三区间信号自动控制

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1、一 区间闭塞基本概念,2,1.1 概述,区间的概念定义：铁路线路以车站（线路所）为分界点划分为若干区间。区间界限：进站信号机柱或站界标的中心线。,3,甲站,站间区间,乙站,站内,站内,1.1 概述,4,1.1 概述,区间信号自动控制,5,1.1 概述,目的： 保证列车在区间内的行车安全。 在保证列车行车安全的前提下，提高列车运行效率。 实现方法：闭塞 区间信号自动控制的关键技术 列车定位技术。 车与地面之间双向通信技术。 列车完整性检测。,8,1.1 概述,9,站间闭塞,自动闭塞,人工闭塞,半自动闭塞,站间自动闭塞,空间间隔闭塞,固定自动闭塞,准移动自动闭塞,移动自动闭塞,1.1 概述,10,

2、站间闭塞 定义：以站间区间为闭塞单位，在一个站间区间内，任意时刻同方向上只允许有一辆列车运行的闭塞方法。 分类：,站间闭塞,人工闭塞,半自动闭塞,站间自动闭塞,1.2 站间闭塞,11,1.2 站间闭塞,人工闭塞：定义：人工检查区间状态和办理或交接占用区间凭证。 分类：,人工闭塞,电话闭塞（备用制式）,电报闭塞,电气路签闭塞（标准制式）,电气路牌闭塞,12,1.2 站间闭塞,半自动闭塞：定义：人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车，列车出站后，出站信号机自动关闭。 分类：,继电半自动闭塞,64D型继电半自动闭塞,64F型继电半自动闭塞,64Y型继电半自动闭塞,路签/路牌半自动闭塞,无线半自动闭塞,

3、半自动闭塞,13,系统构成：优点：运行效率高于人工闭塞。,1.2 站间闭塞,14,站间自动闭塞：定义：车站之间能自动向区间发车，不需要人工办理闭塞手续的闭塞方式。此闭塞方式既属于站间闭塞方式，也属于自动闭塞方式。优点：运行效率高于半自动闭塞。,1.2 站间闭塞,15,1.3 自动闭塞,自动闭塞： 定义：根据列车运行和线路状态自动变换信号显示，而使列车凭信号显示行车的闭塞方法。 分类：,自动闭塞,站间自动闭塞,固定自动闭塞,准移动自动闭塞,移动自动闭塞,16,1.3 自动闭塞,固定自动闭塞： 定义：将一个区间划分为若干个闭塞分区，根据列车运行和闭塞分区状态，自动变换通过信号机的显示，司机凭信号显

4、示行车的闭塞方法。,17,1.3 自动闭塞,特点： 追踪目标点固定 制动点固定 空间最小间隔长度固定分类： 按通过信号机的显示： 二显示,18,1.3 自动闭塞,三显示四显示,19,1.3 自动闭塞,按实现方式：不对称脉冲自动闭塞极频自动闭塞（微电子）交流计数电码自动闭塞计轴自动闭塞移频自动闭塞4/8/18信息移频自动闭塞 UM71自动闭塞 ZPW-2000A自动闭塞 UM2000自动闭塞,20,准移动自动闭塞 系统设置同固定自动闭塞 特点： 追踪目标点固定 制动点不固定 空间间隔长度不固定虚拟闭塞 特点： 利用计算机虚拟技术，按准移动自动闭塞方式实现闭塞功能。 在特定条件下，运行效率接近移动

5、自动闭塞。,1.3 自动闭塞,21,1.3 自动闭塞,移动自动闭塞：定义：区间不是固定的划分为若干个闭塞分区，而是利用先进的卫星定位技术、通信技术和自动控制技术，使前后列车自动保持一定的（合适）间隔。特点： 追踪目标点不固定 制动点不固定 空间间隔长度不固定优点：行车密度更大，通过能力更强。,二 区间信号自动控制 关键技术,23,2.1 概述,关键技术分类 列车定位技术 精确性 覆盖性 可靠性和安全性 可维护性 列车-地面双向通信 实时性 可靠性 安全性 列车完整性检测 实时性 可靠性 安全性,24,2.2 列车定位技术,列车定位技术分类,25,2.2 列车定位技术,26,2.2 列车定位技术

