第一篇：城市軌道交通閉塞區(qū)間技術(shù)研究

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

課題名稱：城市軌道交通閉塞區(qū)間

技術(shù)研究設(shè)計(jì)

專 業(yè) 系 軌 道 交 通 系 班 級(jí) 城軌092 學(xué)生姓名 賀鑫 指導(dǎo)老師 傅宗純

完成日期

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)格式

2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

一．課題名稱：

軌道交通區(qū)間閉塞技術(shù)研究

二．指導(dǎo)老師：

傅宗純

三．設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 1.課題概要

區(qū)間閉塞是保證區(qū)間行車安全以及提高區(qū)間運(yùn)輸效率的一種重要技術(shù)。隨著列車運(yùn)行速度越來(lái)越高、行車密度越來(lái)越大，軌道交通對(duì)區(qū)間閉塞技術(shù)的要求也越來(lái)越高。

到目前為止，鐵路區(qū)間閉塞技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了六個(gè)階段：電報(bào)或電話閉塞、路簽或路牌閉塞、半自動(dòng)閉塞、自動(dòng)閉塞[1]、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞及移動(dòng)閉塞[2][3]。（準(zhǔn)）移動(dòng)閉塞技術(shù)已在高鐵及部分城市的地鐵中被廣泛采用。而自動(dòng)閉塞是對(duì)半自動(dòng) 閉塞技術(shù)的總結(jié)和完善，同時(shí)又是（準(zhǔn)）移動(dòng)閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)，在閉塞技術(shù)的發(fā)展中起到承上啟下的作用?？梢哉f(shuō)，只有在準(zhǔn)確深入理解自動(dòng)閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)上，才有可能真正理解（準(zhǔn)）移動(dòng)閉塞。

軌道電路技術(shù)是區(qū)間閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。從傳統(tǒng)的有絕緣節(jié)軌道電路到先進(jìn)的無(wú)絕緣節(jié)軌道電路，軌道電路的功能經(jīng)歷了從單純的檢測(cè)軌道占用到既能檢測(cè)軌道占用又能發(fā)送行車信息的轉(zhuǎn)變。研究軌道電路技術(shù)是理解先進(jìn)的區(qū)間閉塞技術(shù)的前提。

通過(guò)對(duì)此課題的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握區(qū)間自動(dòng)閉塞技術(shù)的發(fā)展歷程及工作原理，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)基本理論和自身具備的技能來(lái)分析問(wèn)題的能力，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)并結(jié)合具體情況解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)從我國(guó)的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，激發(fā)學(xué)生利用自身具備的知識(shí)和技能認(rèn)真工作、報(bào)效祖國(guó)的愛(ài)國(guó)熱情，提升學(xué)生的職業(yè)責(zé)任感和榮譽(yù)感，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的自信心。

2.設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求

1）了解區(qū)間閉塞技術(shù)的種類及發(fā)展歷程。

2）對(duì)比分析半自動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的工作原理及其優(yōu)劣。

3）分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的優(yōu)劣。

4）分析移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與移動(dòng)閉塞的優(yōu)劣。5）分析無(wú)絕緣軌道電路的工作原理，對(duì)比分析法國(guó)UM71與我國(guó)ZPW2000無(wú)絕緣軌道電路的優(yōu)劣。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

四．設(shè)計(jì)參考書(shū)

[1] 佟立本主編.鐵道概論（第五版）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.[2] 林瑜筠主編.鐵路信號(hào)新技術(shù)概論（修訂版）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.[3] 林瑜筠主編.鐵路信號(hào)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.[4] 張鐵增主編.信號(hào)工[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.五．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容

1.封面 2.目錄

3.內(nèi)容摘要（200—400字左右，中英文）4.引言

5.正文（設(shè)計(jì)課題，內(nèi)容與要求，設(shè)計(jì)方案，原理分析，設(shè)計(jì)過(guò)程及特點(diǎn)）6.設(shè)計(jì)圖紙 7.結(jié)束語(yǔ)

8.附錄（圖表，材料清單，參考資料）

六．設(shè)計(jì)進(jìn)程安排

第1周：資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第2周：了解區(qū)間閉塞技術(shù)的發(fā)展歷程。

第3-6周：對(duì)比分析半自動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的工作原理及其優(yōu)劣；分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的優(yōu)劣；分析移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與移動(dòng)閉塞的優(yōu)劣；分析無(wú)絕緣軌道電路的工作原理，對(duì)比分析法國(guó)UM71與我國(guó)ZPW2000無(wú)絕緣軌道電路的優(yōu)劣。

第7周：檢查，完成說(shuō)明書(shū)，打印，裝訂。第8周：畢業(yè)答辯準(zhǔn)備及答辯。

七．畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求

答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)或畢業(yè)論文.專題報(bào)告等必要資料交給指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見(jiàn)。

學(xué)生答辯時(shí)對(duì)自述部分應(yīng)寫出書(shū)面提綱，內(nèi)容包括課題任務(wù)，目地和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法，成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。

答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問(wèn)題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論，知識(shí)，設(shè)計(jì)與計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力，創(chuàng)新能力。

2.畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

文字要求：說(shuō)明書(shū)要求打?。▓D紙除外），不能手寫。文字通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無(wú)錯(cuò)別字，不允許抄襲。

圖紙要求：按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程文字書(shū)寫。

曲線圖表要求：所有曲線，圖表，線路圖，程序框圖，示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫(huà)，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。

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摘要

（宋體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，字間加2字符的空格，固定行距

20磅）

本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)針對(duì)城市軌道交通閉塞區(qū)間技術(shù)進(jìn)行研究，了解閉塞區(qū)間的發(fā)展歷程，了解半自動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的工作原理及其優(yōu)劣。了解準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與自動(dòng)閉塞技術(shù)的優(yōu)劣。分析移動(dòng)閉塞的工作原理，并對(duì)比分析準(zhǔn)移動(dòng)閉塞與移動(dòng)閉塞的優(yōu)劣。分析無(wú)絕緣軌道電路的工作原理，對(duì)比分析法國(guó)UM71與我國(guó)ZPW2000無(wú)絕緣軌道電路的優(yōu)劣。重點(diǎn)研究移動(dòng)閉塞技術(shù)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、優(yōu)劣以及在城市軌道交通中的應(yīng)用；移動(dòng)閉塞系統(tǒng)列車組合定位導(dǎo)航技術(shù)；移動(dòng)閉塞條件下地鐵車輛的運(yùn)行優(yōu)化以及城市軌道交通移動(dòng)閉塞系統(tǒng)后備模式的研究。

（宋體小四號(hào)，固定20磅行距，段前0.5行，首行縮進(jìn)2字符）關(guān)鍵詞：閉塞區(qū)間

半自動(dòng)區(qū)間

自動(dòng)閉塞 移動(dòng)閉塞

（關(guān)鍵詞：宋體小四，加粗）（具體詞：宋體小四，詞間加2字符空格）

加分頁(yè)符

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This training program design specifications for urban rail traffic block interval technology research, understand block in the course of development of interval, understanding the semi-automatic block and automatic block technology principle of work and its quality.Understand the working principle of moving-like block, and comparative analysis of moving-like block and automatic block technology of the pros and cons.Analysis of the moving block work principle, and comparative analysis of moving-like block and moving block of the pros and cons.No insulation track circuit analysis of the working principle, comparative analysis in China and France UM71 ZPW2000 no insulation track circuit of the pros and cons.Key research moving block technology the working principle, system structure, function, actor and application in urban rail transit;Moving block system train combination orientation navigation technology;Moving block under the conditions of metro vehicle operation optimization of urban rail transit and moving block system back-up mode.6 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

（宋體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，字間加2字符的空格，固定行距

20磅）

第１章 城市軌道交通閉塞區(qū)間概述.........................................................................................................3 1.1 城市軌道交通概述（標(biāo)題：宋體四號(hào)，加粗，固定行距20磅，段前0.5行，大綱級(jí)別2級(jí)）.............................................................................................................................................3 1.2 城市軌道交通閉塞區(qū)間的功能??????????? 1.3 城市軌道交通閉塞區(qū)間的組成

1.4 城市軌道交通閉塞區(qū)間的發(fā)展 1.5 城市軌道交通區(qū)間技術(shù)應(yīng)用 第2章

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)

1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求.............................................................................................................................3 第n章 心得體會(huì).........................................................................................................................................4 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................................4 附□□表（圖、件）.....................................................................................................................................4（目錄自動(dòng)生成，宋體五號(hào)，加粗，固定行距20磅）

加分頁(yè)符

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第１章 城市軌道交通閉塞區(qū)間概述

（楷體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，固定行距20磅，大綱級(jí)別1級(jí)）

1.1城市軌道交通概述

一 城市軌道交通的定義和特點(diǎn)

城市中，使用車輛在固定導(dǎo)軌上運(yùn)行并主要用于城市客運(yùn)的交通系統(tǒng)稱為城市軌道交通。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市公共交通常用名詞術(shù)語(yǔ)》（GB5655---1999）中，將城市軌道交通定義為“通常以電能為動(dòng)力，采取輪軌運(yùn)轉(zhuǎn)方式的快速大運(yùn)量公共交通之總稱?！?/p>

城市軌道交通是城市公共交通的一個(gè)重要組成部分，隨著城市的不斷發(fā)展，它逐漸成為城市主要的交通工具。它以其鮮明的特點(diǎn)，贏得了城市管理者和市民的青瞇，成為“城市交通的主動(dòng)脈。”它的特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。安全

城市軌道交通大部分與地面隔離，其特定的路權(quán)方式使系統(tǒng)安全可靠。此外，因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ň哂羞\(yùn)量大的特點(diǎn)，人們?cè)谠O(shè)計(jì)、建設(shè)、管理以及資金的投入方面，對(duì)其安全也特別重視?？旖?/p>

城市軌道交通的線路條件不受地面環(huán)境影響，并且有良好的控制系統(tǒng)，速度快。準(zhǔn)時(shí)

城市軌道交通在其專用的軌道上行駛，在可靠技術(shù)下，按照運(yùn)營(yíng)計(jì)劃行駛，一般都會(huì)正常準(zhǔn)時(shí)運(yùn)營(yíng)。舒適

城市軌道交通都有良好的環(huán)控體系和候車環(huán)境，乘車舒適性好。5 運(yùn)量大

城市軌道交通的車廂空間大，一列城市軌道交通列車可載1400人以上。6 無(wú)污染（或少污染）

城市軌道交通的動(dòng)力是電能，沒(méi)有污染。7 占地少，不破壞地面景觀

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城市軌道交通的線路主要在地下，占用城市地面面積少，不會(huì)破壞地面景觀。

但是，城市軌道交通也存在如建設(shè)投資大、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不易調(diào)整、運(yùn)營(yíng)成本高、條件技術(shù)要求高等缺點(diǎn)。

二 城市軌道交通的類型

按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通（簡(jiǎn)稱城軌）可以劃分成不同的類型。如按軌道空間位置劃分，可分為鐵道、地面鐵路和高架鐵路；按鐵道形式劃分，可分為重軌鐵路、輕軌鐵路和獨(dú)軌鐵路；按服務(wù)區(qū)域劃分，可分為市郊鐵路、市內(nèi)鐵路和區(qū)域快速鐵路等。由于目前各國(guó)對(duì)城市軌道交通的劃分尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成城市軌道交通的類型也不是很明確。1 地鐵

地下鐵道交通（簡(jiǎn)稱地鐵）是一種在城市中修建的快速、大運(yùn)量的軌道交通，通常以電力牽引，其單向高峰小時(shí)客運(yùn)能力可達(dá)30000人次以上，它的線路通常設(shè)在地下隧道內(nèi)，也有的在城市中心以外區(qū)域從地下轉(zhuǎn)到地面或高架橋上。目前世界上一些著名的特大城市，如紐約、倫敦、巴黎、莫斯科、東京、北京、上海等，均已形成一定的城市軌道（簡(jiǎn)稱城軌）交通規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)，且以地鐵為主干，延伸到城市的各個(gè)方向。地鐵具有以下特征；

（1）全部或大部分線路建于地面以下。（2）建設(shè)費(fèi)用大、周期長(zhǎng)、成本回收慢。

（3）行車密度大，速度高。

（4）客運(yùn)量大，一般在高峰時(shí)單向客運(yùn)量為3～7萬(wàn)人次∕h。（5）地鐵列車的編組數(shù)決定于可量和站臺(tái)的長(zhǎng)度，既安全，又舒適。

（6）地鐵車輛的消聲減振和防火均有嚴(yán)格要求，既安全，又舒適。

（7）供電的制式主要有直流750V第三軌受電或直流1500V架空線受電。2 輕軌

城市輕軌鐵路（簡(jiǎn)稱輕軌）泛指高峰時(shí)單向運(yùn)量在1萬(wàn)～3萬(wàn)人次∕h的中等運(yùn)量的軌道交通系統(tǒng)。輕軌是在老式的地面有軌電車的基礎(chǔ)是發(fā)展起來(lái)的，在西歐、北美等地已經(jīng)成為城市公共交通投資的主流。

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輕軌與一般的鐵路相比，具有以下特征：

（1）線路可以為地面、地下和高架混合型，一般與地面道路完全隔離，用半封閉或全封閉專用車道。

（2）建設(shè)費(fèi)較少，每公里線路造價(jià)僅為地鐵的1∕5～1∕2.（3）中等運(yùn)量，每小時(shí)單向運(yùn)輸能力一般為2萬(wàn)～4萬(wàn)人次，介于地鐵和公共汽車之間。

（4）輕軌車輛有單節(jié)4軸車、雙節(jié)單絞6軸和3節(jié)雙絞8軸車等。（5）對(duì)車輛和線路的消聲喝減振有較高要求。

（6）供電制式以直流750V架空線（或第三軌）供電為主，也有部分采用1500V和直流600V供電。市郊鐵路

市郊鐵路是指城市市區(qū)與郊區(qū)、尤其是遠(yuǎn)郊區(qū)聯(lián)系起來(lái)的長(zhǎng)距離城市軌道交通系統(tǒng)。它主要為短途、通勤的旅客提供運(yùn)輸服務(wù)，故也稱為通勤鐵路（commuter rail）或地區(qū)鐵路（regional rail）。現(xiàn)在其概念范圍也在擴(kuò)大，包括了城際間直達(dá)的高速鐵路，俗稱“快軌”。

和其他的軌道交通形式相比，它具有如下特點(diǎn)：（1）站間距大

（2）速度快，最高速度可達(dá)100km∕h以上。

（3）建設(shè)成本低，一般每公里線路造價(jià)大約是地鐵的1∕10～1∕15。（4）運(yùn)量大，單向運(yùn)送能力高達(dá)60000～80000人次∕h。4 獨(dú)軌

獨(dú)軌鐵路簡(jiǎn)稱獨(dú)軌，是指車輛在一般軌道上運(yùn)行的一種軌道交通系統(tǒng)。通常分為跨坐式和懸掛式兩種類型。前者車輛的走行裝置跨騎在走行軌道上，其車體重心處于走行軌道的上方。后者車體懸掛于可在軌道梁上行走的走行裝置的下面，其重心處于走行裝置的下面。

獨(dú)軌交通的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）線路多架于空中，可充分利用城市空間，適宜于在大城市的繁華中心區(qū)建設(shè)，具有交通和旅游觀光的雙重作用。

（2）線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用低，為地鐵的1∕3左右。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

（3）能實(shí)現(xiàn)大坡度和小半徑曲線運(yùn)行，可繞行城市的建筑物。（4）一般采用輕型車輛，列車編組為4～6輛。

（5）走行裝置采用空氣彈簧和橡膠輪結(jié)構(gòu)，并采用電力驅(qū)動(dòng)，故運(yùn)行噪聲低，無(wú)廢氣，乘坐舒適。獨(dú)軌鐵路交通的缺點(diǎn)是：

（1）能耗大。由于其走行裝置采用橡膠輪，它與混凝土軌面的滾動(dòng)摩擦阻力比鋼輪軌大，故其能耗比一般軌道交通大約大40％，且有輕度的橡膠粉塵污染。

（2）遠(yuǎn)能較小。一般每小時(shí)單向最大客運(yùn)量為1.2萬(wàn)人次。（3）獨(dú)軌線路不能與常規(guī)的地鐵、輕軌等接軌。

（4）道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，笨重，轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了列車折返時(shí)間。（5）列車運(yùn)行至區(qū)間時(shí)若發(fā)生事故，疏散和救援工作困難。

三 城市軌道交通系統(tǒng)的組成

城市軌道交通系統(tǒng)由車輛、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票、暖通空調(diào)、屏蔽門、自動(dòng)扶梯和電梯、防火、滅火系統(tǒng)、給排水、綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成。車輛

城市軌道交通的車輛是用來(lái)運(yùn)輸旅客的工具，按有無(wú)動(dòng)力可分為兩大類：拖車（T），本身無(wú)動(dòng)力牽引裝置；動(dòng)車（M），本身帶有動(dòng)力牽引裝置。在運(yùn)營(yíng)時(shí)城軌列車一般采用動(dòng)托結(jié)合、固定編組的電動(dòng)列車組形式。城軌車輛不僅要有良好的牽引、制動(dòng)性能，保證運(yùn)行安全、正點(diǎn)、快速；同時(shí)又要有良好的旅客服務(wù)設(shè)施，使旅客感到舒適、文明、方便。

