08高速铁路的信号与通信isx.docx
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1、8 高速铁路的信号与通信8 高高速铁路路的信号号与通信信8.1 概述述高速铁路路的服务务宗旨是是“安全、正正点、快快速、舒舒适”。发展展高速铁铁路不可可能也不不应只突突出快速速,更需需要建立立全新的的运输模模式,要要在安全全、正点点、舒适适上做文文章。高高速铁路路信号系系统是保保障列车车运行安安全、提提高运输输效率的的关键技技术装备备,对全全面实现现高速铁铁路的服服务宗旨旨举足轻轻重。当今信息息产业正正以超出出人们预预料的速速度迅速速发展,通通信和控控制领域域正发生生一系列列深刻变变化,这这必会对对铁路信信号、通通信产品品和服务务产生积积极影响响。这种种影响主主要表现现在两方方面:第第一方面面
2、是产品品的硬件件和软件件不断升升级换代代,产品品安全性性、可靠靠性、可可用性和和可维护护性逐步步提高,追追求更高高的性能能价格比比。第二二是向综综合自动动化方向向发展,向向更便利利的人机机对话方方向发展展,向全全面提高高运输质质量和路路网运输输能力的的方向发发展,以以满足运运营的要要求。高速铁路路信号系系统是完完成行车车控制、运运营管理理的综合合自动化化系统,主主要是由由用于指指挥行车车的综合合调度系系统,用用于控制制列车行行车间隔隔的列车车运行控控制系统统(简称称列控系系统),用用于控制制进路的的联锁系系统以及及代用信信号设备备和专用用通信设设备组成成。这是是一套完完整的信信号安全全制式,如
3、如图8-l所示示。高速速铁路信信号系统统的设备备主要布布置在调调度中心心、车站站、区间间信号室室、车辆辆段、维维修基地地、线路路旁和列列车上。8.2 高速速铁路的的信号技技术铁路信号号技术是是随着百百年铁路路的发展展以及继继电器、半半导体、电电子信息息技术的的变化而而不断演演进的。随随着运行行速度的的提高,列列控系统统、超速速防护系系统以及及综合调调度系统统等成为为高速铁铁路必不不可少的的信号技技术。高速铁路路与普通通铁路不不同之处处主要有有:高速铁铁路设置置综合调调度系统统,对列列车运营营指挥实实行集中中控制方方式;取消传传统的地地面信号号机,采采用列控控系统;采用计计算机网网络传输输和交换
4、换与行车车、旅客客服务相相关的信信息。高速铁路路信号系系统由综综合调度度系统、列列控系统统、计算算机联锁锁系统等等几个部部分组成成,各部部分之间间通过具具有保护护功能的的广域网网联接,并并传输信信息。传统的的话音、信信号凭证证指挥方方式不再再适用于于高速铁铁路。以以下简要要介绍一一下综合合调度系系统、列列控系统统、计算算机联锁锁系统。列控系统调度系统图8-11 高高速铁路路信号系系统组成成1高速速铁路综综合调度度系统世界各国国高速铁铁路的行行车调度度系统基基本可以以分为两两类:一一类集多多种业务务组织和和管理功功能于一一体,全全线建设设一个行行车指挥挥为中心心的综合合调度系系统,适适用于列列车
5、在本本线到发发的高速速客运专专线。另另一类则则采用按按区域设设置行车车调度中中心的方方式,适适用于列列车类别别多,与与既有线线行车组组织和管管理的关关系密切切的线路路。京沪高速速铁路是是一条与与既有京京沪线平平行修建建的高速速客运专专线。高高速线建建成以后后,运输输组织模模式采用用本线旅旅客列车车和跨线线旅客列列车共线线运行的的客运专专线模式式,既有有线将主主要为货货物运输输使用。设设置综合合调度指指挥中心心是保证证高速列列车运营营的基本本需求,而而中速列列车跨越越高速线线与既有有线运行行,又要要求调度度系统必必须解决决跨线运运行列车车调度指指挥的衔衔接问题题。综合调度度系统是是高速铁铁路运营
