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高速铁路与铁路信号(三)

发布时间:2012-01-13 作者:付世善 来源:中国通号网 字号:

准移动闭塞的选择

1 选择准移动闭塞

列车运行控制系统是保证列车按照空间间隔控制运行的技术方法,是靠控制列车运行速度的方式来实现的。

运行列车之间必须保持的空间间隔首先是满足制动距离的需要,当然还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行距离。所以根据列控系统采取的不同控制模式会产生不同的闭塞制式。列车间的追踪运行间隔越小,运输能力就越大。

在高速铁路列车运行控制系统前期探索时,最早统一意见的就是决定发展目标-距离式列车运行控制系统,也就是说采用准移动闭塞方式,这是经过长期的选择和体验的结果。

铁道部组织制定的中国列车运行自动控制系统CTCS技术规范中分5个应用等级,各应用等级均采用目标-距离一次制动方式。控制模式是列控系统主要技术特征和性能之一,控制模式也决定了闭塞方式和列车运行间隔,从而决定了运输能力。

我国阶梯式和曲线式分级速度控制都曾用过,取得了经验,好在并未形成规模,CTCS规范推荐采用目标距离控制模式是适宜的,符合国际列控系统的发展趋势。

送38¥彩金下载app广深准高速铁路采用了法国CSEE公司的列控系统TVM300。该系统采用滞后阶梯式速度监控方式,只检查列车进入闭塞分区轨道区段的入口速度,不检查出口速度,因此为确保安全,它需要有一个保护区段,这对线路的通过能力有一定影响,如图1所示。

图1:阶梯式速度监控

图1中实线条为阶梯式速度监控曲线,虚线条为列车实际运行曲线。阶梯式速度监控曲线只控制列车进入闭塞分区轨道区段的入口速度,在闭塞分区范围内速度监控线是条平直线,由司机自行控制减速至下一闭塞分区的入口速度。万一控制不当就会撞上监控曲线的横线或竖线,产生紧急制动。若在最后一个闭塞分区范围内撞上监控曲线,则列车会进入下一个闭塞分区,所以要把下一个闭塞分区设成保护区段。运用实践证明,司机并不喜欢这种控制方式。

秦沈客运专线采用了TVM430列控系统,该系统采用分级速度曲线控制方式进行速度监控,也按速度等级分段制动的,其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度有关,而一般闭塞分区的长度的确定是以线路上运行的最坏性能的列车为依据,对高中速列车混合运行的线路采用这种模式能力是要受到较大影响,如图2所示。

图2:分级速度曲线控制

中国列车运行控制系统CTCS-2级和CTCS-3级,采用目标-距离一次制动模式曲线方式,车载设备根据地面传送来的移动许可和线路数据,车载信号设备根据列车性能计算列车运行速度,若列车接近前方减速点时,即刻生成目标-距离一次制动模式曲线。目标-距离一次制动模式曲线缩短了制动距离,并可根据列车性能给出不同的模式曲线,提高了运输效率,如图3所示。

图3:一次制动与分级速度控制的比较

送38¥彩金下载app图3中由外至内,粗实线为目标-距离一次制动模式的紧急制动曲线:点虚线为目标-距离一次制动模式的常用制动曲线;阶梯式细实线为滞后阶梯式速度监控曲线;点划虚线为分级曲线式监控曲线。

2 准移动闭塞的概念

列控系统有两大基本要素:列车运行控制方式与车地信息传输方式。列控系统往往以两者一来命名,例如,“基于准移动闭塞的列控系统”或“基于无线通信的列控系统”。

与列车运行控制方式紧密相关的有3个概念:一次制动模式、目标-距离和准移动闭塞。

一次制动模式、目标-距离和准移动闭塞是相互关联,相互对应,存在着必然的联系,从三个不同角度来描述的概念。

一次制动模式和目标-距离是列控系统最基本的技术特征,标志着列控系统的技术水平和主要性能,所以介绍列控系统时说的多。准移动闭塞是列控系统采取的闭塞方式,标志着列控系统的追踪间隔,是运输能力的体现,工程设计方面的人员常提及。

准移动闭塞的提法最早见于城轨交通,现铁路方面也开始习惯于如此称呼。

送38¥彩金下载app铁路信号过去概括为“信集闭”,信号是给司机的命令;集中是车站电气集中;闭塞是区间运行间隔控制。

闭塞是控制区间列车运行间隔的方式,其主要的安全需求是防止列车追尾和对撞。列控系统是采取控制列车速度来达到控制区间列车运行间隔的系统,是信号设备的集成,把闭塞的概念包含其中,也可说是实行闭塞的设备。

当今介绍铁路信号时,多见列车运行控制系统,少提闭塞方式,难怪有人提问:区间闭塞那去了?本文以讲基本概念为主,所以题名冠以准移动闭塞,实际上是在讲三者的关系。

2.1三个角度

从列车制动方式角度,有一次制动模式和分级制动模式之分,分级制动模式又可分为阶梯式、曲线式,而阶梯式中又细分为超前式和滞后式。分级制动模式是指列车在制动时按速度等级分步实施制动,有制动-缓解,再制动-缓解,直至停车的过程;一次制动模式是指列车在制动时按常用制动或紧急制动曲线实施一次操作。

从车载信号显示方式角度,有速差式、目标-距离式之分。速差式在车载信号显示屏上仅能显示出列车运行前方闭塞分区入口速度和出口限制速度;目标-距离式在车载信号显示屏上显示出本列车距前行列车所占用轨道区段始端的全长距离和全程制动曲线。引发制动的目标点可以是前行列车所占用轨道区段始端,也可以是其它限速点。当前行列车出清所占用的轨道区段时车载信号显示的距离和全程制动曲线会发生突然前伸。

