培训--准移动和移动闭塞(课堂PPT).ppt

,北京通号国铁城市轨道技术有限公司培训材料准移动和移动闭塞,张俊峰,二一一年六月,一、铁路信号技术名词,培训内容,二、信号系统制式和分类,三、技术特点分析,四、信号系统供应商及产品应用,一、铁路信号技术名词,信号：,信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。,一、铁路信号技术名词,铁路信号：,铁路信号是用特定的物体（灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向铁路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。有人把铁路信号广义理解为：保证铁路行车安全的技术和设备；有人狭义理解为：用于向行车人员指示行车条件的符号；有人则认为：铁路信号是铁路上信号显示、联锁、闭塞设备的总称。,联锁：,列车的,进、出站,和站内的,调车,工作通常是根据防护每一进路信号机的显示状态进行的，而被防护的进路又是靠操纵道岔来排列，因此，在有关信号机和道岔之间，以及信号机和信号机之间应建立起一种互相制约的关系，才能保证车站的安全，我们把信号、道岔、进路之间的这种相互制约关系叫做联锁。为完成这种联锁关系而安装的技术设备叫联锁设备。,联锁设备分为集中联锁（继电联锁和计算机联锁）和非集中联锁（臂板电锁器联锁和色灯电锁器联锁）。,一、铁路信号技术名词,闭塞：,闭塞设备是用来保证列车在区间内运行安全，并提高区间通过能力的区间信号设备。为防止一个区间内同时进入两列对向运行的列车而发生正面冲突，以及避免两列同向运行的列车（包括复线区间）发生追尾事故，规定区间两端在向区间发车前必须办理的行车联络手续，叫做行车闭塞（简称闭塞）手续。,闭塞制式形式：电报或电话闭塞路签或路牌闭塞半自动闭塞自动闭塞。,一、铁路信号技术名词,铁路信号定义及作用：,通俗的讲就是：保证行车安全，提高运营效率，改善行车人员的劳动强度，为运营提供服务。将预先设定为逻辑的列车运行安全原则和运行计划，依托计算机、电子电路或继电器等系统设备，实现通过对轨旁信号设备的直接控制和监督，最终实现列车运行的安全、正点、高效。,按其具体作用又可分为指挥列车运行的行车信号和指挥调车作业的调车信号；,按信号设置的处所可分为车站信号、区间信号、驼峰信号，以及行车指挥和列车运行自动化等。,一、铁路信号技术名词,车站信号,在车站范围内，指示列车或机车运行条件以保证行车和调车安全的信号，其内容主要包括车站联锁、平面调车控制、车站信号遥控遥信等。,通常在站内股道很多，进路交叉也复杂，因此信号必须与道岔、进路保持一定的操作顺序，形成,联锁,。现代已广泛使用,继电集中联锁,、平面调车控制和车站信号遥控遥信系统，尤其是现在计算机联锁更是得到广泛应用。,区间信号,用以保护区间内列车行车安全，主要包括区间闭塞、车内信号、铁路道口防护、防护报警和轴温探测等。区间闭塞是为了防止在区间运行的列车发生对撞和追尾事故。包括半自动和自动闭塞等，又各有分类。,一、铁路信号技术名词,驼峰信号,驼峰调车控制是在,驼峰,调车场上，为控制货车溜放进路和溜放速度，实现列车的分类、解体和编组控制。,控制方法可分为非机械化、机械化、半自动化和自动化的驼峰调车控制。目前使用的主要有,7021,、,7024,驼峰电气集中，近年来组态式驼峰微机联锁得到广泛应用，目前随着超大编组站的建设，编组站自动化,CIPS,系统开始应用。,行车指挥自动化,它是应用计算机等设备自动收集信号设备状况和列车运行的信息并进行处理，及时发出指挥列车运行的命令，以实现调度集中控制。如：,CTC,、,ATS,系统等。,一、铁路信号技术名词,列车运行自动化,列车运行自动化是利用计算机对列车起动、行驶、调度和停车实行自动监督、控制和调整，由此提高行车的安全性，提高运行效率，改善司机的工作条件。如：,ATP/ATO,系统等。,一、铁路信号技术名词,城市轨道交通：,城市轨道交通是城市公共交通的骨干。它具有安全、节能、运量大、全天候、省地、无污染（或少污染）等特点，属绿色环保交通体系，符合可持续发展的原则，特别适应于大中城市。