yuyi列车运行控制系统第三章列控系统基本原理与组成.ppt

第三章 列控系统基本原理与组成,1、行车闭塞的概念、原理和具体方法 2、速度防护的概念、原理和具体方法 3、典型列控系统的系统结构,内 容,要 点, 不同闭塞方式的原理与异同点； 速度防护的基本原理，以及阶梯控制和速度距离模式曲线控制二种方式之间的异同点； 列控系统的系统原理，以及固定闭塞和移动闭塞方式下列控系统行车许可的生成方法和系统结构。,第三章 列控系统基本原理与组成,一、闭塞概念 当列车运行时，为了保证列车之间不追尾，必须让列车之间保持一定的间隔，即行车间隔。 行车间隔的方法： 时间间隔法 空间间隔法 时间间隔法：用时间来控制前后二列列车之间间隔的方法。这种方法出现在早期，随着列车速度和密度的不断提高，这种方法已无法保证列车的安全，故已很少使用。 空间间隔法：将线路划分成若干个区段，在每个区段内同时只准许一列列车运行的行车方法。这种方法能有效地控制前后二列列车之间的距离，它是目前使用最为广泛的行车间隔方法。,第一节 行车闭塞,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,遵循一定规定，使用信号或凭证，来保证列车按照空间间隔方式运行的技术方法，叫闭塞行车法，简称闭塞。,下行,上行,复线,下行,单线,上行,站界,站界,车站与区间的分界线,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,1、按发展过程和实现方法分,人工闭塞、半自动闭塞、自动闭塞。,人工闭塞：,采用电气路签或路牌作为列车占用区间的凭证，由接车站值班员检查区间是否空闲的比闭塞方法。,特点：凭证交接和区间空闲检查均有人工完成，安全保证不高，目前基本不用。,半自动闭塞：,人工办理站间或所间的闭塞，列车凭出站信号显示发车，列车发车后出站信号自动关闭的闭塞方法。,特点：,闭塞办理和区间空闲检查仍有人工完成，行车凭证采用信号显示方式。,自动闭塞：,由设备自动办理闭塞区段的闭塞手续，列车凭闭塞区段入口处的信号显示进入闭塞区段，进入后该区段入口信号自动关闭的闭塞方法。,特点：,闭塞办理和区段空闲检查有设备自动完成，行车凭证采用信号显示方式。,二、闭塞分类,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,下行,上行,复线单向自动闭塞示意图,站界,站界,出站信号机,进站信号机,通过信号机,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,2、按行车间隔的实现方式分,固定闭塞、虚拟闭塞、移动闭塞。,1）固定闭塞,行车间隔是有若干个长度固定的闭塞分区保证，每个闭塞分区的入口处有信号机（区间通过信号机）防护的一种空间间隔法。,基本原则：,1）不能授权列车进入已被另一列车占用的分区； 2）两追踪列车之间的间隔距离（若干个闭塞分区的长度）必须始终大于后续列车的制动距离（即在最不利条件下列车停车所需的最大距离）。,前面讲的自动闭塞，就属于固定闭塞。,固定闭塞的进一步分类：根据通过区间自动闭塞信号机的显示制式分类。,三显示自动闭塞、四显示自动闭塞、多显示自动闭塞。,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,（1）三显示自动闭塞,所谓三显示就是指通过信号有三种显示，即：红、黄、绿。,5GJ,3GJ,1GJ,1R,3R,1G,3G,5G,1,3,5,3GJ,3GJ,1XLJ,通道,5GJ,5GJ,3XLJ,通道,1GJ,1XLJ,JZ,JF,1号信号机,3GJ,3XLJ,JZ,JF,3号信号机,三显示自动闭塞的特征：,红灯：前一分区有车，停车 黄灯：隔一分区有车，警惕 绿灯：前方无车，通行,能预告前方二个闭塞分区的状态；,显示没有速度含义。,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,（2）四显示自动闭塞,所谓四显示就是指通过信号有四种显示，即：红、黄、绿黄、绿。,1,3,5,四显示自动闭塞的特征：,红灯：前一分区有车，停车 黄灯：隔一分区有车，限速 绿黄：隔二分区有车，警惕 绿灯：前方无车，通行,能预告前方三个闭塞分区的状态；,显示有速度等级（速差）含义。,例：我国最高时速160km/h的干线铁路四显示自动闭塞的速差规定：,红（H）灯：0km/h，即前方有车占用，不得冒进； 黄（U）灯：115/0，即进入闭塞分区时的允许速度 是115km/h，离开时的允许速度是 0 km/h； 绿（LU）黄：160/115，即进入闭塞分区时的允许 速度是160km/h，离开时的允许速度 是115km/h； 绿（L）灯：160/160，即进入闭塞分区时的允许 速度是160km/h，离开时的允许速度 还是160km/h。,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,（3）多显示自动闭塞,所谓多显示就是指通过信号有四种或四种以上的显示。,实际上，四种以上的显示已经不太可能在地面的通过信号机上显示了，通常要在列车驾驶室的机车信号或列控车载设备的人机界面（DMI）上显示。