軌道交通閉塞制式課件

1、軌道交通閉塞制式學(xué)習(xí)目標(biāo)了解鐵路區(qū)間閉塞設(shè)備掌握城市軌道交通閉塞制式第1頁，共49頁。一 鐵路區(qū)間閉塞設(shè)備認(rèn)知閉塞設(shè)備是以 空間間隔的方法 保證區(qū)間行車安全、提高運(yùn)輸效率的區(qū)間信號設(shè)備。我國目前主要使用的是 半自動閉塞 和 自動閉塞，前者主要運(yùn)用于單線鐵路， 后者主要運(yùn)用于雙線鐵路。第2頁，共49頁。1、閉塞區(qū)間是指兩個(gè)車站之間的軌道交通線路，兩站之間的區(qū)間稱為站間區(qū)間，車站與線路所之間的區(qū)間稱為所間區(qū)間。 可以分為單線區(qū)間、雙線區(qū)間、多線區(qū)間。用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運(yùn)行的技術(shù)方法稱為行車閉塞法，簡稱閉塞。行車閉塞制式大致經(jīng)歷了：電報(bào)或電話-路簽或路牌-半自動閉塞-自動閉塞的發(fā)展

2、過程。第3頁，共49頁。行車閉塞法從時(shí)空上可分為：空間間隔法和時(shí)間間隔法。1）時(shí)間間隔法：前行列車和追蹤列車之間必須保持一定時(shí)間間隔的行車方法。（電話和電報(bào)閉塞）缺點(diǎn)：當(dāng)聯(lián)系錯(cuò)誤，會危及行車安全。第4頁，共49頁。2）空間間隔法：控制前行列車和追蹤列車之間必須保持一定距離的行車方法。一般以相鄰兩車站之間作為一個(gè)區(qū)間，或?qū)^(qū)間的線路劃分為若干獨(dú)立的閉塞分區(qū)， 一個(gè)區(qū)間或一個(gè)閉塞分區(qū)只能允許一列列車運(yùn)行，因此能保證安全。第5頁，共49頁。 2、半自動閉塞 其以出站信號機(jī)的允許信號顯示作為發(fā)車憑證，發(fā)車站的出站信號機(jī)必須經(jīng)兩站同意， 辦理閉塞手續(xù)后 才能開放信號，列車進(jìn)入?yún)^(qū)間自動關(guān)閉；而且列車未到達(dá)

3、接車站以前，向該區(qū)間發(fā)車用的所有信號機(jī)都不能開放， 這樣就 保證了兩站間的區(qū)間內(nèi)同時(shí)只有一列列車運(yùn)行。第6頁，共49頁。 半自動閉塞區(qū)間不設(shè)軌道電路，不能監(jiān)督列車在區(qū)間內(nèi)是否遺留有車輛，列車的整列到達(dá)必須依靠值班員的確認(rèn)，以 專用的復(fù)原按鈕 發(fā)送 到達(dá)復(fù)原信號 之后， 區(qū)間才能解除閉塞，因此是半自動的。第7頁，共49頁。3、自動閉塞自動閉塞是根據(jù)列車運(yùn)行以及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動變換 通過信號機(jī) 的顯示 而司機(jī)憑信號行車的閉塞方式。采用自動閉塞的區(qū)段，將站間區(qū)間劃分為若干個(gè)小區(qū)間，叫閉塞分區(qū)。第8頁，共49頁。在每一個(gè)閉塞分區(qū)的入口處（始端）裝設(shè)通過信號機(jī)。在整個(gè)區(qū)段，各閉塞分區(qū)都裝有軌道電路

4、（或計(jì)軸器）。 通過軌道電路（或計(jì)軸器）將列車運(yùn)行和通過信號機(jī)的顯示聯(lián)系起來，根據(jù)列車運(yùn)行自動變換 通過信號機(jī) 的顯示，在列車運(yùn)行過程中自動完成閉塞的作用（無需人工參與）。第9頁，共49頁。和半自動閉塞相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高了區(qū)間的通過能力（區(qū)間允許續(xù)行列車追蹤運(yùn)行）（2）簡化了辦理接發(fā)列車的程序（不需要辦理閉塞手續(xù)），既提高了通過能力，又減輕了車站值班員的勞動強(qiáng)度。（3）確保了列車在區(qū)間的行車安全（通過信號機(jī)反映運(yùn)行列車的位置及線路狀態(tài)）第10頁，共49頁。目前，我國鐵路上采用的自動閉塞主要有單線雙向自動閉塞（在線路兩側(cè)均設(shè)有通過色燈信號機(jī))，復(fù)線單向自動閉塞（每條線僅一側(cè)設(shè)信號機(jī)）

