自动闭塞、计算机联锁及施工组织

第一节自动闭塞系统一、自动闭塞工作原理及构成定义自动闭塞工作原理1.定义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。自动闭塞的优点（1）由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，就大幅度地提高了行车密度，显著地提高区间通过能力。（2）由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，因此既提高了通过能力，又大大减轻了车站值班员的劳动强度。（3）由于通过信号机的显示能直接反映运行列车所在位置以及线路状态而确保了列车在区间运行的安全。2.自动闭塞工作原理

自动闭塞通过轨道电路（或计轴器等列车检测设备）自动地检查闭塞分区

的占用情况，根据轨道电路的占用和空闲状态，通过信号机自动地变换其显示，以指示列车运行。图2所示为三显示自动闭塞原理图。二、自动闭塞系统的分类按照行车组织方法分单线双向双线单向双线双向四、自动闭塞系统的分类2.按传输信息的数量分(1)三显示自动闭塞(2)四显示自动闭塞(3)多信息自动闭塞闭塞二、自动闭塞系统的分类按照行车组织方法分按传输信息的数量分按信息传递方式分架空线路电缆线路按自动闭塞设备放置方式（分散和集中）按传递信息的特征（极性、频率、数目等）四、自动闭塞系统的分类按传递信息的特征分交流计数电码自动闭塞极频自动闭塞移频自动闭塞基于无线通信的自动闭塞四、自动闭塞系统的分类从闭塞制式的角度来分装备列车运行控制的自动闭塞可分为三类：固定闭塞、准移动闭塞（含虚拟闭塞）和移动闭塞。按是否设置轨道绝缘分自动闭塞按是否设置轨道绝缘分为有绝缘自动闭塞和无绝缘自动闭塞。自动站间闭塞一、自动站间闭塞概念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，列车的完整到达，需靠车站值班员人为确认，既危及行车安全，又影响运输效率。特别严重的是，在区间有车占用的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，都不能及时发现，严重影响行车安全和运输效率。为此，必须增加区间空闲检查设备，和继电半自动闭塞设备配套，自动检查区间占用或空闲，实现列车到达后的自动复原，构成自动站间闭塞。计轴自动站间闭塞系统的组成及其工作原理1．组成2．功能3．工作原理

组成

功能当发车站办理发车进路时，站间自动构成闭塞状态，列车到达接车，经计轴检查区间空闲后，自动解除闭塞。根据两站办理发车进路情况及区间空闲条件，自动实现闭塞申请，同意接车及到达确认，取消过去人工办理闭塞、人工同意接车及人工确认到达手续，实现站间自动闭塞，提高区间运输效率，保障行车安全性。

工作原理甲站办理发车进路，联锁系统通过结合电路自动向乙站发闭塞申请；若乙站未办理发车进路，利用计轴设备自动检查区间没有车辆，若两端计轴设备记录的轴数相等，说明区间空闲，乙站自动发回同意接车信息；甲站闭塞设备具备发车条件；甲站出发信号点亮，允许发车；列车离开甲站，发车口计轴器对进入区间列车轴数计数，区间闭塞；列车进入乙站，接车口计轴器检查列车完整出清区间，闭塞自动复原。这里两站计轴设备的计轴信息需要及时互相传输，即使列车达到接车站，但两端计轴器记录的轴数不一致，不能认为列车完整出清区间，发车站与接车站的QGJ保持落下，闭塞不能自动复原。计轴自动站间闭塞的主要技术条件（1）列车进入自动站间闭塞区间的凭证是出站信号机开放。（2）当办理发车进路时,站间自动构成闭塞状态。（3）出站信号机开放,应连续检查闭塞状态正确及区间空闲。（4）两站不能同时向同一区间开放出站信号机。（5）列车进入发车进路后,出站信号机应自动关闭。在闭塞解除前,两站向该区间的出站信号机均不能再次开放。

计轴自动站间闭塞的主要技术条件（6）列车到达接车站、补机返回发车站,经检查区间空闲后,自动解除闭塞。（7）区间闭塞后,发车进路解锁前,不能解除闭塞;取消发车进路,发车进路解锁后,闭塞随之自动解除。（8）当计轴设备故障,可按规定经人工办理,转为半自动方式。