从闭塞方式角度,有固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞之分。

固定闭塞的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端,后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端,这两个点都是固定的,空间间隔的长度也是固定的,所以称为固定闭塞。

送38¥彩金下载app准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端,而后行列车从最高速度开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定,在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化,而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的,由于要与移动闭塞相区别,所以称为准移动闭塞。

送38¥彩金下载app移动闭塞的追踪目标为前行列车的尾部,与前行列车的走行和速度有关,是随时变化的,后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的,是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的,所以称为移动闭塞。

2。2相互关联

一次制动模式、目标-距离和准移动闭塞是相互关联,相互对应,存在着必然的联系。、

送38¥彩金下载app固定闭塞时列控系统采取分级速度控制模式,是要把速度分级的,两个速度等级间存在一个速差,其对应的信号显示就表达了这个速差意义,所以称为速差式信号显示。固定闭塞中,采用阶梯式速度控制模式时,只要求地对车传输运行前方制动距离范围内闭塞分区空闲个数就行,所以机车信号的信息量就可满足;采用分级速度曲线式控制模式时,还需要地对车传输就近一个闭塞分区的距离和线路参数,列控系统TVM430,地面采用UM2000数字化轨道电路,信息量达228位。

准移动闭塞时车载列控设备给出的一次连续的制动速度控制曲线是根据目标距离、线路参数和列车自身的性能计算而定,线路参数可以通过地对车信息实时传输。因为给出的制动速度控制曲线是一次连续的,需要一个全制动距离内所有的线路参数,地对车信息传输的信息量相当大,可以通过无线通信、数字轨道电路、轨道电缆、应答器等地对车信息传输系统传输。据测算信息量应当在250位以上。

实现何种闭塞方式需要车地信息传输系统的技术支撑。车地信息传输系统有足够的信息量,可以把全制动距离内所有的线路参数和目标距离传输给车载列控设备,车载列控设备才能给出一次连续的制动速度控制曲线,才能实现准移动闭塞。

制动模式、显示方式和闭塞方式相互关联如表1所示。

表1:制动模式、显示方式和闭塞方式相互关联表

3 准移动闭塞的优越性

准移动闭塞的优越性就是目标-距离一次制动模式的优越性。

3。1准移动闭塞的列车运行追踪间隔要小于固定闭塞

固定闭塞的每个闭塞分区都要满足每一速度级差的制动距离加上确认信号时间内列车的走行距离,而且还以制动性能最差的列车为准,所以闭塞分区的长度较长。列车运行追踪间隔也是以制动性能最差的列车为准,以固定的若干个闭塞分区来计算,列车开始制动起始点为闭塞分区始端。

目标-距离一次制动模式制动的起始点是车载信号设备根据自身列车性能计算的,不是由闭塞分区分界点来决定的,没有速度等级的划分,闭塞分区长度与制动无关,可以按轨道电路性能等长设计。所以列车运行追踪间隔准移动闭塞的要小于固定闭塞。

3.2准移动闭塞适用于不同性能的列车混合运输

固定闭塞的最小闭塞分区长度是由性能最差的列车来决定的,对性能良好的列车是一种损失,准移动闭塞时,不同性能不同速度的列车可以根据本身性能决定制动的起始点和模式曲线。

3.3驾驶轻松,舒适度好,全制动过程缩短,提高了旅行速度

目标-距离一次制动模式司机能知道从最高速到目标点(停车点或限速点)全程的平滑的速度曲线(含速度和距离),所以司机采用一次制动,与分级速度控制相比,减少了制动-缓解,再制动-缓解的过程,司机驾驶轻松,旅客舒适度好,全制动过程缩短,提高了旅行速度。

3.4便于设计和施工

准移动闭塞的能力闭塞分区长度关系不大,所以闭塞分区原则上可以等长划分,可以充分利用轨道电路的最大长度,节省设备,也减小了设计的工作量,并便于施工。

3.5安全性和可用性提高

CTCS-2的目标距离是靠轨道电路提供的信息计算的,由于信息量有限,目标距离的长度有限,但足够。CTCS-3的目标距离是靠无线传送的信息计算的,信息量大,可以更提前预告。也就是说司机距前行列车较远有可能获得目标距离,司机更事先早知道。

在不考虑前行列车后退的前提下,全程的平滑的速度曲线只会前伸,不会丢失,系统可以容忍瞬时的信息中断,例如无线通信规定容许中断6s以下,又例如,列车过道岔侧向无电码化时,即使CTCS-2没有无线通信,也能智能掌握道岔区段的长度而安全渡过。

送38¥彩金下载app采用固定闭塞的列控系统基于机车信号,机车信号稍不稳定,就导致闪白灯或制动,造成司机不满意,旅客受惊。我们曾下很大的功夫提高机车信号的安全性、可靠性、连续性,曾下很大功夫研究进路电码化、车站闭环电码化等,这对机车信号主体化是非常必要的。固定闭塞的列控系统对车地信息传输的连续性要求很高。但是目标-距离一次制动模式的列控系统由于智能化能容忍瞬时的信息中断,使列控系统的安全性和可用性提高了。

CTCS-3的工程开通初期,无线通信网络不可能即时稳定,可以暂时加大容许中断信息的时间,以求系统稳定,即使无线通信长时间中断,还可以系统降级为CTCS-2模式,不会影响正常运输,如此的系统设计才能保证CTCS-3的顺利开通。从系统设计角度看,准移动闭塞具有更多的宽容度。

所以,闭塞制式从固定闭塞发展到准移动闭塞是一个重要的里程碑。

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