城市轨道(地铁)

国内结算业务国内结算业务Page 1国内结算业务国内结算业务Page 2张化锴张化锴7/08/2009 城市轨道交通信号与通信系统 -区间闭塞区间闭塞 国内结算业务国内结算业务Page 3区间闭塞区间闭塞培训目标培训目标 l 培训目标培训目标l 列出列车定位技术的分类列出列车定位技术的分类l 掌握固定闭塞、准移动闭塞和移动闭掌握固定闭塞、准移动闭塞和移动闭 塞的原理塞的原理l 掌握无线移动通信、查询应答器定位掌握无线移动通信、查询应答器定位l 掌握移动闭塞与固定闭塞的区别掌握移动闭塞与固定闭塞的区别l 掌握移动闭塞列车行车间隔的分析掌握移动闭塞列车行车间隔的分析 国内结算业务国内结算业务Page 4区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 l区间区间：是指两个车站之间的铁路线路。：是指两个车站之间的铁路线路。l闭塞闭塞：用信号或凭证，保证列车按照空间间：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，简称隔制运行的技术方法称为行车闭塞法，简称闭塞。闭塞。l闭塞设备闭塞设备：用以完成闭塞作用的设备称为闭：用以完成闭塞作用的设备称为闭塞设备。塞设备。国内结算业务国内结算业务Page 5区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 时间间隔法时间间隔法 空间间隔法空间间隔法 国内结算业务国内结算业务Page 6区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 行车闭塞制式行车闭塞制式l 电报或电话闭塞电报或电话闭塞l 路签或路牌闭塞路签或路牌闭塞l 半自动闭塞半自动闭塞l 自动闭塞自动闭塞 电话闭塞则是当基本闭塞设备不能使用时，根据电话闭塞则是当基本闭塞设备不能使用时，根据列车调度员的命令所采用的代用闭塞方法列车调度员的命令所采用的代用闭塞方法 国内结算业务国内结算业务Page 7区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 自动闭塞自动闭塞l 交流计数电码自动闭塞交流计数电码自动闭塞l 极性频率脉冲自动闭塞极性频率脉冲自动闭塞(简称极频简称极频)l 移频自动闭塞移频自动闭塞 国内结算业务国内结算业务Page 8区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 自动闭塞自动闭塞l 自动闭塞自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态，是根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换自动变换通过信号机显示而通过信号机显示而司机凭信号行车司机凭信号行车的闭塞方的闭塞方法。法。l 自动闭塞是在列车运行过程中自动完成闭塞作用自动闭塞是在列车运行过程中自动完成闭塞作用的。它将一个区间划分为若干小段，即的。它将一个区间划分为若干小段，即闭塞分区闭塞分区l 每个闭塞分区内都装设每个闭塞分区内都装设轨道电路轨道电路，通过轨道电路，通过轨道电路将列车和通过将列车和通过信号机信号机的显示联系起来。的显示联系起来。国内结算业务国内结算业务Page 9区间闭塞区间闭塞闭塞技术的发展闭塞技术的发展 自动闭塞的优点自动闭塞的优点 提高区间通过能力。提高区间通过能力。减轻车站值班人员的劳动强度。减轻车站值班人员的劳动强度。因而确保列车在区间运行的安全。因而确保列车在区间运行的安全。自动闭塞还能为列车运行超速防护提供连续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。系统，保证列车高速运行的安全。国内结算业务国内结算业务Page 10区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术l 主流的定位技术主流的定位技术 GPS GPS 无线移动通信无线移动通信 查询查询应答器应答器 感应环线感应环线 轨道电路轨道电路 车速传感器车速传感器国内结算业务国内结算业务Page 11区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术l GPS GPS定位原理（一）定位原理（一）-基本公式基本公式 距离（距离（D D）=速度（速度（V V）*时间（时间（T T）光速（光速（C C）=30=30万公里万公里/秒秒 AB AB间距离间距离=(x1-x)=(x1-x)2 2+(y1-y)+(y1-y)2 2+(z1-z)+(z1-z)2 2)1/21/2 其中：其中：A A点坐标（点坐标（X1X1，Y1Y1，Z1Z1）B B点坐标（点坐标（X X，Y Y，Z Z）国内结算业务国内结算业务Page 12区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术 国内结算业务国内结算业务Page 13区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术l GPSGPS定位原理（二）定位原理（二）-求解方法求解方法 C(t1-t)=(x1-x)C(t1-t)=(x1-x)2 2+(y1-y)+(y1-y)2 2+(z1-z)+(z1-z)2 2)1/2 (1)1/2 (1)C(t2-t)=(x2-x)C(t2-t)=(x2-x)2 2+(y2-y)+(y2-y)2 2+(z2-z)+(z2-z)2 2)1/2 (2)1/2 (2)C(t3-t)=(x3-x)C(t3-t)=(x3-x)2 2+(y3-y)+(y3-y)2 2+(z3-z)+(z3-z)2 2)1/2 (3)1/2 (3)C(t4-t)=(x4-x)C(t4-t)=(x4-x)2 2+(y4-y)+(y4-y)2 2+(z4-z)+(z4-z)2 2)1/2 (4)1/2 (4)国内结算业务国内结算业务Page 14区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术 GPS GPS定位原理（三）定位原理（三）-系统缺陷系统缺陷 技术原因技术原因 存在其他制约因素存在其他制约因素国内结算业务国内结算业务Page 15区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术l 无线移动通信无线移动通信-原理原理 国内结算业务国内结算业务Page 16区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术查询查询应答器应答器国内结算业务国内结算业务Page 17区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术查询查询应答器应答器l运用最为广泛l车载查询器、地面应答器和轨旁电子单元组成。列车点式定位。l地面应答器安装点的定位精度较高l维修费用低、寿命长、适应恶劣条件只能给出点式定位信息，采用混合定位法国内结算业务国内结算业务Page 18区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术查询查询应答器应答器国内结算业务国内结算业务Page 19区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术查询查询应答器应答器国内结算业务国内结算业务Page 20区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术感应环线感应环线国内结算业务国内结算业务Page 21区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术感应环线感应环线l 定位原理定位原理l 特点特点 国内结算业务国内结算业务Page 22区间闭塞区间闭塞列车定位技术列车定位技术轨道电路轨道电路l 基于轨道电路的列车定位是一种粗精度检测列车位置的方式。l 轨道电路定位方式的优点是经济、方便、可靠性高，既可以实现列车定位，又可以检测轨道的完好情况；l 缺点是定位精度取决于轨道电路的长度，不精确，无法构成移动闭塞。国内结算业务国内结算业务Page 23区间闭塞区间闭塞自动闭塞原理自动闭塞原理 自动闭塞自动闭塞通过列车检测设备自动地检查通过列车检测设备自动地检查闭塞分区的占用情况，根据轨道的占闭塞分区的占用情况，根据轨道的占用和空闲状态，通过信号机自动地变用和空闲状态，通过信号机自动地变换其显示，以指示列车运行。换其显示，以指示列车运行。国内结算业务国内结算业务Page 24区间闭塞区间闭塞自动闭塞自动闭塞自动闭塞的分类自动闭塞的分类l 按行车组织方法按行车组织方法:单向和双向单向和双向l 按信号机的显示制式按信号机的显示制式:三显示和四显示三显示和四显示l 按设备放置方式按设备放置方式:分散安装式和集中安装式分散安装式和集中安装式 l 按信息的特征按信息的特征:交流计数电码、极频和移频等交流计数电码、极频和移频等l 按是否设置轨道绝缘：有绝缘和无绝缘按是否设置轨道绝缘：有绝缘和无绝缘另外，还有采用计轴电路来检测列车占用和出清另外，还有采用计轴电路来检测列车占用和出清闭塞分区的计轴闭塞闭塞分区的计轴闭塞国内结算业务国内结算业务Page 25区间闭塞区间闭塞自动闭塞自动闭塞固定闭塞固定闭塞l 分级速度控制模式分级速度控制模式l 轨道电路或计轴装置轨道电路或计轴装置l 追踪目标点追踪目标点l 后行列车开始制动的计算点后行列车开始制动的计算点l 两点固定两点固定l 空间间隔的长度是固定空间间隔的长度是固定国内结算业务国内结算业务Page 26区间闭塞区间闭塞自动闭塞自动闭塞国内结算业务国内结算业务Page 27区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 l 三显示自动闭塞三显示自动闭塞l 四显示自动闭塞四显示自动闭塞l 多信息自动闭塞多信息自动闭塞国内结算业务国内结算业务Page 28区间闭塞区间闭塞自动闭塞自动闭塞准移动闭塞准移动闭塞l 目标距离控制模式目标距离控制模式(又称连续式一次速度控制又称连续式一次速度控制)l 不设定每个闭塞分区速度等级，一次制动不设定每个闭塞分区速度等级，一次制动 l 追踪目标点追踪目标点l 后行列车开始制动的计算点后行列车开始制动的计算点 l 空间间隔的长度不固定空间间隔的长度不固定 国内结算业务国内结算业务Page 29区间闭塞区间闭塞自动闭塞自动闭塞移动闭塞方式移动闭塞方式l 目标距离控制模式目标距离控制模式l 追踪目标点追踪目标点l 后行列车从最高速开始制动的计算点后行列车从最高速开始制动的计算点l 空间间隔的长度空间间隔的长度l 无线通信、无线定位技术、有线方式无线通信、无线定位技术、有线方式国内结算业务国内结算业务Page 30区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞原理移动闭塞原理 CBTCCBTC 取消了以信号机分隔的固定闭塞区间取消了以信号机分隔的固定闭塞区间 CBTCCBTC是未来轨道交通自动化控制发展是未来轨道交通自动化控制发展的方向，而移动闭塞技术代表了未来的方向，而移动闭塞技术代表了未来闭塞制式的发展方向。