城市轨道交通闭塞设备

第三节闭塞设备•一、闭塞的基本概念•（一）闭塞的定义•为了保证列车运行的安全，在组织列车运行时，通过设备或人工控制，使连续发出的列车保持一定间隔安全行车的办法称为行车闭塞法•(二)闭塞的方式•1.时间间隔法•时间间隔法即按规定的时间间隔向区间发车，以时间间隔作为闭塞条件的闭塞方法。不能保障在同一时间同一区间内只有一个列车占用的安全条件，可适用于道路汽车交通的运行组织。•由于按时间间隔法行车，不易严格保持前后列车间的安全间隔，如果进路办理疏忽或司机操作不当，容易发生追尾事故。因此，正常情况下，轨道交通不宜采用此法行车。只有在特殊的情况下，如一切电话中断时才准许采用时间间隔法，并且要有安全保证措施。•2.空间间隔法•在同一时间、在同一区间只有一个列车占用，即前行列车与续行列车始终保持一定的空间间隔，适用于轨道交通。•按空间间隔法行车时，行车闭塞法有基本闭塞法和代用闭塞法两类。基本闭塞法是指是用基本闭塞设备室采用的行车闭塞法。在自动闭塞设备线路上，基本闭塞法是连续发出列车，以闭塞分区、轨道电路区段，或者以列车制动距离加上安全防护距离作为安全间隔运行。在非自动闭塞设备线路上，基本闭塞法师连续发出列车以站间区间作为安全间隔运行。代用闭塞法是指基本闭塞设备因故不能使用时临时采用的行车闭塞法，电话闭塞法是常用的代用闭塞法。•（三）轨道交通常见的闭塞制式•1.半自动闭塞•采用车站出站信号机的允许显示信号作为列车占用站外区间的列车凭证，区间两端的值班员通过专门的闭塞机来办理闭塞手续，即由发车站值班员请求占用区间，由接车站值班员认可接车，发车站才能开放发车信号；当列车进入区间时，发车信号关闭，区间处于闭锁状态；只有当接车站值班员确认列车到达之后，才能使闭塞机处于解锁状态，才能办理第二次列车占用区间的闭塞手续。其中，办理手续有值班员人工完成，信号现实的转换则是由运行中的列车自动完成的，故称为版自动闭塞。由于不自动闭塞制度保障了两个车站之间区间仅有一个列车运行，因此，区间运行安全得到了保障；但线路通行能力较低，适用于单线轨道交通。•2.自动闭塞•将站间区间划分为若干个小区间（称为闭塞分区），并设置通过信号机进行防护。由车站出站信号机和区间内通过信号机的显示共同作为列车占用的列车凭证。而且，出站信号机的关闭与通过信号机的信号显示变化，均由行进中的列车来自动完成（除了出站信号机的开放仍由车站值班员在排列列车进路时完成，已包含在连锁环节中），故称之为自动闭塞，自动闭塞使站间区间可有多个列车同时占用（只要能保持安全间隔），同时还能对区间内是否有•列车占用的信息进行检查监督，是列车运行自动化控制的基础。•轨道交通采用的基本闭塞设备主要是自动闭塞设备。按区间线路是否划分固定的闭塞分区或轨道电路区分段，自动闭塞信号系统有固定闭塞和移动闭塞两种；按信号显示制式分，自动闭塞信号系统有三显示带防护区段和四显示两种。•(1)固定闭塞：固定闭塞将区间线路划分为若干个闭塞分区或轨道电路区段，列车间隔为若干个闭塞分区或轨道电路区段，列车制动的起点和终点总是在分界点位置，最小列车间隔时间约为120秒。它基于多信息移频轨道电路，采用台阶式速度控制模式，属于20世纪80年代技术水平。西屋公司、GRS公司分别用于北京地铁、上海地铁一号线ATP、ATO系统属于此种类型。•(2)移动闭塞：移动闭塞没有固定划分的闭塞分区或轨道电路区段，列车间隔按后行列车制动距离加上安全防护距离控制。列车间隔是动态的，随着列车移动而移动。列车制动的起点和终点均无分界点位置限制，最小列车间隔时间约为80秒。由于列车见的最小运行间隔距离有列车在线路上实际运行位置和运行状态确定，闭塞分区随着列车的行驶，不断向前移动和调整，这种自动调整列车运行间隔的闭塞系统称之为移动闭塞。•移动闭塞取消了传统的轨道电路，线路上的列车连续不断地把运行的信息，如列车速度、位置、牵引重量等通过通信系统向控制中心传送，经控制中心连续不断地掌握先列车和后续列车的间隔距离，当追踪列车和后续列车的间隔等于后车的通用制动距离家安全距离时，控制中心向追踪列车发出惰行或制动的命令，是后续列车与先行列车的间隔距离加大，从而确保列车运行安全。列车的间隔距离不是固定不变的，而是与列车运行的速度有关，当速度高时，两列车的间隔距离就会加大，反之就缩短。这种闭塞方式能够在确保列车安全的条件下，最大限度地增大行车密度，提高运行能力。目前它已成为城市轨道交通信号系统的发展方向。•轨道交通采用移动闭塞系统的优点如下：•a.能轻松达到90秒的行车间隔要求，且当需求增长而需要调整运营间隔时，无需改变或增加硬件。•b.可取消区间的信号机、轨道电路等地面设备，降低系统的安装维护费用；利用其精确的控制能力，可以有效地通过在折返区域调整速度曲线来减少在尽端折返线的行走防护距离，从而减少折返站的土建费。•c.车上一地面可靠传输的信息量大，便于实现全程无人自动驾驶。全程无人自动驾驶方式是列车上没有任何驾驶员或工作人员的全自动方式。暂停、发车、运行、折返、入库等过程由控制中心直接管理。