移動閉塞系統(tǒng)

1、LOGOY-WINLOGOContents移動閉塞的概念移動閉塞的概念1移動閉塞的原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移動閉塞的原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2移動閉塞與傳統(tǒng)移動閉塞與傳統(tǒng)ATCATC優(yōu)缺點優(yōu)缺點3移動閉塞移動閉塞系統(tǒng)的節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能4移動閉塞移動閉塞系統(tǒng)的發(fā)展趨勢系統(tǒng)的發(fā)展趨勢5CBTCCBTC中移動授權(quán)的計算中移動授權(quán)的計算6一、移動閉塞的概念 移動閉塞是基于區(qū)間閉塞原理發(fā)展起來的一種新型閉塞技術(shù)。它與固定閉塞相比，最顯著的特點是取消了以信號機分隔的固定閉塞區(qū)間。列車間的最小運行間隔距離由列車在線路上的實際運行位置和運行狀態(tài)確定，所以閉塞區(qū)間隨著列車的行駛，不斷地向前移動和調(diào)整，稱為移動閉塞。 移動閉塞是一種區(qū)

2、間不分割，根據(jù)連續(xù)檢測先行列車位置和速度，進行列車間隔控制，確保后續(xù)列車不會與先行列車發(fā)生沖突，能夠安全停車的列車安全系統(tǒng)。二、移動閉塞原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、移動閉塞原理 移動閉塞是基于區(qū)間閉塞原理發(fā)展起來的一種新型閉塞技術(shù)。它根據(jù)實際運行速度、制動曲線和進路上列車的位置,動態(tài)計算相鄰列車之間的安全距離。根據(jù)當(dāng)前的運行速度,后續(xù)列車可以安全地接近前一列車尾部最后一次被證實的位置,直至兩者之間的距離不小于安全制動距離。 由此可見,它與固定閉塞相比,最顯著的特點是取消了以信號機分隔的固定閉塞區(qū)間,列車間的最小運行間隔距離由列車在線路上的實際運行位置和運行狀態(tài)確定,所以閉塞區(qū)間隨著列車的行駛,不斷地向前

3、移動和調(diào)整。 在移動閉塞技術(shù)中,閉塞區(qū)間僅僅是保證列車安全運行的邏輯間隔,與實際線路并無物理上的對應(yīng)關(guān)系。因此,移動閉塞在設(shè)計和實現(xiàn)上與固定閉塞有比較大的區(qū)別。移動閉塞一般采用無線通信和無線定位技術(shù)來實現(xiàn)。圖1 移動閉塞系統(tǒng)的安全行車間隔2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 移動閉塞系統(tǒng)主要由地面控制中心設(shè)備、軌間傳輸電纜及車載設(shè)備組成，如圖 2 所示。圖2 采用軌間電纜的移動閉塞系統(tǒng)（1）地面控制中心 按地理位置預(yù)存了諸如線路坡度、曲線半徑、緩行區(qū)段位置與長度等各種地面信息，除此之外，沿線的信號顯示、道岔位置以及列車的車長、制動率、所在位置、實時速度等有關(guān)信息不間斷地通過軌間電纜傳輸?shù)降孛婵刂浦行倪M行處理。（2）車

4、地信息雙向通信 車地信息雙向通信是利用敷設(shè)在軌道中間的交叉感應(yīng)環(huán)線進行的。通常的做法是在2根鋼軌之間敷設(shè)交叉感應(yīng)環(huán)線，一條環(huán)線固定在軌道中央的道床上，另一條環(huán)線固定在軌腰的下方，它們每隔一定距離 （一般為25 m）進行交叉。室內(nèi)和室外設(shè)備之間的聯(lián)系是采用控制中心和沿線設(shè)置的若干個中繼器2級控制方式來實現(xiàn)，如圖3所示。圖3 移動閉塞系統(tǒng)的2級控制（3） 車載設(shè)備 車載設(shè)備主要由車載計算機單元、接收感應(yīng)線圈、收發(fā)電路、操作指示盤、制動接口、路程脈沖發(fā)生器等設(shè)備所組成。 車載計算機控制單元是控制系統(tǒng)的核心部分，是一個三取二的冗余系統(tǒng)?？刂茊卧饕ㄟ^車載感應(yīng)線圈與地面軌道環(huán)線之間相互交換信息，從地面

