铁道概论课件：铁路信号

铁路信号LOGO目录铁路信号的作用和分类01铁路信号基础设备02联锁设备、闭塞设备0304列车运行控制系统、行车调度指挥系统01铁路信号的作用和分类一、铁路信号的作用铁路信号是指示列车运行及调车工作的命令,有关行车人员必须严格执行。它在指挥列车运行,保证行车安全,提高运输效率,改善行车组织方式,实现行车指挥现代化的建设中,将越来越显示其重要作用。二、铁路信号的分类(一)按人体感官分类1.听觉信号听觉信号又称音响信号,以发出不同强度、频率和时间长短的音响来表达信号的含义,如机车、轨道车鸣笛声,以及口笛、号角、响墩发出的音响,都是听觉信号。2.视觉信号视觉信号是以物体或灯光的颜色、形状、位置、显示数目和灯光状态等表达的信号,如地面信号机、机车信号、信号旗、信号牌、信号标志、火炬,以及信号表示器等显示的信号。视觉信号有固定信号、移动信号和手信号三种。固定信号是在线路固定地点或机车上安装的信号设备显示的信号,如信号机、机车信号,它是用不同颜色的灯光或标志等显示的信号;移动信号是根据施工防护或其他需要在地面临时设置的可以移动的信号,如用于防护线路施工地点的圆形黄牌、方形红牌;手信号是手持信号旗、信号灯或手势发出的信号。固定信号是铁路的信号的主要信号,移动信号和手信号作为辅助和补充。铁路的视觉信号通常用不同的颜色来显示其意义。我国规定有红、黄、绿三种基本颜色,蓝、月白、紫色三种辅助色。在广义上其代表意义如图7-1所示。二、铁路信号的分类(二)按停车信号的意义分类1.绝对信号绝对信号是显示停止运行信号时,列车和调车车列必须无条件遵守的停车信号。一般信号机都属于这一类。2.容许信号容许信号指设于区间“通过信号机”上的一种附属信号,当容许信号显示一个蓝灯时,列车可在该“通过信号机”显示红灯的情况下,限速通过并准备随时停车,如图7-2所示。三、信号机信号机和信号表示器构成信号显示,用来指示列车运行和调车作业的命令。(一)信号机的分类信号机是表达固定信号显示所用的机具,具有严格的防护意义。(1)按用途信号机分为进站、出站、进路、通过、调车、遮断、预告、驼峰、复示信号机等。(2)按地位可分为主体信号机和从属信号机。主体信号机是能独立地显示信号,指示列车或调车车列运行条件,如进站、出站、进路、通过、驼峰、调车等信号机。从属信号机是本身不能独立存在,只能附属于某种信号机的信号机。例如,进站预告信号机便是从属信号机,进站信号机是它的主体信号机。三、信号机(3)按信号机构造分为臂板信号机和色灯信号机。目前,臂板式信号机已经被淘汰。色灯信号机包括透镜式、LED、组合式信号机。透镜式色灯信号机以凸透镜组为聚光器的色灯信号机,透镜组由无色的外透镜和有色的内透镜组成,信号机显示颜色取决于内透镜颜色,多种颜色由多个灯位完成显示。透镜式色灯信号机不利于在曲线上连续显示,如图7-3(a)所示。铁路上过去大量采用透镜式色灯信号机。LED信号机发光盘由LED发光二极管组成,信号机构采用铝合金机构,是铁路推广运用的新设备,如图7-3(b)所示。组合式色灯信号机克服透镜式色灯信号机的缺点,保证信号显示在曲线上的连续性,适用于瞭望困难的线路,曲线半径300~20000m的各种曲线或直线轨道上。现场应用较多的是透镜式和LED色灯信号机。(4)按安装方式分为高柱信号机、矮型信号机、信号托架和信号桥。三、信号机(二)信号机的设置及作用(1)进站信号机进站信号机设在车站列车的入口处,用于防护车站,指示列车能否由区间进入车站,以及进入车站的有关条件。进站信号机应设在距车站最外方进站道岔尖轨尖端(逆向道岔)或警冲标(顺向道岔)不少于50m的地点,如图7-4所示。如因站内需要经常利用正线进行调车作业,或因地形等其他条件使信号显示距离达不到规定要求时,可以将信号机适当外移,但一般不应超过400m。双线自动闭塞区段,车站反方向进站信号机可设置于列车运行方向的右侧。三、信号机(2)出站信号机出站信号机设在有发车进路的车站正线和到发线端部的适当地点,用于防护区间,其允许显示作为列车占用区间的凭证,指示列车能否由车站进入区间;当显示禁止灯光时,指示进站列车在站内的停车位置。出站信号机的显示意义见表7-2。三、信号机(3)通过信号机自动闭塞区段的通过信号机设在闭塞分区的入口处,用于指示列车能否进入该闭塞分区;装在非自动闭塞区段线路所处的通过信号机,用于指示列车能否进入所间区间。通过信号机及其设置位置如图7-5所示。通过信号机的显示意义见表7-3。三、信号机(4)遮断信号机遮断信号机设于规定的防护地点,平时灭灯不起信号作用,必要时使之亮灯,要求列车停车的信号机。有人看守道口设遮断信号机;在有人看守的桥隧建(构)筑物及可能危及行车安全的塌方落石地点,根据需要设遮断信号机。该信号机距离防护地点不得小于50m,如图7-6所示。(5)调车信号机调车信号机通常设在调车作业繁忙的线路上(如到发线、咽喉道岔区)以及从非联锁区到联锁区(车站范围内,道岔和信号有联锁关系的区域)的入口处,用于指示调车机车在车站内能否越过调车信号机进行调车作业,如图7-7所示。三、信号机(6)预告信号机预告信号机设在非自动闭塞区段进站信号机、线路所通过信号机,以及遮断信号机的前方,用于预告进站等主体信号的显示。