,H,U,L,LU,L,L,L,L,我国客运专线区间信号显示码序示意图,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,2）虚拟闭塞,所谓虚拟闭塞就是在存储于地面闭塞中心（如无线闭塞中心，RBC）的线路数据库（电子地图）中以虚拟方式将区间划分为若干个“固定”闭塞分区，并设置虚拟信号进行防护的一种闭塞方法。,轨旁自动闭塞设备,轨旁列车占用检测,信号机是实的，所以与信号机位置相对应的分区边界也是实的。,车载列车位置检测装置,车地无线电通信系统,1,3,5,地面无线闭塞中心（如：无线闭塞中心）,车载列车位置检测装置,线路数据库（电子地图）,虚拟闭塞分区、虚拟信号机,1,3,5,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,3）移动闭塞,所谓移动闭塞就是将前行列车的尾部作为闭塞分区的“入口”目标，实时地与前行列车保持安全制动距离的一种随车“移动”的自动闭塞方式。,列车1,列车2,列车2制动曲线,随车“移动”的闭塞分区“入口”,列车1制动曲线,列车0,随车“移动”的闭塞分区“入口”,列车运行方向,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,1、三显示自动闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,1,3,5,目视距离L目,闭塞分区长度L分,闭塞分区长度L分,接近距离L接,车长L车,最小间隔距离： L=L目+2L分+L接+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（L目+2L分+L接+L车）/v,式中：v列车的平均运行速度。,1,3,5,闭塞分区长度L分,闭塞分区长度L分,车长L车,最小间隔距离： L=3L分+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（3L分+L车）/v,闭塞分区长度L分,或（考虑后续列车始终处在绿灯下运行）：,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,2、四显示自动闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,目视距离L目,闭塞分区长度L分,闭塞分区长度L分,接近距离L接,车长L车,最小间隔距离： L=L目+3L分+L接+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（L目+3L分+L接+L车）/v,式中：v列车的平均运行速度。,闭塞分区长度L分,闭塞分区长度L分,车长L车,最小间隔距离： L=4L分+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（4L分+L车）/v,闭塞分区长度L分,或（考虑后续列车始终处在绿灯下运行）：,1,3,5,闭塞分区长度L分,7,1,3,5,7,闭塞分区长度L分,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,3、多显示自动闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,最小间隔距离： L=L目+（n-1）L分+L接+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（L目+（n-1）L分+L接+L车）/v,或（考虑后续列车始终处在绿灯下运行）：,最小间隔距离： L=nL分+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（nL分+L车）/v,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,4、虚拟闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,最小间隔距离： L=L时延+（n-1）L虚分+L接+L车,最小追踪间隔时间： T=L/v=（L时延+（n-1）L虚分+L接+L车）/v,除了将实体闭塞分区长度改为虚拟闭塞分区长度，以及将目视距离改为列车位置识别时延距离外，其他与实体的计算方法相同。,时延距离L目,虚拟闭塞分区长度L虚分,虚拟闭塞分区长度L虚分,接近距离L接,车长L车,虚拟闭塞分区长度L虚分,L,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,5、移动闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,列车1,列车2,列车2制动曲线,列车1制动曲线,列车0,列车运行方向,1）考虑前方列车以同样的速度平行运行，即“撞软墙”方式,d,d制动1,d制动2,s,最小间隔距离： L=d+L车=d制动2-d制动1+s+L车,最小追踪间隔时间：T=L/v=（d制动2-d制动1+s+L车）/v,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,5、移动闭塞,三、不同闭塞方式的追踪间隔（时分）,列车1,列车2,列车2制动曲线,列车1制动曲线,列车0,列车运行方向,2）考虑前方列车0速度，即“撞硬墙”方式,d,d制动2,s,最小间隔距离： L=d+L车=d制动2+s+L车,最小追踪间隔时间：T=L/v=（d制动2+s+L车）/v,第三章 列控系统基本原理与组成,一、基本原理,人工驾驶存在超速、冒进信号等危及行车安全的隐患。