6、,27,2.3 列车-地面双向通信,应用特点 类似于航空指挥通信。 环境不同：列车与地面之间有隧道、山区、高层建筑 指挥范围方面不同：列车经历几公里到几百公里范围内必有车站，区间又有多个列车在运行，车站又有不少列车停留；此外，列车又有电气化干扰等。 要求 高可靠性 实时性 安全可用性,28,2.3 列车-地面双向通信,分类,29,2.4 列车完整性检查,方法 轨道电路方式 无线方式 由列车尾部发出无线电信号给本列车的机车上车载装置，一旦此信号中断，则可以认为列车完整性出现问题。 加速度对比,30,2.4 列车完整性检查,列车制动气管压力方式列车司机通过检查列车制动气管压力是否有突变来判断，或者

7、通过某种电子装置检测其压力变化来确定，因为在正常状态，列车管压力是平稳的，若发生列车车辆车钩断裂而分成两部分时，压力即会发生异常。,31,2.5 查询应答器,功能对照,32,2.5 查询应答器,车载查询器： 能量发送线路； 信息接收线路； 车载信息接收处理器地面应答器： 能源接收器； 存储数据器； 谐振发射线路。,33,2.5 查询应答器,构成: 在线路上按照一定的间隔沿线布置应答器，应答器可以安装在轨道一侧，也可以安装在两根钢轨之间，在应答器的内部存储包括：定位、限速、坡度等数据信息。优点：信息量大（距离、目标速度、线路速度等）。 缺点：机车只有通过地面应答点，才能得到列车前行信息，影响区间

8、通过能力。,34,基本原理:第一组线圈：机车线圈发送一定高频电流，地面线圈接收，故地面应答器无须供电。第二组线圈：地面信息经并串转换调制高频震荡器，产生调频波经地面发送线圈发送；机车接收经放大、鉴频、串并变换，把信息送到计算机。,2.5 查询应答器,35,2.5 查询应答器,安全性 为了保证位置信息的安全性，在编码时，预置在地面应答器中的信息设置了循环冗余校验码(CRC)码，通过对接收到的信息进行“三选二”，甚至“五选四”，保证了其传输的安全性。查询-应答器还可以与其他定位方式结合起来使用，通过智能处理剔除不合理的数据，进一步提高位置信息的安全性。不同的应用环境、不同的用途，应答器中的编码内容

9、和长度都可能存在不同。,36,2.5 查询应答器,作用 作为列车定位信标。作为线路地理信息车-地通信的信道。把一些固定的地理信息，如：列车运行前方的弯道曲率及长度、坡道坡度及长度、限速区段长度及限速值等固定信息和位置信息一起存储在应答器中，传输到列车上。在以轨道电路作为ATC控制信息传输通道的线路上，可以大大降低轨道电路需传输的信息量，从而降低ATC信号的传输频率，改善信息传输距离。,37,2.5 查询应答器,分类,38,2.5 查询应答器,典型应用查询-应答器列车定位在欧洲应用比较广泛，欧洲查询-应答器EUROBALISE的信号特征参数为： 车载查询器中产生能量信号频率的信号频率为：27.0

10、95MHz。地面应答器的编码器将存储器中的信息进行编码后，以4.237MHz的中心频率及282KHz的上下边频对进行移频键控调制后发送。欧洲铁联对EUROBALISE的编码要求中规定了长码和短码两种，长码为1024个bit位，短码为341个bit位。为了保证位置信息的安全性，在编码时，预置在地面应答器中的信息设置了75bit的循环冗余校验码(CRC)码；编码信息的码率为565Kbps，短码的适用速度为500km/h以内，长码的适用速度为300km/h以内。,39,2.6 轨道电缆,功能对照,40,2.6 轨道电缆,构成 地面： 两根回线是交叉设置，其中一根固定在钢轨中间的枕木上，而另一个则固定

11、在一个钢轨的轨颈底部。 两根电缆在每隔一定距离（如100米）相互交叉一次。 这种交叉有下列作用： 避免轨道牵引回流对轨道电缆可能造成的干扰，提高其信息传输可靠性 作为列车定位的依据。,41,2.6 轨道电缆,我国 在大瑶山隧道内由于常年流水不断，严重影响了隧道内轨道电路的正常应用。 经过铁道部有关部门的合作开发与研制，设计了由交叉式轨道电缆向运行列车提供移频信息、由计轴闭塞设备检查列车占用的信号系统，较好地解决了困扰该区段列车运行的技术难题。 在该系统中，交叉式轨道电缆仅负责向列车单方向传送机车信号信息，并没有列车定位的功能。,42,2.7 GPS定位原理,定义 GPS是全球定位系统(Glob