半自动闭塞、自动站间闭塞区段,进站信号机为色灯信号机时,设置色灯预告信号机或接近信号机。列车运行速度不超过120km/h的区段,预告信号机与其主体信号机的安装距离不得小于800m,当预告信号机的显示距离不足400m时,其安装距离不得小于1000m。预告信号机显示一个绿色灯光,表示主体信号机在开放状态;显示一个黄色灯光,表示主体信号机在关闭状态。(7)驼峰信号机为了提高编解效率,保证作业安全及改善调车人员的劳动条件,在峰顶平台峰顶线路最高处,装设驼峰信号机。铁路编组站驼峰调车场用于指挥调车机车进行推送车列解体的色灯信号机。设于驼峰调车场最高点,即驼峰峰顶处。驼峰信号机及其显示信号机显示方式如下:一个绿色灯光——定速信号,准许机车车辆按规定速度向驼峰推进。一个绿色闪光——加速信号,指示机车车辆加速向驼峰推进。一个黄色闪光——减速信号,指示机车车辆减速向驼峰推进。一个红色灯光——停车信号,不准许机车车辆越过该信号机。一个红色闪光——指示机车车辆自驼峰退回。一个月白色灯光——调车信号,指示机车到峰下。一个月白色闪光——指示机车去禁溜线或迂回线。在驼峰上调车时,主要是推送解体作业,不利于调车司机瞭望信号,驼峰信号机一般装设驼峰复示信号机。另外,为了便于司机瞧望,在到达场设置驼峰辅助信号机。三、信号机(三)机车信号机机车信号是指在司机室内向司机预告列车前方运行条件的信号。在地面信号机为主体信号的前提下,机车信号为辅助信号,它能自动地反映列车运行前方地面信号机的显示状态,指示列车运行,并与列车运行监控装置结合,确保列车的安全运行。(四)移动信号移动信号用于线路故障站内或区间施工时临时性禁止列车驶入或要求慢行的地段,采用可以随时设置或撤除的移动式信号牌。移动信号分停车信号、减速信号和减速防护地段终端信号。1.停车信号停车信号显示为:白天柱上一个红色方牌;夜间柱上一个红色灯光。2.减速信号减速信号为表面有反光材料的黄底黑色圆牌,标明列车限制速度。施工及其限速区段,在减速信号牌外方增设的特殊减速信号牌为表面有反光材料的黄底黑“T”字圆牌。3.减速防护地段终端信号减速防护地段终端信号为表面有反光材料的绿色圆牌。三、信号机(五)手信号手信号是铁路运输工作中广泛采用的一种视觉信号。根据行车工作的要求,手信号可以机动地指挥列车运行和调车作业,也可以作为联系和传达行车有关事项的旗语。显示手信号时必须严肃认真,应做到横平、竖直、灯正、圈圆。(六)响墩及火炬信号响墩外形扁圆,内装有炸药。防护时,将其放在钢轨上,当车轮压上后会发出爆炸声要求司机立即停车。火炬在风雨天气都能点燃并发出火光。司机发现火炬的火光时应立即停车。响墩爆炸声及火炬信号的火光,均要求紧急停车。停车后如无防护人员,机车乘务人员应立即检查前方线路,如无异状,列车以在瞭望距离内能随时停车的速度继续运行,但最高不得超过20km/h。在自动闭塞区间,运行至前方第一个通过信号机前,如无异状,即可按该信号机显示的要求执行,在半自动闭塞区间,经过1km后,如无异状,可恢复正常速度运行。四、信号表示器及信号标志(一)信号表示器信号表示器是向行车人员传达行车或调车意图的,或对信号进行某些补充说明所用,没有防护意义。常见的信号表示器如下:1.进路表示器有两个及两个以上发车方向时,在出站信号机的机柱上设进路表示器,补充说明具体的发车方向。进路表示器不能独立构成信号显示,只有在出站信号机开放后,才能显示白色灯光。2.道岔表示器在非集中联锁车站上设道岔表示器,用于表示道岔的开通方向(直向或侧向),以便扳道员及有关行车、调车人员确认道岔位置。道岔表示器如图7-8所示。道岔处于定位(道岔正向开放):表示器的鱼尾板顺着铁路方向,白天沿铁路线方向看不到该标板,夜间显示一个紫色灯光。其他国家也有显示一个蓝色鱼尾板表示道岔正向开放,夜间显示一个紫色灯光。道岔处于反位(道岔侧向开放):表示器的鱼尾板横着铁路方向,白天沿铁路线方向可看四、信号表示器及信号标志到该标板,夜间显示一个黄色灯光。在调车区为集中联锁时,进行连续溜放作业的分歧道岔应有道岔表示器,平时无显示,当进行溜放作业时,其显示方式如下:紫色灯光———表示道岔开通直向;黄色灯光———表示道岔开通侧向。此外,信号表示器还有发车表示器、调车表示器、脱轨表示器、车挡表示器等。四、信号表示器及信号标志(二)信号标志信号标志设在线路沿线,用来表明线路所在地点的某种情况或状态,以便司机和其他有关行车人员能够及时正确地进行作业。常见的信号标志有:1.冲标警冲标(图7-9)设在两会合线路间距离为4m的中间,用来指示机车车辆的停留位置,防止机车车辆侧面冲撞。2.机鸣笛标司机鸣笛标(图7-10)设在道口、大桥、隧道或视线不良地点的前方500~1000m处。在非限鸣区域,司机见此标志须长声鸣笛;在限鸣区域内,司机见此标志应开启灯显示警设备,除遇危及行车安全等情况外,限制鸣笛。四、信号表示器及信号标志3.作业标作业标设在施工线路及其邻线距施工地点两端500~1000m处,司机见到此标志时须提高警惕并长声鸣笛。作业标如图7-11所示。