轨道交通闭塞制式课件

1、轨道交通闭塞制式学习目标了解铁路区间闭塞设备掌握城市轨道交通闭塞制式第1页，共49页。一 铁路区间闭塞设备认知闭塞设备是以 空间间隔的方法 保证区间行车安全、提高运输效率的区间信号设备。我国目前主要使用的是 半自动闭塞 和 自动闭塞，前者主要运用于单线铁路， 后者主要运用于双线铁路。第2页，共49页。1、闭塞区间是指两个车站之间的轨道交通线路，两站之间的区间称为站间区间，车站与线路所之间的区间称为所间区间。 可以分为单线区间、双线区间、多线区间。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。行车闭塞制式大致经历了：电报或电话-路签或路牌-半自动闭塞-自动闭塞的发展

2、过程。第3页，共49页。行车闭塞法从时空上可分为：空间间隔法和时间间隔法。1）时间间隔法：前行列车和追踪列车之间必须保持一定时间间隔的行车方法。（电话和电报闭塞）缺点：当联系错误，会危及行车安全。第4页，共49页。2）空间间隔法：控制前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。一般以相邻两车站之间作为一个区间，或将区间的线路划分为若干独立的闭塞分区， 一个区间或一个闭塞分区只能允许一列列车运行，因此能保证安全。第5页，共49页。 2、半自动闭塞 其以出站信号机的允许信号显示作为发车凭证，发车站的出站信号机必须经两站同意， 办理闭塞手续后 才能开放信号，列车进入区间自动关闭；而且列车未到达

3、接车站以前，向该区间发车用的所有信号机都不能开放， 这样就 保证了两站间的区间内同时只有一列列车运行。第6页，共49页。 半自动闭塞区间不设轨道电路，不能监督列车在区间内是否遗留有车辆，列车的整列到达必须依靠值班员的确认，以 专用的复原按钮 发送 到达复原信号 之后， 区间才能解除闭塞，因此是半自动的。第7页，共49页。3、自动闭塞自动闭塞是根据列车运行以及有关闭塞分区状态，自动变换 通过信号机 的显示 而司机凭信号行车的闭塞方式。采用自动闭塞的区段，将站间区间划分为若干个小区间，叫闭塞分区。第8页，共49页。在每一个闭塞分区的入口处（始端）装设通过信号机。在整个区段，各闭塞分区都装有轨道电路

4、（或计轴器）。 通过轨道电路（或计轴器）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，在列车运行过程中自动完成闭塞的作用（无需人工参与）。第9页，共49页。和半自动闭塞相比，具有以下优点：（1）提高了区间的通过能力（区间允许续行列车追踪运行）（2）简化了办理接发列车的程序（不需要办理闭塞手续），既提高了通过能力，又减轻了车站值班员的劳动强度。（3）确保了列车在区间的行车安全（通过信号机反映运行列车的位置及线路状态）第10页，共49页。目前，我国铁路上采用的自动闭塞主要有单线双向自动闭塞（在线路两侧均设有通过色灯信号机)，复线单向自动闭塞（每条线仅一侧设信号机）

5、两种。单线双向自动闭塞 双线单向自动闭塞第11页，共49页。 三显示自动闭塞 目前，我国铁路上广泛采用的是三显示自动闭塞，它用红、黄、绿三种颜色的灯光来指示列车运行的不同条件。具有三种显示，能预告列车前方两个闭塞分区的状态，分两个速度等级，一个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。前方闭塞分区有车占用；前方一个闭塞分区空闲；前方至少两个闭塞分区空闲。三显示自动闭塞工作概况第12页，共49页。四显示自动闭塞 随着列车重量、速度和密度的不断增加，三显示自动闭塞也已不能适应需要，在我国运输繁忙的铁路线上，逐步采用四显示自动闭塞。 四显示在三显示闭塞（红、黄、绿）的基础上，增加了黄绿色灯光。第1

6、3页，共49页。四显示自动闭塞 具有四种显示：能预告列车前方三个闭塞分区的状态，分三个速度等级，两个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。前方闭塞分区有车占用前方一个闭塞分区空闲前方两个闭塞分区空闲前方至少三个闭塞分区空闲 第14页，共49页。 4、自动站间闭塞即两站间只能运行一列车，其列车的空间间隔为一个站间。缺点：闭塞空间大，列车运行效率低。1）、与半自动闭塞相比：不需要人工办理闭塞和到达复原，闭塞作用自动完成。2）、与自动闭塞相比：两站之间不划分闭塞分区，也不设置通过信号机，作为一个闭塞分区。 第15页，共49页。二、城市轨道交通闭塞制式第16页，共49页。城市轨道交通列车运行自动

