《区间及列控》PPT课件.ppt

区间信号与列车运行控制系统,西 南 交 通 大 学魏艳852904912012年,铁路作为传统产业，其发展大致分为三个阶段,第一阶段1825年20世纪30年代,世界铁路作为传统产业，其发展大致分为三个阶段,第一阶段1825年20世纪30年代,已批准高速铁路项目,什么是列车运行控制系统？,8,2023/7/11,CTCS简介,CTCS体系结构,CTCS系统结构图,9,2023/7/11,CTCS-0,CTCS-0级应用于既有铁路160 km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备地面采用国产轨道电构建的固定闭塞车载通用机车信号列车运行监控记录装置固定闭塞,10,2023/7/11,CTCS-1,CTCS-1级应用于既有铁路160 km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备地面国产化轨道电路ZPW-2000固定闭塞车载主体机车信号列车运行监控记录装置（LKJ2000）固定闭塞,11,2023/7/11,CTCS-2,用于提速干线、客专和特殊线路配置车站列控中心TCC，由应答器、ZPW-2000A轨道电路完成车地通信。车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车，可下线在CTCS1/0线路准移动闭塞，地面可不设通过信号机,12,2023/7/11,CTCS-3,用于提速干线、客专和特殊线路无线通信（GSM-R）传输车地信息轨道电路检查列车占用，车站无线闭塞中心RBC根据地面信号系统对列车移动授权车载ATP，凭车载信号行车，可下线在CTCS2线路准移动闭塞，地面可不设通过信号机等同于ETCS-2,13,2023/7/11,CTCS-4级,面向高速新线或特殊线路取消了区间轨道电路和通过信号机无线通信（GSM-R）车站无线闭塞中心RBC跟踪列车位置，根据车载信息进行列车移动授权，列车定位和列车完整性检查由地面无线闭塞中心RBC和列车完整性验证系统完成CTCS车载设备，凭车载信号行车移动闭塞等同于ETCS-3,14,2023/7/11,中国铁路列车运行控制系统CTCS（Chinese Train Control System）,CTCS系统组成框图,15,2023/7/11,CTCS-2示意图,16,2023/7/11,CTCS-2级列控系统框图,17,2023/7/11,点式应答器,欧标应答器：无源应答器（静态数据）有源应答器（动态数据）,应答器工作电源：启动车载设备辐射高频能量地面电子泵-工作电源-地面发送数据,18,2023/7/11,极目险峰京沪高铁列控CTCS-3级,车载设备工作模式,列控车载模式,2023/7/11,20,目录 第一章 闭塞的概念及发展 第二章 自动闭塞概述,什么是闭塞？,2023/7/11,22,第一章 闭塞的概念及发展,第一节 列车安全运行与闭塞 第二节 闭塞的概念及发展 第三节 铁路信号技术的发展方向,2023/7/11,23,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,如何控制火车安全运行：人骑马 横木式带灯光的信号机臂板信号闭塞电报机 电话闭塞 路签机方法路牌机方法基于轨道电路的列车运行控制(Track Circuit Based Train Control，TBTC）CBTC（communication based train control system）,发展历史,闭塞,2023/7/11,24,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,“闭塞”的含义,起初“闭塞”的含义是将一段铁路与外界隔绝和封闭起来，除了一个列车之外，不能再有第二个列车。所以“闭塞”的含义已扩展到个区段，它既保证列车在自己的闭塞段内是无前行列车，又有信号来保护，保证无后随列进入此区段发生追尾。,闭塞,2023/7/11,25,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,在区间列车运行控制中，最基本的问题有下列三方面：要保证任何一个运行中的列车是安全的 在保证行车安全的前提下，还要使行车有效率，业主、旅客和货主三者都对此有共同要求，而且它也是表征一个国家经济是否发达的标志之一。列车运行中首先要提供最原始的“3W”信息,2023/7/11,26,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,轨道电路:其中首先是将两车站之间的整个区间分成若干个段,每一段成为一个闭塞的区间(见图-1)，并在闭塞区始端设有信号,并且规定：一旦有一个列车占用了此区间，就不再允许有第二个列车进入此闭塞区间，此时闭塞区段始端的信号出现禁止信号，后随列车只能减速，保证它在此闭塞区间的始端信号前完全停车。可见，闭塞区间的基础是轨道电路。