闭塞制式的发展方向。国内结算业务国内结算业务Page 31区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 列车间的最小运行间隔距离由列车在线列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运行位置和运行状态确定，所以路上的实际运行位置和运行状态确定，所以闭塞区间随着列车的行驶，不断地向前移动闭塞区间随着列车的行驶，不断地向前移动和调整，故称为和调整，故称为移动闭塞移动闭塞。国内结算业务国内结算业务Page 32区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的工作原理移动闭塞的工作原理 通过车载设备和轨旁设备不间断的通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信双向通信，控制中心可以根据列车控制中心可以根据列车实时的速度和位置实时的速度和位置动态计算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后方加上一定的动距离并在列车后方加上一定的防护距离防护距离，便组成，便组成了一个与列车同步移动的了一个与列车同步移动的虚拟分区虚拟分区。由于保证了列。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而和较小的间隔运行，从而提高运营效率提高运营效率。国内结算业务国内结算业务Page 33区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 国内结算业务国内结算业务Page 34区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞特点（移动闭塞特点（1 1）移动闭塞的线路取消移动闭塞的线路取消物理物理层次上的层次上的分区分区划分，将线划分，将线路分成了若干个通过数据库路分成了若干个通过数据库预先定义预先定义的线路单元，的线路单元，每个单元长度为几米到每个单元长度为几米到十几十几米之间，移动闭塞分区米之间，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区的的速度和位置而变化，分区的长度也是动态变化长度也是动态变化的。的。国内结算业务国内结算业务Page 35区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞特点（移动闭塞特点（2 2）移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的的双向通信双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、标识、位置、方向和速度位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息(如先行列车位置、移动授权等如先行列车位置、移动授权等)传递给列车传递给列车，控制，控制列车运行。列车运行。国内结算业务国内结算业务Page 36区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的关键技术移动闭塞的关键技术 l 列车定位列车定位l 列车间距列车间距l 目标点目标点 国内结算业务国内结算业务Page 37区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的列车定位移动闭塞的列车定位 l 地面设备和车载设备共同完成地面设备和车载设备共同完成l 车轮转速计车轮转速计l 地面定位设备地面定位设备 国内结算业务国内结算业务Page 38区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的列车间隔移动闭塞的列车间隔l 安全运行的重要保证安全运行的重要保证l 取消了以信号机分隔的固定闭塞区间取消了以信号机分隔的固定闭塞区间l 运行间隔距离由运行位置和状态确定运行间隔距离由运行位置和状态确定l 列车间隔包括安全制动距离和安全距离列车间隔包括安全制动距离和安全距离 国内结算业务国内结算业务Page 39区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 国内结算业务国内结算业务Page 40区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 车载设备反应时间车载设备反应时间l 列车在超速状态下，延迟是由于车载信号列车在超速状态下，延迟是由于车载信号设备进行译码和确认产生的。设备进行译码和确认产生的。l 最不利的情形是通过轨道电路后再重新建最不利的情形是通过轨道电路后再重新建立车载信号。立车载信号。