列车运行控制系统主要功能和实现方法
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摘要:在这个领域,高速铁路与普通铁路不同之处主要为:取消传统的地面信号机,采用列车运行控制系统。由于高速铁路列车运行速度较高,列车制动距离与列车制动初速的平方成正比。制

  在这个领域,高速铁路与普通铁路不同之处主要为:取消传统的地面信号机,采用列车运行控制系统。由于高速铁路列车运行速度较高,列车制动距离与列车制动初速的平方成正比。制动初速高,制动距离特别长。

  司机靠地面信号驾驶列车有三个过程:识别信号;理解信号;按照信号要求操纵列车。如果其中任何一个环节出现错误,都可能造成列车事故。在铁路沿线设置的闭塞分区长1.5-2公里,则高速列车司机每十几秒就要辩认一次信号显示。日本、法国铁路曾做过试验,当列车速度超过200km/h时,司机识别信号的错误率会显著增加。因此高速铁路不能再靠地面信号显示驾驶列车。

  传统的地面信号机显示作为指挥列车运行的凭证已不能适用,必须以列车控制系统车载设备的输出作为指挥高速列车司机安全运行的凭证,并对其列车速度、工况进行监督和控制,保障高速列车安全运行。该系统必须能够安全、可靠、连续地工作。在欧洲和日本等发达国家的铁路,行车速度超过160km/h,均以列车控制系统作为行车指挥凭证。这是高速列车系统运行必须满足的基本要求。

  高速铁路采用先进的列车运行控制系统(AdvancedTrainControl,简称为ATC),按固定闭塞制调整列车运行间隔。ATC采用速度-距离模式曲线控制方式。模式曲线的产生需要三种信息:距前方列车的距离,运行线路的数据,该列车的制动性能。

  采用列车运行控制系统的线路上,不设地面信号机,仅在闭塞分区分界点设界标。地面设备分别通过轨道电路和回线装置向列车发送连续式信号和点式信息。机车上装有带速度监督的连续式车内信号装置,司机完全根据车内信号装置显示的数字式速度信号驾驶列车运行,视机车信号为主体信号。速度-距离模式曲线的控制方式,根据来自地面的信息和前方开通的闭塞分区求得距前方列车所占用的闭塞分区轨道电路入口端的距离,再根据该距离和车上存储的线路数据、列车及其制动性能、最高允许速度等参数,实时算出列车容许的运行速度,得出该列车在距离前行列车占用的闭塞分区后分界点的速度-距离模式曲线,列车运行速度不能超过该曲线所容许的速度。

  模式曲线是列车运行的凭据,当列车速度超过规定的允许速度时,ATC车载设备自动施加最大常用制动。这种最大常用制动是可逆的,一旦列车速度降低到线路允许值以下时即可缓解。

  采用速度-距离控制的模式,是世界各国高速铁路列车运行控制系统的发展趋势,这种方式最符合列车制动过程。制动模式采用固定的轨道区段施行闭塞,它根据目标距离、目标速度的方式确定列车制动曲线,不设定每个闭塞分区的速度等级,采用一次制动。这种方式以前方列车占用的闭塞分区的入口为目标点,向列车传输目标速度、目标距离等信息。目标距离列控方式更适合于高、中速列车的混合运输,列车的运行间隔主要取决于列车的制动性能,制动性能不同的列车,在运行时采用不同的运行间隔距离,有助于提高运营效率。

  根据高速铁路运营的要求,ATC系统需具备以下功能:

  ①接近先行列车时控制列车速度,保证列车速度之间的安全隔离;

  ②当列车速度超过最高允许速度时,控制列车减速;

  ③进、出站信号机关闭时,防止列车冒进;

  ④进侧线时,控制列车速度低于道岔允许速度进站;

  ⑤出站信号机开放时,控制列车低于道岔允许速度进入区间;

  ⑥根据运输需要,系统应能满足列车反方向运行;

  ⑦遇施工、设备故障、灾害等特殊情况及线路设置的缓行区时,控制列车速度低于线路允许速度;

  ⑧高速车驶入既有线时(不更换机车),应能接收既有线机车信号信息并具有基本的自动停车或超速防护功能。

  ATC地面设备具备的功能:

  ①检测轨道电路的状态(是否有车占用);

  ②向车载设备传送与前行列车之间的距离、运行区间线路坡道信息、线路条件(曲线、道岔),区间允许速度等;

  线路被分割为若干个闭塞分区,地面参数包括列车所在分区的允许运行速度、闭塞分区长度及其平均坡度。地面设备根据列车运行方向及运行进路,选出列车所在位置轨道电路所属的闭塞分区,把有关参数编在数字电码中作为连续信息,通过轨道电路发送给列车。信号信息通过轨道电路的载频调制后,在无缝钢轨中连续地传输。不同的调制频率用来向列车传送与速度相关的不同信息。速度信号由相互间隔约15公里的装置来提供。

  车载设备由双重热备专用微型计算机构成,从安装在钢轨上的传感器开始。每个传感器都有两个线圈,两个线圈各自连接到一个数字接收器。两个相同的接权器都接收来自传感器的信号。车载计算机从地面设备接收到的,将要占用的闭塞分区各种物理参数,如:闭塞分区始端和末端之间的目的距离、闭塞分区的平均坡度、允许速度、线路状况等信息,经过安全型译码;再将列车上的制动力、列车结构等参数综合统计,计算出允许本列车在该区间运营的速度-距离模式曲线。通过该曲线核准的列车前方目标距离以及列车正在运营的速度连续地向司机显示,每当列车进入下一个轨道电路,它都要计算出对应于新的目的距离的速度控制曲线。在运行过程中,车载设备不断地把列车的实际坐标(距离、速度)与连续速度曲线相比较,超过曲线规定值就施加紧急制动。

  信息在地面设备中编码,在车上则利用编码单处理器的技术进行译码,整个系统均为双重系-不是为了系统的完整,而是考虑了系统的可用度。地面控制中心相互间隔约15公里,它对信号性质加以鉴别并组成向列车传送的电码。地面和车上计算机是相同的,一些接口模块也是相同的。要处理的信息以电码的形式受到保护,电码考虑了信息类型、意义、操作性质及处理时间。一台独立的校验器每秒钟对输出电码进行若干次检查,以保证电码的正确。

  每台地面计算机都用两个中央处理器来保证可用度。一个处理器始终处于工作状态接收信息的输入、处理信息、输出信息电码;另一个处理器热备,当工作处理器故障时被启动并转换到工作状态。如果发生故障,转换器自动启动,但是,为了确保系统正常工作,也可以从控制中心通过指令来控制转换。与许多重要的安全措施一样,每个地面装置都有两个并行工作的微处理器。用一个单独编码处理器来比较这两个主处理器的输出结果,出现任何差异都会切断比较处理器的输出。

  点式接收设备是连续式机车信号的辅助设备,只采集个别点的地面信息,用于把连续式车内信号装置接通或转换为上、下行线的载频;在列车离开高速线路时,断开连续式机车信号设备,或给出限速区段的限速值条件;还用于向机车发送降下受电弓或发送绝对停车命令等。

作者:admin 来源:未知 发布于2019-07-12 10:55
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