6、营管理指指挥中枢枢,其业业务有以以下几个个方面:(1)根根据运输输的需要要,编制制行车、车车辆运用用、乘务务值班计计划,制制成运营营计划;(2)当当行车次次序出现现混乱时时,制成成临时运运行图,调调整运营营计划;(3)监监视沿线线列车运运行状况况并对各各车站进进路实行行集中控控制;(4)统统计各站站旅客集集散情况况,调整整行车计计划,并并向旅客客提供有有关信息息服务。随着计算算机、通通信和远远程控制制技术的的发展,综综合调度度中心的的系统技技术也己己经由传传统的集集中控制制模式发发展到网网络化、智智能化的的集中管管理、分分散控制制型,主主要有运运输管理理系统、运运行调度度系统、牵牵引供电电调度
7、系系统、动动车组调调度管理理系统、基基础设施施调度管管理系统统、客运运调度系系统、安安全监督督系统等等。随着高速速铁路技技术在整整个铁路路网中的的普及和和推广,高高速线与与既有线线之间开开行跨线线运行列列车,已已成为近近年来日日本和欧欧洲普遍遍的发展展趋势。跨跨线运输输中,因因与既有有线行车车组织和和管理的的关系密密切,列列车运行行秩序易易受引入入线、相相邻既有有线列车车运行不不正常情情况的影影响。2高速速铁路列列控系统统铁路沿线线设置的的闭塞分分区长11.52kmm,当列列车时速速超过2200kkm时,司机机每二十十几秒就就要辨认认一次信信号显示示,这超超出了人人正常的的承受能能力,识识别信
8、号号的错误误率会显显著增加加。因此此,传统统的地面面信号机机显示作作为指挥挥列车运运行的凭凭证己不不能适用用,必须须以列控控系统车车载设备备的输出出作为指指挥高速速列车司司机安全全运行的的凭证,保保障高速速列车安安全运行行。欧洲洲铁路行行车速度度超过1160kkm/hh时,均以以列控系系统作为为行车指指挥凭证证。这是是高速列列车运行行必须满满足的基基本要求求。列控系统统直接控控制列车车运行,主主要由车车载设备备和地面设设备两大大部分组组成。地地面设备备与车载载设备一一起才能能完成列列车运行行控制的的功能。列控系统统在车站站设有控控制中心心,如果果车站距距离过大大,则每每1520 km还还要在区
9、区间设立立控制中中心。图图8-22是列控控系统地地面设备备框图。控控制中心心通过电电缆与铁铁路线上上的轨道道电路、信信号机等等设备相相连,主要完完成列车车位置检检测,形成速速度信号号,并将此此信号传传递给列列车。车车载设备备将按照照速度信信号控制制列车制制动。图8-22 列列控系统统地面设设备框图图车载设备备主要由由天线、信信号接收收单元、制制动控制制单元、司司机显示示器、速速度传感感器等组组成,设设备框图图见图88-3。机机车头部部的天线线接收到到地面的的速度命命令信号号,经过过信号接接收单元元放大、滤滤波、解解调后,将将此命令令的数据据送到司司机显示示器和制制动控制制单元。制制动控制制单元
10、收收到速度度传感器器传来的的信号,测测量出列列车的实实际速度度,将实实际速度度与信号号命令比比较,如如果判断断列车需需要制动动则产生生制动信信号,直直接启动动列车制制动系统统。列车车就会自自动减速速或停车车。图8-33 列列控系统统车载设设备框图图列控系统统主要功功能是:(1)防防止列车车冒进关关闭的信信号机;(2)防防止列车车错误出出发;(3)防防止列车车退行;(4)防防止列车车超速通通过道岔岔;(5)防防止列车车超过线线路允许许的最大大速度;(6)监监督列车车通过临临时限速速区段;(7)在在出入库库无信号号区段限限制列车车速度。为保证列列控系统统不间断断地工作作和加强强设备的的维修与与管理