5、接收相關(guān)控制信息，同時可以通過感應(yīng)線圈向地面?zhèn)鬟f列車運行速度等信息，以實現(xiàn)車地雙向信息傳遞。三、移動閉塞和傳統(tǒng)ATC的優(yōu)缺點 傳統(tǒng)ATC的傳輸方式采用固定閉塞,通過軌道電路判別閉塞分區(qū)的占用情況,其特點如下: 1）軌道電路工作穩(wěn)定性容易受到環(huán)境因素的影響,如道渣本身阻抗的變化、牽引回流的干擾等。 2）軌道電路傳輸信息量小,而且需要大量的軌旁設(shè)備,成本高,維護量大。 3）固定閉塞的閉塞長度是按照最長列車、最高時速、最不利制動的情況下設(shè)計的,分區(qū)比較長,并且一個分區(qū)只容許一列車占用股道,不利于縮短列車運行間隔時間。 4）固定閉塞采用分區(qū)段制動,需要進行每段制動空走時間和冗余距離的積累,限制了行車通

6、過能力和行車密度?；贑BTC的移動閉塞的特點如下: 1）可以進行車-地間的雙向、大容量的信息傳輸,真正實現(xiàn)了列車運行系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 2）采用無線通信可以達到連續(xù)通信的目的,能提供連續(xù)的列車安全間隔和超速防護,具有很好的精確性和靈活性。 3）可以根據(jù)列車的實際速度和相對速度來調(diào)整閉塞分區(qū)的長度,追蹤列車之間沒有固定的閉塞長度,后行列車的運行狀況受到前行列車運行情況的制約,便于提高列車的行車密度和區(qū)間通過能力。 4）大大減少了沿線的設(shè)備,節(jié)省了運行成本和維護費用。四、移動閉塞系統(tǒng)的節(jié)能 運用移動閉塞信號的主要原因之一是其卓越的短列車間隔功能。移動閉塞系統(tǒng)的節(jié)能是其短發(fā)車間隔性能的良好體現(xiàn)?？傮w

7、來講, 移動閉塞系統(tǒng)的通過能力比固定閉塞高。這增加的通過能力大大降低了高峰期的頻繁制動停車和頻繁加速, 因此可以說節(jié)能因素是移動閉塞信號系統(tǒng)的一種內(nèi)在特性。移動閉塞系統(tǒng)的這種增加發(fā)車間隔余量的特性也能在不影響正常運營服務(wù)的基礎(chǔ)上用以支持多種節(jié)能措施。更短、更均勻的最小行車間隔可在高密度行車運營時減少制動。獨立的、可調(diào)節(jié)的列車加、減速和最高速度的控制可針對駕駛曲線優(yōu)化節(jié)能?？赏ㄟ^命令前車加速或后車降速來避免制動。任何情況下, 站間列車運行可以以較低的制動率進行, 從而節(jié)約能耗。五、移動閉塞系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 移動閉塞技術(shù)結(jié)合了當(dāng)今信號控制領(lǐng)域及行車指揮自動化等方面的理念,使地鐵運營公司有條件實現(xiàn)“小