l 特殊情况特殊情况国内结算业务国内结算业务Page 41区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 全加速时间全加速时间 列车全速前进由列车全速前进由ATPATP超速检测时间和车超速检测时间和车载切断电源保证时间组成载切断电源保证时间组成 国内结算业务国内结算业务Page 42区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 切断电源惰行时间切断电源惰行时间 列车完全依靠坡度和曲线的影响来进行列车完全依靠坡度和曲线的影响来进行加速和减速。如果切断电源保证时间没有包加速和减速。如果切断电源保证时间没有包括这一影响，它可能被切断电源时间覆盖，括这一影响，它可能被切断电源时间覆盖，而且制动至少还没有建立到最小量。而且制动至少还没有建立到最小量。国内结算业务国内结算业务Page 43区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 紧急制动建立紧急制动建立 列车转换到全减速，假设产生一半的紧列车转换到全减速，假设产生一半的紧急制动率，由坡度和曲线来调节。急制动率，由坡度和曲线来调节。国内结算业务国内结算业务Page 44区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 紧急制动率紧急制动率车辆制造商所能保证的最小紧急制动率车辆制造商所能保证的最小紧急制动率一般的值为一般的值为118-312 km118-312 kmh hs s。国内结算业务国内结算业务Page 45区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞安全距离的计算移动闭塞安全距离的计算 安全距离是基于列车安全制动模型计算安全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不利条件下能够安全地停止在前行列车的后方，不发生冲撞。方，不发生冲撞。国内结算业务国内结算业务Page 46区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 国内结算业务国内结算业务Page 47区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的目标点移动闭塞的目标点l 目标点是列车移动的凭证目标点是列车移动的凭证l 列车可以运行至该点，但不能超过列车可以运行至该点，但不能超过l 移动闭塞不断前移列车的目标点移动闭塞不断前移列车的目标点l 在两列列车之间形成一个移动的闭塞区间在两列列车之间形成一个移动的闭塞区间 国内结算业务国内结算业务Page 48区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的技术特点移动闭塞的技术特点l 车地之间双向、连续、高效的信息通信车地之间双向、连续、高效的信息通信l 列车间隔是按后续列车在当前速度下所需列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上设定的安全距离的制动距离，加上设定的安全距离l 不需要预先设置固定的闭塞分区不需要预先设置固定的闭塞分区 l 速度曲线是连续的，不是阶梯形的速度曲线是连续的，不是阶梯形的l 制动的起始点和终点是动态的制动的起始点和终点是动态的国内结算业务国内结算业务Page 49区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的技术特点移动闭塞的技术特点国内结算业务国内结算业务Page 50区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的优势移动闭塞的优势l 移动闭塞不受环境影响。移动闭塞不受环境影响。l 列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大l 缩小列车运行间隔，从而提高了行车密度缩小列车运行间隔，从而提高了行车密度 l 从投资的角度看，综合造价低。维护资金上从投资的角度看，综合造价低。维护资金上室外硬件设备少，易于扩容，节省大量资金。室外硬件设备少，易于扩容，节省大量资金。国内结算业务国内结算业务Page 51区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 移动闭塞的优势移动闭塞的优势l 通过其缩短列车间隔的性能实现节能通过其缩短列车间隔的性能实现节能l 系统的可靠性高于其他制式的闭塞方式系统的可靠性高于其他制式的闭塞方式 l 将使轨道交通不同线路实现互联互通成为将使轨道交通不同线路实现互联互通成为可能可能 国内结算业务国内结算业务Page 52区间闭塞区间闭塞移动闭塞技术移动闭塞技术 固定闭塞固定闭塞 移动闭塞移动闭塞 1控制概念控制概念 中心经过连锁再对列车中心经过连锁再对列车 中心直接对列车中心直接对列车 2设计运行间隔设计运行间隔 较大较大 较小较小 3实际运行间隔实际运行间隔与后续列车速度与后续列车速度 较大较大 有关有关 较小较小 无关无关 4轨旁设备轨旁设备 轨道电路轨道电路+变压器变压器 环线环线+变压器变压器 5列车检测列车检测 轨道电路轨道电路 环线环线+通信通信 6车站定点停车车站定点停车 外加环线或标志器外加环线或标志器 无需外加设备无需外加设备7车地通信：车地通信：地面对列车地面对列车列车对地面列车对地面 有有 仅在站内股道仅在站内股道 有有 全线都有全线都有 8信息量信息量 受限受限 较大较大