2供電系統(tǒng)

城市軌道交通供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過(guò)城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)的電流形式供給用電設(shè)備。通信系統(tǒng)

城市軌道交通的通信系統(tǒng)是傳遞語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等多種信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字系統(tǒng)。它包括：數(shù)字傳輸、電話交換、高度電話、有線和無(wú)線圖像、有線廣播、時(shí)鐘、電源等設(shè)備系統(tǒng)。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 信號(hào)系統(tǒng)

城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全和提高線路通過(guò)能力的重要設(shè)備。以前列車運(yùn)行，主要是駕駛員根據(jù)色燈信號(hào)（紅、黃、綠）進(jìn)行操作。而城市軌道交通具有高密度、短間隔、站距短和快速等特點(diǎn)，其信號(hào)系統(tǒng)也從傳統(tǒng)的方式，即以地面信號(hào)的顯示傳遞行車命令，駕駛員按行車規(guī)則操作列車的運(yùn)行的方式，發(fā)展到按地面發(fā)送的信號(hào)自動(dòng)監(jiān)控列車速度和自動(dòng)調(diào)整列車追蹤間隔的方式。實(shí)現(xiàn)這一方式的關(guān)鍵設(shè)備是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control System）。其他

自動(dòng)售檢票、暖通空調(diào)、屏蔽門、自動(dòng)扶梯和電梯、防火、滅火系統(tǒng)、給排水、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等環(huán)控設(shè)備，在保證乘客有一個(gè)良好的候車環(huán)境達(dá)到同時(shí)，更保證了乘客能夠安全、快捷地乘坐列車。

1.2城市軌道交通閉塞區(qū)間的功能

1.3 城市軌道交通閉塞區(qū)間的組成 12 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

1.4 城市軌道交通閉塞區(qū)間的發(fā)展

1.5 城市軌道交通區(qū)間技術(shù)應(yīng)用 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

第2章 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)

移動(dòng)閉塞的概念雖然很早就提出了，但是受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，國(guó)內(nèi)外的研究都僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。到了二十世紀(jì)八十年代，計(jì)算機(jī)、通信、控制等3C技術(shù)迅猛發(fā)展，人們又重新開(kāi)始對(duì)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)進(jìn)行研究。目前，在城市軌道交通領(lǐng)域比較有代表性的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)主要有Alcatel的SelTrac MB系統(tǒng)Alstom的URBALIS 300系統(tǒng)、Bombardier的CITYFLO*650系統(tǒng)、GE的AATC系統(tǒng)、Siemens的Meteor系統(tǒng)等等。目前投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的車一地?cái)?shù)據(jù)通信多采用感應(yīng)環(huán)線(Inductive Loop)方式，部分線路也采用無(wú)線擴(kuò)頻(Radio Frequency)方式。

2．1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)

2．1．1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2．1．1．1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展史

在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)一百多年的歷史中，共經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段。在20世紀(jì)60年代以前，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)基本上沿襲了大鐵路的信號(hào)系統(tǒng)，由信號(hào)機(jī)、聯(lián)鎖設(shè)備、軌道電路、閉塞設(shè)備、機(jī)車信號(hào)、自動(dòng)停車以及調(diào)度集中等傳統(tǒng)的信號(hào)設(shè)備組成的。這是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的第一階段——傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)階段。

隨著工業(yè)化程度的提高，世界城市人口急劇膨脹，從而對(duì)城市軌道交通的載客能力提出了越來(lái)越高的要求?？s短行車間隔是提高載客能力最有效的方法之一。自上世紀(jì)70年代起，世界上一些著名的信號(hào)廠商，如英國(guó)的WestingHouse、德國(guó)的Siemens、日本的Hitachi等相繼推出新穎的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(AutomaticTrain Control，簡(jiǎn)稱ATC)。這是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的第二階段——現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)階段，這一時(shí)期的信號(hào)系統(tǒng)以ATC系統(tǒng)為核心。

最早的ATC系統(tǒng)采用固定閉塞卷q式，利用音頻軌道電路來(lái)實(shí)現(xiàn)列車定位、速度碼的傳輸，采用階梯式速度曲線來(lái)控制列車。采用這種方式的列車控制系統(tǒng)控制精度不高，舒適度較差。此外，由于閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的劃定按照最長(zhǎng)列車、滿載、最高允許速度、最不利制動(dòng)率及最小列車運(yùn)行聞隔時(shí)間等最嚴(yán)格條件設(shè)計(jì)，影響了行車效率。

到了本世紀(jì)初，ATC系統(tǒng)已經(jīng)從基于軌道電路的固定閉塞系統(tǒng)發(fā)展到了采用先進(jìn)的CBTC技術(shù)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。目前，基于感應(yīng)環(huán)線(inductive loop)的移

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動(dòng)閉塞系統(tǒng)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展在技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，Alcatel、Siemens、Bombardier等國(guó)際信號(hào)廠商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于無(wú)線通信技術(shù)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，并已在San Francisco Airport People Mover、I．a(chǎn)s Vegas Monorail等多條線路上投入使用。

2．1．1。2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和大鐵路信號(hào)系統(tǒng)有著許多相似的地方，但也存在 著一些不同之處，主要反映在以下一些方面：

1、城市軌道交通運(yùn)行聞隔短、行車密度大。高密度的運(yùn)行是城市軌道交通系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。為此，信號(hào)系統(tǒng)需努力追求最小的行車間隔以保證高密度的運(yùn)行。

2、系統(tǒng)性強(qiáng)、集成度高。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的系統(tǒng)性系統(tǒng)的集成度高，各子系統(tǒng)關(guān)系也更加緊密，信息交換更加頻繁，只有在各子系統(tǒng)的密切配合下，才能保證列車高密度的安全運(yùn)行。此外，作為整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，與通信等其他予系統(tǒng)結(jié)合非常緊密。

3、高安全性和高可靠性。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)對(duì)安全性、可靠性的要求非掌高，設(shè)備大多采用雙機(jī)熱備、三取二等冗余結(jié)構(gòu)。

4、信息的應(yīng)變速度快、信息量大，這主要是為了滿足行車密度大、站問(wèn)距離短的需求。

5、自動(dòng)化程度高。相比大鐵路，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，可以實(shí)現(xiàn)AT0，甚至無(wú)人駕駛。2．1．2列車自動(dòng)控制系統(tǒng)

列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(Automatic Train Control，簡(jiǎn)稱ATC)是現(xiàn)代城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的核心，是城市軌道交通系統(tǒng)中保證行車安全、縮短列車運(yùn)行間隔、提高列車運(yùn)行質(zhì)量的先進(jìn)控制設(shè)備。系統(tǒng)采用通信、計(jì)算機(jī)、控制等先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車自動(dòng)控制的各項(xiàng)專用功能，在全世界的許多城市軌道交通線路中已經(jīng)投入使用。隨著新技術(shù)的發(fā)展，不同制式的胛c系統(tǒng)相繼研制成功，安全性、可靠性和系統(tǒng)功能日臻完善。

A1E系統(tǒng)主要包括列車自動(dòng)保護(hù)子系統(tǒng)(AutomaticTrainProtection，簡(jiǎn)稱 ATe)、列車自動(dòng)監(jiān)督予系統(tǒng)(Automatic Train Supervision，筒稱ATS)、列車自 動(dòng)運(yùn)行子系統(tǒng)(Automatic Train Operation，簡(jiǎn)稱AID)三個(gè)子系統(tǒng)，是一套完熬

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 的集控制、監(jiān)督、管理于一體的系統(tǒng)。ATP子系統(tǒng)為整個(gè)ATC系統(tǒng)的安全核心，負(fù)責(zé)列車間的安全分隔、超速防護(hù)等；位于管理級(jí)的ATS子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成行車指揮等功能；ATO子系統(tǒng)結(jié)合ATP和ATS子系統(tǒng)完成列車的牽引、制動(dòng)、停車等基本操作。3個(gè)子系統(tǒng)既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，完整的ATC系統(tǒng)能確保列車安全、快速、短間隔她有序運(yùn)行。ATC系統(tǒng)設(shè)備分布于控制中·t=i,(CentralContr01)，軌旁(Wayside)以及車上(Vehicle)，其系統(tǒng)框圖如圖2．1所示。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖2．1^Tc系統(tǒng)框圖

在控制中心內(nèi)，有控制臺(tái)、調(diào)度員工作站等設(shè)備，其控制及表示信息通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與車站的ATC系統(tǒng)相連；軌旁通過(guò)車站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與控制中心相連，通過(guò)車一地通信系統(tǒng)與車載設(shè)備通信；車載ATC系統(tǒng)通過(guò)軌道電路等方式接收來(lái)自軌旁的命令，然后控制列車的運(yùn)行及制動(dòng)，完成列車定位停車。圖2．1是一種分布式的ATC系統(tǒng)，一般常見(jiàn)于固定閉塞系統(tǒng)以及準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，此外還有一種集中式的ATC系統(tǒng)，常應(yīng)用于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。2．1．3城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的閉塞制式

目前，用于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的閉塞制式主要有兩種：固定閉塞和移動(dòng)閉塞。(1)固定閉塞系統(tǒng)

固定閉塞系統(tǒng)(Fixed—block system)--般都基于軌道電路傳輸信息，列車以 閉塞分區(qū)為最小行車間蕊。固定閉塞系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒘可?，?duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼，即該區(qū)段所規(guī)定的最大速度碼或入M／出口速度命令碼列車速度監(jiān)控采用的是閉塞分區(qū)入口／出口檢查方式，當(dāng)列車的出口速度大于本區(qū)段的入口／出口速度命令碼所規(guī)定速度時(shí)，車載設(shè)備便啟動(dòng)常用制動(dòng)系統(tǒng)，將列車速度降低到限制速度以下：如果常用制動(dòng)仍未達(dá)到減速的要求，列車即實(shí)施緊急制動(dòng)停車，實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)。為了進(jìn)一步保障列車的安全，在停車點(diǎn)前方設(shè)置一個(gè)閉塞分區(qū)。即保護(hù)區(qū)段。如圖2．2為固定閉塞系統(tǒng)采用的階梯式列車運(yùn)行模式曲線。

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圖2．2階梯式列車運(yùn)行模式曲線圖

由于固定閉塞系統(tǒng)的ATP采用階梯式控制方式，對(duì)列車運(yùn)行控制精度不高，降低了列車運(yùn)行的舒適度。此外，固定閉塞分區(qū)的劃分依賴于特定列車的性能，對(duì)線路上有不同性能的列車時(shí)，為保證安全，只能按最不利的條件設(shè)計(jì)，影響運(yùn)行效率也不適應(yīng)今后列車類型的變更。該技術(shù)屬于二十世紀(jì)八十年代水平，英國(guó)的Westinghouse公司、美國(guó)的GRS公司分別用于北京地鐵l號(hào)線、上海地鐵1號(hào)線的ATC系統(tǒng)屬于此種類型。

按照對(duì)列車的最終控制方式，固定閉塞系統(tǒng)被分為階梯式的速度曲線控制方式、速度．距離模式曲線控制方式兩種。其中，前者是傳統(tǒng)的固定閉塞系統(tǒng)，而后者稱之為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)一般采用數(shù)字式音頻無(wú)絕緣軌道電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1、線路劃分仍采用若干固定的閉塞分區(qū)；

2、一個(gè)閉塞分區(qū)仍只能由一列列車占用；

3、列車間隔為若干閉塞分區(qū)，列車制動(dòng)起點(diǎn)根據(jù)列車實(shí)時(shí)速度距離計(jì)算，生成速度．距離制動(dòng)曲線，終點(diǎn)是前方列車占用閉塞分區(qū)的邊界；

4、采用連續(xù)曲線速度控制方式，只需要一定長(zhǎng)度的保護(hù)距離(距離前行列車占用閉塞分區(qū)的邊界)：

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞采用的制動(dòng)安全原理如圖2．3所示 圖2．3準(zhǔn)移動(dòng)閉器安全原理圖

圖23最上部的曲線①為列車最大安全速度曲線，由線路、限界、車長(zhǎng)等條件所確定；曲線②為緊急制動(dòng)觸發(fā)線，一旦列車速度達(dá)到此速度，列車馬上實(shí)施緊急制動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)保證發(fā)出緊急制動(dòng)后不會(huì)觸到最上部的曲線①；曲線◎?yàn)榱熊嚲o急制動(dòng)后實(shí)際運(yùn)行軌跡；最下部的曲線④為列車常用制動(dòng)曲線。

由于采用數(shù)字式的音頻無(wú)絕緣軌道電路作為列車占用檢測(cè)和ATP信息傳輸媒介，因而具有較大的信息傳輸量和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過(guò)軌道電路的發(fā)送設(shè)備向車載設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路條件(曲線半徑、坡道等數(shù)據(jù))等信息，車載設(shè)備結(jié)合車輛性能數(shù)據(jù)計(jì)算，并調(diào)整出適合本列車運(yùn)行的速度／距離曲線，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

保證列車在速度，距離曲線下有序運(yùn)行，提高了線路的利用率。采用速度／距離模式曲線的列控方式，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，列車追蹤運(yùn)行的最小安全間隔較固定閉塞短，對(duì)提高通過(guò)能力有利。ATS、ATP予系統(tǒng)與ATO予系統(tǒng)結(jié)合性較強(qiáng)，ATC系統(tǒng)技術(shù)成熟。因ATP車載設(shè)備具有智能化功能，放使用的兼容性好，車輛有可能適應(yīng)于不同線路運(yùn)行的需要，或者可以使不同的車輛在同一線路上實(shí)現(xiàn)混跑。該技術(shù)屬于二十世紀(jì)九十年代水平，德國(guó)Siemens為廣州1、2號(hào)線提供的信號(hào)系統(tǒng)、美國(guó)US&S為上海2號(hào)線、天津津?yàn)I輕軌提供的信號(hào)系統(tǒng)都屬于這種制式。(2)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)(Moving．block Signaling System)中沒(méi)有閉塞分區(qū)的概 念，列車安全間隔距離是根據(jù)最大允許車速、當(dāng)前停車點(diǎn)位置、線路等信息計(jì)算得如，信息被循環(huán)更新，以保證列車不問(wèn)斷收到“即時(shí)”信息。

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)通常采用無(wú)線通信、感應(yīng)環(huán)線、泄露電纜等傳媒方式，在軌旁和車載設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)高速、大容量的實(shí)時(shí)信息傳輸。

移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)是利用列車和地面間的雙向數(shù)據(jù)通信設(shè)備，使地面信號(hào)設(shè)備可以得到每一列車連續(xù)的位置信息，并據(jù)此計(jì)算出每一列車的運(yùn)行權(quán)限，動(dòng)態(tài)更新發(fā)送給列車，列車根據(jù)接收到的運(yùn)行權(quán)限和自身的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出列車運(yùn)行的速度曲線，實(shí)現(xiàn)精確的定點(diǎn)停車。

在國(guó)內(nèi)，目前已經(jīng)建成的城市軌道交通中，僅武漢輕軌采用了移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，該系統(tǒng)為Alcatel的基于感應(yīng)環(huán)線的SelTrac$40系統(tǒng)。正在修建的廣州鯫鐵3號(hào)線也將采用該系統(tǒng)，而廣州地鐵4號(hào)線很可能采用西門子公司為其提供的基于無(wú)線通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。與準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)、固定閉塞系統(tǒng)相比，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)在系統(tǒng)的安全性、可靠性以及線路通過(guò)能力等方面有著較大優(yōu)勢(shì)，表2．】是三種閉塞制式在各方面的一個(gè)比較。固定閉塞準(zhǔn)移動(dòng)閉塞移動(dòng)閉塞 l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜較復(fù)雜簡(jiǎn)單

地面設(shè)備數(shù)量多較多少 占用機(jī)房空間大較大較小 信息量小較大大 功能簡(jiǎn)單較完善完善

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節(jié)能差較好好 旅客舒適度差一般好 可擴(kuò)展性較好較好好

列車控制模式分級(jí)速度臺(tái)階模式曲線模式曲線 維修工作量較多較少較少

薪老系統(tǒng)銜接接口復(fù)雜接口較簡(jiǎn)單接口簡(jiǎn)單 工期長(zhǎng)較短短，但受車輛制約 后備模式不需配備不需配備需配備 生命周期成本高高低

技術(shù)應(yīng)用情況成熟較成熟尚未成熟 2．2移動(dòng)閉塞系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2．2．1移動(dòng)閉塞系統(tǒng)概念 表2．1三種閉塞制式的比較

移動(dòng)閉塞是相對(duì)于固定閉塞而言的。該系統(tǒng)沒(méi)有固定的閉塞分區(qū)，其閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度隨著線路條件的變化而變化，并隨著先行列車的運(yùn)行而移動(dòng)，故稱之為移動(dòng)閉塞(MovingBlock)。

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)通常采用基于通信的列車控制(Communications．Based TrainControl，簡(jiǎn)稱CBTC)'技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)和CBTC系統(tǒng)從本質(zhì)上講是 一致的，是從不同角度來(lái)命名該信號(hào)系統(tǒng)；前者是根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)韻制式命名，后者則是從系統(tǒng)所采用技術(shù)手段來(lái)命名。