,城市轨道交通种类繁多，按照用途可分为,城市铁路、市郊铁路、地铁、轻轨、城市有轨电车、独轨交通、磁悬浮线路、机场联络铁路、快速公交系统（,BRT,）、管道,运输,等,。,一、铁路信号技术名词,城市轨道交通信号系统技术应用和发展：,大铁路信号系统与城市轨道交通信号系统并无本质上的区别，应该说大铁路信号技术的发展，曾带动了城市轨道交通信号技术的发展。但由于城市轨道交通具有行车密度大、线路短、运营作业相对简单的特点，其信号技术水平较大铁路信号技术发展快，使城市轨道交通信号系统既与大铁路信号系统相通，又独树一枝。,我国城市轨道交通信号,ATC,系统自七十年代投入运用至今，从自主研制到全系统引进，经历了三十年的技术发展，逐渐形成了我国富有改革开放特色的城市轨道交通信号系统。可大致分为以下三个阶段：,一、铁路信号技术名词,第一阶段：起步阶段,从,60-70,年代开始，我国城市轨道交通建设处于起步阶段。这个阶段的城市轨道交通建设代表项目是北京地铁,1,号线，其信号系统为国产的基于模拟轨道电路的固定闭塞制式设备。,第二阶段：引进阶段,从,80-90,年代，为我国城市轨道交通建设开始发展阶段。代表项目有上海地铁,1,、,2,号线，广州地铁,1,号线，北京地铁复八线、,2,号线等，信号系统开始引进国外先进的设备及技术，部分城市轨道交通线路信号系统采用了较为先进的基于数字轨道电路的准移动闭塞制式的,ATC,系统。,一、铁路信号技术名词,第三阶段：引进和消化吸收并存,从,90,年代末以来，为我国城市轨道交通建设的大发展阶段。先后有多座城市开始建设城市轨道交通线路，信号系统也随之进入了快速发展时期，准移动闭塞制式的,ATC,系统得到更为广泛的应用。,随着国内城市轨道交通建设方与运营商对信号系统全生命周期内成本最低和线路间联通联运的需求，信号系统的选择已从固定闭塞和准移动闭塞制式向移动闭塞制式转变。随着计算机技术（,Computer,）、通信技术（,Communication,）和控制技术（,Control,）（合称为,3C,）的飞跃发展，用,3C,技术代替传统轨道电路而形成的列车控制系统，称为,“,基于通信的列车运行控制系统,”,(Communication Based Train Control,，简称,CBTC),，基本上已经成为目前国内在建城市轨道交通信号,ATC,技术的首选制式。,一、铁路信号技术名词,二、信号系统制式和分类,城市轨道交通是一个系统工程,，信号系统是其自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。其核心是列车自动控制系统（,ATC,），主要由以下部分组成：,列车自动监控子系统（,ATS,）,列车自动防护子系统,(ATP),列车自动运行子系统,(ATO),计算机联锁子系统（,CBI,）,二、信号系统制式和分类,各种形式,ATC,系统控制原理基本相同，只在功能上稍有不同，系统差别主要体现在,ATP,系统的控制原理、功能特点、构成方式上，成为代表城市轨道交通信号领域主流技术发展水平的三种,ATC,系统的主要技术特征。即：按闭塞方式分类的三种类型的,ATC,系统。,固定闭塞方式的,ATC,系统,准移动闭塞式的,ATC,系统,移动闭塞式的,ATC,系统,二、信号系统制式和分类,固定闭塞方式的,ATC,系统,利用,钢轨、环线,等作为传输载体，一般通过模拟轨道电路信息来完成列车定位功能。采用阶梯式速度控制方式，为了保证列车运行安全，运行前方需要较长的保护区段。由于传输的信息量少，对列车运行控制精度不高，对列车运行的舒适度控制不好，司机的劳动强度较大，不易实现列车的优化控制和节能控制，限制了行车效率的提高。,二、信号系统制式和分类固定闭塞,速度,速度,3,速度,2,速度,1,限制速度,允许运行速度,保护区段,距离,线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用；闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计；列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，制动的起点和终点总是某一分区的边界。,二、信号系统制式和分类固定闭塞,固定闭塞方式的,ATC,系统,一般是以数字信号技术为基础，利用钢轨或环线等作为车地信息的传送载体。