自動閉塞、計算機聯(lián)鎖及施工組織

第一節(jié)自動閉塞系統(tǒng)一、自動閉塞工作原理及構(gòu)成定義自動閉塞工作原理1.定義自動閉塞是根據(jù)列車運行及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動變換通過信號機顯示，而司機憑信號行車的閉塞方法。自動閉塞的優(yōu)點（1）由于兩站間的區(qū)間允許續(xù)行列車追蹤運行，就大幅度地提高了行車密度，顯著地提高區(qū)間通過能力。（2）由于不需要辦理閉塞手續(xù)，簡化了辦理接發(fā)列車的程序，因此既提高了通過能力，又大大減輕了車站值班員的勞動強度。（3）由于通過信號機的顯示能直接反映運行列車所在位置以及線路狀態(tài)而確保了列車在區(qū)間運行的安全。2.自動閉塞工作原理

自動閉塞通過軌道電路（或計軸器等列車檢測設備）自動地檢查閉塞分區(qū)

的占用情況，根據(jù)軌道電路的占用和空閑狀態(tài)，通過信號機自動地變換其顯示，以指示列車運行。圖2所示為三顯示自動閉塞原理圖。二、自動閉塞系統(tǒng)的分類按照行車組織方法分單線雙向雙線單向雙線雙向四、自動閉塞系統(tǒng)的分類2.按傳輸信息的數(shù)量分(1)三顯示自動閉塞(2)四顯示自動閉塞(3)多信息自動閉塞閉塞二、自動閉塞系統(tǒng)的分類按照行車組織方法分按傳輸信息的數(shù)量分按信息傳遞方式分架空線路電纜線路按自動閉塞設備放置方式（分散和集中）按傳遞信息的特征（極性、頻率、數(shù)目等）四、自動閉塞系統(tǒng)的分類按傳遞信息的特征分交流計數(shù)電碼自動閉塞極頻自動閉塞移頻自動閉塞基于無線通信的自動閉塞四、自動閉塞系統(tǒng)的分類從閉塞制式的角度來分裝備列車運行控制的自動閉塞可分為三類：固定閉塞、準移動閉塞（含虛擬閉塞）和移動閉塞。按是否設置軌道絕緣分自動閉塞按是否設置軌道絕緣分為有絕緣自動閉塞和無絕緣自動閉塞。自動站間閉塞一、自動站間閉塞概念64D型繼電半自動閉塞，由于區(qū)間沒有列車占用檢查設備，不能檢查區(qū)間是否空閑，列車的完整到達，需靠車站值班員人為確認，既危及行車安全，又影響運輸效率。特別嚴重的是，在區(qū)間有車占用的情況下還能用事故復原解除閉塞，造成“雙發(fā)”的可能性。列車在區(qū)間丟車或車輛溜逸至區(qū)間時，都不能及時發(fā)現(xiàn)，嚴重影響行車安全和運輸效率。為此，必須增加區(qū)間空閑檢查設備，和繼電半自動閉塞設備配套，自動檢查區(qū)間占用或空閑，實現(xiàn)列車到達后的自動復原，構(gòu)成自動站間閉塞。計軸自動站間閉塞系統(tǒng)的組成及其工作原理1．組成2．功能3．工作原理

組成

功能當發(fā)車站辦理發(fā)車進路時，站間自動構(gòu)成閉塞狀態(tài)，列車到達接車，經(jīng)計軸檢查區(qū)間空閑后，自動解除閉塞。根據(jù)兩站辦理發(fā)車進路情況及區(qū)間空閑條件，自動實現(xiàn)閉塞申請，同意接車及到達確認，取消過去人工辦理閉塞、人工同意接車及人工確認到達手續(xù)，實現(xiàn)站間自動閉塞，提高區(qū)間運輸效率，保障行車安全性。

