城市轨道交通车辆运行控制 课件 第10章 非正常情况下列车运行

第10章非正常情况下列车运行主要内容：10.1列车运行控制系统的后备模式

10.2

ATS非正常情况下的后备模式10.3列车运行控制系统故障时的行车10.1列车运行控制系统的后备模式1、后备系统的必要性（1）基于CBTC的列车运行控制系统对列车位置的追踪及控制完全依赖于车地间的无线通信，设备一旦出现故障，系统会失去对列车的定位和控制能力。存在安全方面的风险，并且系统恢复需要时间较长。一、后备系统简介后备系统是在ATC模式不能正常发挥作用的情况下使用的一种简化运营模式。10.1列车运行控制系统的后备模式1、后备系统的必要性（2）通常地铁晚间有工程车作业，工程车一般不装备车载信号系统，若无后备系统，工程车的安全只能通过人工保证，存在安全隐患。（3）由于目前城市轨道交通项目建设的工期普遍紧张，尤其信号系统具备安装条件至线路开通运营的时间很短，国内实施的几条CBTC线路，如广州的3，4，5号线，上海的8,9,6号线等，均由于类似的原因，采用先开通后备系统，线路开通运营后再调试CBTC系统的方式。一、后备系统简介10.1列车运行控制系统的后备模式定义：在后备模式下，可实现对道岔和信号机的控制及部分或全部的联锁功能。同时，驾驶员根据信号机显示和安全规则来驾驶列车。提供这种运营模式的设备被称为后备系统。功能：后备系统即线路辅助系统或第二套列车运行控制系统，能够为没有装备车载移动闭塞设备或车载移动闭塞设备故障的列车提供全部或部分的列车自动保护功能，是列车运行控制系统故障-安全原则的体现。

后备系统通常需要具备列车定位、列车安全分割、道岔锁闭防护等功能，从而保证在后备系统启用时，实现自动闭塞，列车追踪间隔控制在10min左右。2、后备系统的定义与功能10.1列车运行控制系统的后备模式后备系统有下列不同的设置方式，以实现不同级别的后备功能。（1）辅助的列车检测设备辅助的列车检测设备是实现后备系统的基础设备，仅具备辅助列车检测功能并不能形成单独的列车后备运行系统。在列车运行控制系统故障时，可以实现列车位置的检测。计轴器和无绝缘轨道电路均可做为辅助的列车检测设备，计轴器设备因其具有技术及经济方面等更多优势而被普遍采用。3、后备模式的设置方式10.1列车运行控制系统的后备模式后备系统有下列不同的设置方式，以实现不同级别的后备功能。（2）站间闭塞模式在辅助列车检测设备的基础上增加闭塞信号机，可构成具备站间闭塞功能的后备系统。在这种模式下，司机根据地面的信号显示控制列车，信号机一般设置在每个车站的出站位置，为满足不同追踪间隔要求可考虑适当增加区间信号机，但由于显示距离等问题，如果增加大量信号机将导致工程设计，运营和维护的复杂化。站间闭塞模式下，列车安全由司机认为保证。3、后备模式的设置方式10.1列车运行控制系统的后备模式后备系统有下列不同的设置方式，以实现不同级别的后备功能。（3）点式ATP系统增加地面点式设备和车载相对应的天线，可构成点式ATP系统。该系统需要车载信号设备支持，由设备保证列车的安全，提高了系统可靠性。点式ATP系统实现的功能可以是以地面信号为行车凭证，并具备电子自动停车功能的简单系统，也可以是具备速度-目标距离控制的ATP系统。采用何种功能的点式ATP系统，依赖于用户需求和不同的系统供货商来确定。基于数字轨道电路的系统也可以作为后备系统，但是除非是旧线改造保留其原系统，否则没有实际的工程意义。3、后备模式的设置方式10.1列车运行控制系统的后备模式1、计轴系统与车站控制单元组合的后备系统该系统通常采用计轴系统来实现区间自动闭塞，在车站控制单元内添加后备系统软件模块实现车站联锁功能。当计轴系统采集到区间的列车占用状态后，将信息发送给车站控制单元，经过一系列联锁逻辑运算后，车站控制单元发布控制命令，使信号机显示允许或禁止信号。如图9-1所示。二、常用后备系统方案10.1列车运行控制系统的后备模式2、轨道电路与国内联锁组合的后备系统该系统采用UM71等轨道电路来实现区间闭塞，所内联锁系统实现车站联锁功能。为了防止列车出现冒进，还可在列车上安装机车信号及自动停车装置。为节约成本，轨道电路仅需在关键区域，如道岔区段、屏蔽门轨道区域等处安装；除特别需要外，正线可仅安装出站信号机。该系统实现了列车的定位、安全分隔以及安全停车等功能。由于采用国内成熟技术，因而造价较低。鉴于直线电机运载系统优良的性能优良特点，该技术在现代城市轨道交通领域受到越来越多的关注和使用。