,2023/7/11,27,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,图-固定闭塞系统信号分布示意图,2023/7/11,28,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,任何闭塞系统或TBTC 系统都可以按不同指标或用途来进行分类，诸如：按有否机械绝缘节或电气绝缘节分类；按轨道上有否电气化与非电气化牵引来分类；按通过信号显示种类来分类(二显示、三显示、四显示或多显示或速差显示等)。按轨道中传输电信息的类型来分类(直流、交流、脉冲、计数、不同编码、不同类型调制等)；按不同场合应用来分类(一般应用、驼峰编组场快速动作响应、长钢轨等)。,2023/7/11,29,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,所有上述不同分类的闭塞系统不管用何种方法来进行分类，它们均有下列特征：它们都有固定的闭塞分区,如图2.1所示。所有 TBTC-FAS信息传输流均为开环系统所有基于轨道电路的 TBTC-FAS几乎都只有地面轨道传输的信息。TBTC的上述三大特征，深究其因，它是由轨道电路本身特性所致。,2023/7/11,30,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,图-TBTC闭塞分区接/发端示意图,2023/7/11,31,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,轨道电路本身具有下列一些问题或矛盾：钢轨能传输信息的频率极为有限 在轨道电路中还有道碴阻抗变化影响、天气变化影响(雨天、晴天等)，致使轨道电路要具有良好调整状态、分路状态、机车信号能正确接收信息状态等，就必须要有精密的设计和相应和及时调整。轨道电路构成闭塞分区时的分割，对长钢轨的应用造成障碍，因此不得不有无绝缘轨道电路制式的出现 轨道电路需有大量电缆以便采集轨道电路发送端和接收端信息集中到车站进行处理,2023/7/11,32,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,轨道电路需要日常维护工作。用轨道电路构成自动闭塞系统时,无法实现对列车精确定位。在用轨道电路构成自动闭塞系统时很难用轨道电路来实现列车对地面控制中心进通信。在电气化牵引区段，两根钢轨同时又是牵引电流的回路，由于回流在两轨上的不平衡性，因此，对任何TBTC制式系统都会造成干扰,2023/7/11,33,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,由于列车通过轨道电路无法送出大量的信息,所以在建立各种运输管理信息系统,利用人工追踪，而无实时信息自动输入.利用人工键入方法,显然有可能产生键错、迟键、漏键等多种差错的可能。另外有一个争论点，是有关轨道电路能检测钢轨的断裂问题。,2023/7/11,34,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,闭塞分区”的长度和地段在确定之后就固定不变，是它的不足之处。具体表现为以下方面：TBTC中各闭塞分区的长度是在给定的速度曲线上按部定的行车间隔时间决定的，但是，事实上在区段中运行的列车有着各种不同的等级（快车、慢车、货车、单机等），不同的重量和不同类型的牵引机车。它们的运行速度不同，制动能力也不完全一样，因而要求的制动距离也不会相等。,2023/7/11,35,第一章 闭塞的概念及发展第一节 列车安全运行与闭塞,在现有的各种定段自动闭塞制式中，车站值班员或者调度员对已在区间运行的列车实质上是没有控制权的。因此，这里对自动闭塞提出了新的要求：要求它能连续不断地送出有关列车的消息.要求它能连续不断地送出有关列车的消息，例如列车的瞬态坐标、列车的级别、载重量、车号等等。同时根据车站中自动装置已经记忆的列车和区段的各种静态信息（例如车次、车的级别、重量、区段断面等），以及列车不断关来的闭塞分区状态，而可以有移动的闭塞分区。这就是列车运行间隔自动控制（移动闭塞）技术产生的原由。,2023/7/11,36,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,区间信号自动控制:是铁路区间信号、闭塞及区段自动控制、远程控制技术的总称。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。用以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备 闭塞制度有:时间间隔法、空间间隔法 行车闭塞制式大致经历了：电报或电话闭塞路签或路牌闭塞半自动闭塞自动闭塞-移动闭塞的发展过程。