城市轨道交通行车组织第二章 行车组织基本原理课件.ppt

第二章：行车组织基本原理,2.1 行车信号基础,一、行车信号定义及其基本要求 行车信号是指用特定的物体(包括灯)的颜色、形状、位置,或用仪表和音响设备等向行车人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的指示和命令等信息。作为列车运行及调车作业的命令,有关人员必须严格执行信号的显示及规定。,对行车信号的基本要求如下:,各种信号机的灯光排列、颜色、外形尺寸应符合规定的标准,信号机的设置须保持能够进行实时检测、故障警告,为列车运行提供安全保障、正确信息,计划性信号机的显示方式和表达的含义必须统一并且符合规定的要求,可在一般情况下,信号机设置在运行线路的右侧,与列车司机的驾驶位置相同,便于瞭望和确认信号靠性高,行车手信号、行车听觉信号的显示方式和表达的含义应该符合规定要求,六个基本 要求,信号机的设置以及行车手信号、行车听觉信号的显示应考虑线路地形、地物的相关影响,二、信号的类型,（一）、按感官方式分类：视觉信号和听觉信号,(1)视觉信号又可分为昼间、夜间和昼夜通用信号，昼间和夜间的信号分别以不同方式显示。公里标、曲线标、站段分界标、站界标、预告标等就属于昼夜通用信号，色灯信号也属于昼夜通用信号。 红色 要求停车；黄色 注意或减低速度；绿色 按正常速度运行；白色 允许调车时越过调车信号机。,(2）听觉信号：号角、口笛、响墩等发出的音响和机车的鸣笛声。,在昼间遇降雾、暴风雨雪及其他情况，致使停车信号显示距离不足1000m，注意或减速信号显示距离不足400m，调车信号及调车手信号显示距离不足200m时，应使用夜间信号。隧道内只采用夜间或昼夜通用信号。,（二）、按安装方式分类：固定信号、手信号和移动信号 当运行线路在特殊情况下或需要施工、救援，要求列车禁止驶入某地点、区域或须减速运行时应设置移动信号，移动信号根据需要临时设置或撤除。如停车信号牌或灯、减速信号牌或灯、减速防护地段终端信号牌或灯。,移动信号：,是被固定地安装在运行线路一定位置，用以指示列车运行和调车工作的信号，如信号机、行车信号标志牌、信号表示器等。,固定信号：,是行车有关人员手持信号旗者直接用手臂显示的信号，用来表达相关的含义，指示列车或者车辆的允许和禁止条件。,手信号：,三、信号机及其显示,（一）、信号机的类型 信号机是地铁最常用的视觉信号设备，它的作用贯穿于行车工作的整个过程中。一般情况下。按其功能可分为进站信号机、出站信号机、防护信号机、调车信号机、复视信号机、阻挡信号机、引导信号机等。 信号机按其安装方式可分为高柱信号机和矮柱信号机。,(二）、信号机的类型,（二）、信号显示 不同地铁公司的信号显示方式稍有不同，下面以深圳地铁关于信号显示的相关规定为例进行说明。（1）正线信号显示方式： 其正线信号采用红灯、黄灯、绿灯、红M灯、红灯+黄灯（引导）、复示信号灯六种显示：,列车必须在信号机前方停车，禁止列车越过该信号机。,进路开通道岔侧股方向并锁闭，准许列车按规定的限制速度经道岔侧向运行。,进路开通道岔直股方向并锁闭，准许列车按线路规定的速度经道岔直向运行。,只允许ATP、ATO驾驶模式的列车越过该信号机，其他驾驶模 式的列车禁止越过该信号机。 允许列车以人工驾驶模式限速25km/h，越过该信号机。,M,（2）车场信号显示方式:1）进场信号：高柱三显示进场指示器，显示方式见下表。,2）发车信号：显示方式见下表。,3）调车信号：显示方式见下表。,四、手信号（在地下车站显示手信号时按夜间方式显示),手信号也是一种轨道交通的移动信号，它们是由人直接挥动信号旗和信号灯或借助手的动作来下达的各种命令，其中不借助工具发出的手信号称为徒手信号。信号旗有三种基本颜色：绿、黄、红；信号灯（也叫号志灯）有四种基本灯光：绿、黄、红、白。,（一）特殊情况下，列车运行时有关人员应遵守下列手信号的显示,（一）特殊情况下，列车运行时有关人员应遵守下列手信号的显示,（二）、特殊情况下接发列车时显示手信号的时机和地点,（二）、特殊情况下接发列车时显示手信号的时机和地点,(三)、调车手信号,(三)、调车手信号,(四）、试验列车自动制动机的手信号显示方式如下：,制动：,昼间,夜间,绿色信号旗拢起高举，或徒手单臂高举,白色灯高举,缓解,昼间,夜间,试验完了,昼间,夜间,用拢起的绿色信号旗在下部左右摇动,白色灯光在下部左右摇动,用拢起绿色信号旗作圆形转动,白色灯光作圆形转动,（五）、 徒手信号,调车长或管理人员及行车有关人员检查工作或遇列车救援、发生紧急情况，没有携带信号灯或信号旗时，可用徒手信号显示，徒手信号显示方式如下：,（五）、 徒手信号,六、信号标志牌,（一）、行车标志的类型,地铁运行中的行车有关标志分为线路标志和信号标志。