主控中心可以更精确的控制列车按运行图运行，减少了列车在区间不必要的加速、制动，可节省能源，增加旅客舒适度；同时这种方式具备非常高的灵活性，对突然增长的能力需求和不可预见的事件具备敏捷的反应能力。•d.易于实现列车双向运行。当轨道交通因线路、车辆等故障造成运行中断时，可通过组织临时反向载客运行来保持轨道交通系统不间断运作。•在北京奥运会开幕前夕，北京地铁10号线（奥运支线）已正式开通运营，这是世界上第一条开通即采用了无线移动闭塞信号系统（CBTC）的城市轨道交通线路。•地铁的信号系统相当于人的神经中枢，可以对每辆地铁列车的位置进行追综确认，并下达运营命令。以前的地铁线路均采用站间闭塞信号系统，这种系统信号装置放在站台或地铁轨道上，只能大体确定列车的位置。而北京地铁10号线（奥运支线）则采用世界上最先进的无线移动闭塞方式，将信号装置放在每列列车上，这好比是将固定电话变成了移动电话，指挥中心可以时刻精确的掌握列车的位置，下达命令也将更为准确，运营间隔时间可大大缩短。北京地铁10号线总长24km，拥有22座车站，其中6座为换乘站，线路连接城市的西北和东南地区，是唯一一条与奥运支线和机场线相连的地铁线。据介绍，根据工人录入的拟运营车辆数目、站台多少以及各站停留时间等数据，列车自动控制系统能自动生成256种列车时刻表。正常运行时，各趟列车将会根据时间和车距自动调整速度；如果前后两辆列车距离小于安全距离，后面的列车将自动刹车；如果时间充足、车距合适，列车还可自动滑行节约能源。北京地铁10号线和奥运支线是目前地铁中科技含量最高、技术最先进的地铁线路，两条线路的列车全部采用自动驾驶系统，自动停车位置的误差在25mm以内，列车的最小行车间隔可达到90秒。•据了解，西安地铁二号线一期工程信号系统也将采用基于无线通信技术的移动闭塞列车控制系统，为地铁列车的安全、准确运行提供可靠保障。•二、自动闭塞的显示制度•根据通过信号灯显示灯光颜色及其意义，可分为以下三种。•1.二显示自动闭塞•红色灯光：前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过该信号机；•绿色灯光：前方闭塞分区无车占用，按规定速度运行。•二显示自动闭塞在绿色灯条件下，有可能仅有一个空间区间可供列车占用，因此，列车在很多情况下是在红灯下运行，随时准备减速或停车制动。只适合于运行密度低、速度低的轨道交通系统。•2.三显示自动闭塞•红色灯光：前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过该信号机；•黄色灯光：前方仅有一个闭塞分区空闲，减速通过；•绿色灯光：前方至少有两个闭塞分区空闲，按规定速度通过。•三显示自动闭塞在绿色灯条件下，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下或者黄色灯光下运行。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。•3．四显示闭塞•红色灯光，前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过该信号机•黄色灯光，前方仅有一个闭塞分区空闲，低速列车减速通过•黄绿色灯光，前方有两个闭塞分区空闲。高速列车减速通过•绿色灯光，前方至少有三个闭塞分区空闲，按规定速度通过•4.三显示带防护信号自动闭塞•防护红色灯光前方闭塞分区有车占用，停车，不准越过信号。•停车红色灯光红色灯光前方闭塞分区为防护空闲分区，停车，不准越过信号。•黄色灯光前方只有一个闭塞分区空闲，减速通过。•绿色灯光前方至少有两个闭塞空闲，按规定速度通过。调度集中•调度集中的意义•利用遥信设备收集汇总线路上各车站的道岔和信号设备的工作状态和列车运行情况，利用遥控设备直接操纵控制线路上所有车站的道岔、信号，达到集中控制的目的。•调度集中是一种自动化、遥控化的远动系统，其功能是调度控制中心的工作人员可以直观清晰的了解每个列车运行情况，可以直接对个别车站的调车作业（如折返、转线、出入段作业）安排进路，可以同步跟踪记录列车运行情况。完成实绩运行图的绘制及相应的技术统计工作。•调度集中的设备概况•1.调度控制中心•调度集中总机：汇总处理各车站道岔、信号机工作状态信息及列车运行状况信息，向各车站调度集中分机发布命令，是译码和控制命令编制发送设备，是整个调度集中系统的核心。•调度集中控制台：调度控制中心工作人员直接操纵控制的设备，用来直接对各车站信号、道岔设备实施远程控制。•表示盘：各车站信号、道岔、股道的情况与工作状态，各个列车的运行位置的集中表示设备。表示盘上还设有车次窗口，可以直接表示列车车次号码。•运行图记录仪：将列车运行的信息汇总后，直接自动描绘出实绩运行图。•2.车站•调度集中分机：是对调度集中总机发来的控制命令接受、译码的终端设备，又是车站信息的编制发送设备。与调度集中总机共同完成信息的双向变换、检出工作。•车站电气集中设备：在有联锁车站，车站电气集中联锁设备是接受调度集中命令，完成进路排列的现场操作设备包括电动道岔、色灯信号机、轨道电路继电器等。•传输线路•调度集中控制中心与各车站之间由传输线连接，距离较远时设备中继电器。