,2023/7/11,37,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,现在实现闭塞的方法一般有以下四种：人工闭塞：它采用电气路签(牌)闭塞作为占用区间的凭证，相邻两站都设有电气路签(牌)机，非经两站同意，并办理一定手续，不能从中取出路签(牌)；在取出一个路签(牌)后，不能取出二个。这就保证了同时只有一列列车在区间内运行。因为这种方支在交接凭证和检查区间状态都有要依靠人来完成，所以叫做人工闭塞，这种闭塞方法在我国已经很少采用。,2023/7/11,38,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,半自动闭塞：是以出站信号机或线路所的通过信号机显示的进行信号作为列车占用区的凭证，发车站的出站信号机或线路所的通过信号机必须经两站同意，办理闭塞手续后才能放开放，列车进入区间后自动关闭，在没有检测区间中否留有车辆的设备时，还须由接车站值班员确认列车的完全到达，办理解除闭塞手续；而且在列车未到达接车站以前，向该区间发车用的所有信号都不得开放，这就保证了两站间的区间内同时只有一列列车运行。这种方法既要人的操纵，又需依列车自动动作，所以叫半自动闭塞。,半自动站间闭塞的通信协议如图所示，半自动站间闭塞的特征为：(1)站间或所间只准走行一列列车；(2)人工办理闭塞手续；(3)人工确认列车完整到达和人工恢复闭塞。,3.以地面信号为主的自动闭塞设备：固定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，而司机凭信号行车的闭塞方法。固定闭塞将一个站间划分为若干个闭塞分区，运行列车间的空间间隔为几个闭塞分区，其数量依划分的速度级别而。一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车定位和轨道占用检查的功能。下图为四显示固定闭塞示意图。,固定闭塞条件下，每个闭塞分区自动检测轨道情况，根据列车运行前方闭塞分区状态，自动发送与接收具有速差意义的信息码，信号机自动的变换信号显示，给出“行车凭证”，信号机的显示具有速差意义，司机凭地面信号显示行车。,固定闭塞条件下的列车运行控制系统采取分级速度控制模式，把速度分级，每两个速度等级间存在一个速差，其对应的信号显示就表达了这个速差意义，所以可以称为速差式信号显示。,2023/7/11,43,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,带有列车运行控制系统的自动闭塞：4.1什么是列车运行控制系统？4.2列控系统保证列车按照空间间隔制运行的技术是如何实现的？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，当然还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行 距离。,准移动闭塞：,准移动闭塞是在装备车载防护设备的前提下采用的一种闭塞方法。准移动闭塞仍采用闭塞分区，闭塞分区可采用轨道电路或计轴装置来划分，它具有列车定位和轨道占用检查的功能。准移动闭塞条件下，后续列车的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，须留有一定的安全距离，目标点也是相对固定的。,准移动闭塞的列控系统采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，采用一次制动方式。准移动闭塞不必设定每个闭塞分区的速度等级，采用一次制动方式。,46,2023/7/11,机控优先制动方式,虚拟闭塞 虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备和轨旁信号机，采取无线通信方式来实现列车定位和轨道占用检查的功能，闭塞分区和轨旁信号机是以计算机技术虚拟设定的，仅在系统逻辑上存在有闭塞分区和信号机的概念。虚拟闭塞除闭塞分区和轨旁信号机是虚拟的以外，从操作到运输管理等，都等效于准移动闭塞方式。我国青藏线就是采用虚拟闭塞,移动闭塞移动闭塞也是在配备列控系统的前提下采用的一种闭塞技术。移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，当然会留有一定的安全距离，目标点与前行列车的走行和速度有关，是随时变化的。移动闭塞条件下的列控系统也采取目标距离控制模式。后行列车从最高速开始制动的起模点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。,移动闭塞的追踪运行间隔要比准移动闭塞更小一些。空间间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。移动闭塞一般采用无线通信和无线定位技术来实现。高端的移动闭塞系统还要考虑前行列车的速度。,2023/7/11,50,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,我国以前运用的自动闭塞主要是交流计数电码自动闭塞、极性频率脉冲自动闭塞(简极频)、移频自动闭塞三种。