由于信号传输、处理过程的数字化，使系统具有信息量大，抗干扰能力强的特点。轨道电路可以向列车传递足够用于列车连续曲线速度控制的信息（包括目标速度、目标距离、线路状态、线路允许速度、轨道电路标号及长度等），车载设备可以实现对列车的连续曲线速度控制。,该系统减少了阶梯式控制的安全保护距离对列车运行间隔的影响，提高了列车控制的精度和行车效率，使得司机在驾驶中比较轻松，不需要进行频繁的制动、牵引，可以达到较好的节能效果，提高乘客的乘坐舒适度。,二、信号系统制式和分类准移动闭塞,准移动闭塞方式的,ATC,系统,线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用；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，确保不冒进前行列车占用的闭塞分区；制动的起点是动态的，终点是固定在某一分区的边界处。,距离,速度,紧急制动速度曲线,实际速度曲线,常用制动速度曲线,保护距离,二、信号系统制式和分类准移动闭塞,准移动闭塞方式的,ATC,系统,利用无线通信技术，通过车载设备、传输媒介与车站或控制中心实现信息交换，能够实现高速度、大容量的车,-,地双向通信。由于没有预先设置的闭塞分区，不以固定闭塞分区为列车追踪的最小单元。此方式后续列车所知道的目标距离是距前车尾部的实际距离。因此，根据目标速度和目标距离随时调整的列车可行车距离是,“,连续式,”,的，不象准移动闭塞系统的,“,跳跃式,”,。,系统较准移动闭塞系统具有较大的运用灵活性和较小的行车间隔。该系统硬件设备数量相对较少，通过能力也更高于准移动闭塞系统，并且有更好的列车运行的调整能力或系统对于运行紊乱的适应性。,二、信号系统制式和分类移动闭塞,移动闭塞方式的,ATC,系统,没有预先设置的闭塞分区，通过车地实时双向通信，以列车的实际运行速度和列车位置，动态计算相邻列车间的安全距离。因此，与固定闭塞相比，列车运行间隔相对减少；与准移动闭塞相比，则具有更大运用灵活性和更小行车间隔，也因此具备了更大的运行调整能力。,距离,速度,紧急制动速度曲线,实际速度曲线,常用制动速度曲线,保护距离,二、信号系统制式和分类移动闭塞,移动闭塞方式的,ATC,系统,三种制式的,ATC,系统速度曲线比较,距离,速度,固定闭塞速度曲线,移动闭塞速度曲线,准移动闭塞速度曲线,保护距离,保护距离,二、信号系统制式和分类三种制式比较,三、技术特点分析,一般采用多信息音频轨道电路（或环线方式），根据线路情况、列车特性和固定的速度等级确定闭塞分区长度，列车以闭塞分区为最小行车间隔。由于轨道电路传输的信息量少，此种制式的,ATP,系统采用阶梯式控制方式，,列车控制曲线如图一所示,。对应每个闭塞分区同时只能传送一个信息代码，即该区段所规定的最大速度码。列车速度监控采用的是闭塞分区出口检查方式，须增加一个有效制动长度分区作为最小安全间隔，当列车的出口速度大于本区段允许的出口速度时，车载设备便对列车实施制动，保证行车安全，适合,120s,及以上追踪运行间隔控制。,控制原理,三、技术特点分析固定闭塞,线路划分固定的闭塞分区，一个闭塞分区同时只能由一列车占用；,列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，制动的起点和终点总是某一分区的边界；,采用阶梯式速度控制曲线方式；,硬件组成较多、软件实现的功能在系统中占少量比率，部分设备的体积和功耗较大。追踪间隔的大小与轨旁设备的设置数量有直接关系。,技术特点,三、技术特点分析固定闭塞,以数字信号技术为基础，仍利用钢轨或环线等为车地信息的传送载体。在信号传输、信号处理过程中实现数字化，不但信息量大，而且抗干扰能力强，车载设备还可以实现列车的连续曲线速度控制。采用这种方式构成的,ATP,系统，地面轨道电路可以向列车传递足够用于列车连续曲线速度控制的信息，,列车控制曲线如图二所示。,由于减少了阶梯式控制的安全保护距离对列车运行间隔时间的影响，追踪运行间隔时间可以比固定闭塞式做得更小，适合,120s,及以下追踪运行间隔控制。