關(guān)于cBlrC系統(tǒng)，IEEE 1474．1．1999中給出了其定義：利用高精度的、不 依賴于軌道電路的列車定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、大容量的雙向車一地?cái)?shù)據(jù)通信，擁有執(zhí)行安全功能的車載及軌旁處理器的一種連續(xù)式的自動(dòng)列車控制系 統(tǒng)。

2．2．2移動(dòng)閉塞系統(tǒng)原理

根據(jù)是否考慮先行列車的列車速度，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)可以分為兩種：

1、考慮先行列車速度的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)(MB—V方式、相對(duì)速度方式)這種方式是根據(jù)先行列車的位景和速度進(jìn)行間隔控制的，簡(jiǎn)稱為MB-V方式，其列車間隔如圖2．

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所示。

圖2．4粕·V方式移動(dòng)閉塞的列車聞隔

假設(shè)：先行列車與后續(xù)列車的最小行車間隔為L(zhǎng)，兩者的速度、減速度及空走時(shí)間分別為Vl、V2、向、盧：、r。、z：，安全距離為△L，圖2．4中，假設(shè)了V|=V2=V一；同一線路上一般采用同一型號(hào)的列車，故q=f：=z；式2．1中A為先行列車緊急制動(dòng)減速度，蘆：為后續(xù)列車常用制動(dòng)減速度；缸為安全距離，通常根據(jù)線路情況取固定值，如50m。

2、不考慮先行列車速度的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)(MB-K方式、相對(duì)位置方式)這種方式不考慮先行列車的速度，只考慮先行列車的當(dāng)前位置，簡(jiǎn)稱為MB—K方式，其列車間隔如圖2．5所示。

圖2，5 MB—Vo方式移動(dòng)閉塞的列車間隔

從式2．

1、式2．2可以看到，采用相對(duì)速度方式由于考慮了追蹤列車制動(dòng)過(guò)程中前行列車的走行距離，所以列車行車間隔較小，有利于提高線路的通過(guò)能力。但是，采用該方式同時(shí)會(huì)加大行車的危險(xiǎn)性，一旦車載設(shè)備故障，兩車相撞的概率大大增加。因此，就要求ATC系統(tǒng)有更高的可靠性、安全性。目前，現(xiàn)有的移動(dòng)閉塞大多采用相對(duì)位置方式。2．2．3移動(dòng)閉塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，移動(dòng)閉寨系統(tǒng)可以分為兩種類型：中央集中式移動(dòng)閉塞系統(tǒng)和分散式移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，線路都被劃分成若干個(gè)聯(lián)鎖區(qū)，每一個(gè)聯(lián)鎖區(qū)又由幾個(gè)相鄰的車站及其中的線路組成。通常情況下，設(shè)備集中站的車站控制單元(中央集中式移動(dòng)閉塞系統(tǒng))或車站聯(lián)鎖設(shè)備(分散式移動(dòng)閉塞系統(tǒng))可以控制該聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)所有的道岔、信號(hào)機(jī)等設(shè)備；菲設(shè)備集中站的車站控制單元(中央集中式移動(dòng)閉塞系統(tǒng))或車站聯(lián)鎖設(shè)備(分散式移動(dòng)閉塞系統(tǒng))僅需控制該車站的屏蔽門、防淹門、車站緊急停車按鈕等設(shè)備。

在中央集中式的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)和ATP／ATO設(shè)備高度合成，組成中央控制單元。ATC模式下，中央ATS系統(tǒng)向中央控制單元發(fā)出控制命令，中央控制單元根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)的靜態(tài)數(shù)據(jù)(如線路情況、車輛數(shù)據(jù)等)結(jié)合從車站控制單元、車一地?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)等收集來(lái)的動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算；然后向車站控制單元發(fā)出道岔控制命令，經(jīng)車一地?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)向列車發(fā)出移動(dòng)授權(quán)。ATC模式下，該結(jié)構(gòu)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能由中央控制單元、車站控制單元共同完成。中央集中式的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)如圖2．6(a)所示。

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圖2．6(a)中央集中式移動(dòng)閉塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圈 圖2．6(b)分散式移動(dòng)閉塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2．6∞為分散式的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安全功能和非安全功能分開(kāi)，關(guān)鍵功能進(jìn)行部分和全部分散，以提高系統(tǒng)的可用性。在該系統(tǒng)中，中央ATS系統(tǒng)將列車運(yùn)行計(jì)劃發(fā)送到車站ATS系統(tǒng)，車站ATS系統(tǒng)再根據(jù)列車運(yùn)行計(jì)劃產(chǎn)生控制命令，控制道岔。在中央ATS系統(tǒng)故障或其通信系統(tǒng)故障的情況下，車站ATS仍可以依照已經(jīng)存儲(chǔ)的列車運(yùn)行計(jì)劃繼續(xù)控制列車進(jìn)路，指揮列車運(yùn)行。對(duì)于分散式的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，設(shè)備集中站的聯(lián)鎖系統(tǒng)可控制該聯(lián)鎖區(qū)所有的道岔、信號(hào)機(jī)，車站ATS系統(tǒng)與ATP／ATO設(shè)備相連。2．3移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的功能

一個(gè)完整的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)應(yīng)該具有ATP、ATO、ATS三個(gè)子系統(tǒng)的功能。2．3．1 ATP功能

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)需具備雙向的列車自動(dòng)保護(hù)(AutomaticTrain Protection)功 能。ATP予系統(tǒng)包含了ATC系統(tǒng)中負(fù)責(zé)安全列車運(yùn)行的安全性功能，需滿足“故障．安全”原則，通常由車載設(shè)備和地面設(shè)備來(lái)組成，其主要功能包括： a、列車定位及速度、方向檢測(cè)

列車定位及速度、方向檢測(cè)是移動(dòng)閉塞系統(tǒng)最基本的ATP功能之一。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)通常采用環(huán)線、無(wú)線等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)定位功能，精度可控制在土0．25．±6．25m。列車的速度、方向檢測(cè)可采用測(cè)速發(fā)電機(jī)、加速度計(jì)等設(shè)備來(lái)完成，所測(cè)速度精度需控制在4-0．5—4-2knl／h。b、列車的安全分隔

根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)會(huì)對(duì)擁有車載設(shè)備的列車發(fā)送一個(gè)移動(dòng)授權(quán)限制(MAL)命令。移動(dòng)授權(quán)限制的計(jì)算建立在先行列車的位置、制動(dòng)曲線等因素的基礎(chǔ)之上。通常情況下，根據(jù)系統(tǒng)給定的安全制動(dòng)模式，能使列車安全地停車至MAL的末尾的速度為該時(shí)刻列車的允許速度。c、超速防護(hù)

采用移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的城市軌道交通由于行車間隔小、密度大，所以信號(hào)系統(tǒng)必須為其提供超速防護(hù)功能。d、零速檢測(cè)

零速檢測(cè)的目的在于驗(yàn)證列車在采取制動(dòng)措施后是否已經(jīng)停車。如果失敗，列車 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

將采取緊急制動(dòng)。

如果探測(cè)到列車連續(xù)超過(guò)2秒內(nèi)速度在1km／h-3km]h以下，則認(rèn)為列車‘‘零速”，已經(jīng)停車。e、門控聯(lián)鎖

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)允許車門打開(kāi)的條件如下：

1、列車速度為“零速”；

2、常用制動(dòng)已經(jīng)實(shí)旖；

3、列車門處于乘客上下車區(qū)；

4、車門位于允許下車側(cè)。f、緊急制動(dòng)

緊急制動(dòng)是列車最大減速度的制動(dòng)，是列車最后的“懲罰性”停車措施。列車采取緊急制動(dòng)措施的情況有：

1、當(dāng)列車速度超過(guò)ATP允許的最大速度曲線：

2、系統(tǒng)中某些設(shè)備故障；

3、站臺(tái)緊急停車按鈕等緊急制動(dòng)裝置激活。

與常用制動(dòng)不同，緊急制動(dòng)為“不可逆”制動(dòng)。重新啟動(dòng)后，只有系統(tǒng)檢測(cè)到ATP條件正確，才允許為該列車排列進(jìn)路。g、進(jìn)路聯(lián)鎖

同其它信號(hào)系統(tǒng)一樣，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)需提供進(jìn)路聯(lián)鎖功能。在進(jìn)路設(shè)置完畢且鎖閉的情況下，列車才會(huì)被授予進(jìn)入該聯(lián)鎖區(qū)的移動(dòng)權(quán)限。

除上述這些功能之外，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)具備的ATP功能有：倒溜保護(hù)、末軌檢測(cè)、列車的完整性檢鍘、限速防護(hù)、對(duì)緊急停車裝置的監(jiān)測(cè)等。2．3．2 AT0功能

ATO予系統(tǒng)是自動(dòng)控制列車運(yùn)行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，結(jié)合ATS和ATP子系統(tǒng)完成以下功能： a、速度控制

在ATP、ATS功能的范圍內(nèi)，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)為所有列車提供完整的自動(dòng)運(yùn)行功能。根據(jù)線路情況、臨時(shí)限速等，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)控制列車的巡航速度、加速、減速等。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

b、站臺(tái)自動(dòng)停車功能

含有ATO功能的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)需提供列車在站臺(tái)的自動(dòng)停車功能。該功能提供～系列自動(dòng)站臺(tái)位置功能。

1、通常情況下，列車自動(dòng)停車到站臺(tái)開(kāi)門區(qū)的中心位置。如果需要，可以指定其他位置。

2、如果站臺(tái)較長(zhǎng)，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)將支持多點(diǎn)停車。

3、如果站臺(tái)足夠長(zhǎng)、可以容納第二輛列車駛?cè)氩⑼＼?，移?dòng)閉塞系統(tǒng)可為其提供自動(dòng)操作和保護(hù)。

4、一旦先行列車離開(kāi)，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)方允許后續(xù)列車駛?cè)胲囌尽、車門操作

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)在列車到達(dá)車站停車后，能自動(dòng)的打開(kāi)和關(guān)閉列車乘客門。通常情況下，ATO會(huì)發(fā)出一個(gè)聲音信號(hào)提示司機(jī)或列車長(zhǎng)手動(dòng)關(guān)閉車門。2．3．3 ATS功能 a、列車監(jiān)視和追蹤功能

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)要求對(duì)線路中的每一一列車進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)視和追蹤，并將列車的車次、進(jìn)路、時(shí)刻表、狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至調(diào)度員工作站，同時(shí)顯示在運(yùn)營(yíng)中心的大屏幕上。b、運(yùn)行圖功能

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)需提供運(yùn)行圖的制定、在線調(diào)整、顯示、打印等功能。運(yùn)行圖通常定義了一天當(dāng)中線路運(yùn)營(yíng)所使用的服務(wù)模式和級(jí)別。每個(gè)運(yùn)行圖由若干時(shí)間段構(gòu)成，這些時(shí)間段為一天當(dāng)中不同時(shí)間內(nèi)的班次定義了調(diào)整模式(如到達(dá)時(shí)間和運(yùn)行線)。一個(gè)運(yùn)行班次是運(yùn)行圖中的一個(gè)時(shí)間段，列車必須按此運(yùn)行。運(yùn)行圖對(duì)各服務(wù)級(jí)別之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了定義，使得列車在一天當(dāng)中可以進(jìn)入、退出和繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。調(diào)度員可根據(jù)運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整運(yùn)行圖，以更好的滿足運(yùn)營(yíng)要求C、進(jìn)路控制功能

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)要求ATS子系統(tǒng)能為列車自動(dòng)建立進(jìn)路，并根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整列車的運(yùn)行。d、優(yōu)化節(jié)能功能

節(jié)能是移動(dòng)閉塞系統(tǒng)一個(gè)特點(diǎn)。用戶可以定義整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行策略以減少能量的消耗。這些策略包括最大化的惰行、使用最小的加速度、盡可能多地使用再生制 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

動(dòng)等等。e、站臺(tái)停車功能

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)可以靈活的處理各種需求的站臺(tái)停車情況，具體功能如下：

1、下一站停車：ATS功能應(yīng)當(dāng)允許一列列車或一組列車直接停在某一特定站，即使該列車的運(yùn)行圖原本要求跳過(guò)這一站。

2、扣車：ATS功能要求可以在某一特定車站扣停某一列車并禁止該車車門自動(dòng)打開(kāi)。

3、跳停：ATS功能要求系統(tǒng)可以跳過(guò)某一特定車站，即使運(yùn)行圖要求其在該站停車。

f、旅客信息顯示系統(tǒng)(PIIS)接口

PIIS是移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的ATS功能之一。根據(jù)列車的運(yùn)行報(bào)告，向旅客信息顯示系統(tǒng)提供列車的目的站、下一站站名、到達(dá)時(shí)間等信息。g、故障報(bào)告

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)要求系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)告給中央的ATS系統(tǒng)。如果發(fā)生故障，系統(tǒng)將根據(jù)故障等級(jí)發(fā)出報(bào)警，以提示調(diào)度員進(jìn)行排查。除上述功能外，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)還可以提供臨時(shí)限速、建立人工進(jìn)路等功能。2。4移動(dòng)閉塞系統(tǒng)車一地通信方式

由IEEE關(guān)于CBTC系統(tǒng)的定義可知：移動(dòng)閉塞系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)軌旁與列車間的連續(xù)的、大容量的、雙向數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的軌道電路、應(yīng)答器等裝置很難滿足這個(gè)要求，必須尋求更為先進(jìn)的通信手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)車．地?cái)?shù)據(jù)通信的方式主要有以下幾種：

1、感應(yīng)環(huán)線(Illductive Loop)

交叉感應(yīng)環(huán)線是目前移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中最成熟的車．地通信技術(shù)，Alcatel公司的Seltrac MB系統(tǒng)、Siemens公司的Meteor系統(tǒng)采用了該技術(shù)。感應(yīng)環(huán)線沿整個(gè)軌道線路鋪設(shè)，一根位于軌道中央，一根位于鋼軌的腰部下方，每隔一定的距離交叉一次。

列車經(jīng)過(guò)每個(gè)環(huán)線交叉點(diǎn)時(shí)，車載設(shè)備可以檢測(cè)到環(huán)線內(nèi)信號(hào)的相位變化，并對(duì)相位變化的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而確定列車運(yùn)行的距離，達(dá)到對(duì)列車粗定位的目的。環(huán)線交叉點(diǎn)的相位變化原理圖見(jiàn)圖2．7。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圈2．7環(huán)線交叉點(diǎn)相位變化原理

2、泄罐同軸電纜(Leaky Coaxial Cable)泄漏同軸電纜(Leaky Coaxial Cable)通常又簡(jiǎn)稱為泄漏電纜或漏泄電纜，其結(jié)構(gòu)與普通的同軸電纜基本一致，由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)和開(kāi)有周期性槽孔的外導(dǎo)體三部分組成。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r(shí)通過(guò)槽孔向外界輻射電磁波；外界的電磁場(chǎng)也可通過(guò)槽孔感應(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。目前城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)采用的泄漏電纜的頻段主要為2．4GHz左右，與其它車一地通信技術(shù)相比，泄漏同軸電纜技術(shù)具有信號(hào)覆蓋均勻，尤其適合地鐵隧道等狹小空間、節(jié)省頻帶資源等特點(diǎn)。同時(shí)，泄漏電纜開(kāi)槽要求尺寸嚴(yán)格、價(jià)格比較昂貴，限制了該技術(shù)的應(yīng)用。

3、波導(dǎo)管

泄漏波導(dǎo)因?yàn)椴▽?dǎo)自身具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)特性，通常沿鋼軌或隧道頂部鋪設(shè)，傳輸損耗較小，高頻下可達(dá)80011j，無(wú)反射，場(chǎng)強(qiáng)均勻。其缺點(diǎn)是波導(dǎo)的體積較大、安裝精度要求較高。

縫隙波導(dǎo)與泄漏波導(dǎo)有相同的優(yōu)缺點(diǎn)，但采用等距離的縫隙波導(dǎo)天線后，可以使該天線同時(shí)成為列車位置的記數(shù)基準(zhǔn)，可采用非接觸方式進(jìn)行列車定位，精度較高。

4、無(wú)線擴(kuò)頻電臺(tái)

該方法采用了目前移動(dòng)通信領(lǐng)域比較先進(jìn)的無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)基于香農(nóng)定理，在發(fā)送端將待傳送的數(shù)據(jù)用擴(kuò)頻碼(通常采用偽隨機(jī)序列)進(jìn)行編碼，從而實(shí)現(xiàn)頻譜的擴(kuò)展；在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。目前，采用該技術(shù)的有GE公司的AATC系統(tǒng)、Siemens公司的Meteor系統(tǒng)、Alcatei公司的Seltrac MB系統(tǒng)等等。圖2．8為GE公司在美國(guó)舊金山BART所采用的AATC(AdvancedAutomaticTrainContr01)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由軌旁電臺(tái)、車載電臺(tái)共同組成了一個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。在可靠性和安全性方面，無(wú)線系統(tǒng)與有線方式比較，要差得多。為此，無(wú)線系統(tǒng)通常需要采用冗余覆蓋，覆蓋率高達(dá)100％。這種冗余是一種自愈式的結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一個(gè)電臺(tái)故障時(shí)，系統(tǒng)可以重新組織，并自動(dòng)向運(yùn)營(yíng)控制中心報(bào)告故障電臺(tái)的位置或編號(hào)，從而不會(huì)對(duì)線路運(yùn)營(yíng)帶來(lái)圈2．8 70,TC系統(tǒng)