5、兩種。單線雙向自動閉塞 雙線單向自動閉塞第11頁，共49頁。 三顯示自動閉塞 目前，我國鐵路上廣泛采用的是三顯示自動閉塞，它用紅、黃、綠三種顏色的燈光來指示列車運(yùn)行的不同條件。具有三種顯示，能預(yù)告列車前方兩個(gè)閉塞分區(qū)的狀態(tài)，分兩個(gè)速度等級，一個(gè)閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離。前方閉塞分區(qū)有車占用；前方一個(gè)閉塞分區(qū)空閑；前方至少兩個(gè)閉塞分區(qū)空閑。三顯示自動閉塞工作概況第12頁，共49頁。四顯示自動閉塞 隨著列車重量、速度和密度的不斷增加，三顯示自動閉塞也已不能適應(yīng)需要，在我國運(yùn)輸繁忙的鐵路線上，逐步采用四顯示自動閉塞。 四顯示在三顯示閉塞（紅、黃、綠）的基礎(chǔ)上，增加了黃綠色燈光。第1

6、3頁，共49頁。四顯示自動閉塞 具有四種顯示：能預(yù)告列車前方三個(gè)閉塞分區(qū)的狀態(tài)，分三個(gè)速度等級，兩個(gè)閉塞分區(qū)的長度滿足從規(guī)定速度到零的制動距離。前方閉塞分區(qū)有車占用前方一個(gè)閉塞分區(qū)空閑前方兩個(gè)閉塞分區(qū)空閑前方至少三個(gè)閉塞分區(qū)空閑 第14頁，共49頁。 4、自動站間閉塞即兩站間只能運(yùn)行一列車，其列車的空間間隔為一個(gè)站間。缺點(diǎn)：閉塞空間大，列車運(yùn)行效率低。1）、與半自動閉塞相比：不需要人工辦理閉塞和到達(dá)復(fù)原，閉塞作用自動完成。2）、與自動閉塞相比：兩站之間不劃分閉塞分區(qū)，也不設(shè)置通過信號機(jī)，作為一個(gè)閉塞分區(qū)。 第15頁，共49頁。二、城市軌道交通閉塞制式第16頁，共49頁。城市軌道交通列車運(yùn)行自動

7、控制(ATC)系統(tǒng)：是依靠控制列車運(yùn)行速度的方式來保證列車按照空間間隔制運(yùn)行的。各個(gè)軌道區(qū)段即閉塞分區(qū)不設(shè)通過信號機(jī)，而由車載ATP系統(tǒng)予以顯示。 閉塞作用由ATP系統(tǒng)完成， 無鐵路那樣專門的閉塞設(shè)備。第17頁，共49頁。運(yùn)行列車間必須保持的空間間隔首先是滿足制動距離的需要，同時(shí)還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嗔亢痛_認(rèn)信號時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行距離。列車間的追蹤運(yùn)行間隔越小，運(yùn)輸能力就越大。第18頁，共49頁。目前用于城市軌道交通系統(tǒng)的閉塞制式有三種：固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞。第19頁，共49頁。1、固定閉塞屬20世紀(jì)80年代技術(shù)水平，其運(yùn)行間隔一般能達(dá)到180s。案例：英國西屋公司、美國GRS公司分別用于北京地

8、鐵、上海地鐵1號線的ATP、ATO系統(tǒng)第20頁，共49頁。固定閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)，為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，后行列車從最高速開始制動的計(jì)算點(diǎn)， 為要求開始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個(gè)點(diǎn)是固定的，空間間隔的長度也是固定的，所以稱固定閉塞。第21頁，共49頁。固定閉塞第22頁，共49頁。線路被劃分為固定的閉塞分區(qū)。 一個(gè)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、最不利制動率等最不利條件設(shè)計(jì)。列車間隔為若干閉塞分區(qū)， 閉塞分區(qū)數(shù)依劃分的速度級別而定，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， 所以其速度控制模式是階梯式的。要求運(yùn)行間隔越短，閉塞分區(qū)

9、 (設(shè)備) 數(shù)也越多。第23頁，共49頁。固定閉塞缺點(diǎn)（傳統(tǒng)ATP）1）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)工作量大，運(yùn)營成本較高。2）軌道電路的工作穩(wěn)定性易受環(huán)境影響，如道床漏泄阻抗變化、牽引電流干擾等。3）軌道電路傳輸信息量小， 對應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼。由軌道電路向列車傳輸信息，傳輸?shù)男畔⒘渴茕撥墏鬏斀橘|(zhì)頻帶限制及電化牽引回流的干擾，難以實(shí)現(xiàn)大信息量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。第24頁，共49頁。4）利用軌道電路難以實(shí)現(xiàn)車對地的信息傳輸。5）閉塞分區(qū)的長度按最長列車、滿負(fù)載、最高速、最不利制動率等最不利條件設(shè)計(jì)，分區(qū)較長， 且一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用，

