城市轨道(地铁)-ATC基础(一).ppt

1、2020/11/3,Page 1,张化锴 7/08/2009,城市轨道交通信号与通信系统 -区间闭塞,2020/11/3,Page 2,区间闭塞培训目标,培训目标 列出列车定位技术的分类 掌握固定闭塞、准移动闭塞和移动闭 塞的原理 掌握无线移动通信、查询应答器定位 掌握移动闭塞与固定闭塞的区别 掌握移动闭塞列车行车间隔的分析,2020/11/3,Page 3,区间闭塞闭塞技术的发展,区间：是指两个车站之间的铁路线路。 闭塞：用信号或凭证，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法称为行车闭塞法，简称闭塞。 闭塞设备：用以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备。,2020/11/3,Page 4,区间闭塞闭塞

2、技术的发展,时间间隔法 空间间隔法,2020/11/3,Page 5,区间闭塞闭塞技术的发展,行车闭塞制式 电报或电话闭塞 路签或路牌闭塞 半自动闭塞 自动闭塞,电话闭塞则是当基本闭塞设备不能使用时，根据列车调度员的命令所采用的代用闭塞方法,2020/11/3,Page 6,区间闭塞闭塞技术的发展,自动闭塞 交流计数电码自动闭塞 极性频率脉冲自动闭塞(简称极频) 移频自动闭塞,2020/11/3,Page 7,区间闭塞闭塞技术的发展,自动闭塞,自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机显示而司机凭信号行车的闭塞方法。 自动闭塞是在列车运行过程中自动完成闭塞作用的。它将一个区间

3、划分为若干小段，即闭塞分区 每个闭塞分区内都装设轨道电路，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来。,2020/11/3,Page 8,区间闭塞闭塞技术的发展,自动闭塞的优点 提高区间通过能力。 减轻车站值班人员的劳动强度。 因而确保列车在区间运行的安全。 自动闭塞还能为列车运行超速防护提供连续的速度信息，构成更高层次的列车运行控制系统，保证列车高速运行的安全。,2020/11/3,Page 9,区间闭塞列车定位技术,主流的定位技术 GPS 无线移动通信 查询应答器 感应环线 轨道电路 车速传感器,2020/11/3,Page 10,区间闭塞列车定位技术,GPS定位原理（一）-基本公式 距

4、离（D）=速度（V）*时间（T） 光速（C）=30万公里/秒 AB间距离=(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2)1/2 其中：A点坐标（X1，Y1，Z1） B点坐标（X，Y，Z）,2020/11/3,Page 11,区间闭塞列车定位技术,2020/11/3,Page 12,区间闭塞列车定位技术,GPS定位原理（二）-求解方法 C(t1-t)=(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2)1/2 (1) C(t2-t)=(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2)1/2 (2) C(t3-t)=(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2)1/2 (3) C(t4-t)=(x4

5、-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2)1/2 (4),2020/11/3,Page 13,区间闭塞列车定位技术,GPS定位原理（三）-系统缺陷 技术原因 存在其他制约因素,2020/11/3,Page 14,区间闭塞列车定位技术,无线移动通信-原理,2020/11/3,Page 15,区间闭塞列车定位技术,查询应答器,2020/11/3,Page 16,区间闭塞列车定位技术,查询应答器,运用最为广泛 车载查询器、地面应答器和轨旁电子单元组成。列车点式定位。 地面应答器安装点的定位精度较高 维修费用低、寿命长、适应恶劣条件,只能给出点式定位信息，采用混合定位法,2020/11/3,Page

6、17,区间闭塞列车定位技术,查询应答器,2020/11/3,Page 18,区间闭塞列车定位技术,查询应答器,2020/11/3,Page 19,区间闭塞列车定位技术,感应环线,2020/11/3,Page 20,区间闭塞列车定位技术,感应环线,定位原理 特点,2020/11/3,Page 21,区间闭塞列车定位技术,轨道电路,基于轨道电路的列车定位是一种粗精度检测列车位置的方式。 轨道电路定位方式的优点是经济、方便、可靠性高，既可以实现列车定位，又可以检测轨道的完好情况； 缺点是定位精度取决于轨道电路的长度，不精确，无法构成移动闭塞。,2020/11/3,Page 22,区间闭塞自动闭塞原理

7、,自动闭塞通过列车检测设备自动地检查闭塞分区的占用情况，根据轨道的占用和空闲状态，通过信号机自动地变换其显示，以指示列车运行。,2020/11/3,Page 23,区间闭塞自动闭塞,自动闭塞的分类 按行车组织方法:单向和双向 按信号机的显示制式:三显示和四显示 按设备放置方式:分散安装式和集中安装式 按信息的特征:交流计数电码、极频和移频等 按是否设置轨道绝缘：有绝缘和无绝缘 另外，还有采用计轴电路来检测列车占用和出清闭塞分区的计轴闭塞,2020/11/3,Page 24,区间闭塞自动闭塞,固定闭塞 分级速度控制模式 轨道电路或计轴装置 追踪目标点 后行列车开始制动的计算点 两点固定 空间间隔