此外，無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)列車定位功能。軌旁電臺(tái)的位置固定不變，且線路設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)精確測(cè)量并錄入線路數(shù)據(jù)庫(kù)。所有電臺(tái)都由同步時(shí)鐘確 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

同步，根據(jù)軌旁電臺(tái)與車載電臺(tái)之間信息的傳輸時(shí)間就可以很精確地計(jì)算列車的位置，實(shí)現(xiàn)列車定位功能。目前的采用該方式的列車定位系統(tǒng)定位精度可以達(dá)1．8m。

2．5典型移動(dòng)閉塞系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2．5．1^Icarel的SoItrac糟系統(tǒng)

Alcatel公司的Seltrac MB系統(tǒng)是基于感應(yīng)環(huán)線或無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以分為3個(gè)層次：管理層、操作層和執(zhí)行層，其中僅管理層為非安全性層。Scltrac MB系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2．9所示。位于運(yùn)營(yíng)控制中心的SMC主要完成ATS功能，負(fù)責(zé)對(duì)列車自動(dòng)控睪4系統(tǒng)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)管理，為非安全性設(shè)備。

VCC位于操作層，主要負(fù)責(zé)信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時(shí)還完成中央ATP、AT0和聯(lián)鎖功能。在SMC系統(tǒng)要求時(shí)，VCC將發(fā)出列車分隔、速度命令、進(jìn)路以及道岔控制等命令。VCC通過(guò)交叉感應(yīng)環(huán)線或無(wú)線通信系統(tǒng)與車載ATC設(shè)備VOBC進(jìn)行通信，從而控制列車運(yùn)行。該設(shè)備為安全性設(shè)備，采用三取二冗余結(jié)構(gòu)。STC設(shè)備是該系統(tǒng)的安全性軌旁子系統(tǒng)。主要完成控制區(qū)域內(nèi)道俞、屏蔽門、防淹門等設(shè)備的控制和蕷督。

車載VOBC是ATC系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)之間的接口，每列車前后各一套，互為備用；主要負(fù)責(zé)完成車載列車的AT0和ATP功能。圖2．9 seItrao船系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)采用中央集中式聯(lián)鎖和ATP／ATO高度集成方式，設(shè)備構(gòu)成簡(jiǎn)單，可靠性高，調(diào)試簡(jiǎn)單、工期較短。但是由于沒(méi)有獨(dú)立的聯(lián)鎖設(shè)備，所以一旦VCC、感應(yīng)環(huán)線等設(shè)備故障，系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，影響正常運(yùn)營(yíng)。2．5．2 AIs'tom的URBALIS 300系統(tǒng)

Alstom公司的URBALIS 300系統(tǒng)采用了波導(dǎo)管為車．地信息傳輸媒介，載頻在2．5GHz，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?Mbit／s。該系統(tǒng)采用SACEM列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，列車定位采用各種信標(biāo)為線路位置基準(zhǔn)，通過(guò)波導(dǎo)裂縫和編碼里程計(jì)連續(xù)計(jì)算列車位置；聯(lián)鎖設(shè)備采用VIP 2微機(jī)聯(lián)鎖，為雙機(jī)熱備系統(tǒng)，可驅(qū)動(dòng)和監(jiān)視轉(zhuǎn)轍機(jī)、屏蔽門等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；各設(shè)備集中站的聯(lián)鎖設(shè)備采用VIP 2安全通信鏈路進(jìn)行聯(lián)鎖數(shù)據(jù)交換；ATS系統(tǒng)由中央ATS、設(shè)備集中站ATS、車輛段ATS組成，采用冗余局域網(wǎng)進(jìn)行通信。該系統(tǒng)采用分散式結(jié)構(gòu)，將安全功能與非安全功能分離，可用性較高；采用波導(dǎo)管數(shù)據(jù)傳輸方式頻帶較寬、傳輸速率高，不僅實(shí)現(xiàn)了車．地雙向通

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

信，而且能傳輸車載設(shè)備狀態(tài)信息、視頻、聲音等信號(hào)：軌旁設(shè)備簡(jiǎn)單且多為無(wú) 源設(shè)備，維護(hù)工作量小。

該系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：波導(dǎo)管需要在軌旁鋪設(shè)，由于波導(dǎo)管與車載天線間有嚴(yán)格的距離限制，所以安裝精度要求較高；采用硬件疊加方式提高可靠性和安全性，造成設(shè)備數(shù)量、種類繁多，給維修帶來(lái)許多不便。2．5．3 Siemens公司的RF Meteor系統(tǒng)

Siemens公司的Meteor系統(tǒng)目前已經(jīng)從IL(Inductive Loop，感應(yīng)環(huán)線)系統(tǒng)升級(jí)到了RF(Radio Frequency，無(wú)線)。該系統(tǒng)采用無(wú)線擴(kuò)頻電臺(tái)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)車．地?cái)?shù)據(jù)通信，目前正在美國(guó)紐約的NYCT采用。圉2．10 NYCT所采用的移動(dòng)閉塞系

圖2．10為Siemens公司在紐約NYCT上采用的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)將線路劃分為若干個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域由區(qū)域控制器集中控制。一個(gè)區(qū)域內(nèi)通常含有若干個(gè)定向擴(kuò)頻天線，鄰近的幾個(gè)天線又組成一個(gè)無(wú)線通信單元(cell)。軌旁天線從列車接收到數(shù)據(jù)信息后，發(fā)送至軌旁的無(wú)線處理器(WTU)，再經(jīng)軌旁網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至區(qū)域控制器；區(qū)域控制器根據(jù)列車發(fā)酗的信息結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)信息發(fā)布控制命令，該控制命令逆向發(fā)送至軌旁天線，車載設(shè)備通過(guò)車載天線獲得信息，從而控制列車運(yùn)行。該系統(tǒng)采用移動(dòng)閉塞制式，極大的提高了線路的通過(guò)能力，是列車控制更加靈活、精確；采用冗余結(jié)構(gòu)、容錯(cuò)技術(shù)，可靠性、安全性較高；軌旁設(shè)備少，維修工作量小。但是，由于所采用的2．4GHz為IsM公用頻段，污染較為嚴(yán)重，安全性較差。雖然采用了各種加密技術(shù)，但仍有待提高

（標(biāo)題：宋體四號(hào)，加粗，固定行距20磅，段前0.5行，大綱級(jí)別2級(jí)）

（正文：宋體小四號(hào)，固定行距20磅，段前0.5行）

1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求

（正文：宋體小四號(hào)，固定行距20磅，段前0.5行）湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

第n章 心得體會(huì)

（楷體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，固定行距20磅，大綱級(jí)別1級(jí)）

經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是難以想象的。

在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師傅宗純老師。傅老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了舒心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但是傅老師仍然細(xì)心的糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了佩服傅老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我以后的學(xué)習(xí)和工作。

然后還要感謝大學(xué)三年來(lái)所有的老師，為我打下專業(yè)基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。

感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的城市里，維系著寢室那份家的潤(rùn)洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒(méi)有紅過(guò)臉，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟沒(méi)有吵過(guò)嘴，沒(méi)有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開(kāi)心的事情。

感謝我的爸爸媽媽，焉得暖草，言樹(shù)的心愿。之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！

（正文：宋體小四號(hào)，段前0.5行，首行縮進(jìn)2字符，固定行距20磅）

加分頁(yè)符

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

（楷體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，固定行距20磅，大綱級(jí)別1級(jí)）［1］×××.工廠供配電技術(shù)：電子工業(yè)出版社，2004 ［2］×××.工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)：水利電力出版社，2004（宋體小四號(hào)，段前0.5行，固定行距20磅）

加分頁(yè)符

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附 表（圖、件）

（楷體小二號(hào)，加粗，居中，段落前后各一行，固定行距20磅，大綱級(jí)別1級(jí)）

對(duì)需要收錄于論文中且又不適合書(shū)寫于正文中的附加數(shù)據(jù)、資料、詳細(xì)公式推導(dǎo)、計(jì)算機(jī)程序等有特色的內(nèi)容，可做為附錄排寫。

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第二篇：城市軌道交通移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)淺析

城市軌道交通移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)淺析

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摘要：移動(dòng)閉塞是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文討論了基于通信的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的原理、典型結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式。在此基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)大城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了探討，指出了軌道交通直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)采用移動(dòng)閉塞技術(shù)的必要性和可行性。關(guān)鍵字：軌道交通 通信 移動(dòng)閉塞 ATC 地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)2 b)^1 [1 `# D4 w, q

做最好的地鐵生活門戶論壇8 _% f1 V9 h(v: h1 j1、前言

移動(dòng)閉塞是一種區(qū)間不分割，根據(jù)連續(xù)檢測(cè)先行列車位置和速度，進(jìn)行列車間隔控制，確保后續(xù)列車不會(huì)與先行列車發(fā)生沖突，能夠安全停車的列車安全系統(tǒng)。移動(dòng)閉塞的想法產(chǎn)生于60年代，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，難以變成現(xiàn)實(shí)。到了80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。近年來(lái)，各國(guó)相繼投入力量研制基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC，具有代表性的主要有法國(guó)國(guó)鐵的ASTREE,日本鐵道綜合技術(shù)研究所的CARAT系統(tǒng)、歐洲鐵道聯(lián)盟研究所的ETCS系統(tǒng)和美國(guó)加拿大鐵路協(xié)會(huì)的ATCS系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的共同點(diǎn)是列車和地面間有各種類型的雙向通信手段，可以在確保列車運(yùn)行安全的前提下，最大限度地縮短列車運(yùn)行間隔，提高線路通過(guò)能力。

2、移動(dòng)閉塞原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1、移動(dòng)閉塞原理

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移動(dòng)閉塞是相對(duì)于固定閉塞而言的。固定閉塞是在區(qū)間設(shè)置固定的閉塞分區(qū)和相應(yīng)的防護(hù)信號(hào)，而移動(dòng)閉塞雖然也有防護(hù)列車運(yùn)行安全的閉塞分區(qū)，但其閉塞區(qū)間是移動(dòng)的，是隨著后續(xù)列車和前方列車的實(shí)際行車速度、位置、載重量、制動(dòng)能力、區(qū)間的坡度、彎道等列車參數(shù)和線路參數(shù)的變化而改變，隨著列車運(yùn)行而移動(dòng)。根據(jù)是否考慮先行列車的速度，移動(dòng)閉塞的構(gòu)成分為兩種：一是考慮先行列車速度的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)(MB-V方式)；二是不考慮先行列車速度的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)(MB-V0方式)。

圖1 移動(dòng)閉塞條件下列車追蹤控制原理

2.2、移動(dòng)閉塞的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)有多種，但從基本組成上來(lái)說(shuō)，移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)通常分為三個(gè)層次：管理層、操作層和執(zhí)行層，其典型結(jié)構(gòu)如下圖2所示。系統(tǒng)管理中心SMC位于管理層，其任務(wù)是統(tǒng)一指揮整個(gè)全段內(nèi)列車運(yùn)行。SMC通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)監(jiān)督著整條線路的自動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)ATS的功能及其它中央調(diào)度功能。車輛控制中心VCC位于操作層，它根據(jù)SMC的命令，按移動(dòng)閉塞原理對(duì)列車運(yùn)行間隔進(jìn)行控制，并和車站聯(lián)鎖設(shè)備相聯(lián)系，為列車進(jìn)出站安排接發(fā)車進(jìn)路。VCC和SMC之間通過(guò)現(xiàn)代通信傳輸系統(tǒng)(如SDH, OTN等)進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的雙向傳輸。車載控制器VOBC位于執(zhí)行層，它通過(guò)和VCC之間不間斷的通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)ATP/ATO功能，控制列車安全高速運(yùn)行。通訊方法可采用有線通信(如交叉感應(yīng)電纜)或無(wú)線的方式(如擴(kuò)頻通信)具備冗余校驗(yàn)的車載計(jì)算機(jī)使列車控制在VCC限定的速度和距離之內(nèi)，并以數(shù)據(jù)報(bào)文形式向VCC傳回有關(guān)車輛位置、速度、運(yùn)行方向以及子系統(tǒng)情況。每列車都配置了冗余的車載控制系統(tǒng)，一旦某一個(gè)出了問(wèn)題，另一個(gè)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

3、移動(dòng)閉塞的實(shí)現(xiàn)方式

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圖2 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)

按照列車定位和信息傳輸方式的不同，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的CBTC系統(tǒng)主要有以下幾種:

（1）利用交叉感應(yīng)電纜的實(shí)現(xiàn)方式；（2）基于泄漏同軸電纜的實(shí)現(xiàn)方式；（3）利用全球定位系統(tǒng)(GPS)；（4）慣性定位系統(tǒng)(IPS)；（5）車載多普勒雷達(dá)定位系統(tǒng)；（6）無(wú)線擴(kuò)頻通信定位。

4、我國(guó)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的方案探討

4.1、軌道交通直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)簡(jiǎn)介

城市軌道交通直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)的機(jī)理是固定在車輛轉(zhuǎn)向架上的初級(jí)線圈(定子)通過(guò)交流電流，產(chǎn)生移動(dòng)磁場(chǎng)(行波磁場(chǎng))，通過(guò)相互作用，使固定在整體道床上的次級(jí)感應(yīng)板(展開(kāi)的轉(zhuǎn)子)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)磁力，實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)行和控制。我國(guó)早在上世紀(jì)80年代已開(kāi)始研究直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)載系統(tǒng)，但一直處于可行性研究和系統(tǒng)選擇階段，直至上世紀(jì)90年代，隨著磁懸浮鐵路系統(tǒng)試驗(yàn)線及試驗(yàn)車的研制，直線電機(jī)及其控制系統(tǒng)設(shè)備的研制才進(jìn)入實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段。

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地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)* i4 }0 U& V% D8 J& G-t8 V6 N* P2 F;{ C* z* j

004km.cn.o % I9 i*-中國(guó)地鐵生活門戶論壇涉及地鐵規(guī)劃、建設(shè)及地鐵周邊生活相關(guān)的討論。/ H6 e6 O-S7 l8 E

4.2、信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及軌道交通的具體要求

地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)“ @2 t$ z!n” K+ q, `' e4 a8 信號(hào)系統(tǒng)的選擇必須遵循以下幾個(gè)基本原則:

1、信號(hào)系統(tǒng)必須滿足安全、成熟、技術(shù)先進(jìn)的基本原則；

2、信號(hào)系統(tǒng)必須滿足實(shí)際的運(yùn)營(yíng)要求，符合相應(yīng)的功能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并充分考慮到未來(lái)發(fā)展的需要；

3、信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)具有較高的安全性和可靠性，凡涉及行車安全的設(shè)備必須滿足故障-安全原則；

4、信號(hào)系統(tǒng)及設(shè)備選型，應(yīng)根據(jù)具體的運(yùn)營(yíng)要求，進(jìn)行綜合性能價(jià)格比分析。方案應(yīng)能滿足功能要求，經(jīng)濟(jì)合理。

地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)# ~3 i7 _“ P-f* s6 v4 e& H

地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)/ H!x: ?3 f2 L9 u8 地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn): R1 j7 ]1 Q9 w)~9 V# s d!v7

為了實(shí)現(xiàn)行車自動(dòng)化，減少運(yùn)營(yíng)成本，與直線感應(yīng)電機(jī)車輛相結(jié)合的行車控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)化與列車指揮自動(dòng)化，這就需要采用列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC。目前，我國(guó)己建和在建軌道交通的ATC系統(tǒng)主要采用的是基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和有人值守的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，高峰期列車運(yùn)行間隔為120s。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化，降低工程造價(jià)及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、低成本運(yùn)營(yíng)，籌建中的軌道交通準(zhǔn)備采用小編組、高密度的運(yùn)營(yíng)模式，提出了90s的列車運(yùn)行間隔要求。這就為當(dāng)今前沿的城軌交通信號(hào)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用提出了現(xiàn)實(shí)要求。

地鐵地鐵族地鐵論壇上海地鐵軌道交通北京地鐵天津地鐵南京地鐵廣州地鐵深圳地鐵香港地鐵重慶輕軌武漢輕軌長(zhǎng)春輕軌大連輕軌臺(tái)北捷運(yùn)高雄捷運(yùn)# Z ]/ z(H(B$ v2 R/ @(O(m.004km.cn;y$ J0 f” m“ s4 W;F

4.3、采用移動(dòng)閉塞是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通過(guò)能力的必然要求

城市軌道交通的通過(guò)能力是指在采用一定的車輛類型、信號(hào)設(shè)備和行車組織方法條件下，軌道交通線路的各項(xiàng)固定設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)(高峰小時(shí))所能通過(guò)的列車數(shù)。軌道交通的通過(guò)能力主要按照線路、列車折返設(shè)備、車輛段設(shè)備、牽引供電設(shè)備等固定設(shè)備進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)各項(xiàng)固定設(shè)備計(jì)算出來(lái)的通過(guò)能力，一般是各不相同的，其中通過(guò)能力最小的設(shè)備限制了整個(gè)線路的通過(guò)能力，因此，該項(xiàng)設(shè)備的通過(guò)能力即為線路的最終通過(guò)能力。