12、al Positioning System)的简称，是利用空间卫星作为导航台完成无线电定位的系统，可以提供高精度、可连续的、实时的、三维坐标、三维速度分量的定位系统。,43,2.8 惯性导航,功能划分,44,2.9 轨道电路概述,轨道电路工作原理及用途 定义：以铁路线路的两根钢轨为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上发送设备和接收设备构成的电路。,45,原理： 调整状态： 定义：轨道电路空闲，线路完好，受电端工作正常时的轨道电路状态。 电流流经钢轨和GJ，GJ吸起 ，信号开放。分路状态： 定义：两轨条间被列车轮对短路或其它导体连接，使轨道电路受电端设备能够反应轨道被占用的轨道电路状态。 轨

13、道电路轮对分路，轮对电阻小于RGJ，URX电压增加，IGJ电流下降，GJ落下，信号关闭。断轨状态： 定义：轨道电路的钢轨被折断（电气切断），轨道电路受电设备能反映钢轨断轨时的轨道电路状态。 IGJ近似为0，GJ落下 ，信号关闭。,2.9 轨道电路概述,46,2.9 轨道电路概述,作用： 检查轨道电路控制区段的状态（是否有车占用）将地面轨道电路信号与机车设备相联系，进一步实现列车运行控制。,47,轨道电路分类 按工作原理： 闭路式 开路式 电源和GJ在同一端，平时GJ落下，有车占用时GJ吸起。优点：反应迅速，耗电少，适用于驼峰、半自动闭塞。缺点：平时不能检查轨道电路的完整性。,2.9 轨道电路概

14、述,48,2.9 轨道电路概述,按牵引电流通过方式： 单轨条轨道电路：以一根钢轨做牵引电流回线。 缺点：限制轨道长度，要增加防护设备。 优点：设备简单。,49,2.9 轨道电路概述,双轨条轨道电路：以两根钢轨作为牵引电流的回线，通过扼流变压器传递牵引电流。 优点：与单轨条相比，性能稳定，轨道极限长度大。 缺点：结构复杂，成本高，因两钢轨牵引电流不平衡，而在附加线圈上产生干扰电动势，故在送、受端加防护设备。,50,按闭塞分区的分隔方法： 绝缘节式轨道电路 相邻闭塞分区用绝缘节进行分隔。 优点：设备简单。 缺点：可靠性不高，给无缝线路的运用造成困难，降低了轨道强度，电化区段要增加相应的防护措施。,

15、2.9 轨道电路概述,发送设备,接收设备,发送设备,接收设备,51,无绝缘式轨道电路无电气分隔：相邻轨道电路的发送和接收设备连在钢轨同一点，以不同的信息特征（载频）来区分。,2.9 轨道电路概述,52,2.9 轨道电路概述,有电气分隔：利用LC谐振槽路的阻抗特性原理来实现电气隔离。工作原理：F1设置L1C1谐振单元F2设置L2C2C3谐振单元对于F2频率:L1C1串联谐振=短路L2C2C3呈容性=C2，并与26米的钢轨电感L对F2并联谐振=高阻。进而，使频率F2只能在本区段传递而不能向F1区段传递。对于F1频率:原理同上。,53,2.9 轨道电路概述,按道岔区段轨道电路连接方式： 并联式：利用

16、道岔跳线和道岔绝缘使道岔区段（直、弯股）形成并联电路。 要求：GJ要装在能够检查跳线完整的轨道上，并采用双跳线。 缺点：不能检查钢轨的完整性。（断轨时，有车占用也不能使轨道电路分路）。,GJ,54,2.9 轨道电路概述,串联式： 利用道岔跳线和绝缘节使道岔区段形成串联电路。 优点：检查钢轨完整性。 缺点：结构复杂，钢轨绝缘和跳线多，维护困难。,55,按信号电流性质： 直流：连续式和脉冲式 不对称脉冲自动闭塞 极频自动闭塞交流： 50Hz、25Hz相敏轨道电路 （微电子）交流计数电码自动闭塞 移频自动闭塞 4/8/18信息移频自动闭塞 UM71自动闭塞 ZPW-2000A自动闭塞 UM2000自动闭塞,2.9 轨道电路概述,56,2.9 轨道电路概述,