此外,信号标志还有站界标、预告标、引导员接车地点标、电气化区段的电力机车禁停标、断电标、合电标,接触网终点标、降下受电弓标、升起受电弓标,减速地点标,补机终止推进标、机车停车位置标、轨道电路调谐区标志、通信模式转换标及除雪机用的临时信号标志等。02了解铁路信号基础设备(一)继电器结构及工作原理1.继电器的组成目前,安全型系列继电器使用广泛,其基本结构是直流无极继电器(正反向电流通入线圈均能正常动作的直流继电器)。安全型直流无极继电器的结构如图7-12所示,它由直流电磁系统和接点系统两大部分组成。直流电磁系统由线圈、铁芯、衔铁、轭铁等组成;接点用来反映继电器的状态,它包括动接点片和静止的上接点片和下接点片。动接点片和上接点片组成前接点(继电器衔铁吸起时,与动接点闭合的接点),动接点片和下接点片组成后接点。接点托片用来使接点间保持一定的间隙。接点拉杆和重锤片用来动作动接点。2.工作原理当线圈中通入规定的电流后,根据电磁原理,线圈中产生磁性,衔铁被吸引;当线圈中没有电流时,衔铁由于重力作用被释放。衔铁带动动接点动作,随着衔铁的动作,动接点与静接点接通或断开,实现对其他设备的控制。一、继电器(二)继电器的分类铁路信号中所用各类继电器统称为信号继电器。信号继电器种类繁多,可按不同分类方式进行分类。1.按动作原理分类按动作原理分类,可分为电磁继电器和感应继电器。(1)电磁继电器电磁继电器是通过继电器线圈中的电流在电磁铁中产生磁吸引力,驱使衔铁动作,改变接点系统的工作状态。铁路信号设备中绝大多数继电器都是电磁继电器。(2)感应继电器感应继电器是利用电流通过线圈产生的交变磁场与另一交变磁场在翼板中产生的涡流相互作用产生电磁力,使翼板转动而动作的。如相敏轨道电路所使用的交流二元继电器。一、继电器2.按动作电流分类按动作电流分类,可分为直流继电器和交流继电器。(1)直流继电器直流继电器由直流电源供电,大部分信号继电器属于此类。(2)交流继电器交流继电器由交流电源供电。如道岔表示继电器为交流继电器。3.按动作速度分类按动作速度分类,可分为正常动作继电器和缓动继电器。(1)正常动作继电器正常动作继电器衔铁动作时间为0.1~0.3s。大部分信号继电器属于此类。(2)缓动继电器缓动继电器分为缓吸、缓放。衔铁动作时间超过0.3s。一、继电器4.按工作可靠度分类按工作可靠程度分类,可分为安全型继电器和非安全型继电器。(1)安全型继电器安全型继电器依靠重力释放衔铁,又称重力式继电器。(2)非安全型继电器非安全型继电器主要依靠弹簧弹力释放衔铁,又称弹力式继电器。(一)轨道电路的构成轨道电路是利用钢轨线路作为导线构成的电气回路(图7-13)。它用来监督列车的占用情况,以及将列车运行与信号显示等联系起来,并通过轨道电路向列车传递行车信息。轨道电路是信号的重要基础设备,它的性能直接影响行车安全和运输效率。二、轨道电路(二)轨道电路的工作状态轨道电路分为调整(空闲无车)、分路(有车占用)和断轨状态三种工作状态。1.调整状态当轨道电路内钢轨完整,没有列车占用轨道时,轨道继电器吸起,表示轨道电路空闲,这时轨道电路处于调整状态(图7-14)。二、轨道电路2.分路状态当轨道电路有列车占用时,轨道电路被轮对分路,轮对电阻远小于轨道继电器线圈的电阻,流经轨道继电器的电流大大减小,轨道继电器落下,表示轨道电路被占用,这时轨道电路处于分路状态(图7-15)。3.断轨状态当轨道电路发生断轨或断线等故障时,轨道继电器中无电流通过,轨道继电器落下,这时轨道电路处于断轨状态(图7-16)。(三)轨道电路的分类1.按分割方式分类按分割方式分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。站内一般为有绝缘轨道电路,区间一般为无绝缘轨道电路。2.按使用处所分类按使用处所分为站内轨道电路和区间轨道电路。3.按站内轨道电路内有无道岔分类按站内轨道电路内有无道岔分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。区间一般为无岔区段轨道电路。二、轨道电路转辙机(图7-17)设于道岔一侧,与附属杆件共同完成道岔的转换和锁闭,它对于保证行车安全,提高运输效率,改善行车人员的劳动强度,起着非常重要的作用。(一)转辙机的作用1.转换道岔转换道岔的位置,根据需要使其位置至定位或反位。2.锁闭道岔道岔转至所需位置并且密贴后,实现锁闭,防止外力转换道岔。3.正确反映道岔位置道岔的尖轨密贴于基本轨并锁闭后,给出相应的位置表示。4.故障报警道岔被挤或因故处于“四开”(两侧尖轨均不密贴)位置时,将及时给出报警及显示。三、转辙机(二)转辙机的分类1.按动作能源和传动方式分类按动作能源和传动方式分为电动转辙机、电液转辙机和电空转辙机。(1)电动转辙机电动转辙机由电动机提供动力,采用机械传动方式。如石家庄地铁采用的就是ZDJ9型电动转辙机。(2)电液转辙机电液转辙机由电动机提供动力,采用液压传动的方式。如高速铁路广泛应用ZYJ7型电液转辙。(3)电空转辙机电空转辙机由压缩空气提供动力,由电磁换向阀控制。目前在驼峰场大量采用ZK系列电空转辙机。三、转辙机2.按供电电源分类按供电电源分为直流转辙机和交流转辙机。