移动闭塞系统

1、LOGOY-WINLOGOContents移动闭塞的概念移动闭塞的概念1移动闭塞的原理及系统结构移动闭塞的原理及系统结构2移动闭塞与传统移动闭塞与传统ATCATC优缺点优缺点3移动闭塞移动闭塞系统的节能系统的节能4移动闭塞移动闭塞系统的发展趋势系统的发展趋势5CBTCCBTC中移动授权的计算中移动授权的计算6一、移动闭塞的概念 移动闭塞是基于区间闭塞原理发展起来的一种新型闭塞技术。它与固定闭塞相比，最显著的特点是取消了以信号机分隔的固定闭塞区间。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，称为移动闭塞。 移动闭塞是一种区

2、间不分割，根据连续检测先行列车位置和速度，进行列车间隔控制，确保后续列车不会与先行列车发生冲突，能够安全停车的列车安全系统。二、移动闭塞原理及系统结构1、移动闭塞原理 移动闭塞是基于区间闭塞原理发展起来的一种新型闭塞技术。它根据实际运行速度、制动曲线和进路上列车的位置,动态计算相邻列车之间的安全距离。根据当前的运行速度,后续列车可以安全地接近前一列车尾部最后一次被证实的位置,直至两者之间的距离不小于安全制动距离。 由此可见,它与固定闭塞相比,最显著的特点是取消了以信号机分隔的固定闭塞区间,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

3、移动和调整。 在移动闭塞技术中,闭塞区间仅仅是保证列车安全运行的逻辑间隔,与实际线路并无物理上的对应关系。因此,移动闭塞在设计和实现上与固定闭塞有比较大的区别。移动闭塞一般采用无线通信和无线定位技术来实现。图1 移动闭塞系统的安全行车间隔2 系统结构 移动闭塞系统主要由地面控制中心设备、轨间传输电缆及车载设备组成，如图 2 所示。图2 采用轨间电缆的移动闭塞系统（1）地面控制中心 按地理位置预存了诸如线路坡度、曲线半径、缓行区段位置与长度等各种地面信息，除此之外，沿线的信号显示、道岔位置以及列车的车长、制动率、所在位置、实时速度等有关信息不间断地通过轨间电缆传输到地面控制中心进行处理。（2）车

4、地信息双向通信 车地信息双向通信是利用敷设在轨道中间的交叉感应环线进行的。通常的做法是在2根钢轨之间敷设交叉感应环线，一条环线固定在轨道中央的道床上，另一条环线固定在轨腰的下方，它们每隔一定距离 （一般为25 m）进行交叉。室内和室外设备之间的联系是采用控制中心和沿线设置的若干个中继器2级控制方式来实现，如图3所示。图3 移动闭塞系统的2级控制（3） 车载设备 车载设备主要由车载计算机单元、接收感应线圈、收发电路、操作指示盘、制动接口、路程脉冲发生器等设备所组成。 车载计算机控制单元是控制系统的核心部分，是一个三取二的冗余系统。控制单元主要通过车载感应线圈与地面轨道环线之间相互交换信息，从地面

5、接收相关控制信息，同时可以通过感应线圈向地面传递列车运行速度等信息，以实现车地双向信息传递。三、移动闭塞和传统ATC的优缺点 传统ATC的传输方式采用固定闭塞,通过轨道电路判别闭塞分区的占用情况,其特点如下: 1）轨道电路工作稳定性容易受到环境因素的影响,如道渣本身阻抗的变化、牵引回流的干扰等。 2）轨道电路传输信息量小,而且需要大量的轨旁设备,成本高,维护量大。 3）固定闭塞的闭塞长度是按照最长列车、最高时速、最不利制动的情况下设计的,分区比较长,并且一个分区只容许一列车占用股道,不利于缩短列车运行间隔时间。 4）固定闭塞采用分区段制动,需要进行每段制动空走时间和冗余距离的积累,限制了行车通

6、过能力和行车密度。基于CBTC的移动闭塞的特点如下: 1）可以进行车-地间的双向、大容量的信息传输,真正实现了列车运行系统的闭环控制。 2）采用无线通信可以达到连续通信的目的,能提供连续的列车安全间隔和超速防护,具有很好的精确性和灵活性。 3）可以根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度,追踪列车之间没有固定的闭塞长度,后行列车的运行状况受到前行列车运行情况的制约,便于提高列车的行车密度和区间通过能力。 4）大大减少了沿线的设备,节省了运行成本和维护费用。四、移动闭塞系统的节能 运用移动闭塞信号的主要原因之一是其卓越的短列车间隔功能。移动闭塞系统的节能是其短发车间隔性能的良好体现。总体

