號線（含奧運(yùn)支線）等也都選擇了基于無線通信的CBTC系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）、通信技術(shù)（Communication）和控制技術(shù)（Control）的飛躍發(fā)展，綜合利用3C技術(shù)代替軌道電路構(gòu)成新型系統(tǒng)已成為列車控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，其核心就是通信