(1)直流转辙机直流转辙机采用直流电源,由直流电动机作为动力,在普速铁路侧线和地铁车辆段一般采用ZD6型转辙机就是直流转辙机。(2)交流转辙机交流转辙机采用三相交流电源,由三相异步电动机作为动力,ZDJ9、ZYJ7型转辙机都属于交流转辙机。交流转辙机故障率低,在地铁和高速铁路得到广泛使用。3.按锁闭道岔方式分类按锁闭道岔方式分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机。(1)内锁闭转辙机内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔。如ZD6型转辙机采用内锁闭装置。(2)外锁闭转辙机外锁闭转辙机主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔,将尖轨直接锁于基本轨,锁闭可靠,对转辙机几乎没有冲击,使用寿命长。如ZDJ9、ZYJ7型转辙机都是外锁闭转辙机。三、转辙机4.按动作时间分类按动作时间分为普通转辙机和快动转辙机。(1)普通转辙机普通转辙机转换道岔时间在3.8s以上(2)快动转辙机快动转辙机转换道岔时间不大于0.8s,主要用于调车场分路道岔。(三)转辙机基本结构及其工作原理转辙机的种类很多,下面以ZYJ7型电液转辙机为例介绍其结构和基本原理。1.结构ZYJ7型电液转辙机可由ZYJ7型转辙机单独组成,或由ZYJ7型转辙机和SH6型锁闭器组成。ZYJ7型电液转辙机主机结构如图7-18所示。2.基本工作原理ZYJ7型电液转辙机机械运动包括解锁、转换、锁闭三个过程。以初始状态为拉入锁闭状态为例,具体工作过程包括电动机启动;油泵泵出高压油推动油缸向伸出方向移动;转辙机解锁;动作杆、锁闭杆移动;尖轨移动,直到伸出位锁闭、给出表示。三、转辙机应答器是利用电磁感应理论在特定地点实现机车与地面间相互通信的数据传输装置,用于地面向列车传送线路基本参数、线路速度、特殊定位、列车运行目标数据、临时限速、车站进路等固定和实时可变的信息。(一)应答器的组成应答器由地面应答器和车载查询器两部分构成。1.地面应答器地面应答器(图7-19)存储特定的地面信息,通常放在轨道中间。当列车经过地面应答器时,应答器向列车传送各种控制信息,保证列车运行安全。2.车载查询器车载查询器(图7-20)安装于机车底部,当机车通过地面应答器时,接收地面应答器发来的信息。车载主机将处理后的信号传送给车载ATP设备。四、应答器(二)应答器的分类应答器按供电方式分为无源应答器和有源应答器。1.无源应答器无源应答器无须任何外部电源,通过列车天线得到能源。无源应答器存储固定信息,如图7-21所示。2.有源应答器有源应答器有单独的外部电源,它存储的报文信息是可变的,可以实现车地双向通信。有源应答器一般发送信号机显示、进出站、道岔位置信息和临时限速信息等,如图7-22所示。四、应答器03了解联锁设备一、联锁的基本概念(一)进路列车和调车车列在站内运行所经过的径路,称为进路。列车经过的径路称为列车进路,调车经过的径路称为调车进路。(二)联锁在车站上,按各道岔不同开通方向可以构成不同的进路。列车或调车车列向某一进路运行时,表面上看是根据信号显示,实际上列车或调车车列沿着哪一进路运行取决于道岔的实际位置。如果道岔所开通的进路与防护该进路的信号显示不一致,就会发生撞车、掉道等事故。所以,为了保证列车、调车作业安全,信号、道岔、进路之间必须建立相互制约的关系,称为联锁关系,简称联锁。一、联锁的基本概念(三)联锁的基本内容联锁的基本内容包括:防止建立会导致机车、车辆相冲突的进路;必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置;必须使信号机的显示与进路的开通状态相符。实现联锁的基本技术条件如下:(1)进路上各区段空闲时才能开放信号。如果进路上有车占用,却能开放信号,则会引起列车、调车车列与原停留车的冲突,这是绝对不允许的。(2)进路上有关道岔在规定位置才能开放信号。如果进路上有关道岔开通位置不对却能开放信号,则会引起列车、调车车列进入异线或挤坏道岔,从而造成行车事故。信号开放后,其防护进路上的有关道岔必须被锁闭在规定位置,而不能转换。信号开放后,进路上任何道岔的转动或松动,都将会危及运行中的列车和车列的安全。(3)敌对信号未关闭时,防护进路信号机不能开放。否则列车或调车车列可能造成正面冲突。信号开放后,与其敌对的信号也必须被锁闭在关闭状态,不能开放。只有满足以上三个条件,联锁才能建立,列车进路与调车进路才能安全运行。二、联锁设备控制车站的道岔、进路和信号机,并实现它们之间联锁关系的设备称为联锁设备。以前我国铁路的联锁系统曾大量使用电锁器联锁,后来又大力发展继电联锁(通常所说的6502电气集中联锁即是继电联锁),现在则主要发展计算机联锁。(一)6502电气集中联锁6502电气集中联锁是用继电器电路集中控制和监督全站的道岔、进路和信号,实现车站的联锁关系和对室外设备的控制。6502电气集中联锁分为室内设备和室外设备两大部分。