城市軌道交通聯(lián)鎖設備

第二節(jié)聯(lián)鎖設備城市軌道交通車站大多數(shù)僅有列車到達、停靠、上下乘客、出發(fā)等作業(yè)，沒有調(diào)車作業(yè)。因而，在車站線路設置方面也較簡單，僅需兩條運行線，無需配備其他線路。但在部分需要折返作業(yè)的車站（如終點站，區(qū)間站等），或許進行其他調(diào)車作業(yè)的車站（如配置出入車輛基地線路的車站，聯(lián)絡線出岔處車站設有渡線可供轉(zhuǎn)線的車站等），以及在車輛基地、材料廠等需要調(diào)車作業(yè)的部門則設有較多的線路；為了保證調(diào)車作業(yè)的安全，不致形成沖撞、追尾等可能，軌道交通系統(tǒng)采用聯(lián)鎖的辦法來防護保障。調(diào)車作業(yè)是列車在車站內(nèi)有目的地移動位置的作業(yè)過程，即轉(zhuǎn)線作業(yè)過程。軌道交通線路之間由道岔來連接，因此，道岔是列車進入那一段線路作業(yè)的決定因素。至于列車線能否進入那一段線路安全調(diào)車，則需要根據(jù)整個車站其他相關線路開通的情況決定，從而需要設置信號機來防護和指揮。聯(lián)鎖設備解決了上述相關問題。（一）聯(lián)鎖為了保障行車安全，進路需要由信號機進行防護。道岔位置不準確，或者進路上有車，防護條進路的信號機就不能開放；信號機不開放，就是禁止列車開到進路里去，以保證列車運行安全?？刂粕鲜龅啦怼⑦M路和信號并實現(xiàn)這三者之間的聯(lián)鎖關系的設備，稱為車站聯(lián)鎖設備，簡稱車站聯(lián)鎖。一、聯(lián)鎖基本概念（二）進路進路是指列車在車站內(nèi)（或車輛基地等部門）運行的路徑。進路的劃分原則：①進路的始端一般是信號機；②進路包括信號機所防護的軌道區(qū)段和道岔；③一架信號機可作為幾條進路的始端；④進路的終端可以是信號機、站界標及警沖標、股道終端。列車進路是指列車在車站到達、出發(fā)、通過的作業(yè)進路；調(diào)車進路是指列車調(diào)車作業(yè)通過的進路；敵對進路是指兩條或兩條以上的進路有一部分重疊或交叉，有可能產(chǎn)生沖突的進路。（三）聯(lián)鎖的要求（1）開通進路的道岔位置未確定到位之前，防護該進路的信號機不能開放。（2）進路的道岔開通之后，即進入鎖閉狀態(tài)不能再轉(zhuǎn)換，防護該進路的信號機能開放，敵對進路信號機不能開放。（3）在主體信號未開放之前，預告信號、復示信號均不能開放。(一）6502型電氣集中聯(lián)鎖設備該設備也稱為大站繼電器電氣集中聯(lián)鎖設備，其主要設備分為室內(nèi)設備和室外設備。二、電氣集中聯(lián)鎖1、室內(nèi)設設備（1）控制臺和顯示屏：采用模塊拼裝式顯示屏，進路按鈕式控制臺。主要用于集中控制和監(jiān)督各條作業(yè)進路的道岔轉(zhuǎn)換，信號開放與關閉，進路排列開通與鎖閉?？刂婆_與顯示屏所在地往往就是車站（車輛基地）的控制中心。（2）區(qū)段人工解鎖按鈕盤：在道岔區(qū)段因發(fā)生故障導致進路無法解鎖，或關閉信號的設備發(fā)生故障時，可以采用區(qū)段人工解鎖按鈕盤上的相關按鈕來解鎖進路、關閉信號。（3）繼電器組合和組合架：由于6502型電氣集中聯(lián)鎖設備中繼電器數(shù)量較多，為組裝及測試檢修方便可靠，將相關的繼電器集中安置組成繼電器組合，并安裝在不同的繼電器組合架。（4）電源屏：為不間斷的提供電氣集中聯(lián)鎖設備所需的各種交流電源和直流電源，而專門設置的電源供應設備。（5）分線盤：作為室內(nèi)與室外電纜連接的專門設備。2、室外設備

（1）色燈信號機：設置在各進路規(guī)定位置的固定信號機，如進站、出戰(zhàn)、調(diào)車、復示等信號機。（2）電動或氣動道岔：配置電動轉(zhuǎn)轍機的電動道岔或配置有氣動裝置的氣動道岔，均可實現(xiàn)遠程集中操縱、監(jiān)督、控制。電動轉(zhuǎn)轍機是通過電動機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為齒條平移，從而帶動道岔尖軌（可動軌道岔還包括轍叉心）平移，形成道岔開通不同股道的功能，如單開道岔就有定位與反位兩種位置。