,(1)线路标志,线路标志,百米标,公里标,曲线标,圆曲线及缓和曲线始终点标：,坡度标,桥梁标,(2)信号标志,警冲标：在两条线路汇合处，为了防止停留在一线的车辆与邻线上的车辆发生侧面冲撞而设在两汇合线路之间间隔4m的中间标志。股道之间间距不足4m时应设在两线路中心线最大间距的起点处。,(2)信号标志,车站标：鸣笛标：停车牌：指示列车停车位置的标志。通常用于车站站台规定的乘客上下车的停车地点以及列车折返时指示司机停车的地点，它固定设置在规定位置。如图2-3所示。,是车站与区间分界处的标志，主要用于车站管辖范围区界划分和列车运行时位置识别。如图2-5所示。,要求司机鸣笛的标志。一般设在道口、桥梁、隧道口以及线路状况复杂地段的外方规定位置。,图2-3 停车标,(2)信号标志,一度停车标：要求列车(机车)在该地点停车后进行确认线路、道岔以及进行相关操作后继续行驶的指示标志，如图2-4。,(2)信号标志,车挡表示器：接触网（轨） 终止标：,设在线路尽头线车挡上的表示器，便于司机以及车辆调度员确认车挡位置。隧道内显示红色灯光，地面线路昼间使用红色方牌、夜间使用红色。如图2-6所示。,表示接触网已终止的标志，设在接触网终端，警告司机不准越过该标，防止脱弓。如图2-7所示。,(2)信号标志,预告标：通常设于非自动闭塞区段进站信号机外方，用以预告进站信号机位置距离的标志。在城市轨道交通运输中的基地试车线设置了类似的预告牌(警告牌)，用于预告试车线尽头端距离。预告牌(警告牌)为直立白色长方形牌，三个为一组，牌上分别涂有三条、二条、一条黑色斜线，表示距尽头车挡距离。立牌地点距尽头的距离由城市轨道交通管理部门依据实际情况制订。如图28所示。,200m预告标,(2)信号标志,引导接车地点标：,指引导员引导接车时所站的位置的标志。引导员接车时原则上站在进站信号机外方或站界标处。如因地形、地物影响在上述地点显示手信号时不能保证列车在200m以外确认时，引导地点应向区间延伸，在保证列车在200m外方看清引导信号的地点设置引导员接车地点标。,2.2行车闭塞法,二传统自动闭塞的原理,三.装备列车运行自动控制系统的自动闭塞工作原理,四.移动闭塞系统的核心思想,五电话闭塞法的原理,行车闭塞法,1行车闭塞法的概念两站之车的头部和间的线路称为区间。列车在区间运行，必须区间空闲，而且必须杜绝其对向和同向同时有列车运行的可能，即必须从列尾部进行防护。因此，为了安全、准确、迅速、协调地完成运输生产任务，轨道交通部门在行车管理上设置了一套行车设备和相应的行车组织制度，用来控制列车的运行，这种为确保列车在区间运行安全而采取一定措施的方法称为行车闭塞法，简称闭塞。2行车闭塞法的作用通过时间间隔和空间间隔的方式，确保列车之间保持一定安全距离，以保证列车安全运行，防止出现列车碰撞事故。,一行车闭塞法概述,（1）空间间隔法：在轨道交通正线上，每隔相当距离设立一个车站、自动闭塞通过信号机，这样将正线划分为若干个区间，在同一时间里、同一空间内只准许一辆列车运行的办法,（2）时间间隔法： 实际上是一种不确切的空间间隔法。即在一个区间内，用规定的时间将同方向运行的轨道车辆彼此间隔开运行，以达到轨道车辆之间的空间间隔。由于时间间隔法没有设备上的控制，容易发生人为的行车事故，安全性较差。所以，时间间隔法不能确保行车安全，原则上不采用该方法，只有在特殊情况下（如临时性的缓解列车堵塞、事故起复后的车流疏散、一切电话中断时的行车等）才采用。,为了保证列车的安全运行，普遍采用的方法是隔离法。隔离法有两种形式：一种是空间间隔法；另一种是时间间隔法。在正常情况下，一般采用空间间隔法。,3.区间行车组织的基本方法,4闭塞区间的划分区间与站内的划分，是行车组织工作的一项重要内容，也是划定责任范围的依据。列车进入不同地段时必须取得相应的凭证或准许，在我国，列车占用区间的凭证通常为车站出站信号机的准许显示或目标点和速度码。在城市轨道交通线路上，采用的闭塞方式不同，闭塞区间的划分也不相同。闭塞区间的划分如图1-24图1-27所示。,（1）站间闭塞。站间闭塞就是两站间只能运行一列车，其列车的空间间隔为一个站间。