三、自动闭塞区间通过信号机的布置同向运行列车的间隔时间布置原则三、自动闭塞区间通过信号机的布置同向运行列车的间隔时间闭塞分区长度三显示制式闭塞分区长度与列车运行间隔时间的关系三显示制式的追踪运行三、自动闭塞区间通过信号机的布置布置原则1）通过信号机的布置原则区间通过色灯信号机在以货运为主的线路上，应按货物列车运行速度曲线及时间点布置，但闭塞分区长度应满足较高速度旅客列车制动距离要求；在以客运为主的线路上，应按旅客列车运行速度曲线及时间点布置。在一般情况下，应在两追踪列车之间以三个闭塞分区间隔布置通过信号机。在上坡道上，列车运行速度低，当按三个闭塞分区布置，追踪间隔时间增大时，可按两个闭塞分区布置；技术作业站及单线区间的中间站，发车时应按两个闭塞分区布置。三、自动闭塞区间通过信号机的布置1）通过信号机的布置原则区间通过信号机，应在车站进站、出站信号机位置确定后布置。为了节省投资及维修方便，上、下行方向的通过信号机，在不影响行车效率和司机望的情况下，尽可能并列布置。在利用动能闯坡和在列车停车后可能脱钩的处所，不宜设置通过信号机。在启动困难的坡道上，也应尽量避免设置通过信号机，如必须设置时，应装设容许信号。但进站信号机前方第一架通过信号机不得装设容许信号，并应涂三条黑斜线，以与其他通过信号机相区别。三、自动闭塞区间通过信号机的布置1）通过信号机的布置原则在大型桥梁上和隧道内，尽量避免装设通过信号机。凡需在这些建筑物出口处设置时，也应该距该建筑物保留一个列车长度的距离，如受通过能力和制动距离条件限制，不能按此要求装设信号机时，可与有关方面共同协商解决。通过信号机在正常情况下，应设置在便于司机望的直线上，在最不利条件下，信号机显示距离应不小于200m。在无缝线路上设计自动闭塞时，对长钢轨接缝，即缓冲区，应详细调查了解，并应由铁路工务部门提供长轨的设计图纸，在不影响行车安全和效率的条件下，信号机尽可能设在长钢轨缓冲区的中心位置。如信号机布置的位置与缓冲区坐标相差很大时，应与工务部门协商锯轨或变更长轨的缓冲区位置。三、自动闭塞区间通过信号机的布置布置原则2）列车运行时分点的刻划四、移频自动闭塞概述概念（移频、载频、偏频、低频）原理设备特点移频自动闭塞所谓移频，就是在载频的中心频率为f0的基础上，将f0移动了△f，其结果得到f0+△f

和f0-△f两种频率的电流，称为移频。其中f0+△f

称为高端频率，f0-△f称为低端频率。△f

称为偏频。f1f2f1f2移频自动闭塞在4信息移频自动闭塞中，采用11Hz、15Hz、20Hz、26Hz四种低频信号。四种低频信号的显示意义如表1所示。为了适应上、下行及绝缘破损的需要，移频自动闭塞的载频中心频率选550Hz、650Hz、750Hz和850Hz四种。650、850Hz用于上行线或单线区段，550、750Hz用于下行线，偏频固定为55Hz。移频自动闭塞特点具有较高的抗干扰性能，既能适用非电化区段，又能适用于干扰较大的电化区段。信息量能满足三显示自动闭塞和六显示的机车信号的需要。信号显示的应变速度不大于2s。移频自动闭塞特点设备既可分散安装在铁路沿线，也可集中安装在邻近的车站继电器室内。在非电化区段，移频轨道长度可达1.95~2.1km。在电化区段可达1.85~2km。移频自动闭塞特点设备以采用电子元件为主，耗电省，体积小，重量轻。在电子元件发生故障条件下能满足“故障——安全”的要求。有较完善的过压防护措施，在雷电冲击下能起到保护作用，保证设备不间断使用。移频自动闭塞特点在分散设置的移频箱内，采用了双重系统和设备故障自动报警装置，可靠性高。移频信息能直接用于机车信号，无需增加地面设备。31车载设备五、18信息移频自动闭塞ZP∙Y1-18型信息移频自动闭塞ZP∙Y2-18型信息移频自动闭塞ZP∙W1-18型信息移频自动闭塞WG-21A型信息移频自动闭塞ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞18信息移频自动闭塞的运用和维修谐振式无绝缘轨道电路1）谐振式无绝缘轨道电路构成和工作原理谐振式无绝缘轨道电路由设于室内的发送器、接收器、轨道继电器和设于室外的调谐单元78、空心线圈498、带模拟电缆的匹配变压器A8B>CD4及若干补偿电容组成。谐振式无绝缘轨道电路13m30mWG-21A型无绝缘自动闭塞主要由发送器、接收器、轨道继电器、匹配变压器、模拟电缆盒、调谐单元、空心线圈、电缆、补偿电容等构成。其中发送器、接收器、模拟电缆盒、轨道继电器集中设在室内，其他设备设在室外。ZPW2000A移频自动闭塞ZPW-2000无绝缘轨道电路移频自动闭塞低频、载频延用了UM71技术。载频分别为四种：1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ。其中上行线使用2000HZ和2600HZ交替排列，下行线用l700HZ和2300Hz交替排列。