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實(shí)踐表明，對(duì)軌道交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線路運(yùn)能的主要損失發(fā)生在列車停站和終點(diǎn)車站的折返作業(yè)上。由于采用線性電機(jī)的車輛能為高密度運(yùn)營(yíng)需要的優(yōu)良的加減速性能提供保證，結(jié)合移動(dòng)閉塞技術(shù)，可以很容易的實(shí)現(xiàn)“小編組、高密度”的運(yùn)營(yíng)模式。一方面，通過(guò)減小列車編組、提高行車密度，使車站上下車人數(shù)得到分散，從而可以減小列車停站時(shí)間；另一方面，移動(dòng)閉塞技術(shù)的精確控制和靈活運(yùn)行的特性也有利于提高折返效率，從而可以從總體上減少線路運(yùn)能的損失，達(dá)到每小時(shí)40對(duì)列車的系統(tǒng)通過(guò)能力。總之，從滿足系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)要求及系統(tǒng)的先進(jìn)性考慮，軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)采用移動(dòng)閉塞技術(shù)。

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4.4、采用移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的可行性及相關(guān)問(wèn)題

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移動(dòng)閉塞系統(tǒng)采用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)列車連續(xù)控制，是經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)的安全系統(tǒng)。移動(dòng)閉塞技術(shù)已經(jīng)在北美、歐洲、亞洲許多國(guó)家的軌道交通建設(shè)中得到應(yīng)用。最早使用移動(dòng)閉塞技術(shù)的溫哥華無(wú)人駕駛輕軌系統(tǒng)至今已安全運(yùn)行近20年，這充分驗(yàn)證了移動(dòng)閉塞的安全性以及技術(shù)的成熟度。在中國(guó)，香港西線鐵路工程于1998年采納了倫敦鐵路工程師協(xié)會(huì)的建議，使用先進(jìn)的移動(dòng)閉塞技術(shù)代替原來(lái)的固定閉塞設(shè)計(jì)方案，不僅使香港西線鐵路實(shí)現(xiàn)了更短更好的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)-達(dá)到每小時(shí)每方向10萬(wàn)人次的運(yùn)量，高峰期運(yùn)行間隔90s，而且使工程總成本由原來(lái)的超過(guò)644億美元降至517億美元，節(jié)省造價(jià)約20%.可見(jiàn)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)要求和當(dāng)前信號(hào)技術(shù)的發(fā)展水平，軌道交通采用移動(dòng)閉塞技術(shù)是必要且可行的。

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軌道交通采用移動(dòng)閉塞的優(yōu)點(diǎn)如下:

1)能輕松達(dá)到90S的行車間隔要求，且當(dāng)需求增長(zhǎng)而需要調(diào)整運(yùn)營(yíng)間隔時(shí)，無(wú)需改變或增加硬件；

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2)可取消區(qū)間的信號(hào)機(jī)、軌道電路等地面設(shè)備，降低系統(tǒng)的安裝維護(hù)費(fèi)用；利用其精確的控制能力，可以有效地通過(guò)在折返區(qū)域調(diào)整速度曲線來(lái)減少在盡端折返線的過(guò)走防護(hù)距離，從而減少折返站的土建費(fèi)用；

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3)車上-地面可靠傳輸?shù)男畔⒘看?，便于?shí)現(xiàn)全程無(wú)人自動(dòng)駕駛。全程無(wú)人自動(dòng)駕駛方式是列車上沒(méi)有任何駕駛員或工作人員的全自動(dòng)方式。站停，發(fā)車、運(yùn)行、折返、入庫(kù)等過(guò)程由操作控制中心直接管理。主控中心可以更精確地控制列車按運(yùn)行圖運(yùn)行，減少了列車在區(qū)間不必要地加速、制動(dòng)，可節(jié)省能源，增加旅客舒適度；同時(shí)這種方式具備非常高的靈活性，對(duì)突然增長(zhǎng)的能力需求和不可預(yù)見(jiàn)的事件具備敏捷的反應(yīng)能力；

4)易于實(shí)現(xiàn)列車雙向運(yùn)行。當(dāng)軌道交通系統(tǒng)因線路、車輛等故障造成運(yùn)行中斷時(shí)，可通過(guò)組織臨時(shí)反向載客運(yùn)行來(lái)保持軌道交通系統(tǒng)不間斷運(yùn)作。

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從目前的技術(shù)成熟度來(lái)看，對(duì)于軌道交通來(lái)說(shuō)，選用基于交叉感應(yīng)電纜或泄漏同軸電纜的方案是比較合適的，相關(guān)的系統(tǒng)已在國(guó)外有多年成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。例如，新加坡軌道交通東北線設(shè)計(jì)能力單向達(dá)到75,000人次/小時(shí)，采用了ALSTOM 公司的基于泄漏波導(dǎo)的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了最小列車運(yùn)行間隔90S的營(yíng)運(yùn)目標(biāo)。ALCATEL公司基于感應(yīng)環(huán)線或泄漏同軸電纜的SelTrac移動(dòng)閉塞系統(tǒng)己在倫敦道克蘭輕軌、吉隆坡LRT2、舊金山MUNI等城軌交通得到多年應(yīng)用，被證明是安全、高效、靈活的列車控制系統(tǒng)。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的列控方式均采用速度-距離模式，對(duì)軌道交通來(lái)說(shuō)，在運(yùn)營(yíng)初期可采用相對(duì)位置方式(MB-V0方式)，在遠(yuǎn)期運(yùn)營(yíng)要求提高后，可采用相對(duì)速度方式(MB-V方式)，以進(jìn)一步縮短行車間隔。在具體選擇移動(dòng)閉塞系統(tǒng)時(shí)，還必須考慮該系統(tǒng)的故障恢復(fù)能力和可靠性，并注意解決方案中是否有進(jìn)行斷軌檢測(cè)和列車完整性檢測(cè)的方法。此外，由于采用直線電機(jī)的系統(tǒng)一般將次級(jí)感應(yīng)板鋪設(shè)于軌道中間的地面上，因此聯(lián)鎖車站的配線不能采用交叉渡線，這會(huì)對(duì)聯(lián)鎖車站的道岔布置和折返車站的折返線布置產(chǎn)生一定影響，這也是需要考慮的問(wèn)題。

做最好的地鐵生活門戶論壇7 P6 b3 i2 H& n

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本文簡(jiǎn)要介紹了移動(dòng)閉塞的原理，討論了其典型結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式。對(duì)基于通信的移動(dòng)閉塞來(lái)說(shuō)，其常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式有基于交叉感應(yīng)電纜或泄漏同軸電纜的實(shí)現(xiàn)方式，有利用全球定位系統(tǒng)GPS、慣性定位系統(tǒng)IPS、車載多普勒雷達(dá)定位系統(tǒng)及無(wú)線擴(kuò)頻定位的實(shí)現(xiàn)方式等。作為應(yīng)用，本文分析討論了城市軌道交通采用移動(dòng)閉塞技術(shù)的必要性和可行性，指出移動(dòng)閉塞技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“小編組、高密度”運(yùn)營(yíng)模式的最佳選擇，對(duì)于提高系統(tǒng)通過(guò)能力、減少運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本、節(jié)能降耗等具有現(xiàn)實(shí)意義

第三篇：移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

一、信號(hào)閉塞的基本概念

所謂閉塞就是指利用信號(hào)設(shè)備把鐵路線路人為地劃分成若干個(gè)物理上或邏輯上的閉塞分區(qū)，以滿足安全行車間隔和提高運(yùn)輸效率的要求。

目前，信號(hào)閉塞原則是按照ATP/ATO制式來(lái)劃分的，基本上可以分為三類，即：固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞。

二、各種信號(hào)閉塞制式在城市軌道交通中的發(fā)展應(yīng)用

目前在城市軌道交通中使用的信號(hào)系統(tǒng)一般稱之為ATC系統(tǒng)，大多應(yīng)用于80km/h以下的軌道交通工程中。ATC系統(tǒng)主要由ATP、ATO、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖以及ATS四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，其ATP/ATO制式主要有兩種：

第一，基于多信息移頻軌道電路的固定閉塞，采用臺(tái)階式速度控制模式，屬二十世紀(jì)八十年代技術(shù)水平，其列車運(yùn)行間隔一般能達(dá)到180秒。西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號(hào)線的ATP、ATO系統(tǒng)屬于此種類型；

第二，基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，采用距離/速度曲線控制模式的ATP/ATO系統(tǒng)，屬二十世紀(jì)九十年代技術(shù)水平，其列車運(yùn)行間隔一般能達(dá)到90～120秒。西門子公司在廣州地鐵一號(hào)線使用的LZB700M、US＆S公司在上海地鐵二號(hào)線使用的AF-900以及我國(guó)香港地區(qū)機(jī)場(chǎng)快速線（最高速度達(dá)135km/h）使用的阿爾斯通公司SACEM（ATP/ATO）信號(hào)系統(tǒng)均屬于此種類型。

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? ? 上述兩種列車控制模式均為基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)?；谲壍离娐返乃俣龋嚯x曲線控制模式的ATP/ATO系統(tǒng)，采用“跳躍式”連續(xù)速度－距離曲線控制模式，“跳躍”方式按列車尾部依次出清各電氣絕緣節(jié)時(shí)跳躍跟隨。采用在傳統(tǒng)軌道電路上疊加信息報(bào)文方法，即把列車占用/空閑檢測(cè)和ATP信息傳輸合二為一，它們的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時(shí)分、車輛參數(shù)外還與ATP/ATO系統(tǒng)及軌道電路的特性密切相關(guān)，如軌道電路的最大和最小長(zhǎng)度、傳輸信息量的內(nèi)容及大小、軌道電路分界點(diǎn)的位置等。

由于基于軌道電路的ATC系統(tǒng)是以軌道區(qū)段作為列車占用/空閑的憑證，地－車通信是通過(guò)鋼軌作為信息發(fā)送的傳輸媒介。這種方式存在以下幾方面缺陷：

（1）列車定位精度由軌道區(qū)段的長(zhǎng)度決定，列車只占用部分軌道電路就認(rèn)為全部占用，導(dǎo)致列車定位精度不高。

（2）由軌道電路向列車傳輸信息，傳輸?shù)男畔⒘渴茕撥墏鬏斀橘|(zhì)頻帶限制及電化牽引回流的干擾，難以實(shí)現(xiàn)大信息量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

（3）交通容量受到軌道區(qū)段劃分的限制，傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)很難在每小時(shí)30對(duì)列車的基礎(chǔ)上有較大的突破。

（4）傳統(tǒng)ATC速度控制曲線追隨性較差。

（5）行車間隔越短，軌旁設(shè)備越多，導(dǎo)致維修困難，運(yùn)營(yíng)成本高。

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，為了解決上述缺陷，近年來(lái)國(guó)際上幾家著名的信號(hào)系統(tǒng)制造商如加拿大阿爾卡特公司、法國(guó)的阿爾斯通公司、美國(guó)的通用電氣公司、德國(guó)的西門子公司、英國(guó)的西屋公司等紛紛開(kāi)展了基于“通信”的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，它代表了城市軌道交通領(lǐng)域信號(hào)系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

基于“通信”的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，與基于軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可縮短行車間隔時(shí)間（列車運(yùn)行間隔可達(dá)到75～90秒），特別是對(duì)整條線路追蹤能力緊張的車站起關(guān)鍵作用。

?（2）提供實(shí)時(shí)追隨的ATP連續(xù)速度曲線控制功能。

?（3）由于信息傳輸獨(dú)立于軌道電路，受外界各種物理因素干擾小，運(yùn)行可靠，設(shè)備調(diào)試和維護(hù)成本將大大降低。

?（4）軌旁及車載設(shè)備之間提供雙向高速大容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信鏈路，因此可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遙控列車牽引曲線和停站時(shí)間。

?（5）控制中心或任一車站均可遙測(cè)車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，甚至可傳輸車載視頻及音頻信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛準(zhǔn)備條件。

?（6）靈活的列車控制方式有利于提供最佳服務(wù)，降低能耗。

三、移動(dòng)閉塞的原理

移動(dòng)閉塞基本原理為:線路上的前行列車經(jīng)ATP車載設(shè)備將本車的實(shí)際位置，通過(guò)通信系統(tǒng)傳送給軌旁的移動(dòng)閉塞處理器，并將此信息處理生成后續(xù)列車的運(yùn)行權(quán)限，傳送給后續(xù)列車的ATP車載設(shè)備。后續(xù)列車與前行列車總是保持一個(gè)“安全距離”。該安全距離是介于后車的目標(biāo)停車點(diǎn)和確認(rèn)的前車尾部之間的一個(gè)固定距離。在選擇該距離時(shí)，已充分考慮了在一系列最壞情況下，列車仍能夠被安全地分隔開(kāi)來(lái)。（原理圖見(jiàn)下頁(yè)）

四、移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的通信實(shí)現(xiàn)方式

基于“通信”的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信的主要方式有：

?（1）感應(yīng)環(huán)方式； ?（2）波導(dǎo)方式；

?（3）無(wú)線或無(wú)線擴(kuò)頻方式。?（4）漏纜方式；

五、阿爾卡特SelTrac S40“移動(dòng)閉塞”列車自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、系統(tǒng)概況

為廣州市軌道交通三號(hào)線提供的SelTrac S40“移動(dòng)閉塞”列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)是基于以通信為基礎(chǔ)的SelTrac移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，它通過(guò)感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)來(lái)提供列車與地面間的通信。本系統(tǒng)能夠滿足三號(hào)線運(yùn)營(yíng)能力的要求，即正線區(qū)段按6輛列車編組，最小行車間隔105秒運(yùn)行。SelTrac S40系統(tǒng)正線追蹤間隔（包括大石站非折返列車與折返列車之間的追蹤間隔）按6輛編組列車90秒設(shè)計(jì)。該ATC系統(tǒng)設(shè)備的主要構(gòu)成參見(jiàn)以下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖。

2、縮寫釋義

? SMC—系統(tǒng)管理中心； ? VCC —車輛控制中心； ? STC —車站控制器系統(tǒng)； ? VOBC —車載控制器系統(tǒng)； ? TOD —司機(jī)顯示盤 ? LWS —車站工作站 ? CO —中央操作員

? SRS —運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器 ? IBP —車站控制盤 ? MCS —主控系統(tǒng) ?

3、三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與一、二號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)不同點(diǎn)的比較 ? 線路復(fù)雜程度，功能定位，運(yùn)輸組織方式不同。

三號(hào)線線路走向?yàn)閅形線，體育西路站位于Y形的交叉點(diǎn)，時(shí)刻表的編輯及運(yùn)輸組織都比一、二號(hào)線情況復(fù)雜，特別在故障情況下，調(diào)度組織顯得尤為重要。此外，由于三號(hào)線線路長(zhǎng)（主線28.77Km，支線7.56Km），平均站間距離大（2.06Km）。因此三號(hào)線設(shè)計(jì)為快速線，最高運(yùn)行速度達(dá)到120公里/小時(shí)，旅行速度大于58.77Km/h，支線旅行速度約47.22Km/h，即主線在滿足最小運(yùn)行間隔105秒的情況下，可基本將每小時(shí)斷面所需的列車數(shù)控制在34對(duì)以下；支線在滿足最小運(yùn)行間隔105秒的情況下，可基本將每小時(shí)斷面所需的列車數(shù)控制在11對(duì)以下。

三號(hào)線的功能定位為規(guī)劃引導(dǎo)型，而一、二號(hào)線為交通疏導(dǎo)型；

基于以上兩點(diǎn)原因，三號(hào)線的運(yùn)輸組織將主要會(huì)從三個(gè)方面考慮：從時(shí)間上劃分為三個(gè)階段，即初期（2010年）、近期（2017年）、遠(yuǎn)期（2032年）；運(yùn)營(yíng)交路上從初期的主、支線的大小兩個(gè)交路到近、遠(yuǎn)期的三個(gè)交路；在列車編組方面將根據(jù)不同時(shí)期的具體情況按照三節(jié)或三、六節(jié)混合的列車編組方式進(jìn)行。總之，三號(hào)線將會(huì)比一、二號(hào)線采用更為靈活的運(yùn)輸組織方式。? 信號(hào)制式不同；

三號(hào)線為移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，而一、二號(hào)線為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)。? ATC系統(tǒng)的組成方式、功能實(shí)現(xiàn)方式不同；

三號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)為中央集中式，一、二號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)為分散式； 三號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)的中央設(shè)備除實(shí)現(xiàn)ATS功能外，還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)主要的ATP功能和聯(lián)鎖功能；車站設(shè)備只負(fù)責(zé)基本的聯(lián)鎖功能并完成與軌旁設(shè)備及其它機(jī)電設(shè)備的接口功能。而一、二號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)的中央設(shè)備只實(shí)現(xiàn)ATS功能，其它功能由車站及車載設(shè)備完成。? 新增功能；

列車的聯(lián)掛/解編：

Seltrac移動(dòng)閉塞系統(tǒng)完全能夠支持在VCC監(jiān)控下，在ATC控制區(qū)域內(nèi)對(duì)兩輛3節(jié)編組的列車進(jìn)行聯(lián)掛或者將一輛6節(jié)編組的列車解編為兩輛3節(jié)編組的列車。需要強(qiáng)調(diào)的是，列車聯(lián)掛/解編過(guò)程需要ATC系統(tǒng)及車輛的能力和功能相互配合工作，部分聯(lián)掛/解編功能的完成還需依賴于車輛的設(shè)計(jì)。

