移動閉塞原理

1、-作者xxxx-日期xxxx移動閉塞原理【精品文檔】移動閉塞原理移動閉塞ATC控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的以固定閉塞分區(qū)追蹤運(yùn)行的觀念，只要實(shí)時(shí)了解前方列車與本列車的實(shí)際間隔距離，通過車載信號設(shè)備實(shí)時(shí)計(jì)算確保列車停在安全距離外的最佳制動時(shí)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)列車追蹤運(yùn)行。移動閉塞中已經(jīng)沒有了將線路分成若干個(gè)閉塞分區(qū)的概念，列車間的運(yùn)行間隔是動態(tài)的，并隨前一列車的移動而移動，該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下的所需制動距離加上安全富余量實(shí)時(shí)計(jì)算和控制的，確保追蹤運(yùn)行不追尾。列車制動時(shí)機(jī)、制動起始點(diǎn)和終點(diǎn)均是動態(tài)的，其目的是最大限度地利用機(jī)車車輛特性全速運(yùn)行，盡可能縮短列車運(yùn)行間隔，最有效最合理地利用區(qū)間有限空間，提高

2、區(qū)間通行能力。移動閉塞擺脫了用地面軌道電路設(shè)備判別列車占用閉塞分區(qū)與否的束縛，突破了固定閉塞的局限性，充分利用先進(jìn)的通信傳輸手段，實(shí)時(shí)地或定時(shí)地進(jìn)行列車與地面間的雙向通信聯(lián)絡(luò)，使得后續(xù)列車可以及時(shí)了解前方列車運(yùn)行實(shí)際間隔距離，通過計(jì)算后續(xù)列車即可給出最佳制動曲線，既提高了區(qū)間通行能力，又減少了頻繁減速制動操作，改善了旅客乘車舒適度，由于車地間通信信息量的加大，地面可以實(shí)時(shí)地向車載信號設(shè)備傳遞車輛運(yùn)行前方線路限速情況，指導(dǎo)列車按線路限制條件運(yùn)行，提高了列車運(yùn)行安全性。為了了解列車在區(qū)間走行的確切位置，各廠商使用的列車定位技術(shù)各不相同，有使用GPS衛(wèi)星定位的，也有使用無線基站利用無線定位的，有使用

3、環(huán)線電纜交叉定位的，有使用波導(dǎo)管進(jìn)行定位的，還有使用車載測速計(jì)程方式輔以軌旁應(yīng)答器（里程標(biāo)）定位的，精確定位一般能做到20cm-70cm。列車精確定位技術(shù)是衡量移動閉塞制式好壞的關(guān)健技術(shù)之一，要求該技術(shù)必須安全可靠。移動閉塞的關(guān)健技術(shù)是車地間的雙向通信問題。從目前各廠商系統(tǒng)來看，各系統(tǒng)通信組成方式都與列車精確定位技術(shù)有關(guān)，有利用衛(wèi)星直接進(jìn)行車地通信的，有利用無線電聯(lián)系的，也有利用波導(dǎo)管雙向傳輸?shù)?，還有利用漏泄同軸電纜傳輸、軌道環(huán)線等進(jìn)行傳輸，但地鐵受條件限制，衛(wèi)星GPS定位技術(shù)和利用衛(wèi)星傳輸信息的方式不宜在地下鐵道使用。基于無線通信的移動閉塞列車控制系統(tǒng)直接面向列車，車地間通信傳輸速率快，信息

4、量大，后續(xù)追蹤列車和控制中心可以及時(shí)獲知前行列車確切位置，使得運(yùn)行管理更加靈活，控制更為有效。由于已經(jīng)解決了車地雙向通信問題，移動閉塞同時(shí)具備了單線雙向運(yùn)行能力，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，可以以較短的運(yùn)行間隔、更加靈活的運(yùn)輸組織計(jì)劃進(jìn)行應(yīng)急處理，同時(shí)移動閉塞特別適合不同車輛的混合運(yùn)輸，解決了固定閉塞中車輛更新不能滿足原有牽引計(jì)算要求的缺憾，使得地鐵公司可以任意挑選車輛生產(chǎn)廠家，達(dá)到節(jié)省投資之功效。本方案采用基于常用無線通信技術(shù)的阿爾斯通URBALISä移動閉塞方案。1、 列車定位原理阿爾斯通URBALISä系統(tǒng)采用車載編碼里程計(jì)結(jié)合電子地圖進(jìn)行列車定位。進(jìn)路電子地圖結(jié)構(gòu)的基本原理是