工作原理甲站辦理發(fā)車進路，聯(lián)鎖系統(tǒng)通過結(jié)合電路自動向乙站發(fā)閉塞申請；若乙站未辦理發(fā)車進路，利用計軸設備自動檢查區(qū)間沒有車輛，若兩端計軸設備記錄的軸數(shù)相等，說明區(qū)間空閑，乙站自動發(fā)回同意接車信息；甲站閉塞設備具備發(fā)車條件；甲站出發(fā)信號點亮，允許發(fā)車；列車離開甲站，發(fā)車口計軸器對進入?yún)^(qū)間列車軸數(shù)計數(shù)，區(qū)間閉塞；列車進入乙站，接車口計軸器檢查列車完整出清區(qū)間，閉塞自動復原。這里兩站計軸設備的計軸信息需要及時互相傳輸，即使列車達到接車站，但兩端計軸器記錄的軸數(shù)不一致，不能認為列車完整出清區(qū)間，發(fā)車站與接車站的QGJ保持落下，閉塞不能自動復原。計軸自動站間閉塞的主要技術(shù)條件（1）列車進入自動站間閉塞區(qū)間的憑證是出站信號機開放。（2）當辦理發(fā)車進路時,站間自動構(gòu)成閉塞狀態(tài)。（3）出站信號機開放,應連續(xù)檢查閉塞狀態(tài)正確及區(qū)間空閑。（4）兩站不能同時向同一區(qū)間開放出站信號機。（5）列車進入發(fā)車進路后,出站信號機應自動關(guān)閉。在閉塞解除前,兩站向該區(qū)間的出站信號機均不能再次開放。

計軸自動站間閉塞的主要技術(shù)條件（6）列車到達接車站、補機返回發(fā)車站,經(jīng)檢查區(qū)間空閑后,自動解除閉塞。（7）區(qū)間閉塞后,發(fā)車進路解鎖前,不能解除閉塞;取消發(fā)車進路,發(fā)車進路解鎖后,閉塞隨之自動解除。（8）當計軸設備故障,可按規(guī)定經(jīng)人工辦理,轉(zhuǎn)為半自動方式。

三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置同向運行列車的間隔時間布置原則三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置同向運行列車的間隔時間閉塞分區(qū)長度三顯示制式閉塞分區(qū)長度與列車運行間隔時間的關(guān)系三顯示制式的追蹤運行三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置布置原則1）通過信號機的布置原則區(qū)間通過色燈信號機在以貨運為主的線路上，應按貨物列車運行速度曲線及時間點布置，但閉塞分區(qū)長度應滿足較高速度旅客列車制動距離要求；在以客運為主的線路上，應按旅客列車運行速度曲線及時間點布置。在一般情況下，應在兩追蹤列車之間以三個閉塞分區(qū)間隔布置通過信號機。在上坡道上，列車運行速度低，當按三個閉塞分區(qū)布置，追蹤間隔時間增大時，可按兩個閉塞分區(qū)布置；技術(shù)作業(yè)站及單線區(qū)間的中間站，發(fā)車時應按兩個閉塞分區(qū)布置。三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置1）通過信號機的布置原則區(qū)間通過信號機，應在車站進站、出站信號機位置確定后布置。為了節(jié)省投資及維修方便，上、下行方向的通過信號機，在不影響行車效率和司機望的情況下，盡可能并列布置。在利用動能闖坡和在列車停車后可能脫鉤的處所，不宜設置通過信號機。在啟動困難的坡道上，也應盡量避免設置通過信號機，如必須設置時，應裝設容許信號。但進站信號機前方第一架通過信號機不得裝設容許信號，并應涂三條黑斜線，以與其他通過信號機相區(qū)別。三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置1）通過信號機的布置原則在大型橋梁上和隧道內(nèi)，盡量避免裝設通過信號機。凡需在這些建筑物出口處設置時，也應該距該建筑物保留一個列車長度的距離，如受通過能力和制動距離條件限制，不能按此要求裝設信號機時，可與有關(guān)方面共同協(xié)商解決。通過信號機在正常情況下，應設置在便于司機望的直線上，在最不利條件下，信號機顯示距離應不小于200m。在無縫線路上設計自動閉塞時，對長鋼軌接縫，即緩沖區(qū)，應詳細調(diào)查了解，并應由鐵路工務部門提供長軌的設計圖紙，在不影響行車安全和效率的條件下，信號機盡可能設在長鋼軌緩沖區(qū)的中心位置。如信號機布置的位置與緩沖區(qū)坐標相差很大時，應與工務部門協(xié)商鋸軌或變更長軌的緩沖區(qū)位置。三、自動閉塞區(qū)間通過信號機的布置布置原則2）列車運行時分點的刻劃四、移頻自動閉塞概述概念（移頻、載頻、偏頻、低頻）原理設備特點移頻自動閉塞所謂移頻，就是在載頻的中心頻率為f0的基礎上，將f0移動了△f，其結(jié)果得到f0+△f