① VCC監(jiān)控下的聯(lián)掛過(guò)程：

在ATC區(qū)域內(nèi)完成對(duì)3節(jié)編組的列車進(jìn)行聯(lián)掛作業(yè)時(shí)，每列車上至少有一個(gè)VOBC是正常工作的。? 第一列車將進(jìn)入SMC指定的允許進(jìn)行聯(lián)掛和解編作業(yè)的區(qū)域。一旦第一列車就位，第二列待聯(lián)掛的列車將接近并?？吭诰嗟谝涣熊囎钚　鞍踩嚯x”的地方。? 第一列車的司機(jī)將列車設(shè)置在“OFF”模式，第二列車的司機(jī)在這時(shí)將列車設(shè)置為限制的人工模式，在此模式下，VOBC允許列車以低速將車向前開(kāi)動(dòng)以進(jìn)行列車聯(lián)掛。? 中央調(diào)度員CO將首先通過(guò)VCC命令列車進(jìn)行聯(lián)掛。? 第二列車的司機(jī)駕駛列車以低于限速的速度前進(jìn)，直到兩列車相遇并聯(lián)掛在一起。? 一旦列車聯(lián)掛完成，在VCC數(shù)據(jù)庫(kù)中以及列車硬件將自動(dòng)對(duì)列車進(jìn)行從新配置。VOBC持續(xù)地同VCC進(jìn)行通信并報(bào)告新的列車長(zhǎng)度。? 位于中央駕駛室的司機(jī)將駕駛室設(shè)為“OFF”模式。新的6節(jié)編組列車的司機(jī)進(jìn)入新車前部的機(jī)車室。隨后司機(jī)將新機(jī)車的選擇開(kāi)關(guān)設(shè)為“自動(dòng)”模式。中央調(diào)度員為該車命令分配一條進(jìn)路，或從時(shí)刻表中分配一個(gè)運(yùn)行班次。列車將按照SMC的命令繼續(xù)運(yùn)行。②

VCC監(jiān)控下的解編過(guò)程：

解編過(guò)程與聯(lián)掛過(guò)程相似，但順序相反。? 中央調(diào)度員通過(guò)SMC將6節(jié)編組的列車排路到指定的解編區(qū)域。列車自動(dòng)進(jìn)入解編區(qū)域并停車。? 第二個(gè)司機(jī)登上即將成為單獨(dú)的新車的前端駕駛室。? 前車司機(jī)將模式開(kāi)關(guān)設(shè)為“OFF”。? 中央調(diào)度員CO在VCC上命令列車解編。? 司機(jī)按下駕駛控制盤上的“解編”按鈕（由車輛供貨商提供）以使6節(jié)編組的列車從中間脫開(kāi)。一旦解編完成，列車硬件將自動(dòng)對(duì)列車進(jìn)行重新配置。VOBC將繼續(xù)同VCC保持通信并報(bào)告每列車新的車長(zhǎng)。? 前部3節(jié)編組的列車司機(jī)將列車置入“限制的人工”駕駛模式并人工駕駛列車，以限制速度（<25km∕h）駛離后面的3節(jié)組列車。司機(jī)駕駛列車向前駛離距另一車2個(gè)VCC“位置”后停車。一旦列車停止，TOD將指示司機(jī)將列車設(shè)置為“自動(dòng)”模式。? 司機(jī)將模式選擇開(kāi)關(guān)變?yōu)椤白詣?dòng)”。? 中央調(diào)度員從時(shí)刻表中為列車選擇分配一個(gè)運(yùn)行班次，然后列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。? 此時(shí)，另一輛3節(jié)編組的列車司機(jī)將該車設(shè)置為“自動(dòng)”模式。SMC為列車分配一個(gè)班次，列車?yán)^續(xù)正常運(yùn)行。

? 傳統(tǒng)功能方面的幾個(gè)不同點(diǎn)； ? 后備模式不同； ? 部分后退（降級(jí)）模式； ? 中央SMC故障，VCC正常時(shí)的部分后退模式；

在SMC完全故障或VCC與SMC連接中斷后，VCC控制模式提供基本的ATC運(yùn)營(yíng)。當(dāng)VCC和SMC間通信中斷時(shí)，VCC就進(jìn)入了VCC控制模式。

在此模式下，系統(tǒng)提供全部的ATP/ATO功能，VCC自動(dòng)地獲取運(yùn)行線的分配，并據(jù)分配的運(yùn)行線進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)路控制。VCC自動(dòng)獲取的運(yùn)行線將保持在SMC未故障前對(duì)每一列車原有運(yùn)行線（包含在常用的16條運(yùn)行線中）的分配。

列車通過(guò)VCC與VOBC之間的通信接收所分配的運(yùn)行線。知道了運(yùn)行線號(hào)碼的列車可以通過(guò)車載數(shù)據(jù)庫(kù)查得行車目的地。通過(guò)與STC的通信，VOBC可以知道當(dāng)前站的ID號(hào)，并因此能夠在車上廣播有關(guān)下一站的信息。對(duì)位環(huán)線將向工作站提供有關(guān)列車運(yùn)行線分配的信息，因此系統(tǒng)可以在站內(nèi)廣播下一站及目的地的有關(guān)信息。這里需要說(shuō)明的是：停站時(shí)間是固定的（缺省值），信息廣播將在列車進(jìn)站完成對(duì)位后進(jìn)行。

? 中央VCC故障，SMC正常時(shí)的部分后退模式；

在該后退運(yùn)營(yíng)下，VOBC到LWS的通信使列車可以自動(dòng)排列進(jìn)路，包括自動(dòng)折返進(jìn)路以及車站和車上的旅客信息的控制。

司機(jī)通過(guò)觸摸屏輸入列車運(yùn)行線分配命令及其身份驗(yàn)證信息。數(shù)據(jù)從VOBC通過(guò)STC傳送到LWS，然后送到SMC。當(dāng)前站的站名通過(guò)LWS傳送到VOBC。

根據(jù)當(dāng)前站的站名和所分配的運(yùn)行線信息，VOBC從其數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得下一站的站名和目的地信息，并用以提供車上公告。

通過(guò)LWS和VOBC在車站的通信，SMC根據(jù)閉塞占用原理在整個(gè)系統(tǒng)中跟蹤列? 車運(yùn)行。

在該后退模式下，SMC通過(guò)呼叫相應(yīng)的STC來(lái)自動(dòng)為列車排路。

STC根據(jù)信號(hào)原理，在安全的前提下，命令轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的道岔，開(kāi)放相應(yīng)的信號(hào)機(jī)。? 完全后退（后備）模式；

在SMC及VCC全部發(fā)生故障的完全后退模式下，進(jìn)路的控制是通過(guò)LWS的人工命令來(lái)控制STC，即在車站的LWS上由車站操作員人工命令排列進(jìn)路。在這種后退模式下，STC根據(jù)信號(hào)原理，在安全的前提下，命令轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的道岔，開(kāi)放相應(yīng)的信號(hào)機(jī)。? 駕駛模式不同； ? ATO模式 ：分為ATO自動(dòng)關(guān)門和ATO人工關(guān)門兩種（通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制）； ? ATP倒車模式 ：ATC系統(tǒng)允許在人工保護(hù)模式下不超過(guò)5m的一次倒車（通過(guò)操作ATP倒車開(kāi)關(guān)）。?

OFF模式 ：當(dāng)兩駕駛室的模式開(kāi)關(guān)都處于?OFF?位置時(shí)，VOBC將進(jìn)入該模式。這種模式下，緊急制動(dòng)生效、駕駛室的顯示被禁止。列車在這種狀態(tài)下不能移動(dòng)。VOBC繼續(xù)和VCC保持通信，并維持定位、跟蹤和監(jiān)視功能。

? 車載信號(hào)設(shè)備不同；

三號(hào)線信號(hào)車載設(shè)備（VOBC）采用了二取二雙機(jī)熱備的安全冗余技術(shù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可用性。此外，該車載設(shè)備（VOBC）在單機(jī)故障情況下，可由中央操作員對(duì)故障機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位。? 試車線控制方式不同；

三號(hào)線位于試車線上的道岔直接由車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)控制和監(jiān)視，ATC系統(tǒng)對(duì)該道岔不予控制和監(jiān)督，但對(duì)試車線控制權(quán)的“獲取”和“釋放”進(jìn)行安全地監(jiān)督。試車線由正線ATC系統(tǒng)控制，并擁有實(shí)際ATC控制系統(tǒng)的所有功能。? 運(yùn)行圖調(diào)整功能不同；

三號(hào)線有一個(gè)相等運(yùn)行間隔調(diào)整模式，該模式是一二號(hào)線不具備的。在該模式下，列車的運(yùn)行不倚賴于運(yùn)行圖，只要操作員指定運(yùn)行線和行車間隔，就可以繼續(xù)正常運(yùn)營(yíng)。運(yùn)行間隔調(diào)整模式主要在出現(xiàn)突發(fā)事件，需要增加或刪減服務(wù)時(shí)使用。運(yùn)行間隔調(diào)整模式還可以在所有列車的運(yùn)行都大大落后于運(yùn)行圖的不利情況下用來(lái)快速解決串車問(wèn)題。當(dāng)運(yùn)行間隔調(diào)整結(jié)束時(shí)，運(yùn)行圖重新恢復(fù)（如果調(diào)度員沒(méi)有取消該運(yùn)行圖的話）。

? 接口不同；

與主控系統(tǒng)的接口；接口設(shè)備為中央背投顯示屏和車站IBP控制盤。信號(hào)SMC系統(tǒng)通過(guò)通信服務(wù)器向MCS系統(tǒng)提供下列信息：

實(shí)時(shí)的實(shí)際列車位置信息（包括列車的實(shí)時(shí)位置信息、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分、停站時(shí)分等）

列車阻塞信息（產(chǎn)生的原則同二號(hào)線）信號(hào)系統(tǒng)重要的故障信息

在每天正式運(yùn)營(yíng)前，傳送當(dāng)天的計(jì)劃時(shí)刻表

回應(yīng)MCS每0.5s對(duì)SIG與MCS之間的通道檢測(cè)。

信號(hào)SMC系統(tǒng)通過(guò)通信服務(wù)器接收MCS系統(tǒng)提供的下列信息： MCS傳送的SCADA牽引供電信息

每天收車后，接收全天的實(shí)際客流信息

與通信網(wǎng)絡(luò)的接口；

一、二號(hào)線為OTN網(wǎng)（分別為150M和600M帶寬容量），三號(hào)線為SDH網(wǎng)（2.5G帶寬容量）。? 其它方面的不同；

? 正線信號(hào)機(jī)的顯示不同：藍(lán)色—ATC自動(dòng)控制狀態(tài)，無(wú)引導(dǎo)信號(hào)顯示； ? 正線采用了LED顯示信號(hào)機(jī)新設(shè)備；

? 正線采用了12號(hào)道岔（側(cè)向限速45Km/h），雙機(jī)牽引，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)等新設(shè)備、新技術(shù)；

? 正線采用了阿爾卡特計(jì)軸軌道電路設(shè)備；

4、三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的不利因素及可能存在的問(wèn)題

? 線路里程長(zhǎng)，區(qū)間跨度大，軌旁設(shè)備多，造成維護(hù)工作量和人員需求量增加，特別是漢溪～市橋隧道區(qū)間長(zhǎng)達(dá)6.18公里，對(duì)今后的設(shè)備搶修工作非常不利； ? 中央VCC一旦發(fā)生故障，將對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生很大的影響（其中VCC1：瀝窖～番禺廣場(chǎng)6個(gè)站，VCC2：天河客、廣州東～ 大塘12個(gè)站）；

? 體育西路站（Y形交叉點(diǎn)）和大石站（大小交路交匯站）在特定故障情況下的行車客運(yùn)組織將會(huì)比較困難。

第四篇：移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

一、信號(hào)閉塞的基本概念

所謂閉塞就是指利用信號(hào)設(shè)備把鐵路線路人為地劃分成若干個(gè)物理上或邏輯上的閉塞分區(qū)，以滿足安全行車間隔和提高運(yùn)輸效率的要求。

目前，信號(hào)閉塞原則是按照ATP/ATO制式來(lái)劃分的，基本上可以分為三類，即：固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞。

二、各種信號(hào)閉塞制式在城市軌道交通中的發(fā)展應(yīng)用

目前在城市軌道交通中使用的信號(hào)系統(tǒng)一般稱之為ATC系統(tǒng)，大多應(yīng)用于80km/h以下的軌道交通工程中。ATC系統(tǒng)主要由ATP、ATO、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖以及ATS四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，其ATP/ATO制式主要有兩種：

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第一，基于多信息移頻軌道電路的固定閉塞，采用臺(tái)階式速度控制模式，屬二十世紀(jì)八十年代技術(shù)水平，其列車運(yùn)行間隔一般能達(dá)到180秒。西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號(hào)線的ATP、ATO系統(tǒng)屬于此種類型；

第二，基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞，采用距離/速度曲線控制模式的ATP/ATO系統(tǒng)，屬二十世紀(jì)九十年代技術(shù)水平，其列車運(yùn)行間隔一般能達(dá)到90～120秒。西門子公司在廣州地鐵一號(hào)線使用的LZB700M、US＆S公司在上海地鐵二號(hào)線使用的AF-900以及我國(guó)香港地區(qū)機(jī)場(chǎng)快速線（最高速度達(dá)135km/h）使用的阿爾斯通公司SACEM（ATP/ATO）信號(hào)系統(tǒng)均屬于此種類型。

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? 上述兩種列車控制模式均為基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)。基于軌道電路的速度-距離曲線控制模式的TP/ATO系統(tǒng)，采用“跳躍式”連續(xù)速度-距離曲線控制模式，“跳躍”方式按列車尾部依次出清各電氣絕緣節(jié)時(shí)跳躍跟隨。采用在傳統(tǒng)軌道電路上疊加信息報(bào)文方法，即把列車占用/空閑檢測(cè)和ATP信息傳輸合二為一，它們的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時(shí)分、車輛參數(shù)外還與ATP/ATO系統(tǒng)及軌道電路的特性密切相關(guān)，如軌道電路的最大和最小長(zhǎng)度、傳輸信息量的內(nèi)容及大小、軌道電路分界點(diǎn)的位置等。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

?

由于基于軌道電路的ATC系統(tǒng)是以軌道區(qū)段作為列車占用/空閑的憑證，地－車通信是通過(guò)鋼軌作為信息發(fā)送的傳輸媒介。這種方式存在以下幾方面缺陷： ?

（1）列車定位精度由軌道區(qū)段的長(zhǎng)度決定，列車只占用部分軌道電路就認(rèn)為全部占用，導(dǎo)致列車定位精度不高。

?（2）由軌道電路向列車傳輸信息，傳輸?shù)男畔⒘渴茕撥墏鬏斀橘|(zhì)頻帶限制及電化牽引回流的干擾，難以實(shí)現(xiàn)大信息量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

?（3）交通容量受到軌道區(qū)段劃分的限制，傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)很難在每小時(shí)30對(duì)列車的基礎(chǔ)上有較大的突破。

?（4）傳統(tǒng)ATC速度控制曲線追隨性較差。

?（5）行車間隔越短，軌旁設(shè)備越多，導(dǎo)致維修困難，運(yùn)營(yíng)成本高。

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? 隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，為了解決上述缺陷，近年來(lái)國(guó)際上幾家著名的信號(hào)系統(tǒng)制造商如加拿大阿爾卡特公司、法國(guó)的阿爾斯通公司、美國(guó)的通用電氣公司、德國(guó)的西門子公司、英國(guó)的西屋公司等紛紛開(kāi)展了基于“通信”的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，它代表了城市軌道交通領(lǐng)域信號(hào)系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 基于“通信”的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，與基于軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

?（1）可縮短行車間隔時(shí)間（列車運(yùn)行間隔可達(dá)到75～90秒），特別是對(duì)整條線路追蹤能力緊張的車站起關(guān)鍵作用。

?（2）提供實(shí)時(shí)追隨的ATP連續(xù)速度曲線控制功能。

?（3）由于信息傳輸獨(dú)立于軌道電路，受外界各種物理因素干擾小，運(yùn)行可靠，設(shè)備調(diào)試和維護(hù)成本將大大降低。

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?（4）軌旁及車載設(shè)備之間提供雙向高速大容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信鏈路，因此可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遙控列車牽引曲線和停站時(shí)間。

?（5）控制中心或任一車站均可遙測(cè)車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，甚至可傳輸車載視頻及音頻信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛準(zhǔn)備條件。

?（6）靈活的列車控制方式有利于提供最佳服務(wù)，降低能耗。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

?

三、移動(dòng)閉塞的原理

?

移動(dòng)閉塞基本原理為:線路上的前行列車經(jīng)ATP車載設(shè)備將本車的實(shí)際位置，通過(guò)通信系統(tǒng)傳送給軌旁的移動(dòng)閉塞處理器，并將此信息處理生成后續(xù)列車的運(yùn)行權(quán)限，傳送給后續(xù)列車的ATP車載設(shè)備。后續(xù)列車與前行列車總是保持一個(gè)“安全距離”。該安全距離是介于后車的目標(biāo)停車點(diǎn)和確認(rèn)的前車尾部之間的一個(gè)固定距離。在選擇該距離時(shí)，已充分考慮了在一系列最壞情況下，列車仍能夠被安全地分隔開(kāi)來(lái)。（原理圖見(jiàn)下頁(yè)）

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

?