氣動裝置是通過電控閥控制高壓空氣通路不同的狀態(tài)帶動傳動裝置，達到道岔尖軌平移，轉(zhuǎn)換道岔開通不同股道的目的。（3）軌道電路：用于監(jiān)督進路是否空閑，傳輸相關信息。如當進路空閑時，顯示屏上該進路的表示光帶無燈光顯示；當進路有車占用時，顯示屏上該進路的表示光帶亮紅色。防護該進路的信號機也會因軌道電路呈“分路狀態(tài)”而關閉。（4）室外導線：分為信號電纜、道岔電纜、軌道電纜，均采用地下電纜方式布置。如圖5.7所示，信號電纜用虛線表示，道岔電纜用實現(xiàn)表示，軌道電纜用點畫線表示。（1）操作簡便，可以滿足聯(lián)鎖要求。1、排列進路：按壓進路始端與終端按鈕，該進路相關道岔自動轉(zhuǎn)換到位，并鎖閉；防護該進路信號機自動開放；敵對進路信號機關閉，并鎖閉。2、進路解鎖：當列車占用進路后，形成軌道電路分路，防護該進路信號機自動關閉；當列車出清該進路后，進路自動解鎖。（二）6502型電氣集中聯(lián)鎖設備特點（2）顯示清晰直觀。1、道岔位置表示燈：顯示定位與反定位；2、信號機表示燈：顯示信號機信號色；3、進路表示燈：采用逐段表示光帶與股道占有情況表示燈結合方式。當股道無車占有空閑時，股道表示燈不亮；當股道上進路已排通時，股道上顯示白色光帶；當股道上進路已有列車占用時，逐段顯示紅色光帶；當股道上列車全部占用時，股道表示燈亮紅燈（解閉）；當股道上列車出清時，所有表示燈熄滅（解鎖）。（3）可以逐段解鎖，可以排列迂回進路，可以排列中途折返進路。6502型電氣集中因應用年代較久，已逐步國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖設備取代。目前，我國城市軌道交通車輛段的作業(yè)方式主要是列車的進、出段和段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)，與國家鐵路區(qū)段站作業(yè)方式幾乎完全相同，采用國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖設備和微機監(jiān)測設備完全能夠滿足運營和接口要求。三微機聯(lián)鎖微機聯(lián)鎖是一種新型的車站自動控制系統(tǒng)，要求在保證安全檢查的情況下，以最經(jīng)濟、合理的技術措施提高運輸效率，改善勞動條件。微機聯(lián)鎖與電氣集中聯(lián)鎖的區(qū)別在于：微機聯(lián)鎖保留了電氣集中聯(lián)鎖的室外設備；室內(nèi)保留了電源屏、分線盤。而道岔啟動電源、信號燈電路、軌道電路、聯(lián)鎖網(wǎng)路、選岔網(wǎng)路均有微機聯(lián)鎖取代。邏輯聯(lián)鎖完全由計算機完成，只在執(zhí)行環(huán)節(jié)保留了部分繼電器。全電子化的微機聯(lián)鎖完全取消繼電器，由故障—安全的電子電路直接控制室外的信號機和轉(zhuǎn)轍機。操作上控制臺小型化、智能化。對操作有豐富的漢字提示，操作方法也多樣化。微機聯(lián)鎖與繼電聯(lián)鎖相比優(yōu)越性有以下幾點：（1）體積小、可靠性高、可實現(xiàn)無維修，為信號技術結構的改革創(chuàng)造了條件。（2）微機聯(lián)鎖系統(tǒng)功能更加完善，繼電聯(lián)鎖受站場的電路網(wǎng)絡層次和結構、繼電器數(shù)量以及網(wǎng)路線的多寡等限制，在功能及功能擴展方面均受到限制。對上述限制，微機聯(lián)鎖系統(tǒng)通過少量硬件和軟件開發(fā)即可解決。（3）微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的信息量大為豐富，利用當前的各種網(wǎng)絡手段可與其他行車調(diào)度指揮系統(tǒng)、列車控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，提供及交換各種信息以使協(xié)調(diào)工作。