7、来讲, 移动闭塞系统的通过能力比固定闭塞高。这增加的通过能力大大降低了高峰期的频繁制动停车和频繁加速, 因此可以说节能因素是移动闭塞信号系统的一种内在特性。移动闭塞系统的这种增加发车间隔余量的特性也能在不影响正常运营服务的基础上用以支持多种节能措施。更短、更均匀的最小行车间隔可在高密度行车运营时减少制动。独立的、可调节的列车加、减速和最高速度的控制可针对驾驶曲线优化节能。可通过命令前车加速或后车降速来避免制动。任何情况下, 站间列车运行可以以较低的制动率进行, 从而节约能耗。五、移动闭塞系统的发展趋势 移动闭塞技术结合了当今信号控制领域及行车指挥自动化等方面的理念,使地铁运营公司有条件实现“小

8、编组,高密度”的新型行车组织模式,从而快速、高效地实现最大化的客流周转量,并可以轻松地实现低于60s的行车间隔。从初期投资的角度来看,移动闭塞与传统的固定闭塞有较强的可比性。移动闭塞的核心技术采用软件来实现,使其在硬件设备数量方面大大低于传统的固定闭塞系统。因此,选用移动闭塞能在建设初期以最大的性能价格比得到当今世界最先进的技术,综合造价低。此外,由于系统多由软件构成,易于扩展,还能为以后的扩容、改造及设备升级节省大量的资金。由于整个移动闭塞系统可以做到在室外除感应环线电缆外没有任何室外硬件设备,因此其日常维护费用和工作量都显著减少。由此说明应当发挥移动闭塞信号系统在中国地铁和轻轨建设及中国高

9、速铁路建设中的重要作用。6、CBTC系统中移动授权的计算1、移动授权管理 在城市轨道交通中，CBTC系统的主要任务就是保证列车的安全运行。它主要是通过为每一通信列车提供一个移动授权（MA）来实现的。MA指的是从列车车尾到前方障碍物之间的线路范围。当列车在受控区域内按照时刻表正常运行时，车载控制器通过AP天线将列车位置信息与运行方向发送给ZC，而ZC根据控制中心列车自动监控系统（ATS）的进路请求，控制道岔、信号机，并完成联锁功能；并根据所管辖区域内轨道上的障碍物位置，向所管辖区域内的所有列车发送各自的移动授权。这里的障碍物包括：进路终点、道岔、前方列车等。整个过程中，ZC实时地与车载控制器、通

10、信子系统、联锁子系统进行信息交换，周期性的向所管辖区域内的通信列车发送MA。MA的含义如图4所示。图4 MA的含义2、故障条件下移动授权的范围1）道岔故障 若在某进路中的道岔故障，则ZC发送给列车的移动授权会回撤到这条进路的入口处。2）ZC故障 ZC故障后，其控制区域将不支持CBTC模式，区域内的CBTC列车将实施紧急制动，接近此区域的CBTC列车将不能进入此区域，需降级为RM（限制人工驾驶）模式下运行。对于区域内的列车，正常情况下ATS会为每列列车准备进路，列车根据信号机显示运行，在信号机前可根据车载显示屏提示建立iATPM（受ATP保护的点式iATP）模式行车3）前车发生不可恢复故障 当前

11、车发生不可恢复的故障时，列车的MA计算过程如图4所示。其中，图5（a）：前方列车通信完好，则正常追踪运行。后车的MA延伸到前车车尾，前车的MA延伸到前方出站信号机。图5（b）：当前车出现故障，则前车立即紧急制动。后车的MA回撤到前车所在轨道的始端。图5 前车发生不可恢复故障4、CBTC列车追踪非CBTC列车 当一列CBTC列车追踪一列非CBTC列车时，列车的MA计算过程如图5所示。其中，图6（a）：前方非CBTC列车根据信号机的指示行车，后方CBTC列车的MA延伸到前方非CBTC列车所在轨道的始端。图6（b）：前方CBTC列车出清当前轨道区段，后方CBTC列车的MA延伸到前方非CBTC列车列车所在轨道的始端。图6 CBTC列车追踪非CBTC列车5、CBTC列车追踪通信故障列车 当CBTC列车追踪通信故障列车时，列车的MA计算过程如图7所示。其中，图6（a）：前方列车通信完好，则正常追踪运行。后车的MA延伸到前车车尾，前车的MA延伸到前方出站信号机