10、不利于縮短列車運(yùn)行間隔。6）固定閉塞系統(tǒng)無法知道列車在分區(qū)內(nèi)的具體位置，因此，必須在兩列車間增加一個(gè)防護(hù)區(qū)段， 這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路使用率。7）固定閉塞無法滿足提高系統(tǒng)能力、安全性、互用性的要求。第25頁，共49頁。 解釋：預(yù)先設(shè)定列車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閉塞之間的一種閉塞方式。2、準(zhǔn)移動閉塞第26頁，共49頁。準(zhǔn)移動閉塞 第27頁，共49頁。追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，留有一定的安全距離，即制動的終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界。而后行列車從最高速 開始制動 的計(jì)算點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的

11、性能計(jì)算確定。（制動的起點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的）。第28頁，共49頁。由于準(zhǔn)移動閉塞同時(shí)具有移動和固定兩種定位方式，所以它的速度控制模式既具有 無級（連續(xù)）的特點(diǎn)， 又具有分級（階梯）的性質(zhì)。若前行列車不動而后續(xù)列車前進(jìn)時(shí)， 其最大允許速度是連續(xù)變化的；而當(dāng)前行列車前進(jìn)， 其尾部駛過固定區(qū)段的分界點(diǎn)時(shí)， 后續(xù)列車的最大速度按“階躍”跳躍跟隨。因此，準(zhǔn)移動閉塞是介于固定閉塞和移動閉塞的一種閉塞方式。第29頁，共49頁。線路被劃分為固定的閉塞分區(qū)。 一個(gè)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)

12、。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。前行列車的定位沿用了固定閉塞方式， 而后續(xù)列車的定位采用連續(xù)的或移動的定位方式。第30頁，共49頁。采用報(bào)文式軌道電路輔之環(huán)線 或 應(yīng)答器來判斷分區(qū)占用并傳輸信息，信息量大，可告知后續(xù)列車可繼續(xù)前行的距離，允許后續(xù)列車根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動， 列車 制動的起點(diǎn)可延伸至保證其安全制動的地點(diǎn)，從而改善列車控制速度，縮小列車安全間隔，提高線路利用效率。顯然，準(zhǔn)移動閉塞追蹤運(yùn)行間隔要比固定閉塞小一些，但后續(xù)列車的最大目標(biāo)制動點(diǎn)仍必須在先行列車占用分區(qū)的外方，因此它并沒有突破軌道電路的限制。第31頁，共49頁。基于數(shù)字無絕緣軌道電路的準(zhǔn)移動閉

13、塞ATC系統(tǒng)第32頁，共49頁。1、車地通信傳輸?shù)孛孳壟栽O(shè)備對列車的通信傳輸是通過設(shè)置在軌旁的軌道電路設(shè)備向列車連續(xù)發(fā)送控制信息，如目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)等信息。列車通過接收以上數(shù)據(jù)，連續(xù)進(jìn)行距離速度曲線的計(jì)算， 實(shí)現(xiàn)列車的超速防護(hù)， 列車運(yùn)行間隔的控制。列車對地面軌旁設(shè)備的通信傳輸主要是通過在 車站 站臺區(qū)域或特殊地點(diǎn)（如折返線）設(shè)置 車地通信環(huán)線 來實(shí)現(xiàn)。傳輸內(nèi)容主要包括一些 車次號、目的地號、乘務(wù)組號、 車門狀態(tài)、控制信息等。第33頁，共49頁。2、列車定位1）ALSTOM 準(zhǔn)移動ATC系統(tǒng)是通過 信標(biāo) 定位。 通過信標(biāo)定位主要是依靠信標(biāo)提供絕對位置校準(zhǔn)，車載里程計(jì)計(jì)數(shù)對列車進(jìn)行定

14、位，列車在車站精確停車定位也是通過一組信標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。第34頁，共49頁。2）SIEMENS、USSI公司和其他公司的準(zhǔn)移動ATC系統(tǒng)主要是通過電氣絕緣即軌道連接線（S棒）進(jìn)行定位。通過 絕緣節(jié)定位 主要是區(qū)間在列車通過軌道電路連接線（S棒）時(shí)對列車進(jìn)行 定位， 在車站通過ATO環(huán)線進(jìn)行精確定位，為車站精確停車 提供保證。第35頁，共49頁。3、系統(tǒng)特點(diǎn)1）線路被劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區(qū)，一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用。2）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)。3）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（根據(jù)每