（4）微機聯(lián)鎖系統(tǒng)易于實現(xiàn)系統(tǒng)自身化管理，利用自診斷、自檢測功能及遠距離聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠距離診斷。（5）隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微機聯(lián)鎖的投資將越來越低，與繼電聯(lián)鎖相比將更占優(yōu)勢。（6）微機聯(lián)鎖是雙機熱備系統(tǒng)，任何一點故障均不會影響行車。維修更加方便，出現(xiàn)故障的一系列脫離系統(tǒng)，將故障的電路板更換，就可排除故障。目前，微機聯(lián)鎖在廣州等地鐵公司已得到了應用，且效果良好。第三節(jié)閉塞設備一、閉塞的基本概念（一）閉塞的定義為了保證列車運行的安全，在組織列車運行時，通過設備或人工控制，使連續(xù)發(fā)出的列車保持一定間隔安全行車的辦法稱為行車閉塞法（二）閉塞的方式

1.時間間隔法時間間隔法即按規(guī)定的時間間隔向區(qū)間發(fā)車，以時間間隔作為閉塞條件的閉塞方法。不能保障在同一時間同一區(qū)間內(nèi)只有一個列車占用的安全條件，可適用于道路汽車交通的運行組織。由于按時間間隔法行車，不易嚴格保持前后列車間的安全間隔，如果進路辦理疏忽或司機操作不當，容易發(fā)生追尾事故。因此，正常情況下，軌道交通不宜采用此法行車。只有在特殊的情況下，如一切電話中斷時才準許采用時間間隔法，并且要有安全保證措施。2.空間間隔法在同一時間、在同一區(qū)間只有一個列車占用，即前行列車與續(xù)行列車始終保持一定的空間間隔，適用于軌道交通。按空間間隔法行車時，行車閉塞法有基本閉塞法和代用閉塞法兩類?；鹃]塞法是指是用基本閉塞設備室采用的行車閉塞法。在自動閉塞設備線路上，基本閉塞法是連續(xù)發(fā)出列車，以閉塞分區(qū)、軌道電路區(qū)段，或者以列車制動距離加上安全防護距離作為安全間隔運行。在非自動閉塞設備線路上，基本閉塞法師連續(xù)發(fā)出列車以站間區(qū)間作為安全間隔運行。代用閉塞法是指基本閉塞設備因故不能使用時臨時采用的行車閉塞法，電話閉塞法是常用的代用閉塞法。（三）軌道交通常見的閉塞制式

1.半自動閉塞采用車站出站信號機的允許顯示信號作為列車占用站外區(qū)間的列車憑證，區(qū)間兩端的值班員通過專門的閉塞機來辦理閉塞手續(xù)，即由發(fā)車站值班員請求占用區(qū)間，由接車站值班員認可接車，發(fā)車站才能開放發(fā)車信號；當列車進入?yún)^(qū)間時，發(fā)車信號關閉，區(qū)間處于閉鎖狀態(tài)；只有當接車站值班員確認列車到達之后，才能使閉塞機處于解鎖狀態(tài)，才能辦理第二次列車占用區(qū)間的閉塞手續(xù)。其中，辦理手續(xù)有值班員人工完成，信號現(xiàn)實的轉(zhuǎn)換則是由運行中的列車自動完成的，故稱為版自動閉塞。由于不自動閉塞制度保障了兩個車站之間區(qū)間僅有一個列車運行，因此，區(qū)間運行安全得到了保障；但線路通行能力較低，適用于單線軌道交通。2.自動閉塞

將站間區(qū)間劃分為若干個小區(qū)間（稱為閉塞分區(qū)），并設置通過信號機進行防護。由車站出站信號機和區(qū)間內(nèi)通過信號機的顯示共同作為列車占用的列車憑證。而且，出站信號機的關閉與通過信號機的信號顯示變化，均由行進中的列車來自動完成（除了出站信號機的開放仍由車站值班員在排列列車進路時完成，已包含在連鎖環(huán)節(jié)中），故稱之為自動閉塞，自動閉塞使站間區(qū)間可有多個列車同時占用（只要能保持安全間隔），同時還能對區(qū)間內(nèi)是否有列車占用的信息進行檢查監(jiān)督，是列車運行自動化控制的基礎。軌道交通采用的基本閉塞設備主要是自動閉塞設備。按區(qū)間線路是否劃分固定的閉塞分區(qū)或軌道電路區(qū)分段，自動閉塞信號系統(tǒng)有固定閉塞和移動閉塞兩種；按信號顯示制式分，自動閉塞信號系統(tǒng)有三顯示帶防護區(qū)段和四顯示兩種。