7、控制(ATC)系统：是依靠控制列车运行速度的方式来保证列车按照空间间隔制运行的。各个轨道区段即闭塞分区不设通过信号机，而由车载ATP系统予以显示。 闭塞作用由ATP系统完成， 无铁路那样专门的闭塞设备。第17页，共49页。运行列车间必须保持的空间间隔首先是满足制动距离的需要，同时还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行距离。列车间的追踪运行间隔越小，运输能力就越大。第18页，共49页。目前用于城市轨道交通系统的闭塞制式有三种：固定闭塞准移动闭塞移动闭塞。第19页，共49页。1、固定闭塞属20世纪80年代技术水平，其运行间隔一般能达到180s。案例：英国西屋公司、美国GRS公司分别用于北京地

8、铁、上海地铁1号线的ATP、ATO系统第20页，共49页。固定闭塞的追踪目标点，为前行列车所占用闭塞分区的始端，后行列车从最高速开始制动的计算点， 为要求开始减速的闭塞分区的始端，这两个点是固定的，空间间隔的长度也是固定的，所以称固定闭塞。第21页，共49页。固定闭塞第22页，共49页。线路被划分为固定的闭塞分区。 一个分区只能被一列车占用。闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计。列车间隔为若干闭塞分区， 闭塞分区数依划分的速度级别而定，而与列车在分区内的实际位置无关。制动的起点和终点总是某一分区的边界， 所以其速度控制模式是阶梯式的。要求运行间隔越短，闭塞分区

9、 (设备) 数也越多。第23页，共49页。固定闭塞缺点（传统ATP）1）通过轨道电路判别闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维护工作量大，运营成本较高。2）轨道电路的工作稳定性易受环境影响，如道床漏泄阻抗变化、牵引电流干扰等。3）轨道电路传输信息量小， 对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码。由轨道电路向列车传输信息，传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量的实时数据传输。第24页，共49页。4）利用轨道电路难以实现车对地的信息传输。5）闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计，分区较长， 且一个分区只能被一列车占用，

10、不利于缩短列车运行间隔。6）固定闭塞系统无法知道列车在分区内的具体位置，因此，必须在两列车间增加一个防护区段， 这使得列车间的安全间隔较大，影响了线路使用率。7）固定闭塞无法满足提高系统能力、安全性、互用性的要求。第25页，共49页。 解释：预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态设定列车的可行车距离和运行速度， 介于固定闭塞和移动闭塞之间的一种闭塞方式。2、准移动闭塞第26页，共49页。准移动闭塞 第27页，共49页。追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，留有一定的安全距离，即制动的终点总是某一分区的边界。而后行列车从最高速 开始制动 的计算点，根据目标距离、目标速度及列车本身的

11、性能计算确定。（制动的起点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的）。第28页，共49页。由于准移动闭塞同时具有移动和固定两种定位方式，所以它的速度控制模式既具有 无级（连续）的特点， 又具有分级（阶梯）的性质。若前行列车不动而后续列车前进时， 其最大允许速度是连续变化的；而当前行列车前进， 其尾部驶过固定区段的分界点时， 后续列车的最大速度按“阶跃”跳跃跟随。因此，准移动闭塞是介于固定闭塞和移动闭塞的一种闭塞方式。第29页，共49页。线路被划分为固定的闭塞分区。 一个分区只能被一列车占用。列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上安全余量计算和控制的，确保不冒进前行列车占用的闭塞分区

12、。制动的起点是动态的，终点是固定在某一分区的边界处。前行列车的定位沿用了固定闭塞方式， 而后续列车的定位采用连续的或移动的定位方式。第30页，共49页。采用报文式轨道电路辅之环线 或 应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大，可告知后续列车可继续前行的距离，允许后续列车根据这一距离合理地采取减速或制动， 列车 制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而改善列车控制速度，缩小列车安全间隔，提高线路利用效率。显然，准移动闭塞追踪运行间隔要比固定闭塞小一些，但后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有突破轨道电路的限制。第31页，共49页。基于数字无绝缘轨道电路的准移动闭