按技术手段和闭塞实现方法又可分为：电话闭塞、路签闭塞、路牌闭塞、半自动闭塞、自动站间闭塞。路签和路牌闭塞在我国已经淘汰,电话闭塞是一种最终的备用闭塞。,半自动闭塞是人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。其特征为：站间只准走行一列车；人工办理闭塞手续；人工确认列车完整到达和人工恢复闭塞。,自动站间闭塞就是在有区间占用检查的条件下，自动办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。其特征为：有区间占用检查设备；站间区间只准走行一列车；办理发车进路时自动办理闭塞手续；自动确认列车到达和自动恢复闭塞。,自动闭塞就是根据列车运行及有关闭塞分区状态自动变换信号显示，而司机凭信号行车的闭塞方法。其特征为：把站间划分为若干闭塞分区，有分区占用检查设备，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的车载信号行车；站间能实现列车追踪；办理发车进路时白动办理闭塞手续，自动变换信号显示。从保证列车运行而采取的技术手段角度来看，自动闭塞可分两大类：传统的自动闭塞和装备列车运行自动控制系统的自动闭塞。,传统的自动闭塞。,装备列车运行自动控制系统的自动闭塞。,（2）自动闭塞,从闭塞制式的角度来看，装备列车运行自动控制系统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。称为准移动闭塞，说明它还不是移动闭塞，所以有时把它归入固定闭塞。,二传统自动闭塞的原理,1传统自动闭塞设备概况 自动闭塞是依靠运行中的列车自动完成闭塞作用的一种设备，将两端车站的区间正线划分为若干个闭塞分区，每个闭塞分区的起点设置一个通过色灯信号机进行防护。由于每个闭塞分区都装设轨道电路，因而能够准确反映列车的运行情况和钢轨的完整与否，并及时通过色灯信号机显示，向接近它的列车指示运行条件。因为出站信号机的关闭与通过色灯信号机的显示变化是随着列车的运行通过列车自动控制的，不需要人工操纵（但出站信号机的开放一般仍由车站值班员在排列进路时完成，只有当连续放行通过列车时，才改由列车运行控制），所以叫自动闭塞。,可见，处在自动闭塞区段的车站，其控制台上除有站内线路、信号机的有关表示外，还有邻近车站的两个闭塞分区的占用情况表示，即第一、第二接近及第一、第二离去，以使车站值班员了解列车在邻近车站闭塞分区的运行情况。出站信号机的开放受第一、第二离去占用的限制。车站值班员在开放出站信号机发车前，须确认第一、第二远离分区的空闲情况。根据列车性质和闭塞分区占用情况，才能开放出站信号机。,图1-28 传统自动闭塞设备概况,下面以三显示自动闭塞区段为例，介绍自动闭塞设备概况。车站值班室设有操纵台，操纵台上装有各种表示灯、信号机复示器及操作按钮等设备，如图1-28所示。,2传统自动闭塞法的类型,三显示自动闭塞,红色灯光：,黄色灯光：,绿色灯光：,前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过信号机。,前方仅有一个闭塞分区空闲，减速通过。,前方至少有两个闭塞分区空闲，按规定速度通过。,（1）三显示自动闭塞。三显示自动闭塞在绿色灯光条件下，至少有两个闭塞分区空闲可供列车占用。因此，列车基本上是在绿色灯光或黄色灯光下运行。可以保持较高速度运行，或只需要短暂减速运行。适合于客货列车混行的铁路系统。,（2）四显示自动闭塞,四显示自动闭塞保证列车在绿色灯光条件下运行，可以充分发挥列车运行速度，比较适合于较高速度的铁路区段或城市轨道交通系统。,红色灯光,黄色灯光,绿黄色灯光,绿色灯光,前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过信号机。,前方仅有1个闭塞分区空闲，低速列车减速通过。,前方有2个闭塞分区空闲，高速列车减速通过。,前方至少有3个闭塞分区空闲，按规定速度通过。,（3）多信息自动闭塞多信息自动闭塞也称多显示自动闭塞，是对四显示及以上自动闭塞的统称。多于四显示时，往往地面通过信号机不具备多显示的条件，而以机车信号显示为主。,各种显示类型如图1-29所示,图1-29 各种显示类型示意图,前后列车在区间内运行间距越大，通过能力越差，但运行安全程度越高，列车的运行速度也可发挥到最佳点。