室内设备包括安装在运转室内的控制台、区段人工解锁按钮盘和安装在机械室内的继电器组合及组合架、电源屏、分线盘和轨道电路测试盘等;室外设备包括信号机、转辙机、轨道电路、连接室内外的电缆线路及箱盒等。二、联锁设备1.室内设备(1)控制台控制台是车站值班员指挥列车运行和调车作业的控制中心。车站值班员按压控制台盘面的按钮排列进路,控制进路上的道岔的转换和信号的开放,并通过控制台盘面的表示灯监督室外道岔位置、线路占用情况及信号机的显示状态(图7-23)。(2)区段人工解锁按钮盘区段人工解锁按钮盘可用于更换继电器、轨道电路停电恢复等情况下使设备解锁恢复电路的正常状态或办理故障解锁和在特殊情况下关闭信号。区段人工解锁按钮盘与控制台隔开一定距离。操作时一人按控制台上的按钮,另一人按区段人工解锁按钮盘上的按钮,以免单人操作而危及安全。(3)继电器组合及组合柜(架)在电气集中车站需要大量继电器,把具有相同控制对象的继电器按照定型电路环节组合在一起,称为继电器组合,简称组合。继电器插在继电器组合中,组合安装在组合柜(架)上(图7-24)。二、联锁设备(4)电源屏电源屏是电气集中的供电设备。一般有两路可靠的主、副电源,两路电源能自动切换和手动切换,以保证不间断地提供电气集中各种电源。(5)分线盘分线盘用于室内与室外电缆连接。电气集中室内外导线连接必须经过分线盘。2.室外设备室外设备主要有色灯信号机、转辙机、轨道电路、电缆线路和箱盒等。3.6502型电气集中联锁设备特点(1)操作简便,可以满足联锁要求。排列进路时,只要顺序按压进路始端与终端按钮,该进路有关道岔自动转换到位并锁闭;防护该进路信号机自动开放;敌对信号机锁闭在关闭状态。当列车出清该进路后,进路自动解锁。(2)显示直观清晰。通过道岔位置表示灯显示道岔开通定位与反位,通过信号机表示灯显示信号机的开放状态,通过轨道光带,显示轨道占用情况。如无车占用时,轨道光带不亮,当进路已排通时,轨道显示白色光带;当轨道上已有列车占用时,轨道逐段显示红色光带;当轨道上列车出清时,所有表示灯熄灭(进路解锁)。(3)可以逐段解锁,可以排列调车中途折返进路。二、联锁设备(二)计算机联锁计算机联锁是用计算机取代继电器构成联锁机构来完成车站信号的联锁任务,是从继电联锁系统发展起来,以信号机转辙机、轨道电路、区间闭塞的状态为联锁条件,以信号机、转辙机为驱动对象,运用计算机强大的逻辑运算能力完成对车站信号设备的控制,保证车列行进过程的安全,实现车站信号设备控制自动化。目前,计算机联锁逐步取代了继电集中联锁,在我国铁路和城市轨道交通中得到广泛应用,如DS6-K5B型、EI32-JD型计算机联锁系统广泛用于京沪、京广等高速铁路。1.计算机联锁的基本功能(1)联锁控制功能计算机联锁设备具有6502电气集中联锁设备的所有功能,如对进路、信号和道岔的自动控制,能够实现进路的自动选排、锁闭及解锁,能够实现信号的自动开放、关闭及对道岔的单独操纵、锁闭及解锁等。(2)显示功能计算机联锁系统采用大屏幕彩色显示器,能对站型、现场信号设备状态,按钮操作、系统工作状态和故障报警等提供非常直观清晰、形象的显示。二、联锁设备(3)记录储存和故障诊断功能计算机联锁系统储存容量大,具有较强的记忆功能,系统不但能够及时地提供当前的信息显示,而且还能提供历史的信息。①自动记录功能。计算机联锁系统能够随时自动记录值班员的操作,现场信号设备的动作,车列的运行情况。需要查询设备的动作或分析系统的故障时,可随时调用记忆期限内任意时刻的各种信息。②提供图像作业再现功能。计算机联锁系统可以保存信息一个月,而且可以将记忆期限内任一作业情况重新再现。③集中监测报警功能。计算机联锁系统方面能够自动监测系统自身运行的状况,并且在信号设备发生故障或参数异常时,及时给出报警提示。(4)结合功能计算机联锁系统可与行车调度系统、列车控制系统联网,提供及交换各种信息,灵活地与其他系统结合,实现行车指挥自动化。二、联锁设备2.计算机联锁设备组成各种型号计算机联锁系统设计思路不同,所采用的硬件不完全相同,即使同一种型号的系统,其控制车站规模不同,所需要的硬件在数量和布局上也不相同,但各系统的基本功能大致相同,因此它们硬件组成的基本形式差异不大(图7-25)。04了解闭塞设备一、闭塞的基本概念列车在区间运行时以闭塞分区、站间区间及所间区间作为行车间隔,用信号或凭证,保证列车按照空间间隔运行的技术方法称为行车闭塞法,简称为闭塞,用以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备。闭塞设备必须保证在一个区间内,在同一时间里只能允许一个列车占用这一基本原则。目前我国铁路单线区段主要使用半自动闭塞,双线铁路主要使用自动闭塞。《技规》规定闭塞设备分为自动闭塞、自动站间闭塞和半自动闭塞。具体设置条件如下:(1)在单线区段,应采用半自动闭塞或自动站间闭塞,繁忙区段可根据情况采用自动闭塞。(2)在双线区段,应采用自动闭塞。在一个区段内,原则上应采用同一类型的闭塞方式。二、半自动闭塞半自动闭塞是我国单线铁路应用最多的闭塞制式。半自动闭塞就是人工办理闭塞手续,列车凭出站信号机的允许显示发车后,出站信号机自动关闭,区间自动转为闭塞状态的闭塞方法。