四、移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的通信實(shí)現(xiàn)方式

?

基于“通信”的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信的主要方式有：

?（1）感應(yīng)環(huán)方式； ?（2）波導(dǎo)方式；

?（3）無(wú)線或無(wú)線擴(kuò)頻方式。?（4）漏纜方式；

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五、阿爾卡特SelTrac S40“移動(dòng)閉塞”列車自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、系統(tǒng)概況

為廣州市軌道交通三號(hào)線提供的SelTrac S40“移動(dòng)閉塞”列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)是基于以通信為基礎(chǔ)的SelTrac移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，它通過(guò)感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)來(lái)提供列車與地面間的通信。本系統(tǒng)能夠滿足三號(hào)線運(yùn)營(yíng)能力的要求，即正線區(qū)段按6輛列車編組，最小行車間隔105秒運(yùn)行。SelTrac S40系統(tǒng)正線追蹤間隔（包括大石站非折返列車與折返列車之間的追蹤間隔）按6輛編組列車90秒設(shè)計(jì)。

該ATC系統(tǒng)設(shè)備的主要構(gòu)成參見(jiàn)以下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

2、縮寫釋義

? SMC—系統(tǒng)管理中心； ? VCC —車輛控制中心； STC —車站控制器系統(tǒng)； ? VOBC —車載控制器系統(tǒng)； ? TOD —司機(jī)顯示盤 ? LWS —車站工作站 ? CO —中央操作員

? SRS —運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器 ? IBP —車站控制盤 ? MCS —主控系統(tǒng)

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3、三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)與一、二號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)不同點(diǎn)的比較 ? 線路復(fù)雜程度，功能定位，運(yùn)輸組織方式不同； ? 三號(hào)線線路走向?yàn)閅形線，體育西路站位于Y形的交叉點(diǎn)，時(shí)刻表的編輯及運(yùn)輸組織都比一、二號(hào)線情況復(fù)雜，特別在故障情況下，調(diào)度組織顯得尤為重要。此外，由于三號(hào)線線路長(zhǎng)（主線28.77Km，支線7.56Km），平均站間距離大（2.06Km）。因此三號(hào)線設(shè)計(jì)為快速線，最高運(yùn)行速度達(dá)到120公里/小時(shí)，旅行速度大于58.77Km/h，支線旅行速度約47.22Km/h，即主線在滿足最小運(yùn)行間隔105秒的情況下，可基本將每小時(shí)斷面所需的列車數(shù)控制在34對(duì)以下；支線在滿足最小運(yùn)行間隔105秒的情況下，可基本將每小時(shí)斷面所需的列車數(shù)控制在11對(duì)以下。

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? 三號(hào)線的功能定位為規(guī)劃引導(dǎo)型，而一、二號(hào)線為交通疏導(dǎo)型； ? 基于以上兩點(diǎn)原因，三號(hào)線的運(yùn)輸組織將主要會(huì)從三個(gè)方面考慮：從時(shí)間上劃分為三個(gè)階段，即初期（2010年）、近期（2017年）、遠(yuǎn)期（2032年）；運(yùn)營(yíng)交路上從初期的主、支線的大小兩個(gè)交路到近、遠(yuǎn)期的三個(gè)交路；在列車編組方面將根據(jù)不同時(shí)期的具體情況按照三節(jié)或三、六節(jié)混合的列車編組方式進(jìn)行?？傊?hào)線將會(huì)比一、二號(hào)線采用更為靈活的運(yùn)輸組織方式。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 信號(hào)制式不同；

三號(hào)線為移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，而一、二號(hào)線為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)。? ATC系統(tǒng)的組成方式、功能實(shí)現(xiàn)方式不同； ? 三號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)為中央集中式，一、二號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)為分散式； ? 三號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)的中央設(shè)備除實(shí)現(xiàn)ATS功能外，還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)主要的ATP功能和聯(lián)鎖功能；車站設(shè)備只負(fù)責(zé)基本的聯(lián)鎖功能并完成與軌旁設(shè)備及其它機(jī)電設(shè)備的接口功能。而一、二號(hào)線信號(hào)ATC系統(tǒng)的中央設(shè)備只實(shí)現(xiàn)ATS功能，其它功能由車站及車載設(shè)備完成。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 新增功能；

列車的聯(lián)掛/解編：

Seltrac移動(dòng)閉塞系統(tǒng)完全能夠支持在VCC監(jiān)控下，在ATC控制區(qū)域內(nèi)對(duì)兩輛3節(jié)編組的列車進(jìn)行聯(lián)掛或者將一輛6節(jié)編組的列車解編為兩輛3節(jié)編組的列車。需要強(qiáng)調(diào)的是，列車聯(lián)掛/解編過(guò)程需要ATC系統(tǒng)及車輛的能力和功能相互配合工作，部分聯(lián)掛/解編功能的完成還需依賴于車輛的設(shè)計(jì)。

① VCC監(jiān)控下的聯(lián)掛過(guò)程：

在ATC區(qū)域內(nèi)完成對(duì)3節(jié)編組的列車進(jìn)行聯(lián)掛作業(yè)時(shí)，每列車上至少有一個(gè)? VOBC是正常工作的。

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? 第一列車將進(jìn)入SMC指定的允許進(jìn)行聯(lián)掛和解編作業(yè)的區(qū)域。一旦第一列車就位，第二列待聯(lián)掛的列車將接近并?？吭诰嗟谝涣熊囎钚　鞍踩嚯x”的地方。? 第一列車的司機(jī)將列車設(shè)置在“OFF”模式，第二列車的司機(jī)在這時(shí)將列車設(shè)置為限制的人工模式，在此模式下，VOBC允許列車以低速將車向前開(kāi)動(dòng)以進(jìn)行列車聯(lián)掛。? 中央調(diào)度員CO將首先通過(guò)VCC命令列車進(jìn)行聯(lián)掛。? 第二列車的司機(jī)駕駛列車以低于限速的速度前進(jìn)，直到兩列車相遇并聯(lián)掛在一起。? 一旦列車聯(lián)掛完成，在VCC數(shù)據(jù)庫(kù)中以及列車硬件將自動(dòng)對(duì)列車進(jìn)行從新配置。VOBC持續(xù)地同VCC進(jìn)行通信并報(bào)告新的列車長(zhǎng)度。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 位于中央駕駛室的司機(jī)將駕駛室設(shè)為“OFF”模式。新的6節(jié)編組列車的司機(jī)進(jìn)入新車前部的機(jī)車室。隨后司機(jī)將新機(jī)車的選擇開(kāi)關(guān)設(shè)為“自動(dòng)”模式。? 中央調(diào)度員為該車命令分配一條進(jìn)路，或從時(shí)刻表中分配一個(gè)運(yùn)行班次。列車將按照SMC的命令繼續(xù)運(yùn)行。

②

VCC監(jiān)控下的解編過(guò)程：

解編過(guò)程與聯(lián)掛過(guò)程相似，但順序相反。? 中央調(diào)度員通過(guò)SMC將6節(jié)編組的列車排路到指定的解編區(qū)域。列車自動(dòng)進(jìn)入解編區(qū)域并停車。? 第二個(gè)司機(jī)登上即將成為單獨(dú)的新車的前端駕駛室。? 前車司機(jī)將模式開(kāi)關(guān)設(shè)為“OFF”。? 中央調(diào)度員CO在VCC上命令列車解編。

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? 司機(jī)按下駕駛控制盤上的“解編”按鈕（由車輛供貨商提供）以使6節(jié)編組的列車從中間脫開(kāi)。一旦解編完成，列車硬件將自動(dòng)對(duì)列車進(jìn)行重新配置。VOBC將繼續(xù)同VCC保持通信并報(bào)告每列車新的車長(zhǎng)。? 前部3節(jié)編組的列車司機(jī)將列車置入“限制的人工”駕駛模式并人工駕駛列車，以限制速度（<25km∕h）駛離后面的3節(jié)組列車。司機(jī)駕駛列車向前駛離距另一車2個(gè)VCC“位置”后停車。一旦列車停止，TOD將指示司機(jī)將列車設(shè)置為“自動(dòng)”模式。? 司機(jī)將模式選擇開(kāi)關(guān)變?yōu)椤白詣?dòng)”。? 中央調(diào)度員從時(shí)刻表中為列車選擇分配一個(gè)運(yùn)行班次，然后列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 此時(shí)，另一輛3節(jié)編組的列車司機(jī)將該車設(shè)置為“自動(dòng)”模式。SMC為列車分配一個(gè)班次，列車?yán)^續(xù)正常運(yùn)行。

? 傳統(tǒng)功能方面的幾個(gè)不同點(diǎn)； ? 后備模式不同； ? 部分后退（降級(jí)）模式； ? 中央SMC故障，VCC正常時(shí)的部分后退模式；

在SMC完全故障或VCC與SMC連接中斷后，VCC控制模式提供基本的ATC運(yùn)營(yíng)。當(dāng)VCC和SMC間通信中斷時(shí)，VCC就進(jìn)入了VCC控制模式。

在此模式下，系統(tǒng)提供全部的ATP/ATO功能，VCC自動(dòng)地獲取運(yùn)行線的分配，并據(jù)分配的運(yùn)行線進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)路控制。VCC自動(dòng)獲取的運(yùn)行線將保持在

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

SMC未故障前對(duì)每一列車原有運(yùn)行線（包含在常用的16條運(yùn)行線中）的分配。

列車通過(guò)VCC與VOBC之間的通信接收所分配的運(yùn)行線。知道了運(yùn)行線號(hào)碼的列車可以通過(guò)車載數(shù)據(jù)庫(kù)查得行車目的地。通過(guò)與STC的通信，VOBC可以知道當(dāng)前站的ID號(hào)，并因此能夠在車上廣播有關(guān)下一站的信息。對(duì)位環(huán)線將向工作站提供有關(guān)列車運(yùn)行線分配的信息，因此系統(tǒng)可以在站內(nèi)廣播下一站及目的地的有關(guān)信息。這里需要說(shuō)明的是：停站時(shí)間是固定的（缺省值），信息廣播將在列車進(jìn)站完成對(duì)位后進(jìn)行。

? 中央VCC故障，SMC正常時(shí)的部分后退模式；

在該后退運(yùn)營(yíng)下，VOBC到LWS的通信使列車可以自動(dòng)排列進(jìn)路，包括自動(dòng)折返進(jìn)路以及車站和車上的旅客信息的控制。

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? 司機(jī)通過(guò)觸摸屏輸入列車運(yùn)行線分配命令及其身份驗(yàn)證信息。? 數(shù)據(jù)從VOBC通過(guò)STC傳送到LWS，然后送到SMC。? 當(dāng)前站的站名通過(guò)LWS傳送到VOBC。? 根據(jù)當(dāng)前站的站名和所分配的運(yùn)行線信息，VOBC從其數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得下一站的站名和目的地信息，并用以提供車上公告。? 通過(guò)LWS和VOBC在車站的通信，SMC根據(jù)閉塞占用原理在整個(gè)系統(tǒng)中跟蹤列車運(yùn)行。? 在該后退模式下，SMC通過(guò)呼叫相應(yīng)的STC來(lái)自動(dòng)為列車排路。? STC根據(jù)信號(hào)原理，在安全的前提下，命令轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的道岔，開(kāi)放相應(yīng)的信號(hào)機(jī)。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 完全后退（后備）模式；

在SMC及VCC全部發(fā)生故障的完全后退模式下，進(jìn)路的控制是通過(guò)LWS的人工命令來(lái)控制STC，即在車站的LWS上由車站操作員人工命令排列進(jìn)路。在這種后退模式下，STC根據(jù)信號(hào)原理，在安全的前提下，命令轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的道岔，開(kāi)放相應(yīng)的信號(hào)機(jī)。? 駕駛模式不同； ? ATO模式 ：分為ATO自動(dòng)關(guān)門和ATO人工關(guān)門兩種（通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制）； ? ATP倒車模式 ：ATC系統(tǒng)允許在人工保護(hù)模式下不超過(guò)5m的一次倒車（通過(guò)操作ATP倒車開(kāi)關(guān)）。?

OFF模式 ：當(dāng)兩駕駛室的模式開(kāi)關(guān)都處于?OFF?位置時(shí)，VOBC將進(jìn)入該模式。

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這種模式下，緊急制動(dòng)生效、駕駛室的顯示被禁止。列車在這種狀態(tài)下不能移動(dòng)。VOBC繼續(xù)和VCC保持通信，并維持定位、跟蹤和監(jiān)視功能。

? 車載信號(hào)設(shè)備不同；

三號(hào)線信號(hào)車載設(shè)備（VOBC）采用了二取二雙機(jī)熱備的安全冗余技術(shù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可用性。此外，該車載設(shè)備（VOBC）在單機(jī)故障情況下，可由中央操作員對(duì)故障機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位。? 試車線控制方式不同；

三號(hào)線位于試車線上的道岔直接由車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)控制和監(jiān)視，ATC系統(tǒng)對(duì)該道岔不予控制和監(jiān)督，但對(duì)試車線控制權(quán)的“獲取”和“釋放”進(jìn)行安全地監(jiān)督。試車線由正線ATC系統(tǒng)控制，并擁有實(shí)際ATC控制系統(tǒng)的所有功能。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 運(yùn)行圖調(diào)整功能不同；

三號(hào)線有一個(gè)相等運(yùn)行間隔調(diào)整模式，該模式是一二號(hào)線不具備的。在該模式下，列車的運(yùn)行不倚賴于運(yùn)行圖，只要操作員指定運(yùn)行線和行車間隔，就可以繼續(xù)正常運(yùn)營(yíng)。運(yùn)行間隔調(diào)整模式主要在出現(xiàn)突發(fā)事件，需要增加或刪減服務(wù)時(shí)使用。運(yùn)行間隔調(diào)整模式還可以在所有列車的運(yùn)行都大大落后于運(yùn)行圖的不利情況下用來(lái)快速解決串車問(wèn)題。當(dāng)運(yùn)行間隔調(diào)整結(jié)束時(shí)，運(yùn)行圖重新恢復(fù)（如果調(diào)度員沒(méi)有取消該運(yùn)行圖的話）。

? 接口不同； ? 與主控系統(tǒng)的接口；接口設(shè)備為中央背投顯示屏和車站IBP控制盤。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

信號(hào)SMC系統(tǒng)通過(guò)通信服務(wù)器向MCS系統(tǒng)提供下列信息： ? 實(shí)時(shí)的實(shí)際列車位置信息（包括列車的實(shí)時(shí)位置信息、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分、停站時(shí)分等）?

列車阻塞信息（產(chǎn)生的原則同二號(hào)線）? 信號(hào)系統(tǒng)重要的故障信息

?

在每天正式運(yùn)營(yíng)前，傳送當(dāng)天的計(jì)劃時(shí)刻表

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 回應(yīng)MCS每0.5s對(duì)SIG與MCS之間的通道檢測(cè)。

信號(hào)SMC系統(tǒng)通過(guò)通信服務(wù)器接收MCS系統(tǒng)提供的下列信息： ? MCS傳送的SCADA牽引供電信息 ? 每天收車后，接收全天的實(shí)際客流信息

? 與通信網(wǎng)絡(luò)的接口；

一、二號(hào)線為OTN網(wǎng)（分別為150M和600M帶寬容量），三號(hào)線為SDH網(wǎng)（2.5G帶寬容量）。

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

? 其它方面的不同；

? 正線信號(hào)機(jī)的顯示不同：藍(lán)色—ATC自動(dòng)控制狀態(tài)，無(wú)引導(dǎo)信號(hào)顯示； ? 正線采用了LED顯示信號(hào)機(jī)新設(shè)備；

? 正線采用了12號(hào)道岔（側(cè)向限速45Km/h），雙機(jī)牽引，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)等新設(shè)備、新技術(shù)；

? 正線采用了阿爾卡特計(jì)軸軌道電路設(shè)備；

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)介紹

4、三號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的不利因素及可能存在的問(wèn)題

? 線路里程長(zhǎng)，區(qū)間跨度大，軌旁設(shè)備多，造成維護(hù)工作量和人員需求量增加，特別是漢溪～市橋隧道區(qū)間長(zhǎng)達(dá)6.18公里，對(duì)今后的設(shè)備搶修工作非常不利； ? 中央VCC一旦發(fā)生故障，將對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生很大的影響（其中VCC1：瀝窖～番禺廣場(chǎng)6個(gè)站，VCC2：天河客、廣州東～ 大塘12個(gè)站）；

? 體育西路站（Y形交叉點(diǎn)）和大石站（大小交路交匯站）在特定故障情況下的行車客運(yùn)組織將會(huì)比較困難。

第五篇：城市軌道交通車站應(yīng)急疏散的乘客行為及評(píng)價(jià)技術(shù)研究-項(xiàng)目小結(jié)

城市軌道交通車站應(yīng)急疏散的乘客行為及評(píng)價(jià)技術(shù)研究

主要研究單位：上海申通軌道交通研究咨詢有限公司

同濟(jì)大學(xué)

主演研究人員：宋 鍵、徐瑞華、洪 玲、張知青、高 佳、陳菁菁

一、研究背景

城市軌道交通車站受其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響，一旦發(fā)生突發(fā)事件，如果疏散不力，極易造成二次傷害。一些重大突發(fā)事件的典型案例，結(jié)果令人觸目驚心，社會(huì)負(fù)面影響惡劣。究其原因，除了突發(fā)事件難以預(yù)測(cè)與控制以外，其嚴(yán)重的后果很大一部分是由車站疏散組織不善、安全設(shè)計(jì)不合理所導(dǎo)致的。