同样，在自动闭塞区段，车站向区间按一定的间隔时间连续发车，发车间隔时间越长，线路通过能力就越低，但安全可靠性提高；发车间隔时间越短，则线路通过能力就越大，但必须保证续行列车与前行列车有安全的间隔距离，这个安全距离可以由自动闭塞的制式来决定。,由于自动闭塞每个闭塞分区均装有轨道电路，因此，可以比较准确地表示前方列车的位置，继而向续行列车传输比较明确的速度指令，从而保证两个列车之间既有可靠的安全制动距离，又能保持最短的空间间距，以达到最大的通过能力。,3自动闭塞区间列车运行间距与发车间隔时间,三.装备列车运行自动控制系统的自动闭塞工作原理,固定闭塞,移动闭塞,准移动闭塞,1固定闭塞固定闭塞将轨道划分为固定的闭塞分区，不论前车还是后车都是用轨道电路来监测的，所以系统只知道列车在哪个区段并不知其具体位置，所以列车的控制必然是分级的、阶梯式的。在这种制式中，需要向被控制列车“安全”传送的只是代表少数几个速度级的速度码。,2准移动闭塞准移动闭塞（也可称为半固定闭塞）是介于固定闭塞和移动闭塞之间的一种闭塞方式。它对前、后列车的定位方式是不同的。前行列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式。准移动闭塞可解释为“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”。,由于准移动闭塞同时采用移动和固定两种定位方式，所以它的速度控制模式，必然既具有无级（连续）的特点，又具有分级（台阶）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将按“台阶”跳跃上升。,准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞进了一步。它通过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；可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车可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，从而可改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，提高线路利用效率。但准移动闭塞中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，它并没有完全突破轨道电路的限制。,移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方式实现。早期的移动闭塞系统大部分采用基于感应环线的技术，即通过在轨间布置感应环线来定位列车和实现车载计算机与控制中心之间的连续通信。武汉轻轨一期和广州地铁3号线相继采用基于环线的移动闭塞技术。现今大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信，构成基于无线通信技术的移动闭塞。,3移动闭塞移动闭塞是一种新型的闭塞制式。它不设固定闭塞区段，前、后两列车都采用移动式的定位方式。移动闭塞可解释为“列车安全追踪间隔距离不预先设定，而随列车的移动不断移动并变化的闭塞方式”。在城市轨道交通中，移动闭塞是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制技术，所以国际上有习惯称为基于通信的列车控制系统（Communication Based Train Contrl，简称CBTC）。,四.移动闭塞系统的核心思想,列车定位,安全距离,目标点,在移动闭塞技术中，闭塞分区仅仅是保证列车安全运行的逻辑间隔，与实际线路并无物理上的对应关系，因此，移动闭塞在设计和实现上与固定闭塞有比较大的区别。其中列车定位（Train Position）、安全距离（Safety Distance）和目标点（Target Point）是移动闭塞技术中最重要的三个概念，可以称为移动闭塞的三个基本要素。,1移动闭塞的基本要素,（1）列车定位,目前，在列车自动控制系统中得到应用的列车定位技术主要有：测速定位法、查询应答器法、交叉感应线圈法和卫星定位法。,在固定闭塞和准移动闭塞中有轨道电路或计轴等设备作为闭塞分区列车占用的检查，就能粗略地进行列车定位，再配以测速测距就能较详细地进行列车定位，最多再加应答器校准坐标。