其技术特征为:(1)站间区间或所间区间同时只允许开行一列列车。(2)人工办理闭塞手续。(3)人工确认列车完整到达和人工解除闭塞。采用半自动闭塞设备行车时以站间区间或所间区间作为行车间隔,列车进入区间的行车凭证是出站信号机或线路所通过信号机显示的绿色灯光。只有区间空闲并且经两站同意,办理好闭塞手续后,出站信号机或线路所通过信号机才能开放,保证一个区间内同一时间只有一个列车运行。半自动闭塞区间一般不设轨道电路,不能监督区间是否留有车辆,必须由车站值班员确认整列列车到达,采用专设的复原按钮办理到达复原后,区间才能解除闭塞。目前,我国主要采用64D型单线继电半自动闭塞设备。三、自动站间闭塞64D型继电半自动闭塞,由于区间没有列车占用检查设备,不能检查区间是否空闲,到达复原需人为确认,既危及行车安全,又影响运输效率。特别严重的是,在区间有车占用情况下还能用事故复原解除闭塞,造成“双发”的可能性。列车在区间丢车或车辆溜逸至区间时,都不能发现,严重影响行车安全。为此,必须增加区间空闲检查设备,和半自动闭塞设备配套,自动检查区间占用或空闲,实现列车到达后自动复原,构成站间自动闭塞。这是半自动闭塞的现代化方向。其技术特征为:(1)有区间占用检查设备;(2)站间区间或所间区间同时只允许开行一个列车;(3)办理发车进路时自动完成闭塞手续的办理;四、自动闭塞(一)自动闭塞的概念自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态,自动变换信号显示,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工作的。其技术特征为:(1)把站间划分为若干闭塞分区,在每个闭塞分区的入口处装有通过信号机(图7-26),各个闭塞分区都有轨道电路。(2)通过轨道电路将列车运行和通过信号机的显示联系起来,根据列车运行自动变换通过信号机的显示。(3)可以凭通过信号机的显示行车,也可凭机车信号或列车运行控制系统的车载信号行车。(4)站间能实现列车追踪。(5)办理发车进路时自动实现闭塞。四、自动闭塞(二)自动闭塞的分类1.按行车组织方法分类自动闭塞按行车组织方法分为单线双向自动闭塞、双线单向自动闭塞和双线双向自动闭塞。四、自动闭塞2.按通过信号机的显示制式分类自动闭塞按通过信号机的显示制式分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。(1)三显示自动闭塞三显示自动闭塞的通过信号机共有三种显示(图7-27),能预告列车运行前方两个闭塞分区的状态。信号机采用三显示机构,自上而下是黄、绿、红灯,绿灯点亮时,表示运行前方至少有两个闭塞分区空闲,准许列车按规定速度运行。黄灯点亮时,表示运行前方只有一个闭塞分区空闲,要求列车减速运行。红灯点亮时,列车应在该信号机前停车。(2)四显示自动闭塞在列车速度和行车密度不断提高的情况下,在一些繁忙的客货混运区段,各种列车的运行速度和制动距离相差很大,三显示自动闭塞难以满足运营要求,于是出现了四显示自动闭塞。四显示自动闭塞的通过信号机共有四种显示,是在三显示自动闭塞的基础上增加绿黄显示(图7-28),能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态。信号机构仍采用三显示机构,自上至下依次是绿、红、黄。绿灯和黄灯同时点亮,表示运行前方只有两个闭塞分区空闲,绿灯点亮时,表示运行前方有三个及以上闭塞分区空闲,黄灯红灯的显示意义同三显示。四显示自动闭塞是速差式自动闭塞,《技规》规定,列车运行速度在120km/h以上的区段必须采用四显示自动闭塞。四显示自动闭塞还可压缩列车追踪间隔,进一步提高行车密度(三)移频自动闭塞移频自动闭塞是目前我国应用最为广泛的自动闭塞,也是今后自动闭塞的发展方向,我国铁路曾采用多种移频闭塞制式,目前只发展ZPW-2000系列自动闭塞,其他制式都予以淘汰。四、移动闭塞移动闭塞不需要将区间划分成固定的若干闭塞分区,而是在两个列车之间自动地调整运行间隔,使之经常保持一定的距离。这种闭塞方式是由列车自动地调整间隔,使两列车之间的间隔最小,从而提高区间内的行车密度,大大提高区段的通过能力。其技术特征为:(1)线路没有划分为固定的闭塞分区。(2)后续列车以前行列车尾部为追踪的目标点。(3)前行列车的最小间隔等于后行列车的制动距离+安全距离。(4)列车间的间隔是动态的、并随前一列车的移动而移动。移动闭塞广泛用于城市轨道交通,是铁路发展方向。05了解列车运行控制系统一、我国铁路列车运行控制系统的特点在城市轨道交通领域中,列车运行控制系统(automatictraincontrol,ATC)包括3个子系统:列车超速防护系统(automatictrainprotection,ATP)、列车自动驾驶系统(automatictrainoperation,ATO)、列车自动监控系统(automatictrainsupervision,ATS)。在列车监控方面,由于铁路列车调度作业远比城市轨道交通复杂,铁路具有专门的列车调度指挥系统,目前该部分功能尚未归入列车运行控制系统。