和f0-△f兩種頻率的電流，稱為移頻。其中f0+△f

稱為高端頻率，f0-△f稱為低端頻率?！鱢

稱為偏頻。f1f2f1f2移頻自動閉塞在4信息移頻自動閉塞中，采用11Hz、15Hz、20Hz、26Hz四種低頻信號。四種低頻信號的顯示意義如表1所示。為了適應上、下行及絕緣破損的需要，移頻自動閉塞的載頻中心頻率選550Hz、650Hz、750Hz和850Hz四種。650、850Hz用于上行線或單線區(qū)段，550、750Hz用于下行線，偏頻固定為55Hz。移頻自動閉塞特點具有較高的抗干擾性能，既能適用非電化區(qū)段，又能適用于干擾較大的電化區(qū)段。信息量能滿足三顯示自動閉塞和六顯示的機車信號的需要。信號顯示的應變速度不大于2s。移頻自動閉塞特點設備既可分散安裝在鐵路沿線，也可集中安裝在鄰近的車站繼電器室內(nèi)。在非電化區(qū)段，移頻軌道長度可達1.95~2.1km。在電化區(qū)段可達1.85~2km。移頻自動閉塞特點設備以采用電子元件為主，耗電省，體積小，重量輕。在電子元件發(fā)生故障條件下能滿足“故障——安全”的要求。有較完善的過壓防護措施，在雷電沖擊下能起到保護作用，保證設備不間斷使用。移頻自動閉塞特點在分散設置的移頻箱內(nèi)，采用了雙重系統(tǒng)和設備故障自動報警裝置，可靠性高。移頻信息能直接用于機車信號，無需增加地面設備。31車載設備五、18信息移頻自動閉塞ZP?Y1-18型信息移頻自動閉塞ZP?Y2-18型信息移頻自動閉塞ZP?W1-18型信息移頻自動閉塞WG-21A型信息移頻自動閉塞ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞18信息移頻自動閉塞的運用和維修諧振式無絕緣軌道電路1）諧振式無絕緣軌道電路構(gòu)成和工作原理諧振式無絕緣軌道電路由設于室內(nèi)的發(fā)送器、接收器、軌道繼電器和設于室外的調(diào)諧單元78、空心線圈498、帶模擬電纜的匹配變壓器A8B>CD4及若干補償電容組成。諧振式無絕緣軌道電路13m30mWG-21A型無絕緣自動閉塞主要由發(fā)送器、接收器、軌道繼電器、匹配變壓器、模擬電纜盒、調(diào)諧單元、空心線圈、電纜、補償電容等構(gòu)成。其中發(fā)送器、接收器、模擬電纜盒、軌道繼電器集中設在室內(nèi)，其他設備設在室外。ZPW2000A移頻自動閉塞ZPW-2000無絕緣軌道電路移頻自動閉塞低頻、載頻延用了UM71技術(shù)。載頻分別為四種：1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ。其中上行線使用2000HZ和2600HZ交替排列，下行線用l700HZ和2300Hz交替排列。

ZPW2000A型自動閉塞系統(tǒng)構(gòu)成圖(1)在解決調(diào)諧區(qū)斷軌檢查后，實現(xiàn)了對軌道電路全程斷軌的檢查，大幅度減少了調(diào)諧區(qū)死區(qū)長度(20m減小到5m以內(nèi))，實現(xiàn)了對調(diào)諧單元的斷線檢查和對拍頻信號干擾的防護，大大提高了傳輸?shù)陌踩浴?/p>