（1）固定閉塞：固定閉塞將區(qū)間線路劃分為若干個閉塞分區(qū)或軌道電路區(qū)段，列車間隔為若干個閉塞分區(qū)或軌道電路區(qū)段，列車制動的起點和終點總是在分界點位置，最小列車間隔時間約為120秒。它基于多信息移頻軌道電路，采用臺階式速度控制模式，屬于20世紀80年代技術水平。西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號線ATP、ATO系統(tǒng)屬于此種類型。（2）移動閉塞：移動閉塞沒有固定劃分的閉塞分區(qū)或軌道電路區(qū)段，列車間隔按后行列車制動距離加上安全防護距離控制。列車間隔是動態(tài)的，隨著列車移動而移動。列車制動的起點和終點均無分界點位置限制，最小列車間隔時間約為80秒。由于列車見的最小運行間隔距離有列車在線路上實際運行位置和運行狀態(tài)確定，閉塞分區(qū)隨著列車的行駛，不斷向前移動和調(diào)整，這種自動調(diào)整列車運行間隔的閉塞系統(tǒng)稱之為移動閉塞。移動閉塞取消了傳統(tǒng)的軌道電路，線路上的列車連續(xù)不斷地把運行的信息，如列車速度、位置、牽引重量等通過通信系統(tǒng)向控制中心傳送，經(jīng)控制中心連續(xù)不斷地掌握先列車和后續(xù)列車的間隔距離，當追蹤列車和后續(xù)列車的間隔等于后車的通用制動距離家安全距離時，控制中心向追蹤列車發(fā)出惰行或制動的命令，是后續(xù)列車與先行列車的間隔距離加大，從而確保列車運行安全。列車的間隔距離不是固定不變的，而是與列車運行的速度有關，當速度高時，兩列車的間隔距離就會加大，反之就縮短。這種閉塞方式能夠在確保列車安全的條件下，最大限度地增大行車密度，提高運行能力。目前它已成為城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。軌道交通采用移動閉塞系統(tǒng)的優(yōu)點如下：（1）能輕松達到90秒的行車間隔要求，且當需求增長而需要調(diào)整運營間隔時，無需改變或增加硬件。（2）可取消區(qū)間的信號機、軌道電路等地面設備，降低系統(tǒng)的安裝維護費用；利用其精確的控制能力，可以有效地通過在折返區(qū)域調(diào)整速度曲線來減少在盡端折返線的行走防護距離，從而減少折返站的土建費。（3）車上一地面可靠傳輸?shù)男畔⒘看螅阌趯崿F(xiàn)全程無人自動駕駛。全程無人自動駕駛方式是列車上沒有任何駕駛員或工作人員的全自動方式。暫停、發(fā)車、運行、折返、入庫等過程由控制中心直接管理。主控中心可以更精確的控制列車按運行圖運行，減少了列車在區(qū)間不必要的加速、制動，可節(jié)省能源，增加旅客舒適度；同時這種方式具備非常高的靈活性，對突然增長的能力需求和不可預見的事件具備敏捷的反應能力。（4）易于實現(xiàn)列車雙向運行。當軌道交通因線路、車輛等故障造成運行中斷時，可通過組織臨時反向載客運行來保持軌道交通系統(tǒng)不間斷運作。在北京奧運會開幕前夕，北京地鐵10號線（奧運支線）已正式開通運營，這是世界上第一條開通即采用了無線移動閉塞信號系統(tǒng)（CBTC）的城市軌道交通線路。地鐵的信號系統(tǒng)相當于人的神經(jīng)中樞，可以對每輛地鐵列車的位置進行追綜確認，并下達運營命令。以前的地鐵線路均采用站間閉塞信號系統(tǒng)，這種系統(tǒng)信號裝置放在站臺或地鐵軌道上，只能大體確定列車的位置。而北京地鐵10號線（奧運支線）則采用世界上最先進的無線移動閉塞方式，將信號裝置放在每列列車上，這好比是將固定電話變成了移動電話，指揮中心可以時刻精確的掌握列車的位置，下達命令也將更為準確，運營間隔時間可大大縮短。北京地鐵10號線總長24km，擁有22座車站，其中6座為換乘站，線路連接城市的西北和東南地區(qū)，是唯一一條與奧運支線和機場線相連的地鐵線。據(jù)介紹，根據(jù)工人錄入的擬運營車輛數(shù)目、站臺多少以及各站停留時間等數(shù)據(jù)，列車自動控制系統(tǒng)能自動生成256種列車時刻表。正常運