ZPW2000A型自动闭塞系统构成图(1)在解决调谐区断轨检查后，实现了对轨道电路全程断轨的检查，大幅度减少了调谐区死区长度(20m减小到5m以内)，实现了对调谐单元的断线检查和对拍频信号干扰的防护，大大提高了传输的安全性。

(2)利用新开发的轨道电路计算软件实现了轨道电路参数的优化，大大提高了轨道电路的传输长度，将1.0kmΩ道碴电阻的轨道电路传输长度提高了44%(从900m提高到1300m)，将电气-机械绝缘节的轨道电路长度提高了62.5%(800m提到1300m)，改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。

(3)用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国的ZCO3型电缆，线径由1.13mm降至1.0mm，减少了备用芯组，加大了传输距离(从7.5km提高到10km)，使系统的性能价格比大幅度提高，显著降低了工程造价。调谐区设备的70mm2铜引接线用钢包铜线取代，方便了维修。

(4)用单片微机和数字信号处理芯片代替晶体管分立元件和小规模集成电路，提高了发送移频信号频率的精度和接收移频信号的抗干扰能力。

(5)系统中发送器采用“n"+1"冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高了系统可靠性，大幅度提高了"系统无故障工作时间"。第二节计算机联锁系统铁路信号的功能为：指挥行车保证行车安全提高运输效率改善劳动条件

计算机联锁既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。目前，铁道部已定点四个研制单位，分别为铁道科学研究院、北京全路通号通信信号研究设计院、北京交通大学和卡斯柯信号有限公司

.一概述2、铁路信号系统的安全性与可靠性

铁路信号是保证行车安全的有效措施影响安全的因素有：1）．路外因素

2）．路内因素有时用管理措施无法完全消除行车事故。而铁路信号从保证行车安全的角度出发，尽量用技术手段代替安全措施中的人为因素。保证行车安全的基本措施是向行车人员提供安全信息。

信息的安全程度取决于：信号显示应能反映所防护的区段是否在空闲状态信号显示应能反映防护区段内是否存在危及行车安全的因素信号显示应能指挥安全运行速度

以上信号给出的安全信息程度是在设备完好的情况下，若系统发生故障时，就必须遵循“故障-安全”原则。故障-安全原则是铁路信号安全系统必须贯彻的原则。因此铁路信号系统的安全性表现在两个方面：1）、功能安全即系统在正常工作中有保证行车安全的性能

2）、技术安全即系统在发生故障时，其后果仍然导致行车安全。而系统的“故障-安全”则是由构成系统的元器件、部件、电路、数据代码等实体的“故障-安全”性能来达到的。

每一实体有两个状态，在故障或干扰时，总是一种状态的概率极大，另一种极小。利用这种不对称性，用概率极大的状态表示安全侧，用概率极小的状态表示危险一侧。则实体就有了“故障-安全”性能，用这种实体构成的铁路信号系统就有了“故障-安全”性能。（一）联锁的定义

进路是由道岔的位置所决定的，在进路的入口处设有信号机进行防护。所谓建立进路，就是把进路上的道岔扳到进路所要求的位置上，然后再将该进路的防护信号机开放。若道岔位置不对，则不准信号机开放。但一旦信号机开放后就不准许进路上的道岔再变换位置，直至信号机关闭，列车或机车车辆越过道岔为止。1．道岔、进路之间的联锁道岔有定位和反位两个工作位置，进路则有锁闭和解锁两个状态。道岔位置正确，进路才能锁闭，进路解锁后，道岔才能改变其工作位置。这就是存在于道岔和进路之间的基本联锁关系。定位联锁关系，叫做定位锁闭；反位联锁关系叫做反位锁闭。2．道岔与信号机之间的联锁

因为进路是由信号机防护的，故道岔与进路之间的联锁，也可以用道岔与信号机之间的联锁来描述。

3．进路与进路间的联锁

车站上有许多条列车和调车进路，进路与进路之间存在着三种不同性质的关系：一是平行进路，二是抵触进路，三是敌对进路。4．进路与信号机之间的联锁进路与进路之间的联锁关系，可用进路与信号机之间的联锁关系来描述。因为进路较多时，这样描述较明显，不需要从进路号码中查找进路名称了。5．信号机与信号机间的联锁既然进路与进路之间联锁可以用进路与信号机间的联锁关系来描述。当然也可以用信号机与信号机间的联锁关系来描述。（二）进路控制将进路由空闲状态转换为锁闭状态，又将其由锁闭状态转换为空闲状态的控制过程，叫做进路控制过程。1．进路建立与锁闭2．进路解锁过程