因此,列车超速防护系统(ATP)是现行铁路列车运行控制系统的核心部分,列车自动驾驶系统(ATO)处于探索起步逐步推广阶段,列车自动监控系统(ATS)具有专门的、更复杂的列车调度指挥系统。我国铁路列车运行控制系统的发展经历了地面信号为主、机车信号为辅(人工控车为主)到机车信号主体化的过程。“机车三大件”(机车信号、列车自动停车装置、列车无线调度电话)是我国列车控制技术的起点。在发展早期,我国铁路利用地面联锁和闭塞设备,配合车载机车信号和列车运行监控装置,形成了以人工控车为主的列车控制模式。到2003年,结合我国铁路运输特点,遵循全路统一规划的原则,中国铁路提出了中国列车运行控制系统(Chinesetraincontrolsystem,CTCS)的技术体系,经过多年的发展不断发展完善。二、CTCS的基本内容CTCS是为了保证列车安全运行,以分级的形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。列车运行控制就是列车通过获取地面信息和命令,控制列车运行速度,并调整与前行列车之间的距离。(一)CTCS组成列车运行控制系统(简称列控)包括地面设备和车载设备。地面设备包括轨道电路、应答器、列控中心、无线闭塞中心等;车载设备包括机车信号、列车运行监控记录装置和列车运行超速防护设备。(二)CTCS等级二、CTCS的基本内容(三)CTCS基本功能(一)安全防护(1)在任何情况下防止列车无行车许可运行。(2)防止列车超速运行。防止列车超过进路允许速度、超过线路结构规定的速度、超过机车车辆构造速度、超过临时限速及紧急限速和超过铁路有关运行设备的限速。(3)防止列车溜逸。(4)测速环节应保证在一定范围内的车轮滑行和空转情况下不影响ATP的功能,并具有轮径修正能力。(二)人机界面人机界面是为机车乘务员提供的信息显示、数据输入及操作装置。其基本功能如下:(1)能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。(2)能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。(3)机车乘务员输入装置应配置必要的开关、按钮和有关数据输入装置。(4)具有标准的列车数据输入界面,可根据运营和安全控制要求对输入数据进行有效性检查。(三)检测功能(1)具有开机自检和动态检查功能。(2)具有关键数据和关键动作的记录功能及监测接口。(四)高可靠性和安全性(1)按照故障—安全原则进行系统设计。(2)采用冗余结构。(3)满足电磁兼容性相关标准。三、CTCS-2级列控系统组成CTCS-2级列控系统由地面子系统和车载子系统组成(图7-29)。(一)地面子系统地面子系统主要由车站列控中心、ZPW-2000型轨道电路、应答器等组成。1.车站列控中心车站列控中心根据列车占用情况及进路状态计算行车许可及静态列车速度曲线并传送给列车。2.ZPW-2000型轨道电路CTCS-2级列控系统车站与区间均采用ZPW-2000型轨道电路,用于完成列车占用检测及列车完整性检查,连续向列车传送控制信息。3.应答器应答器用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等。三、CTCS-2级列控系统组成(二)车载子系统车载子系统由车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、测速模块、设备维护记录单元、运行管理记录单元、人机界面等组成。1.车载安全计算机车载安全计算机对列车运行控制信息进行综合处理,生成控制速度与目标距离模式曲线,控制列车按命令运行。2.连续信息接收模块连续信息接收模块用于轨道电路信息的接收与处理。3.点式信息接收模块点式信息接收模块完成点式信息的接收与处理。三、CTCS-2级列控系统组成4.测速模块测速模块实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。5.设备维护记录单元设备维护记录单元对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。6.运行管理记录单元运行管理记录单元规范机车乘务员驾驶,记录与运行管理相关的数据。7.人机界面人机界面是车载设备与机车乘务员交互的设备。四、CTCS-3级列控系统组成CTCS-3级列控系统由地面子系统和车载子系统组成(图7-30)。与CTCS-2级区别主要在于增加了无线闭塞中心(RBC)、GSM-R设备,ZPW-2000型轨道电路只用于列车占用检测及完整性车完整性检查,不传递行车信息。1.无线闭塞中心无线闭塞中心是CTCS-3级列控系统的核心,是基于信号故障安全计算机的控制系统,负责根据线路特性(如坡度、线路固定限速)、运输条件(列车间隔)和其他系统的情况(如轨道占用信息、联锁进路状态等)生成行车许可(MA),并通过GSM-R无线通信系统将线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备;并通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息,保证其管辖范围内列车的运行安全。