,在移动闭塞中没有轨道电路等设备作为闭塞分区列车占用的检查，被控对象基本处于动态过程中，只有了解所有列车的具体位置，以何种速度运行等信息，才能实施对列车的有效控制，所以列车定位技术在移动闭塞系统中就显得更为重要,列车定位由地面设备和车载设备共同完成。列车定位信息的主要作用是：为保证安全列车间隔提供依据，CBTC系统对在线的每一列车，能计算出距前行列车尾部距离，或距进站信号点的距离，从而对它实施有效的速度控制；作为列车在车站停车后打开车门以及屏蔽门的依据。,另外还有多普勒雷达法、无线扩频列车定位法、惯性列车定位法、航位推算系统定位法、漏泄波导法、漏泄电缆法等。,（2）安全距离,安全距离是后续追踪列车的命令停车点与其前方障碍物之间的一个固定距离。障碍物可以是确认了的前行列车尾部的位置或者无道岔表示（道岔故障）的道岔位置。该距离是基于列车安全制动模型计算得到的一个附加距离，它保证追踪列车在最不利条件下能够安全地停止在前行列车的后方而不发生冲撞。所以，安全距离是移动闭塞系统中的关键，是整个系统设计的理论基础和安全依据。,目标点是列车运行的行车凭证，如同固定闭塞系统中的允许信号，列车只有获得了目标点，才能够向前移动。目标点通常是设在列车前方一定距离的某个位置点，一旦设定，即表明列车可以安全运行至该点，但不能超过该点。移动闭塞系统就是通过不断前移列车的目标点，引导列车在线路上安全运行。,（3）目标点,2移动闭塞系统的组成和特点,（1）移动闭塞系统的组成移动闭塞系统主要包括无线数据通信网、车载设备、区域控制器和控制中心等。图1-31所示是基于通信的CBTC系统框图。地面和车载设备通过“数据通信网络”连接起来，构成系统的核心。,图1-31 典型的CBTC系统结构框图,典型的Seltrac MB移动闭塞系统主要由三个控制层次、共五个子系统构成，如图1-32所示。,图1-32 典型的Seltrac MB移动闭塞系统,线路没有固定划分的闭塞分区，列车间隔是动态的，并随前一列车的移动而移动。,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，这样可确保不追尾。,制动的起点和终点是动态的，轨旁设备的数量与列车运行间隔关系不大,可实现较小的列车运行间隔。,采用地车双向数据传输，信息量大，易于实现无人驾驶。,（2）移动闭塞系统的特点,五电话闭塞法的原理,1电话闭塞的特点电话对轨道交通的安全生产和提高运行效率起了很大的作用。站问电话闭塞法是在信号系统故障，不能使用ATP组织正常行车时，由两车站值班员利用站间行车电话，以电话记录的方式办理闭塞的方法，是代用闭塞法,自动闭塞设备发生故障或停电，包括区间内两架及其以上信号机故障或灯光熄灭。,2电话闭塞法的使用时机当遇有下列情况时，须改用电话闭塞法行车：,（1）基本闭塞设备发生故障时。,移动闭塞采用全人工后退模式。,（2）无双向闭塞设备的双线区间反方向发车或改按单线行车时。,（3）列车由区间折回。,（4）施工列车或轨道车运行。,3电话闭塞法的行车凭证使用电话闭塞法行车时，列车占用区间的行车凭证，不论单线或双线均为路票。路票的样式如图1-35所示。,图1-35 路票的格式,2.3 联锁及联锁设备,一联锁的原理,为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，这种制约关系即联锁。,一联锁的原理,联锁关系可以归纳为以下几点：,1.,2.,只有进路上有关道岔开通位置正确，防护这一进路的信号机才能开放,当防护某一进路的信号机开放以后，该进路上的所有道岔均不能转换,3.,4.,当防护某一进路的信号机开放以后，所有敌对进路的信号机均不能开放,在正线出站信号机开放以前，进站信号机不能显示正线通过信号,一联锁的原理,图2-10 联锁机构（联锁层）、人机会话层和监控层,二联锁设备的功能,联锁设备的功能,道岔控制,信号控制,进路控制,轨道电路的处理,进路自动设置功能,三继电集中联锁和计算机联锁系统,（一）、继电集中联锁,继电集中联锁由继电器及其电路构成，设备框图如图211所示。6502电气集中联锁是继电集中联锁设备的突出代表。它是我国大铁路上使用最广、最具有代表性的联锁设备。,图2-11 电气集中设备框图,（二）计算机联锁,计算机联锁系统由硬件和软件构成。硬件包括联锁计算机（完成联锁功能和显示功能）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。,