3.联锁与进路控制联锁：进路、道岔、信号必须按一定程序并满足一定条件才能动作或建立进路的控制过程。进路建立1）进路选择基本任务（1）操作手续是否符合操作规范（2）所选进路是否空闲，敌对进路是否建立（3）对所选出的进路所涉及的信号、道岔、轨道电路分别设置征用标志，以防其他进路使用。将选出的进路中涉及的对象及状态要求等记录下来，生成选出进路表。2）道岔控制检查进路中各道岔的实际位置是否满足进路所需位置。不满足时且道岔处于解锁状态，则生成道岔控制命令，使道岔转换。3）进路锁闭当条件满足后（道岔位置正确、进路空闲、敌对进路未建立）实现进路锁闭。（1）进路中的道岔不能被操纵（2）凡经由锁闭区段的其他进路不能建立。4）信号控制进路锁闭后防护信号机可立即开放。在信号开放过程中，除检查进路锁闭外，还需不间断地检查进路空闲和道岔位置正确。且列车一旦进入进路，信号应立即关闭，调车车列全部进入进路内方后，信号关闭。进路解锁1）取消解锁2）人工延时解锁3）正常解锁（三点检查）4）调车中途返回解锁5）故障解锁4.从电气集中到计算机联锁系统1）车站联锁系统的一般层次结构与功能室外设备动力转辙机、轨道电路、色灯信号机室内设备以电气设备实现联锁功能控制方式集中控制一般层次

一般层次

人机对话层联锁层监控层室外设备人机会话层的功能是操作人员通过操作向联锁机构输入操作信息和接收联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。联锁机构是系统的核心，他必须有故障-安全功能，其接收人机会话层送来的操作信息实现联锁功能。根据联锁条件对输入的操作信息和状态信息、以及联锁机构当前的内部信息进行处理，改变内部信息，产生相应的输出信息既信号控制命令和道岔控制命令。采集驱动层输入输出适配电路将室外信号机、动力转辙机、轨道电路的信息送给联锁机构，也将联锁机构的控制命令送至室外设备。其功能是接收联锁层的信号控制命令经过信号控制电路改变信号显示。接收联锁层的道岔控制命令，经过道岔控制电路驱动道岔转换。向联锁机构发送信号机状态信息、道岔状态信息、轨道电路状态信息。因此信号控制电路、道岔控制电路必须是故障-安全的。计算机联锁的工作原理（五）计算机联锁系统的冗余结构计算机联锁系统是一种以通用计算机技术为基础构成的车站信号实时控制系统，列车或车列在站内是否能安全运行与计算机联锁系统是否能正确的执行密切相关。因此，必须要保证系统十分可靠，并满足故障——安全原则。为了保证计算机联锁系统的高度可靠性，计算机联锁系统的上位机和联锁机一般都采用冗余结构形式。目前，使用得比较多的冗余方式主要有三种：双机热备制式、三取二冗余制式和二乘二取二制式。由于输入/输出接口直接与室外信号机、转辙机、轨道电路等设备相互连接，为防止雷电造成室内关键控制设备出现故障，在室内外设备之间必须加入防雷单元来保证室内设备的安全。计算机联锁系统的硬件构成1、系统的可靠性冗余结构计算机联锁的可靠性定义：该系统在规定的时间内、在规定的条件下、完成规定的功能的能力。用平均故障间隔时间MTBF表示。一般电子产品MTBF=105h计算机联锁系统技术标准MTBF=106h即至少在系统进行技术改造前（大修前一般15年）不出故障。若计算机联锁系统使用若干块电子器件则MTBF=104h因此单个计算机系统达不到要求。采用双机或多机冗余系统可使整个系统的可靠性达到或超过标准要求。可靠性冗余结构系统A系统B或门双机热备时，若单机的MTBF为104h，在单机系统的每一个故障均能够被检测到并倒机逻辑电路的故障为零时，双机的MTBF为107h~108h。2、系统的安全性冗余结构计算机联锁系统的安全性定义：当系统的任何部分发生故障时，其后果不会导致人身伤亡或财产的重大损失的性能。用系统产生不安全输出的平均间隔时间表示标准：要求产生不安全输入的平均间隔时间为1011h以上。对106h的可靠性冗余系统采取安全性技术措施即为安全性冗余结构。安全性冗余结构采用双机同时工作且彼此间进行频繁的比较的与门二重冗余系统。原理：在极短的时间间隔里，两台计算机同时出错且错误呈现同一模式的概率几乎为零。因此要求校核的频率要高。即校核的时间间隔要短。一般用计算机的机械周期计算。系统A系统B与门3、系统的可靠性与安全性冗余结构由于计算机联锁系统既要求有比较高的可靠性，又要求有比较高的安全性，因此将可靠性与安全性的系统结构结合起来。输入1输入2输入1输入22