移动闭塞原理

移动闭塞原理移动闭塞ATC控制系统突破了传统的以固定闭塞分区追踪运行的观念，只要实时了解前方列车与本列车的实际间隔距离，通过车载信号设备实时计算确保列车停在安全距离外的最佳制动时机即可实现列车追踪运行。移动闭塞中已经没有了将线路分成若干个闭塞分区的概念，列车间的运行间隔是动态的，并随前一列车的移动而移动，该间隔是按后续列车在当前速度下的所需制动距离加上安全富余量实时计算和控制的，确保追踪运行不追尾。列车制动时机、制动起始点和终点均是动态的，其目的是最大限度地利用机车车辆特性全速运行，尽可能缩短列车运行间隔，最有效最合理地利用区间有限空间，提高区间通行能力。移动闭塞摆脱了用地面轨道电路设备判别列车占用闭塞分区与否的束缚，突破了固定闭塞的局限性，充分利用先进的通信传输手段，实时地或定时地进行列车与地面间的双向通信联络，使得后续列车可以及时了解前方列车运行实际间隔距离，通过计算后续列车即可给出最佳制动曲线，既提高了区间通行能力，又减少了频繁减速制动操作，改善了旅客乘车舒适度，由于车地间通信信息量的加大，地面可以实时地向车载信号设备传递车辆运行前方线路限速情况，指导列车按线路限制条件运行，提高了列车运行安全性。为了了解列车在区间走行的确切位置，各厂商使用的列车定位技术各不相同，有使用GPS卫星定位的，也有使用无线基站利用无线定位的，有使用环线电缆交叉定位的，有使用波导管进行定位的，还有使用车载测速计程方式辅以轨旁应答器（里程标）定位的，精确定位一般能做到20cm-70cm。列车精确定位技术是衡量移动闭塞制式好坏的关健技术之一，要求该技术必须安全可靠。移动闭塞的关健技术是车地间的双向通信问题。从目前各厂商系统来看，各系统通信组成方式都与列车精确定位技术有关，有利用卫星直接进行车地通信的，有利用无线电联系的，也有利用波导管双向传输的，还有利用漏泄同轴电缆传输、轨道环线等进行传输，但地铁受条件限制，卫星GPS定位技术和利用卫星传输信息的方式不宜在地下铁道使用。基于无线通信的移动闭塞列车控制系统直接面向列车，车地间通信传输速率快，信息量大，后续追踪列车和控制中心可以及时获知前行列车确切位置，使得运行管理更加灵活，控制更为有效。由于已经解决了车地双向通信问题，移动闭塞同时具备了单线双向运行能力，在突发事件发生时，可以以较短的运行间隔、更加灵活的运输组织计划进行应急处理，同时移动闭塞特别适合不同车辆的混合运输，解决了固定闭塞中车辆更新不能满足原有牵引计算要求的缺憾，使得地铁公司可以任意挑选车辆生产厂家，达到节省投资之功效。本方案采用基于常用无线通信技术的阿尔斯通URBALIS(移动闭塞方案。1、列车定位原理阿尔斯通URBALIS(系统采用车载编码里程计结合电子地图进行列车定位。进路电子地图结构的基本原理是将网络描述为一个二进制树形网络。当列车在轨道上沿着某个方向前进时，每当遇到分叉节点，都可以与下列两个分支相连：一个是直接分支，另一个是分叉分支，如此不断递归。网络中的每个分支都有一个编号。在每个节点上，具有后续分支的链路均被标记。二进制树形网络的一个部分，最多包含16个分支，此部分称为子区段。由4个子区段组成一组，称为区段。每个区段和子区段都有一个编号。所以，一个完整的分支编号是由区段编号、子区段编号以及子区段中的当前分支编号组成的。列车从车辆段出发，首先在转换轨处进行初始化，赋予列车在电子地图中的初始位置，然后由列车里程计计程并通过无线通信电台每隔一定时间向控制中心报告本列车位置。里程计子系统的设计是使用一个车轮探测器连接到车轮。车轮探测器向ATC车载设备发送脉冲，车轮每1转发送100个脉冲。ATC车载设备对脉冲进行计数以确定列车速度。该功能是通过在列车车轴上安装一个编码里程计测量车轮的角速度来实现。编码里程计本身是故障安全的；也就是说，通过采用特殊的内部设计可以检测到所有的电气故障。该编码引进信息冗余以检测里程计故障：未检测到故障的概率小于（1-10-12）。通过对读取到的移动和其它冗余里程计的移动进行粗略比较，可检测里程计的机械故障（故障或锁定车轴）。编码里程计的设计可检测旋转方向。编码里程计的设计也可以非常精确地检测零速度。该信息对于列车车门监控非常重要。能够检测到的最小位移大约是3cm。