8、編組,高密度”的新型行車組織模式,從而快速、高效地實現(xiàn)最大化的客流周轉(zhuǎn)量,并可以輕松地實現(xiàn)低于60s的行車間隔。從初期投資的角度來看,移動閉塞與傳統(tǒng)的固定閉塞有較強的可比性。移動閉塞的核心技術(shù)采用軟件來實現(xiàn),使其在硬件設(shè)備數(shù)量方面大大低于傳統(tǒng)的固定閉塞系統(tǒng)。因此,選用移動閉塞能在建設(shè)初期以最大的性能價格比得到當(dāng)今世界最先進的技術(shù),綜合造價低。此外,由于系統(tǒng)多由軟件構(gòu)成,易于擴展,還能為以后的擴容、改造及設(shè)備升級節(jié)省大量的資金。由于整個移動閉塞系統(tǒng)可以做到在室外除感應(yīng)環(huán)線電纜外沒有任何室外硬件設(shè)備,因此其日常維護費用和工作量都顯著減少。由此說明應(yīng)當(dāng)發(fā)揮移動閉塞信號系統(tǒng)在中國地鐵和輕軌建設(shè)及中國高

9、速鐵路建設(shè)中的重要作用。6、CBTC系統(tǒng)中移動授權(quán)的計算1、移動授權(quán)管理 在城市軌道交通中，CBTC系統(tǒng)的主要任務(wù)就是保證列車的安全運行。它主要是通過為每一通信列車提供一個移動授權(quán)（MA）來實現(xiàn)的。MA指的是從列車車尾到前方障礙物之間的線路范圍。當(dāng)列車在受控區(qū)域內(nèi)按照時刻表正常運行時，車載控制器通過AP天線將列車位置信息與運行方向發(fā)送給ZC，而ZC根據(jù)控制中心列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）的進路請求，控制道岔、信號機，并完成聯(lián)鎖功能；并根據(jù)所管轄區(qū)域內(nèi)軌道上的障礙物位置，向所管轄區(qū)域內(nèi)的所有列車發(fā)送各自的移動授權(quán)。這里的障礙物包括：進路終點、道岔、前方列車等。整個過程中，ZC實時地與車載控制器、通

10、信子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)進行信息交換，周期性的向所管轄區(qū)域內(nèi)的通信列車發(fā)送MA。MA的含義如圖4所示。圖4 MA的含義2、故障條件下移動授權(quán)的范圍1）道岔故障 若在某進路中的道岔故障，則ZC發(fā)送給列車的移動授權(quán)會回撤到這條進路的入口處。2）ZC故障 ZC故障后，其控制區(qū)域?qū)⒉恢С諧BTC模式，區(qū)域內(nèi)的CBTC列車將實施緊急制動，接近此區(qū)域的CBTC列車將不能進入此區(qū)域，需降級為RM（限制人工駕駛）模式下運行。對于區(qū)域內(nèi)的列車，正常情況下ATS會為每列列車準(zhǔn)備進路，列車根據(jù)信號機顯示運行，在信號機前可根據(jù)車載顯示屏提示建立iATPM（受ATP保護的點式iATP）模式行車3）前車發(fā)生不可恢復(fù)故障 當(dāng)前

11、車發(fā)生不可恢復(fù)的故障時，列車的MA計算過程如圖4所示。其中，圖5（a）：前方列車通信完好，則正常追蹤運行。后車的MA延伸到前車車尾，前車的MA延伸到前方出站信號機。圖5（b）：當(dāng)前車出現(xiàn)故障，則前車立即緊急制動。后車的MA回撤到前車所在軌道的始端。圖5 前車發(fā)生不可恢復(fù)故障4、CBTC列車追蹤非CBTC列車 當(dāng)一列CBTC列車追蹤一列非CBTC列車時，列車的MA計算過程如圖5所示。其中，圖6（a）：前方非CBTC列車根據(jù)信號機的指示行車，后方CBTC列車的MA延伸到前方非CBTC列車所在軌道的始端。圖6（b）：前方CBTC列車出清當(dāng)前軌道區(qū)段，后方CBTC列車的MA延伸到前方非CBTC列車列車所在軌道的始端。圖6 CBTC列車追蹤非CBTC列車5、CBTC列車追蹤通信故障列車 當(dāng)CBTC列車追蹤通信故障列車時，列車的MA計算過程如圖7所示。其中，圖6（a）：前方列車通信完好，則正常追蹤運行。后車的MA延伸到前車車尾，前車的MA延伸到前方出站信號機