(2)利用新開發(fā)的軌道電路計算軟件實現(xiàn)了軌道電路參數(shù)的優(yōu)化，大大提高了軌道電路的傳輸長度，將1.0kmΩ道碴電阻的軌道電路傳輸長度提高了44%(從900m提高到1300m)，將電氣-機械絕緣節(jié)的軌道電路長度提高了62.5%(800m提到1300m)，改善了低道床電阻軌道電路工作的適應性。

(3)用SPT國產(chǎn)鐵路信號數(shù)字電纜取代法國的ZCO3型電纜，線徑由1.13mm降至1.0mm，減少了備用芯組，加大了傳輸距離(從7.5km提高到10km)，使系統(tǒng)的性能價格比大幅度提高，顯著降低了工程造價。調(diào)諧區(qū)設備的70mm2銅引接線用鋼包銅線取代，方便了維修。

(4)用單片微機和數(shù)字信號處理芯片代替晶體管分立元件和小規(guī)模集成電路，提高了發(fā)送移頻信號頻率的精度和接收移頻信號的抗干擾能力。

(5)系統(tǒng)中發(fā)送器采用“n"+1"冗余，接收器采用成對雙機并聯(lián)運用，提高了系統(tǒng)可靠性，大幅度提高了"系統(tǒng)無故障工作時間"。第二節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)鐵路信號的功能為：指揮行車保證行車安全提高運輸效率改善勞動條件

計算機聯(lián)鎖既用計算機取代繼電器構(gòu)成聯(lián)鎖機構(gòu)來完成車站信號的聯(lián)鎖任務。目前，鐵道部已定點四個研制單位，分別為鐵道科學研究院、北京全路通號通信信號研究設計院、北京交通大學和卡斯柯信號有限公司

.一概述2、鐵路信號系統(tǒng)的安全性與可靠性

鐵路信號是保證行車安全的有效措施影響安全的因素有：1）．路外因素

2）．路內(nèi)因素有時用管理措施無法完全消除行車事故。而鐵路信號從保證行車安全的角度出發(fā)，盡量用技術(shù)手段代替安全措施中的人為因素。保證行車安全的基本措施是向行車人員提供安全信息。

信息的安全程度取決于：信號顯示應能反映所防護的區(qū)段是否在空閑狀態(tài)信號顯示應能反映防護區(qū)段內(nèi)是否存在危及行車安全的因素信號顯示應能指揮安全運行速度

以上信號給出的安全信息程度是在設備完好的情況下，若系統(tǒng)發(fā)生故障時，就必須遵循“故障-安全”原則。故障-安全原則是鐵路信號安全系統(tǒng)必須貫徹的原則。因此鐵路信號系統(tǒng)的安全性表現(xiàn)在兩個方面：1）、功能安全即系統(tǒng)在正常工作中有保證行車安全的性能

2）、技術(shù)安全即系統(tǒng)在發(fā)生故障時，其后果仍然導致行車安全。而系統(tǒng)的“故障-安全”則是由構(gòu)成系統(tǒng)的元器件、部件、電路、數(shù)據(jù)代碼等實體的“故障-安全”性能來達到的。

每一實體有兩個狀態(tài)，在故障或干擾時，總是一種狀態(tài)的概率極大，另一種極小。利用這種不對稱性，用概率極大的狀態(tài)表示安全側(cè)，用概率極小的狀態(tài)表示危險一側(cè)。則實體就有了“故障-安全”性能，用這種實體構(gòu)成的鐵路信號系統(tǒng)就有了“故障-安全”性能。（一）聯(lián)鎖的定義

