城轨列车自动原理.ppt

列车交通信号系统 1 列车交通信号的作用2 列车交通信号的特点3 列车交通信号系统组成4 轨道交通信号的起源和发展类型5 闭塞6 联锁7 自动控制 ATC 系统 1 列车交通信号的作用 信号是列车运行的凭证 信号设施用于指挥和控制列车运行 尽管投资额在整个工程中所占的比例低 通常在3 以下 但对于提高列车通过能力 提高运能 保证行车安全有着至关重要的作用 确保列车运行的安全 防止追尾和冲突 提高运行效率 实现列车运行的自动化 2 列车交通信号的特点 与轨道交通其他设施 系统一样 信号系统也沿用铁路的概念 设施和手段 列车轨道交通线路常 站间距大 运营范围广 运营线路条件差 隧道 弯道多 信号系统要根据我国当前列车运行这些特点加以改进 更新和发展 3 列车交通信号系统组成 列车交通信号系统是 信号 显示 闭塞 联锁 的总称 轨道交通信号系统是由各类信号显示 轨道电路 道岔转辙装置等主题设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系 4 轨道交通信号的起源和发展类型 信号的起源轨道交通信号起源于英国 最早的列车指挥是由一位带绅士礼帽 穿黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导运行的 他边跑边以各种手势发出信号指挥列车的前进和停止 4 1臂板信号 为确保安全 人们开始研究使用固定的信号设备 用一块长方形的板子 横向线路是停车信号 顺向线路是行车信号 可是 顺向线路的板子实际上很难观察 故又在顶端加块圆板 当必须在晚间开车时 就以红色灯光表示停车信号 白色灯光表示行车信号 1841年 英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示 装设在伦敦车站 这是铁路上首次使用臂板式信号机 4 2色灯信号机 上海地铁色灯信号机 4 3机车信号 将地面信号传递给机车 在司机操作台上显示 这就是机车信号 在线路条件不好 气候条件不好的情况下 机车信号的作用是不可估量的 机车信号 在轨道交通线路中 由于站间距小 运营线路条件差 仅仅靠机车信号显示 由司机来控制机车是很难做到大密度运营的 较为先进的轨道交通系统已摒弃了 用信号显示指挥列车 的旧有概念 引进了ATC AutomaticTrainControl 系统 司机台上显示的是反映列车运营的状态 5 闭塞 闭塞的概念 轨道交通运营中安全问题是最至关重要的 列车在轨道交通线路上运行是一维空间的问题 确定列车在线路的确切位置是保证安全的关键 特别是早期没有鉴别手段的情况下 闭塞的概念 闭塞 一般是指与外界隔绝的意思 这里说的闭塞是铁路信号的专用名词 是指列车进入区间后 使之与外界隔离起来 区间两端车站都不再向这一区间发车 以防止列车相撞和追尾 闭塞设备即为实现 一个区间 闭塞分区 内 同一时间只允许一列车占用 而设置的铁路区间信号设备 铁路应用的区间闭塞类型有人工闭塞 半自动闭塞和自动闭塞三类 5 1闭塞区段的划分 长久以来 均以车站作为闭塞区段1 车站值班员 眼见为实 作为判断标准 2 站间电报 电话多次确定作为允许列车通行的先决条件 3 各种形式的信号指挥列车运行 随着轨道交通电路的发展 完善 逐渐改为以轨道电路作为闭塞区段 列车交通的闭塞现在已开始取消固定 闭塞区段 的概念 从固定闭塞向移动闭塞方向发展 5 2人工闭塞 采用单路签闭塞的每一个区间 配有一根路签和10个路证 专供该区间使用 在区间两端的车站上 各设一个路签箱 路签是一个直径为25mm 长250mm的金属棒 一端镶有铜板 铜板的形状表示种类及所属区间 路签铜板的形状有五种 分别为圆形 方形 三角形 半圆形和鼓形 相同形状的路签 至少要间隔两个区间以上 以便于鉴别 防止发生事故 路证是80 80 2mm的金属牌 上端有凸出部分 使其只能投入本区间的路签箱内 在路证的中心有和路签相同形状的孔 表明其所属路签形状 每个区间的路证上有编号1到10 并标出 路证 字样 平时路签插在路签箱的钥匙孔里 此时能打开箱盖 取出路证 当路签由路签箱的钥匙孔里取出后 路签箱即被锁闭 不能再取出路证 5 2人工闭塞 人工闭塞后来发展为电话 报 闭塞和电气路签 牌 闭塞 5 3轨道电路 钢轨是导体 左右两根钢轨可以组成闭合电路 用来检查列车占用钢轨线路的状态 这就是轨道电路 轨道电路的出现 代表铁路自动信号的诞生 美国人鲁宾逊1870年发明了轨道电路 但真正实际应用于轨道交通中是20世纪30年代 没有列车进入的轨道电路 列车进入后的轨道电路 5 4半自动闭塞 人工开启信号 列车经过时自动关闭信号的闭塞方式 在进站和出站处各安装一个轨道电路 就可实现半自动闭塞 5 5自动闭塞 如果全线分段铺设轨道电路 每段轨道电路都设置信号 在列车占用该轨道电路线路时 信号自动显示红灯 前一段线路信号自动显示黄灯 再前一段线路信号自动显示绿灯 闭塞区段突破了 站 的限制 若车站区间8Km 一段轨道电路1 3Km 理论上站间可以同时有三列车 自动闭塞示意图 5 6轨道电路的连接接头 有绝缘接头轨道电路的缺点 有绝缘移频轨道电路的优点是传输距离长 信息量大 但随着无缝线路的出现 