,控制原理,三、技术特点分析准移动闭塞,线路划分固定的闭塞分区，一个闭塞分区同时只能由一列车占用；,列车间隔为若干闭塞分区加上距其前方闭塞分区边界的距离，与前行列车在闭塞分区内的实际位置无关，列车制动的起点可以延伸，但终点总是某一闭塞分区的边界处，根据目标速度和目标距离随时调整的列车可行车距离是,“,跳跃式,”,的；,采用连续曲线速度控制方式；,硬件组成较多、软件实现的功能在系统中占一定比率。追踪间隔的大小与轨旁设备的设置数量有一定关系。,技术特点,三、技术特点分析准移动闭塞,利用无线通信技术，通过车载设备、传输媒介与车站或列车控制中心实现信息交换完成速度控制。由于没有预先设置的闭塞分区，不以固定的闭塞分区为列车追踪的最小单元。列车的最小正常追踪运行间隔，为安全保护距离加最高允许速度下使用常用制动直至停车的制动距离，,列车控制曲线如图三所示,。由于后续列车可以连续的知道距前车尾部的实际距离，因而可以保持比准移动更小的追踪间隔运行，适合,120s,及以下追踪运行间隔控制。,控制原理,三、技术特点分析移动闭塞,线路没有划分固定的闭塞分区；,列车间隔为后行列车在当前速度下所需要的制动距离加上保护距离。列车间隔是动态的，并随前行列车的移动而移动，列车制动的起点和终点也是动态的，根据目标速度和目标距离随时调整的列车可行车距离是是,“,连续式,”,的；,采用连续曲线速度控制方式；,硬件组成简单、软件实现的功能在系统中很大比率。追踪间隔的大小与轨旁设备的设置数量关系不大。,技术特点,三、技术特点分析移动闭塞,目前，,CBTC,采用的传输媒介主要有：无线电台、漏缆、波导管等方式。,无线电台,传输距离小，在隧道内传输受弯道和坡道影响较大，同时隧道内的反射比较严重，需要考虑多径干扰等问题。无线电台在地面和高架线路安装比较容易，但线路周围不能有高大密级的建筑物，否则也会产生反射和衍射，从而导致传输质量下降和通信速率降低。,漏缆,传输特性和衰减性能较好，传输距离较远，且沿线无线场强覆盖均匀，且呈现良好的方向性分布，抗干扰能力较强，适合于狭长的地下隧道内使用。减少列车在各个,AP,之间的漫游和切换，提高了无线传输的连续性和可靠性。,三、技术特点分析移动闭塞,无线通信的传输媒介,裂缝波导管,采用一种长方形铝合金材料，在其表面每隔一段距离（约,6cm,）刻有一条,2mm,宽,3cm,长裂缝，能够让无线电波从此裂缝中向往漏泄出来，因其波导管物理特性和衰减性能很好，传输距离较远，且沿线无线场强覆盖均匀，且呈现良好的方向性分布，抗干扰能力较强，具有漏缆的优点，且传输距离要优于漏缆。但其安装精度要求也比较高，维护量较大，需防止沙尘侵入和污物覆盖。,三、技术特点分析移动闭塞,无线通信的传输媒介,基于裂缝波导、漏缆和无线电台传输方式综合特性比较表：,传输媒介,特性,无线电台,裂缝波导,漏缆,传输距离（理论值）,最大,400,米,最大,1600,米,最大,600,米,地下区段（覆盖距离）,200,米左右,900,米,600,米,地面区段（覆盖距离）,300,米左右,900,米,600,米,漫游切换,频繁,很少,较少,安装精度要求,低,高,低,场强覆盖特性,近强远弱,均匀,均匀,衰减特性,较快,缓和,较缓,适用环境,地面及高架，无建筑物遮挡,地下隧道、地面及高架,地下隧道，地面及高架区段影响美观,安装、维护,安装方便,地面及高架维修困难,安装困难,维修方便,地面及高架段安装困难,维修方便,三、技术特点分析移动闭塞,目前在世界上大部分国家,2.4GHz ISM,频段只有,83.5MHz,带宽，占用这一频带的还有许多其它产品，如无绳电话、微波炉、蓝牙、非,IEEE 802.11,系列标准的无线局域网等，所以各种无线通信设备之间的相互干扰对采用此频段的,CBTC,系统来说是存在的一个大问题。,三、技术特点分析移动闭塞,无线通信干扰问题,四、信号系统供应商及产品应用,作为,90,年代先进的列车控制技术，准移动闭塞制式的,ATC,系统在国际上发展得比较成熟，在我国城市轨道交通的建设中被广泛应用，并有着成功的运用经验。国内已经开通运营属于此种制式的轨道交通线路有：上海地铁,2,、,3,、,4,号线，香港机场快速线，天津地铁,1,号线、滨海轻轨线，广州地铁,1,、,2,号线，深圳地铁,4,号线，南京地铁,1,号线，北京地铁,5,号线。