11、,在在列控系系统的地地面和车车上都安安装有监监视设备备。地面面监视系系统可以以检测信信号机、轨轨道电路路、地面面控制中中心的接接收和发发送设备备等。检检测结果果可以在在维修工工区显示示及储存存,也可可以通过过通信网网送往维维修基地地和调度度中心。设设备异常常前数小小时内,信号设设备动作作情况可可以保存存下来,供供故障分分析用。车车上监视视设备可可以将列列车运行行过程中中速度信信号、制制动装置置动作、列车实实际速度度和司机机操作等等状态保保存下来来,一般可可保存112772h。出现重重大事故故,这些些资料可可用于事事故分析析。目前,国国外高速速铁路采采用的列列控系统统主要有有日本新新干线AATC
12、系系统,法法国TGGV铁路路的TVVM3000及TTVM4430系系统,德德国及西西班牙铁铁路采用用的LZZB系统统,瑞典典铁路的的EBIICABB9000系统等等。各国国的列控控系统都都有自己己的特点点,有不不同的技技术条件件和适应应范围。列控系统统按照地地面向机机车传送送信号的的连续性性来分类类,可分为点点式和连连续式两两大类。瑞瑞典EBBICAAB9000系统统属于点点式列控控系统。德德国LZZB系统统、法国国TVMM系统、日日本数字字ATCC系统均均为连续续式列控控系统。点点式信号号系统自自从200世纪770年代代采用应应答器方方式后,走走上了数数字化、集集成化的的道路,发发展十分分迅
13、速。目目前适应应5000km/h高速速列车可可传递千千比特信信息的应应答器已已商品化化。点式式列控系系统造价价低、维维修工作作少。点点式列控控系统尽尽管接收收地面信信息不连连续,但但对列车车运行与与司机操操纵的监监督并不不间断,因因此也有有很好的的安全效效能。点点式系统统的主要要弱点是是信号追追踪性不不佳。它它只能在在指定的的信号点点接收信信息,如如果列车车经过某某信号点点之后,先先行列车车位置移移动,地地面信号号发生了了变化,车车上控制制系统不不能立即即知道,而而必须等等列车到到达下一一个信号号点才能能接收到到。因此此,点式式列控系系统限制制了列车车追踪间间隔的进进一步减减少。在在高速铁铁路
14、中连连续式列列控系统统是主流流。例如如,采用用连续式式列车速速度控制制的法国国TGVV北方线线列车追追踪间隔隔为3mmin。列控系统统按照人人机关系系来分类类,主要要分为两两类。一一种是以以日本新新干线AATC为为代表的的设备优优先控制制的方式式;另一种种是以法法国TVVM3000/4430系系统为代代表的司司机优先先控制的的方式。德德国的LLZB系系统也是是司机优优先控制制方式。设设备优先先的列控控系统在在列车速速度高于于目标速速度后立立即进行行制动控控制,当当列车速速度低于于目标速速度后自自动缓解解,不必必司机参参与。其优优点是能能最大限限度减轻轻司机负负担,有有利于缩缩短列车车追踪间间隔
15、。这这种控制制方式对对设备本本身的自自动化程程度及列列车的制制动缓解解性能要要求较高高。人控控优先的的方式只只有在列列车速度度超过安安全运行行所允许许的速度度,设备备才进行行惩罚性性的强迫迫制动。列列车正常常运行时时设备不不干预司司机操作作。人控控优先的的系统有有助于加加强司机机的责任任感,发挥其其驾驶技技巧。连续式列列控系统统按照超超速判定定方式可可以分为为阶梯控控制方式式和曲线控控制方式式。阶梯控制制方式时时,每个个闭塞分分区设计计为一个个目标速速度。在在一个闭闭塞分区区中无论论列车在在何处都都只按照照固定的的速度判判定列车车是否超超速。图图8-44给出列列车控制制方式的的示意图图。阶梯梯