面對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)事件，軌道交通運(yùn)營(yíng)管理部門均制訂了相應(yīng)的應(yīng)急處臵預(yù)案，但由于城市軌道交通車站乘客的應(yīng)急疏散受到突發(fā)事件、應(yīng)急預(yù)案、乘客心理及行為、預(yù)案演練等多方面因素的影響，實(shí)際的應(yīng)急處臵需要根據(jù)預(yù)案，憑借指揮人員的處臵經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。因此應(yīng)急處臵預(yù)案的合理性、針對(duì)性和有效性以及不同處臵方案的處臵效果是車站乘客應(yīng)急疏散中需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題和難點(diǎn)。目前為止，國(guó)內(nèi)外關(guān)于乘客疏散問(wèn)題的理論研究成果中，尚未有具有普遍指導(dǎo)意義的車站乘客應(yīng)急疏散方案及效果評(píng)價(jià)的理論和方法，也缺少科學(xué)、方便的工具或方法來(lái)對(duì)突發(fā)事件情況下的客流疏散組織方案進(jìn)行效果評(píng)價(jià)和疏散組織指導(dǎo)。

由于突發(fā)事件的不可預(yù)知性、乘客疏散心理和行為的隨機(jī)性等因素，難以通過(guò)演練全面考察乘客在所有可能發(fā)生的疏散場(chǎng)景中的疏散狀況，因此，單純通過(guò)疏散演練的方法還不能完全滿足實(shí)際應(yīng)急疏散的要求。需要通過(guò)對(duì)乘客在突發(fā)事件條件下的心理、行為特征的深入研究，總結(jié)規(guī)律，指導(dǎo)應(yīng)急疏散預(yù)案的制訂及應(yīng)急處臵工作的進(jìn)行。

綜上所述，研究突發(fā)事件情況下乘客的疏散問(wèn)題，目前，迫切需要研究城市軌道交通車站突發(fā)事件條件下的乘客疏散心理及行為特點(diǎn)，研究應(yīng)急疏散預(yù)案（處臵方案）的合理性、針對(duì)性和有效性的評(píng)價(jià)。本課題運(yùn)用心理學(xué)、人群行為學(xué)的理論和方法，研究了車站乘客應(yīng)急疏散的心理及行為特征；在已完成的常態(tài) 軌道交通車站客流仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立車站乘客應(yīng)急疏散心理和行為的仿真模型，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的仿真模塊，量化分析車站乘客應(yīng)急疏散過(guò)程中的影響因素，評(píng)價(jià)疏散預(yù)案、疏散引導(dǎo)措施、疏散管理方法的效果，反應(yīng)車站乘客疏散的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。以期對(duì)應(yīng)急預(yù)案的制定提供理論依據(jù)和評(píng)價(jià)方法，同時(shí)為提高城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)組織水平、運(yùn)營(yíng)安全和可靠性、運(yùn)營(yíng)質(zhì)量以及服務(wù)水平等提供有效的輔助決策依據(jù)及評(píng)價(jià)手段。

二、主要研究?jī)?nèi)容

1.研究目標(biāo)與內(nèi)容

本研究從車站環(huán)境、乘客生理、心理以及行為特點(diǎn)等方面出發(fā)，運(yùn)用心理學(xué)和人群行為學(xué)的理論和方法，對(duì)城市軌道交通車站乘客疏散的心理、行為特點(diǎn)進(jìn)行了分析研究；運(yùn)用系統(tǒng)仿真的理論和方法，建立了車站乘客應(yīng)急疏散行為的仿真模型，基于已有車站客流分布仿真系統(tǒng)（StaPass）,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)急疏散仿真模塊；提出了基于仿真結(jié)果的車站乘客應(yīng)急疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法；以典型車站、多種不同場(chǎng)景為背景，進(jìn)行了車站乘客疏散過(guò)程的仿真驗(yàn)證及評(píng)價(jià)分析；研究提出了車站乘客應(yīng)急疏散中需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)策建議。主要工作及結(jié)論總結(jié)如下：

（1）分析研究了國(guó)內(nèi)外類似環(huán)境人員應(yīng)急疏散領(lǐng)域的相關(guān)研究現(xiàn)狀，通過(guò)分析得出國(guó)內(nèi)外針對(duì)人員應(yīng)急疏散的研究非常重視，但是專門針對(duì)城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的研究比較欠缺；而且由于人員應(yīng)急疏散隨機(jī)因素較大的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究普遍采用了客流仿真的方法。

（2）分析了城市軌道交通車站突發(fā)事件的主要特點(diǎn)及其影響因素。突發(fā)事件會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)客流以及列車運(yùn)營(yíng)造成明顯的影響，主要包括以下幾個(gè)方面：延誤擴(kuò)散、跨站運(yùn)行以及運(yùn)營(yíng)中斷。突發(fā)事件的影響最終會(huì)體現(xiàn)在在站乘客的疏散過(guò)程中。城市軌道交通車站大多處于地下空間或是高架位臵，其空間狹小、疏散路線長(zhǎng)，潛在的危險(xiǎn)隱患較多，且照明、通風(fēng)設(shè)備作用有限，一旦發(fā)生突發(fā)事件，經(jīng)常造成乘客傷亡事件。因此車站乘客的應(yīng)急疏散非常重要，否則有可能造成嚴(yán)重的二次事故。

（3）分析了突發(fā)事件條件下影響乘客疏散的主要因素。影響城市軌道交通 車站乘客應(yīng)急疏散的主要因素包括乘客基礎(chǔ)特征、車站環(huán)境、客流特點(diǎn)、信息傳播方式、突發(fā)事件性質(zhì)和影響因素、應(yīng)急系統(tǒng)的組成等。而在疏散過(guò)程中這些因素的影響要通過(guò)乘客的心理反應(yīng)并最終以行為的特點(diǎn)體現(xiàn)，因此乘客疏散的心理和行為特點(diǎn)的研究十分重要。

（4）分析了城市軌道交通車站突發(fā)事件環(huán)境下的乘客疏散行為以及心理反應(yīng)特點(diǎn)。指出在站乘客的應(yīng)急疏散心理主要包括驚慌、恐懼、沖動(dòng)和僥幸、群聚、鎮(zhèn)靜和清醒、憤怒等；應(yīng)急疏散行為主要包括從眾行為、排他行為、沿墻和趨光行為、退避行為、原路返回行為。這些疏散行為和心理的特點(diǎn)為應(yīng)急疏散管理提出了不同的要求，需要對(duì)這些疏散行為進(jìn)行量化分析才能為具體的應(yīng)急疏散管理提供指導(dǎo)和建議。

（5）分析了評(píng)價(jià)應(yīng)急疏散效果的各類評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。主要包括時(shí)間類指標(biāo)、空間類指標(biāo)、設(shè)施類指標(biāo)以及相應(yīng)的時(shí)間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)、空間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)。利用解析的方法很難得出這些指標(biāo)，而利用仿真評(píng)價(jià)方法可以得到這些量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（6）構(gòu)建了針對(duì)城市軌道交通車站的乘客疏散行為模型?；诔丝偷膽?yīng)急心理反應(yīng)以及疏散行為特征，在基礎(chǔ)路徑搜索層（A星算法以及社會(huì)力模型）之上分別構(gòu)建了行為控制模型：從眾行為模型、趨光行為模型、退避行為模型、原路返回行為模型、排他行為模型，這些模型分別從單一疏散行為方面描述了乘客的應(yīng)急疏散行為規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，基于常態(tài)客流仿真軟件（StaPass），分別開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的仿真模塊，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

（7）選擇典型的城市軌道交通車站進(jìn)行了仿真評(píng)價(jià)分析。選擇了城市軌道交通車站經(jīng)常采用的島式站臺(tái)車站以及側(cè)式站臺(tái)車站，主要從客流大小、突發(fā)事件（火災(zāi)）規(guī)模大小以及發(fā)生位臵、應(yīng)急疏散措施的等方面設(shè)定了八個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。得到了相關(guān)的疏散時(shí)間、平均密度分布、最大密度分布、空間使用率分布等評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)外在因素對(duì)疏散乘客的影響會(huì)通過(guò)顯性的疏散行為體現(xiàn)出來(lái)，而應(yīng)急預(yù)案的干預(yù)效果也體現(xiàn)在乘客疏散行為的變化上。因此對(duì)乘客疏散措施的評(píng)價(jià)應(yīng)主要圍繞是否能夠針對(duì)特定的疏散場(chǎng)景來(lái)組織乘客按照合理的疏散行為進(jìn)行疏散。

（8）總結(jié)歸納了上述的研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)論。發(fā)現(xiàn)要做好城市軌道交通車 站的乘客應(yīng)急疏散工作應(yīng)該做好乘客疏散演練、應(yīng)急處臵過(guò)程的信息監(jiān)控以及應(yīng)急預(yù)案完善等方面的工作。得出相應(yīng)的如下結(jié)論：應(yīng)該在疏散演練之前按照本文的疏散行為研究成果詳細(xì)地規(guī)劃、設(shè)計(jì)各種可能出現(xiàn)的疏散行為模式；利用乘客疏散行為特點(diǎn)可以使疏散監(jiān)控更有針對(duì)性，在監(jiān)控的過(guò)程中，通過(guò)不同的乘客疏散行為所暗示的含義盡快調(diào)整應(yīng)急處臵方案；完善的應(yīng)急預(yù)案是突發(fā)事件的鎮(zhèn)靜劑，有必要考慮不同時(shí)段、不同等級(jí)車站對(duì)應(yīng)急疏散預(yù)案效果的影響，結(jié)合不同時(shí)段、不同客流量、不同規(guī)模結(jié)構(gòu)的車站制定各自不同的疏散預(yù)案，并不斷地加以完善。

2.關(guān)鍵技術(shù)

（1）突發(fā)事件情況下軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的心理分析

在突發(fā)事件下，由于人們對(duì)突發(fā)事件的認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有心理準(zhǔn)備，或者不具備足夠的安全知識(shí)，從心理上極易產(chǎn)生震驚、慌亂、焦急、憤怒等情緒，因而會(huì)失去判斷逃生方向的能力，習(xí)慣追隨別人，而且會(huì)出現(xiàn)一些消極負(fù)面情緒，這些情緒狀態(tài)會(huì)妨礙人們正確地認(rèn)識(shí)、分析自己所面臨的挑戰(zhàn)與環(huán)境條件，從而很難做出符合常理的判斷和決定，甚至導(dǎo)致不顧后果的行為。乘客在軌道交通車站遇到緊急情況的疏散過(guò)程中，其常見(jiàn)的心理反應(yīng)可以歸為：驚慌、恐懼、沖動(dòng)和僥幸、群聚等。

（2）城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散行為的仿真建模

人員的疏散行為是一種群體行為，但由于受環(huán)境、疏散的初始位臵以及個(gè)體間的相互關(guān)系等因素的制約，在群體疏散中存在著個(gè)體之間的區(qū)別和差異。因此，作為在突發(fā)事故中起主導(dǎo)控制作用的人員個(gè)體，一方面其自身作為一個(gè)極其復(fù)雜而又相對(duì)高度完美的自適應(yīng)反饋系統(tǒng)保證了其行為的可靠性；另一方面人所具有的自由度又導(dǎo)致其不同程度的失誤，而且人們的一些日常習(xí)慣性行為在突發(fā)事件應(yīng)急刺激下也會(huì)無(wú)意識(shí)地反映出來(lái)。發(fā)生突發(fā)事件后，軌道交通車站乘客的行為主要可以分為以下幾種：從眾行為、排他行為、原路返回行為、退避行為、沿墻和趨光行為。本研究依據(jù)各種疏散行為的特點(diǎn)構(gòu)建了相應(yīng)的行為仿真模型。

（3）城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散效果的評(píng)價(jià)。

提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。主要包括時(shí)間類指標(biāo)、空間類指標(biāo)、設(shè)施類指標(biāo)以及相應(yīng)的時(shí)間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)、空間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)。（4）城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散過(guò)程的仿真實(shí)現(xiàn)。

基于上述對(duì)城市軌道交通車站突發(fā)事件條件下，乘客疏散的心理、行為特點(diǎn)分析和應(yīng)急行為建模，在已有StaPass系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了相對(duì)獨(dú)立的乘客疏散仿真模塊，并以典型車站為背景，進(jìn)行了案例測(cè)試和仿真評(píng)價(jià)。

3.技術(shù)難點(diǎn)。

（1）突發(fā)事件條件下城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的特殊心理。運(yùn)用心理學(xué)人群行為學(xué)的理論和方法，針對(duì)城市軌道交通車站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、客流運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及作業(yè)流程，結(jié)合突發(fā)事件的性質(zhì)、類別、后果等條件，研究了城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的特殊心理。特別是對(duì)乘客影響嚴(yán)重的火災(zāi)情況，研究了應(yīng)急疏散的各類時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和疏散臨界條件。

（2）突發(fā)事件條件下城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散行為的仿真建模。基于乘客的應(yīng)急心理反應(yīng)以及疏散行為特征，在基礎(chǔ)路徑搜索層之上分別構(gòu)建了行為仿真模型：從眾行為模型、趨光行為模型、退避行為模型、原路返回行為模型、排他行為模型，這些模型分別從單一疏散行為方面描述了乘客的應(yīng)急疏散行為規(guī)律。

（3）城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)建立和方法設(shè)計(jì)。本研究提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。主要包括時(shí)間類指標(biāo)、空間類指標(biāo)、設(shè)施類指標(biāo)以及相應(yīng)的時(shí)間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)、空間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（4）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。以已有車站客流分布仿真系統(tǒng)（StaPass）為基礎(chǔ)，根據(jù)車站乘客應(yīng)急疏散行為仿真模型，開(kāi)發(fā)了車站突發(fā)事件情況下的乘客應(yīng)急疏散的仿真模塊，并以典型車站為背景，進(jìn)行了案例測(cè)試和仿真評(píng)價(jià)。

4.創(chuàng)新點(diǎn)

(1）突發(fā)事件條件下城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的心理及行為特點(diǎn)。運(yùn)用心理學(xué)和人群行為學(xué)的理論和方法，以城市軌道交通車站為特定背景，針對(duì)城市軌道交通車站的結(jié)構(gòu)、突發(fā)事件、客流特點(diǎn)及作業(yè)流程，深入地分析了乘客疏散的心理及行為特點(diǎn)，提出了乘客在軌道交通車站應(yīng)急疏散過(guò)程中，常見(jiàn)的心理反應(yīng)可以歸為：驚慌、恐懼、沖動(dòng)和僥幸、群聚等；而表現(xiàn)出的行為則主要有：從眾行為、排他行為、原路返回行為、退避行為、沿墻和趨光行為。

(2)車站乘客應(yīng)急疏散行為的仿真模型。在常態(tài)行人運(yùn)動(dòng)行為模型基礎(chǔ)上，進(jìn) 一步研究建立了車站突發(fā)事件條件下的乘客應(yīng)急疏散行為仿真模型，分別從單一疏散行為方面描述了乘客應(yīng)急疏散過(guò)程中的如下行為仿真模型：從眾行為、排他行為、原路返回行為、退避行為、沿墻和趨光行為的仿真模型。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了群體疏散行為模型，使得對(duì)車站突發(fā)事件條件下的乘客疏散行為和疏散效果可以進(jìn)行定量的仿真分析；

(3)車站乘客應(yīng)急疏散行為的仿真模型實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于以城市軌道交通車站為背景的乘客疏散仿真系統(tǒng)鮮有較深入的研究，本研究在對(duì)乘客應(yīng)急疏散行為仿真模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，基于已有車站客流分布仿真系統(tǒng)（StaPass），開(kāi)發(fā)了城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散仿真模塊，并結(jié)合典型車站、特定疏散場(chǎng)景進(jìn)行了模型驗(yàn)證。

（4）車站乘客應(yīng)急疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。本次研究提出了基于乘客疏散仿真的疏散效果評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法，主要包括時(shí)間類指標(biāo)、空間類指標(biāo)、設(shè)施類指標(biāo)以及相應(yīng)的時(shí)間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)、空間臨界評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)合城市軌道交通典型車站，應(yīng)用乘客疏散仿真模型對(duì)多種應(yīng)急疏散場(chǎng)景進(jìn)行了仿真分析及評(píng)價(jià)，歸納了一般性的疏散規(guī)律，并提出了城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散需要關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)策建議。

三、應(yīng)用前景與效益預(yù)測(cè)

本研究成果可應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有車站乘客應(yīng)急疏散設(shè)施配臵、應(yīng)急預(yù)案的效果分析及應(yīng)急預(yù)案優(yōu)化，未來(lái)進(jìn)一步與應(yīng)急演練、應(yīng)急監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急處臵系統(tǒng)相結(jié)合，可應(yīng)用于城市軌道交通車站乘客應(yīng)急疏散的處臵過(guò)程中。研究成果對(duì)提升上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理的水平，提高軌道交通車站的疏散安全，制訂有效的乘客疏散預(yù)案，確保系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全和可靠性等具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用前景。

今后可繼續(xù)采用產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方法，將本項(xiàng)目的研究成果應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)營(yíng)管理中。