5、將網(wǎng)絡(luò)描述為一個(gè)二進(jìn)制樹形網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)列車在軌道上沿著某個(gè)方向前進(jìn)時(shí)，每當(dāng)遇到分叉節(jié)點(diǎn)，都可以與下列兩個(gè)分支相連：一個(gè)是直接分支，另一個(gè)是分叉分支，如此不斷遞歸。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)分支都有一個(gè)編號。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，具有后續(xù)分支的鏈路均被標(biāo)記。 二進(jìn)制樹形網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)部分，最多包含16個(gè)分支，此部分稱為子區(qū)段。由4個(gè)子區(qū)段組成一組，稱為區(qū)段。每個(gè)區(qū)段和子區(qū)段都有一個(gè)編號。所以，一個(gè)完整的分支編號是由區(qū)段編號、子區(qū)段編號以及子區(qū)段中的當(dāng)前分支編號組成的。列車從車輛段出發(fā)，首先在轉(zhuǎn)換軌處進(jìn)行初始化，賦予列車在電子地圖中的初始位置，然后由列車?yán)锍逃?jì)計(jì)程并通過無線通信電臺每隔一定時(shí)間向控制中心報(bào)告本列車位置。里程計(jì)子

6、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是使用一個(gè)車輪探測器連接到車輪。車輪探測器向ATC車載設(shè)備發(fā)送脈沖，車輪每1轉(zhuǎn)發(fā)送100個(gè)脈沖。ATC車載設(shè)備對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)以確定列車速度。該功能是通過在列車車軸上安裝一個(gè)編碼里程計(jì)測量車輪的角速度來實(shí)現(xiàn)。編碼里程計(jì)本身是故障安全的；也就是說，通過采用特殊的內(nèi)部設(shè)計(jì)可以檢測到所有的電氣故障。該編碼引進(jìn)信息冗余以檢測里程計(jì)故障：未檢測到故障的概率小于（1 - 10-12）。通過對讀取到的移動和其它冗余里程計(jì)的移動進(jìn)行粗略比較，可檢測里程計(jì)的機(jī)械故障（故障或鎖定車軸）。編碼里程計(jì)的設(shè)計(jì)可檢測旋轉(zhuǎn)方向。編碼里程計(jì)的設(shè)計(jì)也可以非常精確地檢測零速度。該信息對于列車車門監(jiān)控非常重要。能夠檢測到的

7、最小位移大約是3 cm。如果T是ATC獲得N個(gè)脈沖的時(shí)間，D是車輪直徑，可以得到列車速度：為了避免由于車輪磨損而產(chǎn)生錯(cuò)誤，我們在車輛段轉(zhuǎn)換軌處設(shè)兩個(gè)固定距離的輪徑補(bǔ)償信標(biāo)點(diǎn)，車載ATC存儲的車輪直徑將在每次列車離開車輛段時(shí)候得到自動更新。為了消除所有測速誤差，在線路上安裝有定位歐式信標(biāo)。這些信標(biāo)提供一個(gè)絕對故障安全位置，精度達(dá)到5cm。2、 車地通信原理阿爾斯通URBALISä系統(tǒng)通信是由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和無線子系統(tǒng)構(gòu)成?？刂浦行耐ㄟ^100兆冗余光纖骨干網(wǎng)與軌旁無線電臺進(jìn)行通信，軌旁無線電臺沿線每隔400米左右冗余設(shè)置，分別接入冗余骨干網(wǎng)，交叉重疊覆蓋全線，單個(gè)電臺故障不會影響系統(tǒng)正常工作

8、。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)基于LAN IEEE 802.3 第2層標(biāo)準(zhǔn)，允許列車一側(cè)的設(shè)備之間進(jìn)行通信。 ATC ATS 無線單元 AP AP AP AP AP AP S S S S 車站 光纖l fiber ATC ATC 無線單元 無線單元 (channel #3) CBI 400m 典型長度 ATC ATC ATS ATS (channel #1) 冗余骨干傳輸網(wǎng) AP APAP S S S S S S S S 以太網(wǎng)交換機(jī) 接入點(diǎn) ATC ATC (channel #2) CBI CBI 車站 1 車站 2 400m 骨干網(wǎng) 列車首尾各裝一套車載無線電臺，負(fù)責(zé)與軌旁無線電臺進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，無線子系統(tǒng)基