交流计数电码自动闭塞是20 世纪50 年代后期从前苏联引进的 极频、移频自动闭塞是我国60 年代自行研制的 它们的共同缺点是可靠性不够高，信息量少，抗干扰能力不够强，不能满足列车提速、增加行车密度、增大载重量和电气化的需要。,2023/7/11,51,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,移频自动闭塞:8 信息移频自动闭塞和18 信息移频自动闭塞。ZP-89 型移频自动闭塞是在原4信息移频自动闭塞的基础上研制而成的。ZP.Y118 型和ZP.Y218 型均为18 信息移频自动闭塞。ZP.W118型18信息无绝缘移频自动闭塞是在ZP.Y218型基础上研制而成的,2023/7/11,52,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,了保证行车安全，提高运输效率及改善司机的劳动条件，在自动闭塞及半自动闭塞区段运行的列车上应安装机车信号。我国现有的机车信号有点式、连续式和接近连续式三种类型。点式机车信号是在线路上的某些固定地点设置地面设备，向机车传递信息的机车信号，用于非自动闭塞区段。,2023/7/11,53,第一章 闭塞的概念及发展第二节 闭塞的概念及发展,连续式机车信号是在整个线路上连续不断地反映线路状态和运行条件的机车信号，用于自动闭塞区段。接近连续式机车信号是在固定地段的线路连续地反映地面信号显示的机车信号，广泛用于非自动闭塞区段。,2023/7/11,54,第二章 自动闭塞概述,第一节 自动闭塞的基本概念第二节 自动闭塞的基本原理第三节 自动闭塞的技术要求,2023/7/11,55,第一节 自动闭塞的基本概念,复习引入：闭塞的分类及发展方向？自动闭塞与半自动闭塞的不同？,自动闭塞的基本概念自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机显示而司机凭信号行车的闭塞方法，它是一种先进的行车闭塞方法。自动闭塞是在列车运行过程中自动完成闭塞作用的。,2023/7/11,56,第一节 自动闭塞的基本概念,双线单方向自动闭塞如图121所示，它将一个区间划分为若干小段，即闭塞分区，在每个闭塞分区的起点装设通过信号机(如图121中的1、3、5、7和2、4、6、8信号机均为通过信号机)，用以防护该闭塞分区。每个闭塞分区内都装设轨道电路（或计轴器等列车检测设备）；通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，根据列车运行及有关闭塞分区的状态使通过信号机的显示自动变换。因为闭塞作用的完成不需要人工操纵，故称为自动闭塞。,2023/7/11,57,第一节 自动闭塞的基本概念,自动闭塞有以下优点；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人员的劳动强度。3由于通过信号机的显示能直接反映运行前方列车所在位置以及线路的状态，因而确保了列车在区间运行的安全。4自动闭塞还能为列车运行超速防护提供连续的速度信息，构成更高层次的列车运行控制系统，保证列车高速运行的安全。,2023/7/11,58,第二节 自动闭塞的基本原理,图122所示为三显示自动闭塞原理图。当列车进入3G闭塞分区时，3G的轨道电路被列车车轮分路，轨道继电器3GJ落下，通过信号机3显示红灯，则通过信号机1显示黄灯。当列车驶入5G闭塞分区并出清3G闭塞分区时，轨道继电器3GJ起，5GJ下，因而通过信号机5显示红灯，通过信号机3显示黄灯，通过信号机1显示绿灯。,2023/7/11,59,第二节 自动闭塞的基本原理,通过对三显示自动闭塞基本原理的叙述，可得出以下几点结论；1通过信号机的显示是随着列车运行的位置而自动改变的。当显示黄灯时，列车运行前方只有一个闭塞分区空闲：当显示绿灯时，列车运行前方至少有两个闭塞分区空闲。2通过信号机的禁止信号(红灯显示)，是利用轨道电路传送的；而其他的显示信息可以利用轨道电路，也可利用电缆传送。对于三显示自动闭塞必须传递三种以上的信息。3若利用轨道电路传送信息，在每一个信号点处不但有接收本信号点信息的接收设备，同时还须有向前方信号点发送信息的发送设备。,第四节 自动闭塞的分类,自动闭塞一般是根据运营上和技术上的特征来进行分类的 一、按行车组织方法可分为单向自动闭塞和双向自动闭塞,图1-2-3 单线双向自动闭塞,图1-2-4 双线双向自动闭塞,二、按通过信号机的显示制式可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞,图1-2-5 四显示自动闭塞,三、按设备放置方式可分为分散安装式自动闭塞和集中安装式自动闭塞 四、按传递信息的特征可分为交流计数电码自动闭塞、极频自动闭塞和移频自动闭塞等 五、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,