,目前，可提供准移动闭塞制式,ATC,系统的供货商具有代表性的有：美国,USSI,公司、德国,SIEMENS,公司、法国,ALSTOM,公司、英国,WESTINGHOUSE,公司、瑞典,BTRCS,公司以及日本,HITACHI,、,KYOSAN,公司等。,四、信号系统供应商及产品应用准移动,业绩,供货商,国内业绩,国外业绩,西门子公司,广州地铁,1,、,2,号线,不详,南京地铁,1,号线,深圳地铁,4,号线,阿尔斯通公司,上海地铁,3,、,4,号线,法国巴黎南北线,香港机场快速线,USSI,公司,上海地铁,2,号线,美国洛杉矶绿线,天津轻轨滨海线及延长线（又叫,9,号线）,韩国汉城地铁,西屋公司,北京地铁,5,号线,英国伦敦,Jubilee,新线,天津地铁,1,号线,西班牙马德里地铁,庞巴迪公司,暂无,伊朗地铁,西班牙比尔堡地铁,京山公司,哈尔滨地铁,1,号线,不详,日立公司,暂无,地铁新宿线、日本东北新干线（大铁）,四、信号系统供应商及产品应用准移动,移动闭塞制式的,ATC,系统于上世纪六十年代业已开发，并逐渐形成了以交叉电缆为信息传输主要形式的移动闭塞系统，并在我国武汉轻轨,1,号线开通运营。,基于,CBTC,的移动闭塞系统，特别是基于无线电台（,2.4G,开放频段）的,CBTC,移动闭塞系统，近年来在我国各轨道交通线上,被大规模采用,。但仅有个别供应商取得成功开通运营业绩，其余处在试验或调试阶段。因其做到一次性全功能开通比较困难，在开通初期往往需要增加单独的,后备模式设备,。,目前参与移动闭塞制式,ATC,系统投标的供应商具有代表性的有：,ALSTOM,、,BTRCS,、,ALCATEL,、,SIEMENS,、,USSI,、,INVENSYS,。,四、信号系统供应商及产品应用移动,业绩,供货商,传输媒介,国内业绩,国外业绩,阿尔卡特公司,交叉电缆,武汉轻轨,1,号线,广州,3,号线,温哥华,SKYTRAIN,线、伦敦,DOCKLANDS,轻轨线,无线电台,北京地铁,4,号线,上海地铁,6,、,8,、,9,号线等,美国拉丝维加斯单轨线（,2004,）,巴黎地铁,13,号线（,2006,）,香港迪斯尼乐园线（,2006,）,阿尔斯通公司,裂缝波导,（无线电台）,北京地铁机场线，北京地铁,2,号线，上海地铁,10,号线，深圳地铁,2,、,5,号线，广州地铁,6,号线，宁波地铁,1,号线，无锡地铁,1,号线等,新加坡东北线（,2003,）,米兰地铁一号线,马拉加一、二号线,马尔马拉轨道交通线,庞巴迪公司,漏缆,（无线电台）,深圳地铁,3,号线,天津地铁,2,、,3,号线,旧金山机场线（,2003,）,西雅图塔科马机场线（,2003,）,达拉斯国际机场捷运系统（,2005,）,南宾州轻轨线（,2005,）,台北内湖线及木栅线捷运系统（,2007,）,马德里地铁,1,、,6,号线信号系统升级改造,韩国龙仁线直线电机全自动捷运系统等,西门子公司,无线电台,广州地铁,4,、,5,号线，北京地铁,8,、,10,号线，南京地铁,2,号线，重庆地铁,1,、,6,号线，苏州地铁,1,号线，青岛地铁,1,号线等,美国纽约,Canarsie,线,USSI,公司,无线电台,沈阳地铁,1,、,2,号线，成都地铁,1,号线，西安地铁,2,号线，郑州地铁,1,号线，杭州地铁,1,号线等,暂无,四、信号系统供应商及产品应用移动,以下表格是对阿尔卡特、阿尔斯通、庞巴迪、西门子和,USSI,公司基于,CBTC,的,ATC,系统所采用的通信标准比较：,系统供货商,车地无线通信方式,采用无线标准,阿尔卡特公司,5.8GHZ,、,2.4GHZ,扩频电台（跳频、扩频）,AP+,天线,802.11b/g,阿尔斯通公司,2.4GHZ,扩频电台、裂缝波导、漏缆,802.11g,庞巴迪公司,2.4GHZ,扩频电台（正交频分）,AP+,无线路由器,802.11g,2.4GHZ,军用电台、漏缆,美军标,西门子公司,军用电台频段、军用电台,美军标,5.8GHZ,、,2.4GHZ,扩频电台（跳频、直接序列扩频）,AP+,天线,802.11b/g,USSI,公司,2.4GHZ,扩频电台（正交频分）,AP+,天线,802.11g,四、信号系统供应商及产品应用移动,The End,培训到此结束,谢谢大家！,