進路是由道岔的位置所決定的，在進路的入口處設有信號機進行防護。所謂建立進路，就是把進路上的道岔扳到進路所要求的位置上，然后再將該進路的防護信號機開放。若道岔位置不對，則不準信號機開放。但一旦信號機開放后就不準許進路上的道岔再變換位置，直至信號機關(guān)閉，列車或機車車輛越過道岔為止。1．道岔、進路之間的聯(lián)鎖道岔有定位和反位兩個工作位置，進路則有鎖閉和解鎖兩個狀態(tài)。道岔位置正確，進路才能鎖閉，進路解鎖后，道岔才能改變其工作位置。這就是存在于道岔和進路之間的基本聯(lián)鎖關(guān)系。定位聯(lián)鎖關(guān)系，叫做定位鎖閉；反位聯(lián)鎖關(guān)系叫做反位鎖閉。2．道岔與信號機之間的聯(lián)鎖

因為進路是由信號機防護的，故道岔與進路之間的聯(lián)鎖，也可以用道岔與信號機之間的聯(lián)鎖來描述。

3．進路與進路間的聯(lián)鎖

車站上有許多條列車和調(diào)車進路，進路與進路之間存在著三種不同性質(zhì)的關(guān)系：一是平行進路，二是抵觸進路，三是敵對進路。4．進路與信號機之間的聯(lián)鎖進路與進路之間的聯(lián)鎖關(guān)系，可用進路與信號機之間的聯(lián)鎖關(guān)系來描述。因為進路較多時，這樣描述較明顯，不需要從進路號碼中查找進路名稱了。5．信號機與信號機間的聯(lián)鎖既然進路與進路之間聯(lián)鎖可以用進路與信號機間的聯(lián)鎖關(guān)系來描述。當然也可以用信號機與信號機間的聯(lián)鎖關(guān)系來描述。（二）進路控制將進路由空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換為鎖閉狀態(tài)，又將其由鎖閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為空閑狀態(tài)的控制過程，叫做進路控制過程。1．進路建立與鎖閉2．進路解鎖過程

3.聯(lián)鎖與進路控制聯(lián)鎖：進路、道岔、信號必須按一定程序并滿足一定條件才能動作或建立進路的控制過程。進路建立1）進路選擇基本任務（1）操作手續(xù)是否符合操作規(guī)范（2）所選進路是否空閑，敵對進路是否建立（3）對所選出的進路所涉及的信號、道岔、軌道電路分別設置征用標志，以防其他進路使用。將選出的進路中涉及的對象及狀態(tài)要求等記錄下來，生成選出進路表。2）道岔控制檢查進路中各道岔的實際位置是否滿足進路所需位置。不滿足時且道岔處于解鎖狀態(tài)，則生成道岔控制命令，使道岔轉(zhuǎn)換。3）進路鎖閉當條件滿足后（道岔位置正確、進路空閑、敵對進路未建立）實現(xiàn)進路鎖閉。（1）進路中的道岔不能被操縱（2）凡經(jīng)由鎖閉區(qū)段的其他進路不能建立。4）信號控制進路鎖閉后防護信號機可立即開放。在信號開放過程中，除檢查進路鎖閉外，還需不間斷地檢查進路空閑和道岔位置正確。且列車一旦進入進路，信號應立即關(guān)閉，調(diào)車車列全部進入進路內(nèi)方后，信號關(guān)閉。進路解鎖1）取消解鎖2）人工延時解鎖3）正常解鎖（三點檢查）4）調(diào)車中途返回解鎖5）故障解鎖4.從電氣集中到計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)1）車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的一般層次結(jié)構(gòu)與功能室外設備動力轉(zhuǎn)轍機、軌道電路、色燈信號機室內(nèi)設備以電氣設備實現(xiàn)聯(lián)鎖功能控制方式集中控制一般層次