2.无线通信(GSM-R)地面设备无线通信(GSM-R)地面设备作为系统信息传输平台完成车—地间大容的信息交换。四、CTCS-3级列控系统组成3.应答器应答器主要用于提供列车定位信息。4.ZPW-2000型轨道电路ZPW-2000型轨道电路主要用于列车占用检测及车完整性检查。5.临时限速服务器集中管理临时限速服务器分别向列控中心、无线闭塞中心(RBC)传递临时限速命令,列控中心将临时限速信息经LEU传至有源应答器,RBC将临时限速信息经GSM-R传输至车载设备。6.列控中心列控中心接收轨道电路信息,并通过联锁系统传给无线闭塞中心(RBC);同时,列控中心具有轨道电路编码、应答器报文实时编码、站间安全信息传输、临时限速功能,满足后备系统需要。五、列车运行监控装置列车运行监控装置简称监控装置,俗称列车黑匣子,是我国铁路研制的以保障列车运行安全为主要目的列车速度控制装置,我国目前使用LKJ-2000型列车运行监控装置。LKJ-2000型监控装置用于各种型号的电力机车及内燃机车,适应半自动闭塞及自动闭塞区段,并能适应各种信号制式。监控装置用于CTCS-0、CTCS-1级区段。监控装置的主要功能是监控列车运行速度,在司机欠清醒或失控的情况下,对列车实施紧急制动。同时记录列车运行、机车运用及司机操作。监控装置对保证列车安全,改善对司机、机车的管理发挥了积极的作用。当列车运行速度提高到140km/h,列车紧急制动距离为1100m;列车运行速度提高到160km/h,紧急制动距离为1400m,列车运行速度提高200km/h,紧急制动距离将超过2000m。而司机视觉能力对信号做出判断的最少时间为3~5s(遇到阴、雨、雪、雾等不良天气判断更为困难)。随着列车速度的提高,当判断时间内列车走行距离不能小于制动距离时,便会构成不安全因素,必须靠列车超速防护系统去控制列车运行。当列车上安装了LKJ-2000和ATP两种监控装置时,监控装置LKJ-2000用于CTCS-0、CTCS-1级区段,ATP用于CTCS-2级以上区段。六、列车超速防护系统(ATP)(一)ATP的基本概念ATP即列车运行超速防护,指列车能根据自身的运行速度和前方列车位置及线路状态对采取制动操作的时机做出逻辑判断,对列车运行速度进行实时控制的技术。ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全,还用于受曲线等线路条件、通过道岔、慢行区间等限制而需要限速的区段。因此限速等级是根据后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等决定的。ATP可对列车运行速度进行分级或连续监督。当列车实际速度超过允许值时,控制列车进行常用全制动或紧急制动,使列车停在显示红灯的信号机或停车标志前方。ATP以仪表指示方式,即车内信号方式向司机给出列车应有速度、目标距离目标速度等显示,司机按车内数字式速度信息操纵机车运行。六、列车超速防护系统(ATP)(二)ATP的功能(1)停车点防护。(2)超速防护。(3)列车间隔控制(移动闭塞时)。(4)测速测距。(5)车门控制。(三)列车制动控制模式列车制动控制模式分为分级制动模式和一次制动模式。1.分级制动模式分级制动模式是以闭塞分区为单元,根据与前行列车的运行距离来调整列车速度,各闭塞分区依据进路条件、前后列车位置采用不同的低频频率调制,指示不同的速度等级,在此基础上确定限速值。2.一次制动模式一次制动模式是按目标—距离制动的,也称目标—距离控制模式。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离,由控制中心或车载计算机根据列车参数、线路参数和目标距离计算出列车制动模式曲线,按制动模式曲线控制列车运行。CTCS-2级和CTCS-3级列控系统采用一次制动模式控制列车运行06熟悉行车调度控制系统一、列车调度指挥系统(TDCS)列车调度指挥系统(TrainOperationDispatchingCommandSystem,TDCS)是实现铁路各级运输调度对列车运行实行透明指挥、实时调整、集中监控的现代化信息系统。TDCS是列车调度指挥自动化的基础和平台,可以实现实时自动采集列车运行及现场信号设备状态信息,并传送到国铁集团调度指挥中心和铁路局集团公司调度指挥中心,完成列车运行实时追踪、无线车次号校核、自动报点、正晚点统计分析、交接车自动统计、列车实际运行图自动绘制、阶段计划人工和自动调整、调度命令及行车计划下达、站间透明、行车日志自动生成等功能,实现各级运输调度的集中管理、统一指挥和实时监督,是铁路调度指挥系统向新型数字化、网络化、综合化、智能化发展的重要标志。(一)TDCS的体系结构我国铁路调度指挥是以行车调度为核心,站段为基础,实行国铁集团和铁路局集团公司二级调度管理的体制。TDCS是一个覆盖全国铁路的大型网络,由国铁集团调度指挥中心、铁路局集团公司调度指挥中心及基层网组成。一、列车调度指挥系统(TDCS)(二)TDCS的