目前采用直线电机运载技术的城市轨道交通系统多采用移动闭塞系统。二、常用后备系统方案10.1列车运行控制系统的后备模式3、计轴系统与国内联锁系统组合的后备系统该系统是“计轴系统与车站控制单元组合的后备系统”的改进版本。采用国内的连锁系统来代替“计轴系统与车站控制单元组合的后备系统”中的后备软件模块。该后备系统包括联锁、计轴器、接口3个部分，室内设备一般安装在设备集中站。（1）联锁联锁部分采用国内目前已经比较成熟的“三取二”或双机热备联锁系统。在可靠性和安全性方面，这两种结构的连锁系统均能满足国内城市轨道交通的需求。图9-2位采用双套“三取二”联锁部分示意图。二、常用后备系统方案10.1列车运行控制系统的后备模式3、计轴系统与国内联锁系统组合的后备系统（2）计轴器轨道电路对温度、湿度等环境因素较为敏感，对道路电阻等要求较高，因而所需维护的工作量较大。由于与轨道状况无关，所以计轴器不仅具有检查轨道区间占用与否的能力，而且也解除了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响轨道交通正常运行的困扰，是目前实现站间闭塞较为理想的设备。二、常用后备系统方案10.1列车运行控制系统的后备模式3、计轴系统与国内联锁系统组合的后备系统（3）接口列车运行控制系统正常运营时，后备系统处于热备状态，不参与正常运营，但需将后续列车的定位信息、速度信息等发送给列车运行控制系统。联锁系统将后备信息发送给车站ATS系统，再通过电缆或光纤传至中央ATS系统。中央的ATS系统将区间占用状态等信息结合在线路图中的运行情况，显示在运行控制中心的大屏幕上。国内城市轨道交通大多数要求在车站安装本地ATS工作站。联锁系统与车站ATS系统间的通信是通过监控机与车站ATS工作站之间的网络或串口通信来完成的。二、常用后备系统方案10.1列车运行控制系统的后备模式不同信号系统供货商提供的后备系统的组成及功能也不尽相同。这里以西门子、阿尔斯通、阿尔卡特公司的产品为例介绍。1、西门子公司Siemens公司的系统具有模块化的系统结构，可以根据用户的需要提供点式ATP及站间闭塞等后备模式，其后备模式可以实现的如表9-1所示。其间的系统一般采用计轴器作为辅助的列车检测设备，采用信标作为点式ATP的地面传输设备及目标-距离的控制方式，以车载信号作为行车凭证。在国内实施的工程项目主要由北京地铁10号线和广州地铁4,5号线。三、后备系统举例10.1列车运行控制系统的后备模式2、阿尔斯通公司Alstom公司的系统具有不同的降级和后备运行模式，如图9-3所示。在非正常情况下，如轨旁ATC或无线设备失效，根据要求将提供不同级别的站间闭塞的后备模式。这种模式使用计轴作为辅助列车检测设备。在其AM或CM的站间闭塞模式，如果轨旁ATC失效或无线在部分线路上失效，联锁系统可以转换到站间闭塞模式，列车ATC通过读取前方的信标获得信号状态，列车仍然能到到防护，保证了较小的行车房间隔。在国内实施的工程项目主要有北京地铁2号线和北京机场线。三、后备系统举例10.1列车运行控制系统的后备模式3、阿尔卡特公司Alcatel公司为武汉轻轨提供的信号系统为国内第一个CBTC列车控制系统，已于2004年开通运营。国内实施的其他工程项目主要有广州地铁3号线和上海地铁6,8，9号线。系统利用计轴作为辅助的列车检测设备，以地面信号机作为行车凭证。在上海地铁的工程项目中，为满足线路开通初期实现较小行车间隔的要求，C增加了必要的区间信号机以构成自动闭塞系统，闭塞原理如图9-4所示。地面增加有源的应答器，和车载的查询器天线构成自动停车装置，保证行车安全。列车可以切换到闭塞模式，在此模式下，列车ATC将通过眼线路设置的设备获得信号。三、后备系统举例10.2ATS非正常情况下的后备模式为了使ATS可靠性提高，即使在非正常情况下也能维持基本功能，不影响列车正常运行，城市轨道交通ATC系统通常对ATS相关的系统降级处理提出如下要求：（1）正线信号系统应具有灵活的控制模式及必要的降级使用模式（即后备模式），以提高系统的可用性；（2）当中央ATS设备故障或中央ATS的数据传输通道故障时，车站ATS设备必须能够自动监控在线列车的运行；（3）当车站ATS设备故障时，至少具备联锁自动进路方式控制在线列车运行功能。