9、于無線(WLAN) IEEE 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)，允許列車和軌旁設(shè)備進(jìn)行通信。在第3層中，IP及其標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和服務(wù)設(shè)置負(fù)責(zé)執(zhí)行我們的解決方案。軌旁無線電臺，根據(jù)其兩根天線位于室外或室內(nèi)的不同位置，兩根天線分別被安裝在塔頂和隧道頂端的正確方向，進(jìn)行定向發(fā)射，以使軌道的無線電覆蓋率最大。無線電調(diào)制解調(diào)器安裝在塔底部的封閉區(qū)域內(nèi)，或置于隧道的墻壁上。無線電調(diào)制解調(diào)器通過防雷擊裝置，經(jīng)由同軸電纜連接到天線，使用電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電。無線電調(diào)制解調(diào)器通過以太網(wǎng)10/100 Base FX 光纖連接至距離最近的交換器上。無線調(diào)制解調(diào)器為雙頻，可以工作在ISM1 (2.4 GHz) 和 ISM2 (5 GHz

10、)，尤其是2400-2483 MHz, 5150-5350Mhz, 5470-5725Mhz和5725-5825 MHz。無線調(diào)制解調(diào)器能夠提供6 dBm 到 24 dBm 之間的可調(diào)節(jié)輸出功率，因此可靈活應(yīng)用于各種類型的天線或輻射電纜，以及通過耦合單元進(jìn)行管理。該無線調(diào)制解調(diào)器服從 ETSI EN 300 328 。3、 列車控制原理軌旁ATC設(shè)備將收集所有列車的位置信息，并根據(jù)位置、速度、預(yù)期組件以及位置報(bào)告中提及的列車屬性將列車所需的自動防護(hù)安全包分配給所要考慮的每列列車，從而使自動防護(hù)安全包相互關(guān)聯(lián)直至接收到來自于列車的下一個(gè)位置信息。在更新了所有的自動防護(hù)安全包后，軌旁ATC設(shè)備將為

11、每一個(gè)車載ATC計(jì)算相關(guān)移動權(quán)限，并將其以權(quán)限范圍消息的方式發(fā)送給列車。一列列車移動權(quán)限是通過搜索列車前方第一個(gè)保護(hù)點(diǎn)安全包、反向進(jìn)路、未檢測的道岔等信息確定的。每列列車能夠決定它至權(quán)限結(jié)束點(diǎn)(可被看作一面“磚墻”)為止的速度和距離曲線。在上述正常情況下，自動防護(hù)安全包的更新獨(dú)立于列車檢測系統(tǒng)的占用情況和進(jìn)路設(shè)置。對移動權(quán)限而言，也不使用軌道占用信息，但是進(jìn)路必須進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置：如果進(jìn)路未設(shè)置，或者列車在未經(jīng)授權(quán)的方向上行駛，列車將會收到一個(gè)限制權(quán)限范圍。出于可用性和耐用性考慮，URBALIS系統(tǒng)容許丟失一些消息。AP的形狀已將在預(yù)測組件中可能丟失的情況考慮在內(nèi)。出于安全考慮，消息具有時(shí)效性。當(dāng)消息過期后，即產(chǎn)生限制權(quán)限范圍。如果軌旁ATC 超過5秒沒有從目標(biāo)駕駛室中收到任何定位消息，該駕駛室會被認(rèn)為是一個(gè)無法通信的駕駛室。只有在這種情況下，ATC會推測每一個(gè)自動防護(hù)終端的位置。若該駕駛室處于CBI授權(quán)的方向，認(rèn)為駕駛室以最大速度移動；若沒有對應(yīng)于CBI授權(quán)的方向，認(rèn)為處于RM限制人工駕駛速度(25公里/小時(shí))。車載計(jì)算機(jī)收到軌旁ATC移動授權(quán)信息包，將及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，并實(shí)時(shí)計(jì)算列車最大運(yùn)行速度