有绝缘轨道电路在运营中的最薄弱环节是其轨端绝缘节 故障率比较高 逐步暴露出其在自动闭塞系统中的不适应性 因此 需要将有绝缘轨道电路进行无绝缘改造 无绝缘轨道电路示意 1 无绝缘轨道电路示意 2 无绝缘轨道电路示意 3 无绝缘轨道电路示意 4 轨道电路中再并联一个同样的电路则可以在这个电路中产生振荡信号 这就是接收端 无绝缘轨道电路 列车进入则产生短路 车轴短路 振荡信号消失 发出另一种信号 在相连的轨道电路中 使用不同的信号加以区分 可以不相互干扰 可以区分不同的轨道交通线路区段 进而将控制信息通过轨道电路送到机车上 无绝缘轨道电路的应用 移动闭塞的概念 列车运行间隔自动调整亦称移动闭塞 移动闭塞不需要将区间划分成若干固定的闭塞分区 而是在两个列车之间自动调整运行间隔 使之保持一定的安全距离 移动闭塞使两列车之间的间隔最小 从而提高了区间内的行车密度 大大提高区段的通过能力 CBTC CommunicationBasedTrainControl CBTC使用的是无线移动闭塞技术 靠移动列车间的通信来实现控制 从而缩短了列车间的安全制动距离 CBTC技术所需要的沿线硬件设备少 CBTC 这种特殊闭塞装置具有安全可靠 维修量小 成本低 节省人力 办理闭塞速度快 效率高 还可避免因线路中断而引起闭塞失效等一系列突出优点 从1983年开始 迅速在日本 美国 加拿大 英国 原联邦德国等发达国家的一些小运量的单线区段得到了推广应用 上海地铁8号线也准备采用这种闭塞形式 6 联锁 联锁的概念 它是在线路中引进了道岔 线路平面由 一维 变为 两维 后产生的 为了确定车辆在线路平面中的位置 必须首先确定列车走的线路 既确定 进路 若要列车进入确定的线路 则必须扳动相关的道岔 扳动道岔后 不能让其他人员再扳动这组道岔 即必须 锁定 道岔 若要司机知道走的线路 则必须给出相应明确的信号 6 1联锁定义 联锁 是指为保证行车安全 而将轨道交通线路中的所有信号机 轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约 互为控制的连带环扣关系 即 联锁 关系 6 3微机联锁 利用微型电子计算机对车站值班员操作命令及现场设备表示信息进行逻辑计算 以实现对信号机 轨道电路及道岔转辙机等设备进行集中控制的车站联锁设备 联锁控制器设于设备集中站信号设备室内 其中图例说明 BS为骨干交换机 AS为接入交换机 ATS LCW为现地控制工作站 MSW为维护工作站 RI为继电接口 TR为分线架 ACS为计轴主机 TS为终端服务器 TDI为发车计时器 联锁设备配置 7 列车自动控制 ATC 系统AutomaticTrainControl 列车自动防护 ATP 子系统AutomaticTrainProtection列车自动监控 ATS 子系统AutomaticTrainSupervision列车自动运行 ATO 子系统AutomaticTrainOperation ATC系统 ATC系统 列车按地面传送的速度 或距离 信息 自动控制列车运行的信号设备 后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件 在车内连续地显示出容许的速度信息 或按设定的运行条件达到容许速度的距离信息 根据上述信息 列车自动地控制运行速度 进行超速防护 确保列车高效 安全的运行 7 1列车交通ATC系统的特点 传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车命令 这种制式基本上是依赖司机进行速度控制和调整 依靠司机保证行车安全 ATC系统将机车信号作为主体信号 传递给列车的信号是具体的速度或距离信息 列车按调度人员设置的时刻表 实现自动运行 自动折返 自动调整停站时分 以及运用程序定位实现列车在车站的停车控制 ATO 列车自动运行子系统 ATO子系统主要用于实现 地对车控制 即用地面信息实现对列车驱动 制动的控制 使用ATO子系统后 可以使列车经常处于最佳运行状态 避免了不必要的 过于剧烈的加速或减速 因此明显提高了乘坐的舒适度 提高了列车准点率及减少轮轨磨损 ATO子系统与列车的再生制动相配合 可以节省电能的消耗 ATS 列车自动监控子系统 ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制 辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理 它给行车调度人员显示全线列车的运行状态 监督和记录运行图的执行情况 在列车因故偏离运行图时及时做出反应 提出调整建议或者自动修整运行图 通过ATO的接口 向旅客提供运行信息通报 列车到达 出发时间 运行方向 中途停靠站名 ATP 列车自动防护子系统 ATP子系统是ATC系统的核心和关键 ATP子系统具有实现列车的间隔控制 超速防护 进路的安全监控 车门和站台屏蔽门的控制等功能 7 3中央控制室 车站控制室 车载ATC 车载子系统负责确定列车位置 监测列车速度 保证适当的制动次序 管理列车的控制模式并根据ZC所提供的信息来控制列车 列车自动防护 ATP 接收天线 列车自动防护 ATP 接收天线 车次多次交换信息保