10.2ATS非正常情况下的后备模式通过与联锁设备配合，ATS系统可以向用户提供4种后备模式：控制中心ATS控制模式，车站ATS后备控制模式，联锁自动进路控制模式和车站本地控制台控制模式。正常情况下，控制中心ATS操纵全线。当控制中心发生故障，列车仍然能够在车站ATS提供的后备模式下继续运行。因为车站ATS提供了本地监视和追踪功能、本地自动进路排列功能、基于本地时刻表的有限自动调整功能等。如果处于某种原因，车站ATS系统也发生故障，联锁设备的自动进路调用功能会自动激活。最底层的后备模式是人工操作，没有任何其他自动化功能支持的情况下，车站操作人员可以在车站ATS工作站上进行操作。一、后备模式级别的设置10.2ATS非正常情况下的后备模式后备模式切换流程图如图9-5所示，控制中心的ATS系统与车站ATS之间交换的信息称为心跳信息。如果一个心跳信息丢失，认为由于控制中心ATS与车站ATS之间的连接中断造成。在连接中断后，ATS需要进入后备模式，并且只要连接没有回复就一直处于后备模式的控制中。如果与控制中心ATS系统的连接回复，车站ATS立即退出后备模式，控制中心OCC通过车站ATS向联锁提交一个“全部刷新”请求，以获得当前实际战场状态数据。ATS将传递该请求给ATS系统所辖的全部车站。联锁系统响应请求，发送当前过程数据给相关ATS系统，以便其更新所有数据。当其中一种模式正常工作时，另一种模式处于切断状态。二、后备模式的切换10.3列车运行控制系统故障时的行车组织1、控制中心ATS设备故障当ATS系统发生故障时，ATS系统功能不能实现，需要行车调度中心人工控制所管辖线路上的信号和道岔，办理列车进路，组织和指挥列车运行。如果出现中央ATS系统无显示等故障，则行车调度员应授权联锁站控制，实现车站级控制。（1）进路排列（2）列车运行信息处理一、ATS设备故障时的行车组织10.3列车运行控制系统故障时的行车组织2、当ATS的自动排列进路或联锁系统的追踪进路故障当ATS的自动排列进路或联锁系统的追踪进路不能自动排列时，应由人工介入，在MMI上或在LOW工作站上人工排列进路。若使用6502电气集中设备，其操作过程如下：（1）车站在中央控制时，行车值班员申请车站级控制，按下站控按钮，站控表示灯闪白灯，当中央同意后亮稳定白灯，或中央因故需要下放控制权时，也闪白灯。车站值班员同意后按下站控按钮，转为站控，站控表示灯亮稳定白灯。（2）车站在站控状态时，中央申请遥控，闪绿灯，值班员同意并检查站内所有道岔均解锁状态后，回复站控按钮，转为中央控制状态，中央控制表示灯亮稳定绿灯。一、ATS设备故障时的行车组织10.3列车运行控制系统故障时的行车组织2、当ATS的自动排列进路或联锁系统的追踪进路故障（3）行车值班员按下进路排列按钮，进行进路排列。3、车站ATS设备故障车站ATS由列车与地面数据传输设备和电气集中联锁或微机设备等构成。车载ATS由列车与地面之间数据传输设备等构成。当信号联锁设备故障时，按站间电话联系法组织行车。一、ATS设备故障时的行车组织10.3列车运行控制系统故障时的行车组织1、ATP地面设备故障当ATP地面设备发生故障时，需要视地面信号机的状况而定。当ATP部分地面设备出现故障，但是地面信号机状态完好，可以正常显示，则列车按照地面信号机的显示运行，不需要组织接发车作业。当地面信号机也出现故障，不能正常显示，则需要相关站的行车值班员根据调度命令组织接发车作业。接发列车时，行车值班员应及时办理闭塞，开通进路，开闭信号，交付凭证及显示信息。相邻车站间电话联系法组织行车，并需要将把调度命令内容及时通知驾驶员。二、ATP设备故障时的行车组织10.3列车运行控制系统故障时的行车组织2、ATP车载设备故障ATP车载设备发生故障时，因故障列车无法接收ATP限速命令，此时主要解决列车的驾驶模式问题。一般ATP车载设备发生故障时，驾驶员根据行车调度员命令人工驾驶限速运行，如果地面信号机状态良好的话，按照地面信号机显示运行；如果地面信号机故障，则按张上述ATP地面设备故障情况处理，由相邻车站行车值班员按照通过电话闭塞法办理接发车作业保证列车运行。二、ATP设备故障时的行车组织10.3列车运行控制系统故障时的行车组织3、车场与正线连接站间信号设备故障车场与正线连接站间信号故障时，车场与站间采用站间电话闭塞法组织行车，以路票为凭证。基本步骤如下：（1）行车调度员向车站/场发布执行站间电话闭塞法的口头命令后，车站或车场通知驾驶员调度员命令的内容，由车站值班班长/值班员与信号值班员共同确认第