16、控制又又细分为为出口检检查和入入口检查查两种方方式。其其中细线线阶梯为为出口检检查方式式(法国国TVMM3000方式)。这这种方式式要求司司机在闭闭塞分区区内将列列车速度度降低到到目标速速度,设设备在闭闭塞分区区出口进进行检查查。如果果列车实实际速度度未达到到目标速速度以下下,则设备备自动进进行制动动。这种种方式由由于要在在列车到到达停车车信号处处(目标标速度为为零)才才检查列列车速度度是否为为零,如如果列车车速度不不是零,设设备才进进行制动动。由于于制动后后列车要要走行一一段距离离才能停停车,因因此停车车信号后后方要有有一段防防护区。图8-44中的较较粗阶梯梯线为入入口检查查方式。列列车在闭
17、闭塞分区区入口处处接收到到目标速速度信号号后,立即以以此速度度进行检检查,一一旦列车车超速,则则进行制制动使列列车速度度降低到到目标速速度以下下。日本本新干线线ATCC就是采采用这种种方式。这这种方式式在遇上上停车信信号时,列列车在闭闭塞分区区入口处处立即制制动,对对许多列列车来说说会过早早地停车车,因此此日本新新干线采采用了停停车信号号前再装装P点的的方式,轨轨道电路路发送330信号号,只在在列车收收到300信号且且又经过过P点时时车上才才会形成成停车信信号。图8-44 列列车控制制方式示示意图阶梯控制制方式完完全不需需要距离离信息,只只要在停停车信号号与最高高速度间间增加若若干中间间速度信
18、信号,因因此轨道道信息量量较少,设设备相对对比较简简单。这这种传统统的控制制方式是是目前高高速铁路路最普遍遍采用的的控制方方式。第二种方方式是曲曲线控制制方式。法法国TVVM4330系统统,就是是这种方方式(见见图8-4中曲曲线)。每每个闭塞塞分区入入口速度度(上一一个闭塞塞分区的的目标速速度)和和出口速速度(本本闭塞分分区目标标速度)用用曲线连连接起。在在这种控控制方式式下,列列车在一一个闭塞塞分区中中运行时时,列控设设备判定定列车超超速的目目标速度度不再是是一个常常数,而而是随着着列车行行驶不断断变化,即即是距离离的函数数。因此此列控设设备除了了需要接接收目标标速度信信息外,还还要接收收到
19、闭塞塞分区长长度及换换算坡度度的信息息。TVVM4330系统统的轨道道电路可可以传递递27 bitt信息,其其中目标标速度信信息6 bitt,距离离信息88 biit,坡坡度信息息4 bbit。曲线控制制方式和和阶梯控控制方式式一样,每每一个闭闭塞分区区只给定定一个目目标速度度,控制曲曲线把闭闭塞分区区允许速速度的变变化连续续地接起起来。因因此,这这种制式式不需要要像入口口阶梯控控制那样样要在停停车信号号前设置置P点,也也可以不不设置出出口阶梯梯控制所所必需的的保护区区段。德国LZZB系统统和日本本数字AATC系系统不再再对每一一个闭塞塞分区规规定一个个目标速速度,而而是向列列车传送送目标速速
20、度、列列车距目目标的距距离(与与TVMM4300不一样样,它可可以包括括多个闭闭塞分区区的长度度)等信息。列列车实行行一次制制动控制制方式。列列车追踪踪间隔可可以根据据列车制制动性能能、车速速、线路路条件调调整,可可以提高高混跑线线路的通通过能力力。这种种方式称称为目标标速度目标距距离方式式,是一一种更理理想的运运行控制制模式。3高速速铁路计计算机联联锁系统统联锁系统统是铁路路信号的的重要组组成部分分,主要要是用于于车站进进路的控控制和保保证列车车运行和和作业的的安全。随随着列车车速度的的不断提提高和科科学技术术的发展展,特别别是微电电子技术术及计算算机科学学的迅猛猛发展,计计算机联联锁系统统
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