15、個(gè)區(qū)段的坡道、曲線半徑等參數(shù)，包含在報(bào)文中）。4）采用連續(xù)曲線速度控制方式，只需要一定長度的保護(hù)距離（距前行列車占用閉塞分區(qū)的邊界）。第36頁，共49頁。5）采用 報(bào)文式數(shù)字軌道電路， 輔之以環(huán)線 或 應(yīng)答器， 信息量較大。6）系統(tǒng)具有集中和分散控制的多級控制方式，降級和后備控制方式選擇較多。7）系統(tǒng)具有斷軌檢測功能。8）現(xiàn)場設(shè)備較多，由于利用鋼軌作為信息傳輸方式，其設(shè)備調(diào)試及維護(hù)工作量較大，項(xiàng)目實(shí)施工期相對較長。9）各供貨商提供的準(zhǔn)移動閉塞ATC系統(tǒng)制式互不兼容，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通可能性小。第37頁，共49頁。解釋：不預(yù)先設(shè)定列車的安全追蹤間隔距離，而隨列車的移動不斷移動并變化的閉塞方式。其特點(diǎn)是

16、前、后兩列車都采用移動的定位方式，不存在固定的閉塞分區(qū)，列車之間的安全追蹤間隔距離隨著列車的運(yùn)行而不斷移動且變化，所以稱為移動閉塞。3、移動閉塞第38頁，共49頁。移動閉塞第39頁，共49頁。追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，留有一定的安全距離；而后行列車從最高速開始制動的計(jì)算點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算確定。（目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，而制動的起點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的）。第40頁，共49頁。移動閉塞的速度曲線是連續(xù)的沒有預(yù)先設(shè)置的閉塞分區(qū)。 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，加上設(shè)定的保護(hù)距離（列車制動反應(yīng)時(shí)間內(nèi)駛過的距離

17、）計(jì)算和控制的，確保不追尾。列車的間隔是動態(tài)的，并隨著前一列車的移動而移動制動的起點(diǎn)和終點(diǎn)是動態(tài)的與固定閉塞相比，列車的運(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，并能最大限度的提高區(qū)間通過能力。第41頁，共49頁。移動閉塞的工作原理通過車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置，動態(tài)計(jì)算列車的最大制動距離，列車的長度加上這一最大制動距離并在列車的后方加上一定的防護(hù)距離，組成了一個(gè)與列車同步移動的虛擬分區(qū)。第42頁，共49頁。移動閉塞的工作原理由于保證了列車前后的安全距離， 兩相鄰的移動閉塞分區(qū) 就能以較小

18、的間隔同時(shí)前進(jìn)，使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，提高了運(yùn)營效率。第43頁，共49頁。移動閉塞線路取消了物理層次上的分區(qū)劃分，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)單元長度在幾米到十幾米之間，移動閉塞分區(qū)由一定數(shù)量的線路單元組成，單元的數(shù)目可隨著列車的速度和位置變化，分區(qū)的長度也動態(tài)變化。移動閉塞系統(tǒng)中列車和軌旁設(shè)備必須必須保持連續(xù)的雙向通信。列車不間斷地向軌旁控制器傳輸其標(biāo)識、位置、方向和 速度信息， 軌旁控制器根據(jù)來自列車的信息計(jì)算確定列車的安全距離， 并將相關(guān)信息(如先行列車位置、移動授權(quán)等)傳遞給 列車,控制列車運(yùn)行。第44頁，共49頁。第45頁，共49頁。移動閉塞 、準(zhǔn)移動閉塞與固定閉塞比較固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞制動的起點(diǎn)某一分區(qū)邊界變化動態(tài)變化制動的終點(diǎn)某一分區(qū)邊界某一分區(qū)邊界動態(tài)變化追蹤目標(biāo)點(diǎn)閉塞分區(qū)始端閉塞分區(qū)始端前車尾部空間間隔長度固定不固定動態(tài)變化第46頁，共49頁。項(xiàng)目 制式固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞系統(tǒng)組成簡單較復(fù)雜簡單功能簡單較強(qiáng)大強(qiáng)大列車定位技術(shù)軌道電路/計(jì)軸軌道電路/計(jì)軸列車自身定位列車定位精度一個(gè)軌道分區(qū)， 幾百米幾十米幾米地-車信息傳輸模擬軌道電路， 單向傳輸數(shù)字軌道電路， 單向傳輸環(huán)線/無線/波導(dǎo)管等，雙向傳輸?shù)?車傳輸