城市轨道闭塞区间研究毕业设计

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1、城市轨道交通学院毕业论文城市轨道交通闭塞区间技术研究专业：城市轨道交通控制班级：10秋03班 学号：1006820320姓名：孙阳摘要本项目设计是对城市轨道交通闭塞区间技术进行研究，了解闭塞区间的发展历程，了解半自动闭塞与自动闭塞技术的工作原理及其优劣。了解准移动闭塞工作原理，并对比分析准移动闭塞与自动闭塞技术的优劣。分析移动闭塞的工作原理，并对比分析准移动闭塞的优劣。分析城市轨道交通闭塞区间技术应用的列车自动控制系统及其子系统的功能。重点研究移动闭塞技术的工作原理、系统结构、功能、优劣以及在城市轨道中的应用；移动闭塞系统列车组合定位导航技术；移动闭塞条件下地铁列车的运行优化。前言在城市轨道交

2、通中，列车自动控制系统是保障行车安全，提高运输效率的关键技术装备。在ATC系统的发展过程中，城市轨道交通通信系统在经历固定闭塞系统之后，正在想移动闭塞系统时期过渡。移动闭塞系统利用先进的通信技术，在列车与轨旁之间实现了连续的、大容量的、双向的车地数据通信，使信号系统完全摆脱了轨道电路的束缚，实现了高分辨率的列车定位。由于采用了基于通信的列车控制（Communications Based Train Control）技术，所以被称之为CBTC系统。与固定闭塞相比，移动闭塞系统在保证行车安全情况下，最大限度的缩短了列车的行车效率。在我国已经建成的城市轨道交通路线中，固定闭塞制式的信号系统占据了绝大

3、多数。2004年9月28日，我国第一条移动闭塞制式的城市轨道交通线路武汉轻轨1号线正式开通运营，填补了我国城市轨道交通中没有移动闭塞系统的空白。广州地铁3号线已经决定采用移动闭塞系统，广州地铁4号线、5号线、北京地铁4号线、上海地铁8号线都采用了移动闭塞系统。综上所述，随着我国城市轨道交通建设高峰的到来，将来有更多的城市轨道通信号系统采用移动闭塞。 移动闭塞系统是城市轨道交通信号控制系统发展方向之一，采用基于通信的列车控制技术来实现，目前主要有感应环线，无线扩频两种方式。通常情况下，移动闭塞系统工作在ATC模式下。但是移动闭塞系统也存在一些问题，当系统出现某些ATC模式无法处理的故障（如环线或

4、多个扩频电台故障、设备集中站的车站控制单元故障等）时，就会出现一个或几个联锁区内系统完全瘫痪局面，从而对线路的正常运营造成较大的危害。另外，在日常检修中，ATP故障车、工程车、救援车等无车载设备的车辆在线路上运行，ATC系统也不能识别这些无车载设备的“哑巴车”。为了解决上述这些问题，人们引入了后备模式（Fallback Mode）概念。目录前言I第一章 城市轨道交通闭塞区间概述11. 1 城市轨道交通概述11.1.1 城市轨道交通的定义和特点11.1.2 城市轨道交通的类型21.1.3 城市轨道交通系统组成51. 2 城市轨道交通闭塞区间的功能61. 3 城市轨道交通闭塞区间的组成71. 4

5、城市轨道交通闭塞区间的发展10第二章 移动闭塞系统142. 1 城市轨道交通信号系统142.1.1 城市轨道交通信号系统简介142.1.2 列车自动控制系统152.1.3 城市轨道交通信号系统的闭塞方式162. 2 移动闭塞系统简介202.2.1移动闭塞系统概念202.2.2移动闭塞系统原理212. 3 移动闭塞系统的功能232.3.1 ATP功能232.3.2 ATO功能242.3.3 ATS功能252. 4 移动闭塞系统车-地通信方式262. 5 典型移动闭塞系统简介292.5.1 Alcatel的Seltrac MB系统292.5.2 Alstom 的URBAL IS 300系统302.

6、5.3 Siemens 公司的RF Meteor系统30第三章 后备系统323.1后备系统简介333.1.1后备系统定义333.1.2后备系统功能33结束语35IV第一章 城市轨道交通闭塞区间概述1. 1 城市轨道交通概述1.1.1 城市轨道交通的定义和特点城市中，使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称为城市轨道交通。国家标准城市公共交通常用术语 （GB5655-1999）中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称”。城市轨道交通是城市公共交通的一个重要组成部分，随着城市的不断发展，它逐渐成为城市主要的交通工具。它以其鲜明的特点，赢得

7、了城市管理者和市民的青睐，成为“城市交通的主动脉”。它的特点包括以下几点。1、安全城市轨道交通大部分与地面隔离，其特定的路权方式使系统安全可靠。此外因为城市轨道交通具有运量大的特点，人们在设计、建设、管理以及资金投入方面，对其安全也特别重视。2、快捷城市轨道交通的线路条件不受地面环境影响，并且有良好的控制系统，速度快。3、准时城市轨道交通在其专用的轨道上行驶，在可靠技术下，按照运营计划行驶，一般都会正常准时运营。4、舒适城市轨道交通都有良好的环控体系和候车环境，乘车舒适性好。5、运量大城市轨道交通的车厢空间大，一列城市轨道交通列车可载1400人以上。6、无污染城市轨道交通的动力是电能，没有污染