如果T是ATC获得N个脉冲的时间，D是车轮直径，可以得到列车速度：为了避免由于车轮磨损而产生错误，我们在车辆段转换轨处设两个固定距离的轮径补偿信标点，车载ATC存储的车轮直径将在每次列车离开车辆段时候得到自动更新。为了消除所有测速误差，在线路上安装有定位欧式信标。这些信标提供一个绝对故障安全位置，精度达到5cm。2、车—地通信原理阿尔斯通URBALIS(系统通信是由网络子系统和无线子系统构成。控制中心通过100兆冗余光纤骨干网与轨旁无线电台进行通信，轨旁无线电台沿线每隔400米左右冗余设置，分别接入冗余骨干网，交叉重叠覆盖全线，单个电台故障不会影响系统正常工作。网络子系统基于LANIEEE802.3第2层，允许列车一侧的设备之间进行通信。列车首尾各装一套车载无线电台，负责与轨旁无线电台进行通信联络，无线子系统基于无线(WLAN)IEEE802.11a标准，允许列车和轨旁设备进行通信。在第3层中，IP及其标准和服务设置负责执行我们的解决方案。轨旁无线电台，根据其两根天线位于室外或室内的不同位置，两根天线分别被安装在塔顶和隧道顶端的正确方向，进行定向发射，以使轨道的无线电覆盖率最大。无线电调制解调器安装在塔底部的封闭区域内，或置于隧道的墙壁上。无线电调制解调器通过防雷击装置，经由同轴电缆连接到天线，使用电源转换器进行供电。无线电调制解调器通过以太网10/100BaseFX光纤连接至距离最近的交换器上。无线调制解调器为双频，可以工作在ISM1(2.4GHz)和ISM2(5GHz)，尤其是2400-2483MHz,5150-5350Mhz,5470-5725Mhz和5725-5825MHz。无线调制解调器能够提供6dBm到24dBm之间的可调节输出功率，因此可灵活应用于各种类型的天线或辐射电缆，以及通过耦合单元进行管理。该无线调制解调器服从ETSIEN300328。3、列车控制原理轨旁ATC设备将收集所有列车的位置信息，并根据位置、速度、预期组件以及位置报告中提及的列车属性将列车所需的自动防护安全包分配给所要考虑的每列列车，，从而使自动防护安全包相互关联直至接收到来自于列车的下一个位置信息。在更新了所有的自动防护安全包后，轨旁ATC设备将为每一个车载ATC计算相关移动权限，并将其以权限范围消息的方式发送给列车。一列列车移动权限是通过搜索列车前方第一个保护点安全包、反向进路、未检测的道岔等信息确定的。每列列车能够决定它至权限结束点(可被看作一面“砖墙”)为止的速度和距离曲线。在上述正常情况下，自动防护安全包的更新独立于列车检测系统的占用情况和进路设置。对移动权限而言，也不使用轨道占用信息，但是进路必须进行相应的设置：如果进路未设置，或者列车在未经授权的方向上行驶，列车将会收到一个限制权限范围。出于可用性和耐用性考虑，URBALIS系统容许丢失一些消息。AP的形状已将在预测组件中可能丢失的情况考虑在内。出于安全考虑，消息具有时效性。当消息过期后，即产生限制权限范围。如果轨旁ATC超过5秒没有从目标驾驶室中收到任何定位消息，该驾驶室会被认为是一个无法通信的驾驶室。只有在这种情况下，ATC会推测每一个自动防护终端的位置。若该驾驶室处于CBI授权的方向，认为驾驶室以最大速度移动；若没有对应于CBI授权的方向，认为处于RM限制人工驾驶速度(25公里/小时)。车载计算机收到轨旁ATC移动授权信息包，将及时更新数据库内容，并实时计算列车最大运行速度和目标距离，ATP/ATO设备将控制列车按一次模式制动曲线运行。车载计算机若与轨旁无线通信中断，列车并不会马上紧急制动，而是按通信中断前收到的轨旁ATC授权目标停车点运行，一般采用常用制动停车，避免了因通信中断紧急制动而影响旅客乘车舒适度。车载计算机在接受到紧急停车按钮信息后，自行计算判断其距车站站台距离，根据当时列车车速和制动距离确定是否实施紧急制动。骨干网400m车站2车站1CBIBIC(channel#2)ATCATC接入点以太网交换机SSSSSSSSAPAPAP冗余骨干传输网(channel#1)ATSATSATCATC典型长度400mCBI(channel#3)无线单元无线单元ATCATCfiber光纤l车站SSSSAPAPAPAPAPAP无线单元ATSATC_1181482432.unknown_1182717480.doc同轴电缆以太网光线电缆Tunnelroof220Vac天线盒子防雷击装置无线调制解调器隧道顶220Vac