13、塞ATC系统第32页，共49页。1、车地通信传输地面轨旁设备对列车的通信传输是通过设置在轨旁的轨道电路设备向列车连续发送控制信息，如目标速度、目标距离、线路状态等信息。列车通过接收以上数据，连续进行距离速度曲线的计算， 实现列车的超速防护， 列车运行间隔的控制。列车对地面轨旁设备的通信传输主要是通过在 车站 站台区域或特殊地点（如折返线）设置 车地通信环线 来实现。传输内容主要包括一些 车次号、目的地号、乘务组号、 车门状态、控制信息等。第33页，共49页。2、列车定位1）ALSTOM 准移动ATC系统是通过 信标 定位。 通过信标定位主要是依靠信标提供绝对位置校准，车载里程计计数对列车进行定

14、位，列车在车站精确停车定位也是通过一组信标来实现的。第34页，共49页。2）SIEMENS、USSI公司和其他公司的准移动ATC系统主要是通过电气绝缘即轨道连接线（S棒）进行定位。通过 绝缘节定位 主要是区间在列车通过轨道电路连接线（S棒）时对列车进行 定位， 在车站通过ATO环线进行精确定位，为车站精确停车 提供保证。第35页，共49页。3、系统特点1）线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用。2）列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上安全余量计算和控制的，确保不冒进前行列车占用的闭塞分区。3）制动的起点 是动态的，终点 是固定在某一分区的边界（根据每

15、个区段的坡道、曲线半径等参数，包含在报文中）。4）采用连续曲线速度控制方式，只需要一定长度的保护距离（距前行列车占用闭塞分区的边界）。第36页，共49页。5）采用 报文式数字轨道电路， 辅之以环线 或 应答器， 信息量较大。6）系统具有集中和分散控制的多级控制方式，降级和后备控制方式选择较多。7）系统具有断轨检测功能。8）现场设备较多，由于利用钢轨作为信息传输方式，其设备调试及维护工作量较大，项目实施工期相对较长。9）各供货商提供的准移动闭塞ATC系统制式互不兼容，实现互联互通可能性小。第37页，共49页。解释：不预先设定列车的安全追踪间隔距离，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式。其特点是

16、前、后两列车都采用移动的定位方式，不存在固定的闭塞分区，列车之间的安全追踪间隔距离随着列车的运行而不断移动且变化，所以称为移动闭塞。3、移动闭塞第38页，共49页。移动闭塞第39页，共49页。追踪目标点是前行列车的尾部，留有一定的安全距离；而后行列车从最高速开始制动的计算点，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算确定。（目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，而制动的起点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的）。第40页，共49页。移动闭塞的速度曲线是连续的没有预先设置的闭塞分区。 列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上设定的保护距离（列车制动反应时间内驶过的距离

17、）计算和控制的，确保不追尾。列车的间隔是动态的，并随着前一列车的移动而移动制动的起点和终点是动态的与固定闭塞相比，列车的运行间隔相对减少与准移动闭塞相比，则具有更大运用灵活性和更小行车间隔，也因此具备了更大的运行调整能力，并能最大限度的提高区间通过能力。第41页，共49页。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的后方加上一定的防护距离，组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。第42页，共49页。移动闭塞的工作原理由于保证了列车前后的安全距离， 两相邻的移动闭塞分区 就能以较小

18、的间隔同时前进，使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，提高了运营效率。第43页，共49页。移动闭塞线路取消了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，每个单元长度在几米到十几米之间，移动闭塞分区由一定数量的线路单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置变化，分区的长度也动态变化。移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须必须保持连续的双向通信。列车不间断地向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和 速度信息， 轨旁控制器根据来自列车的信息计算确定列车的安全距离， 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。第44页，共49页。第45页，共49页。移动闭塞 、准移动闭塞与固定闭塞比较固定闭塞准移动闭塞移动闭塞制动的起点某一分区边界变化动态变化制动的终点某一分区边界某一分区边界动态变化追踪目标点闭塞分区始端闭塞分区始端前车尾部空间间隔长度固定不固定动态变化第46页，共49页。项目 制式固定闭塞准移动闭塞移动闭塞系统组成简单较复杂简单功能简单较强大强大列车定位技术轨道电路/计轴轨道电路/计轴列车自身定位列车定位精度一个轨道分区， 几百米几十米几米地-车信息传输模拟轨道电路， 单向传输数字轨道电路， 单向传输环线/无线/波导管等，双向传输地-车传输