,列车速度监督基本原理,第二节 速度防护,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,二、阶梯控制,1、入口速度检查控制,所谓阶梯控制实际上就是在固定闭塞的基础上，给每种防护信号机的显示规定一个速度含义，然后根据该速度含义进行列车运行速度的安全防护控制。,根据不同的速度控制安全防护策略，阶梯控制目前有如下二种方式：,列车将出口目标速度作为本分区的允许速度进行控制。, 将下一闭塞分区防护信号机的显示速度（含义） 作为本分区的允许速度。,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,二、阶梯控制,2、出口速度检查控制,列车将下一分区的允许速度作为本分区的出口目标速度进行控制。, 将本闭塞分区防护信号机的显示速度（含义） 作为本分区的允许速度。,由于这种方式在本分区没有超出允许速度，所以系统不会自动采取超速防护控制。为了防止列车在出口处超出下一分区的允许速度而造成冒进红灯信号的风险，这种控制方式需设双红灯防护区，即熟称的“双红灯防护”方式。,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,三、速度距离模式曲线控制,速度距离模式曲线：即列车的实时速度与制动距离间的关系曲线。,速度距离模式曲线控制方式：即列控系统根据列车前方的目标速度、目标距离，依据一定的速度距离模式曲线计算出列车当前的允许速度，并以此监控列车运行的一种控制方法。,前提条件：线路参数、列车制动性能等参数已知。,特点：在速度含义的基础上增加了距离含义。,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,三、速度距离模式曲线控制,1、分段曲线控制,前提条件：列控系统需从地面设备获得如下信息：,下一闭塞分区的入口速度； 下一闭塞分区的入口距离； 至下一闭塞分区的线路条件等。,在阶梯控制方式基础上发展而来的一种控制方式。,最小间隔距离：,L=dn,式中：d 表示当列车开始实施制动后，实现每一级速度差列车制动所需的最大距离； n 表示列车从最高速度制动至停车所需的分区数。,d=S1+S2+S3+S4,S1：车载设备接收地面列 控信号反映时间速度； S2：列车制动响应时间距 离； S3：列车制动距离； S4：安全冗余（过走）距 离。,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,2、目标距离控制,俗称一次制动速度控制方式。,1）基于固定闭塞的目标距离控制,三、速度距离模式曲线控制,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,2、目标距离控制,俗称一次制动速度控制方式。,1）基于固定闭塞的目标距离控制（准移动闭塞）,追踪间隔：,最小间隔距离：,L=L0+L2+L3,三、速度距离模式曲线控制,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,2）基于移动闭塞的目标距离控制,2、目标距离控制,三、速度距离模式曲线控制,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,四、二种控制方式的比较,第三章 列控系统基本原理与组成,第二节 速度防护,四、二种控制方式的比较,第三章 列控系统基本原理与组成,第一节 行车闭塞,第二节 速度防护,第三章 列控系统基本原理与组成,第三节 列控系统基本组成,本课程主要介绍目前在高铁、城市轨道交通和铁路干线上广泛使用的目标 距离控制方式的列控系统。,1、行车许可（MAMovement Authority）：即允许列车在基础设施限制的速度范围内运行到轨道上指定的位置。,行车许可终点 目标点 安全距离 行车许可信息,一、系统原理,第三章 列控系统基本原理与组成,行车许可终点（EOAEnd Of Authority）,第三节 列控系统基本组成,考虑因素：列车安全间隔、联锁防护。,可能的行车终点：,被占用闭塞分区（区间）的入口处（固定闭塞）； 前行列车安全后端的位置（移动闭塞）； 为进路设置的道岔警冲标。,目标点自行车许可终点扣除安全距离后的列车目标（停车）点,安全距离为绝对保证后续列车不超越行车许可终点而保留的空间余量，与安全防护算法和线路条件等因素有关。,行车许可信息,距行车许可终点的位置； 通过行车许可终点时的速度； 行车许可有效的时间。,第三章 列控系统基本原理与组成,第三节 列控系统基本组成,2、目标距离控制方式列控系统的一般功能结构,功能结构： 1）地面设备； 2）地车信息传输设备； 3）车载设备。,功能模块： 1）轨道占用检查； 2）行车许可生成； 3）地车信息传输； 4）列车测速定位； 5）列车防护控制； 6）人机界面。,