8、的长度是固定,2020/11/3,Page 25,区间闭塞自动闭塞,2020/11/3,Page 26,区间闭塞移动闭塞技术,三显示自动闭塞 四显示自动闭塞 多信息自动闭塞,2020/11/3,Page 27,区间闭塞自动闭塞,准移动闭塞 目标距离控制模式(又称连续式一次速度控制) 不设定每个闭塞分区速度等级，一次制动 追踪目标点 后行列车开始制动的计算点 空间间隔的长度不固定 ,2020/11/3,Page 28,区间闭塞自动闭塞,移动闭塞方式 目标距离控制模式 追踪目标点 后行列车从最高速开始制动的计算点 空间间隔的长度 无线通信、无线定位技术、有线方式,2020/11/3,Page 29

9、,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞原理 CBTC 取消了以信号机分隔的固定闭塞区间 CBTC是未来轨道交通自动化控制发展的方向，而移动闭塞技术代表了未来闭塞制式的发展方向。,2020/11/3,Page 30,区间闭塞移动闭塞技术,列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运行位置和运行状态确定，所以闭塞区间随着列车的行驶，不断地向前移动和调整，故称为移动闭塞。,2020/11/3,Page 31,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的工作原理 通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的

10、防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。,2020/11/3,Page 32,区间闭塞移动闭塞技术,2020/11/3,Page 33,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞特点（1） 移动闭塞的线路取消物理层次上的分区划分，将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元，每个单元长度为几米到十几米之间，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区的长度也是动态变化的。,2020/11/3,Page 34,区间闭塞移动闭塞技

11、术,移动闭塞特点（2） 移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息(如先行列车位置、移动授权等)传递给列车，控制列车运行。,2020/11/3,Page 35,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的关键技术 列车定位 列车间距 目标点,2020/11/3,Page 36,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的列车定位 地面设备和车载设备共同完成 车轮转速计 地面定位设备,2020/11/3,Page 37,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的列车间隔 安全运行的重要保证 取消了以

12、信号机分隔的固定闭塞区间 运行间隔距离由运行位置和状态确定 列车间隔包括安全制动距离和安全距离,2020/11/3,Page 38,区间闭塞移动闭塞技术,2020/11/3,Page 39,区间闭塞移动闭塞技术,车载设备反应时间 列车在超速状态下，延迟是由于车载信号设备进行译码和确认产生的。 最不利的情形是通过轨道电路后再重新建立车载信号。 特殊情况,2020/11/3,Page 40,区间闭塞移动闭塞技术,全加速时间 列车全速前进由ATP超速检测时间和车载切断电源保证时间组成,2020/11/3,Page 41,区间闭塞移动闭塞技术,切断电源惰行时间 列车完全依靠坡度和曲线的影响来进行加速和

13、减速。如果切断电源保证时间没有包括这一影响，它可能被切断电源时间覆盖，而且制动至少还没有建立到最小量。,2020/11/3,Page 42,区间闭塞移动闭塞技术,紧急制动建立 列车转换到全减速，假设产生一半的紧急制动率，由坡度和曲线来调节。,2020/11/3,Page 43,区间闭塞移动闭塞技术,紧急制动率 车辆制造商所能保证的最小紧急制动率,一般的值为118-312 kmhs。,2020/11/3,Page 44,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞安全距离的计算 安全距离是基于列车安全制动模型计算得到的一个附加距离。它保证追踪列车在最不利条件下能够安全地停止在前行列车的后方，不发生冲撞。,20

14、20/11/3,Page 45,区间闭塞移动闭塞技术,2020/11/3,Page 46,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的目标点 目标点是列车移动的凭证 列车可以运行至该点，但不能超过 移动闭塞不断前移列车的目标点 在两列列车之间形成一个移动的闭塞区间,2020/11/3,Page 47,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的技术特点 车地之间双向、连续、高效的信息通信 列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上设定的安全距离 不需要预先设置固定的闭塞分区 速度曲线是连续的，不是阶梯形的 制动的起始点和终点是动态的,2020/11/3,Page 48,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的技术特点,2020/11/3,Page 49,区间闭塞移动闭塞技术,移动闭塞的优势 移动闭塞不受环境影响。 列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大 缩小列车运行间隔，从而提高了行车密度 从投资的角度看，综合造价低。维护资金上室外硬件设备