一般層次

人機對話層聯(lián)鎖層監(jiān)控層室外設備人機會話層的功能是操作人員通過操作向聯(lián)鎖機構(gòu)輸入操作信息和接收聯(lián)鎖機構(gòu)輸出的反映設備工作狀態(tài)和行車作業(yè)情況的表示信息。聯(lián)鎖機構(gòu)是系統(tǒng)的核心，他必須有故障-安全功能，其接收人機會話層送來的操作信息實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。根據(jù)聯(lián)鎖條件對輸入的操作信息和狀態(tài)信息、以及聯(lián)鎖機構(gòu)當前的內(nèi)部信息進行處理，改變內(nèi)部信息，產(chǎn)生相應的輸出信息既信號控制命令和道岔控制命令。采集驅(qū)動層輸入輸出適配電路將室外信號機、動力轉(zhuǎn)轍機、軌道電路的信息送給聯(lián)鎖機構(gòu)，也將聯(lián)鎖機構(gòu)的控制命令送至室外設備。其功能是接收聯(lián)鎖層的信號控制命令經(jīng)過信號控制電路改變信號顯示。接收聯(lián)鎖層的道岔控制命令，經(jīng)過道岔控制電路驅(qū)動道岔轉(zhuǎn)換。向聯(lián)鎖機構(gòu)發(fā)送信號機狀態(tài)信息、道岔狀態(tài)信息、軌道電路狀態(tài)信息。因此信號控制電路、道岔控制電路必須是故障-安全的。計算機聯(lián)鎖的工作原理（五）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種以通用計算機技術(shù)為基礎構(gòu)成的車站信號實時控制系統(tǒng)，列車或車列在站內(nèi)是否能安全運行與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是否能正確的執(zhí)行密切相關(guān)。因此，必須要保證系統(tǒng)十分可靠，并滿足故障——安全原則。為了保證計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的高度可靠性，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的上位機和聯(lián)鎖機一般都采用冗余結(jié)構(gòu)形式。目前，使用得比較多的冗余方式主要有三種：雙機熱備制式、三取二冗余制式和二乘二取二制式。由于輸入/輸出接口直接與室外信號機、轉(zhuǎn)轍機、軌道電路等設備相互連接，為防止雷電造成室內(nèi)關(guān)鍵控制設備出現(xiàn)故障，在室內(nèi)外設備之間必須加入防雷單元來保證室內(nèi)設備的安全。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件構(gòu)成1、系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖的可靠性定義：該系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)、在規(guī)定的條件下、完成規(guī)定的功能的能力。用平均故障間隔時間MTBF表示。一般電子產(chǎn)品MTBF=105h計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)標準MTBF=106h即至少在系統(tǒng)進行技術(shù)改造前（大修前一般15年）不出故障。若計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)使用若干塊電子器件則MTBF=104h因此單個計算機系統(tǒng)達不到要求。采用雙機或多機冗余系統(tǒng)可使整個系統(tǒng)的可靠性達到或超過標準要求?？煽啃匀哂嘟Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)A系統(tǒng)B或門雙機熱備時，若單機的MTBF為104h，在單機系統(tǒng)的每一個故障均能夠被檢測到并倒機邏輯電路的故障為零時，雙機的MTBF為107h~108h。2、系統(tǒng)的安全性冗余結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性定義：當系統(tǒng)的任何部分發(fā)生故障時，其后果不會導致人身傷亡或財產(chǎn)的重大損失的性能。用系統(tǒng)產(chǎn)生不安全輸出的平均間隔時間表示標準：要求產(chǎn)生不安全輸入的平均間隔時間為1011h以上。對106h的可靠性冗余系統(tǒng)采取安全性技術(shù)措施即為安全性冗余結(jié)構(gòu)。安全性冗余結(jié)構(gòu)采用雙機同時工作且彼此間進行頻繁的比較的與門二重冗余系統(tǒng)。原理：在極短的時間間隔里，兩臺計算機同時出錯且錯誤呈現(xiàn)同一模式的概率幾乎為零。因此要求校核的頻率要高。即校核的時間間隔要短。一般用計算機的機械周期計算。系統(tǒng)A系統(tǒng)B與門3、系統(tǒng)的可靠性與安全性冗余結(jié)構(gòu)由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)既要求有比較高的可靠性，又要求有比較高的安全性，因此將可靠性與安全性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來。輸入1輸入2輸入1輸入22