8、。7、占地少，不破坏地面景观城市轨道交通的线路主要在地下，占用城市地面面积少，不会破坏地面景观。但是，城市轨道交通也存在如建设投资大、路网结构不易调整、运营成本高、条件技术要求高等缺点。1.1.2 城市轨道交通的类型按照不同的标准，城市轨道交通（简称城轨）可以划分成不同的类型如按轨道交通空间位置划分，可分为铁路，地面铁路和高架铁路；按铁道形式化分，可分为重轨铁路、轻轨铁路和独轨铁路；按服务区域划分，可分为市郊铁路、市内铁路和区域快速铁路等。由于目前各国对城市轨道交通的划分尚未有统一的标准，造成城市轨道交通的类型也不是很明确。1、 地铁地下铁道交通（简称地铁）是一种在城市中建设的快速，大运量的轨

9、道交通，通常以电力牵引，其单向高峰小时客运能力可达30000人次以上，它的线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外区域从地下转到地面或高架桥上。 目前世界上一些著名的特大城市，如纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、北京、上海等，均已形成一定的城市轨道交通规模和网络，且以地铁为主干，延伸到城市的各个方向。地铁具有以下特征：（1） 全部或大部分线路建于地面以下。（2） 建设费用大、周期长、成本回收慢。（3） 行车密度大，速度高。（4） 客运量大，一般在高峰时单向客运量为3万至7万人次/h。（5） 地铁列车的编组数决定于客量和站台长度，既安全，又舒适。（6） 地铁车辆的消声减震和防火均有严格要求，既

10、安全又舒适。（7） 供电制式主要有直流750V第三轨受电或直流1500V架空线受电。2、 轻轨城市轻轨铁路（简称轻轨）泛指高峰时单向客运量在1万至3万人次/h的中等运量的轨道交通系统。轻轨是老式的地面有轨电车的基础发展起来的，在西欧、北美等地已经成为城市公共交通的主流。轻轨与一般的铁路相比，具有以下特征: （1）线路可以为地面、地下和高架混合型，一般与地面道路完全隔离，半封闭或全封闭专用车道。 （2）建设费较少，每公里线路造价仅为地铁的1/51/2。 （3）中等运量，每小时单向运输能力2万至4万人次，介于地铁和公共汽车之间。 （4）轻轨车辆有单节4轴车，双节单绞6轴和3节双绞8轴车等。 （5）

11、对车辆和线路的消声和减震有较高要求。 （6）供电制式以直流750V架空线（或第三轨）供电为主，也有部分采用1500V和直流600V供电。3、市郊铁路市郊铁路是指城市市区与郊区，尤其是远郊区联系起来的长距离城市轨道交通系统。它主要为短途、通勤的旅客提供运输服务，故也称为通勤铁路（commuter rail）或地区铁路(regional rail)。现在其概念范围也在扩大，包括了城际间直达的高速铁路，俗称“快轨”。和其他的轨道交通形式相比，它具有如下特点： （1）站间距大 （2）速度快，最高速度可达100km/h以上。 （3）建设成本低，一般每公里线路造价大约是地铁的1/101/5. （4）运量大

12、，单向运送能力高达60000至80000人次/h。4、独轨 独轨铁路简称独轨，是指车辆在一般轨道上运行的一种轨道交通系统。通常分为跨坐式和悬挂式两种类型。前者车辆的走形装置跨骑在走形轨道上，其车体重心处于走形轨道上方。后者车体悬挂于轨道梁上行走的走形装置下面，其重心处于走形装置下面。 独轨交通的优点是: （1）线路多架于空中，可充分利用城市空间，适宜于在大城市的繁华中心区建设，具有交通和旅游观光的双重作用。 （2）线路结构简单，建设费用低，为地铁的1/3左右。 （3）能实现大坡度和小半径曲线运行，可绕行城市的建筑物。 （4）一般采用轻型车辆，列车编组为4至6辆。 （5）走行装置采用空气弹簧和橡

13、胶轮结构，并采用电力驱动，故运行噪音声低，无废气，乘坐舒适。 独轨铁路交通的特点是： （1）能耗大。由于其走行装置采用橡胶轮，它与混凝土轨面的滚动摩擦阻力比钢轨大，故其能耗比一般轨道交通大约大40%，且有轻度的橡胶粉尘污染。 （2）运能较小，一般每小时单向最大客运量为1.2万人次。 （3）独轨线路不能与常规的地铁、轻轨等接轨。 （4）道岔结构复杂，笨重，转换时间较长，从而延长了列车折返时间。 （5）列车运行至区间时若发生事故，疏散和救援工作困难。1.1.3 城市轨道交通系统组成 城市轨道交通系统由车辆，供电系统、通信系统、信号系统、自动售检票系统、空调系统、屏蔽门、自动扶梯和电梯、防火、灭火系

14、统、给排水、综合监控系统组成。 1、车辆 城市轨道交通的车辆是用来运输旅客的工具，按有无动力可划分为两大类：拖车（T），本身无动力牵引装置；动车（M），本身有动力牵引装置。在运营时城轨列车一般采用动托结合、固定编组的电动列车形式。城轨车辆不仅要有良好的牵引、制动性能，保证运行安全、正点、快速；同时又要有良好的旅客服务设施，是旅客感到舒适、文明、方便。 2、供电系统 城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当得电压等级的电流形式供给用电设备。 3、通信系统 城市轨道交通的通信系统是传递语言、文字、数据、图像等多种信息的综合业务数字系统。它包括：数字传输、电话交换、高度电话、有线和无线图像、有线广播、时钟、电源等设备系统。 4、信号系统 城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高线路通过能力的重要设备。以前列车的运行，主要是驾驶员根据色灯信号（红、黄、绿）进行操作。而城市轨道交通具有高密度、短间隔、站距短和快速等特点，其信号系统也从传统的方式，即以地面信号的显示传递行车命令，驾驶员按