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城市轨道交通CBTC系统中车载信号的应用

2014-5-16 09:08| 发布者: dzly| 查看: 752| 评论: 0|原作者: 肖丹;

摘要: 基于无线通信的列车自动控制(CBTC)系统,已在城市轨道交通信号系统中广泛采用,这对信号系统产生了"革命性"的变化,为废除传统轨道电路和地面信号,缩短行车间隔,实现列车自动运行奠定了基础。文章主要分析城市轨道交通CBTC系统车载信号的应用。
  随着数字编码技术的发展,信号系统中模拟轨道电路已被数字轨道电路替代。光纤传输和无线通信技术,都在信号系统中得到应用[1]。
  1 城市轨道交通的车载信号是“主体信号”
  传统信号系统,以轨旁信号机作为“主体信号”,以不同颜色的显示向驾驶员发行车命令,由驾驶员操纵列车运行。而感应到驾驶室的“车载信号”,只作为“辅助信号”,提供驾驶“参考信息”。城市轨道交通信号系统以车载信号作为“主体信号”,除正线道岔区域外,一般不设信号机。而道岔区域信号机的显示,只针对非ATC 控制的列车。当然,根据不同线路,也有设置出站信号机,用于ATC系统失效时,“降级”信号系统的运行。以成都地铁地面信号显示为例,三显示信号机的红色为“禁止”信号,绿色表示道岔开通正线“直股”,黄色表示道岔开通“弯股”,二显示信号机有“红、绿”或“红、黄”两种显示,部分信号机具有开放“引导信号”功能[2]。其中,进路的建立、道岔的锁闭和解锁、信号机的开放等联锁控制,都是自动的,不需行车调度员和车站值班员的介入。
  2 城市轨道交通车载信号的内容
  车载子系统包括车载控制器和速度传感器、应答器查询器、天线等设备。
  车载信号,反映了列车运行的“目标速度”或允许前行的“目标距离”。所谓“目标速度”是指列车进入某一个轨道区段时,接收到列车“离开”该轨道区段时的速度,目标点就是该轨道区段的“终点”;“目标距离”,也就是该轨道区段的长度;目标速度的“等级”,根据与先行列车之间的距离来设定。
  最先进的ATC 系统的车载信号反映的是列车前行的“进路地图”。“进路地图”描述了列车运行前方线路的“地图”信息,包括线路坡度、曲线半径、线路限速、道岔状态、位置信息等。列车根据这些信息,计算运行速度,自动控制列车的运行,并保证列车在车站的程序定位停车。以“进路地图”为车载信号内容的信号系统中,列车位置的精确“定位”至关重要,为此,在线路上设置定位“信标”,以向列车传送“绝对位置”,然后,列车根据运行速度和轮径算出列车在线路的“相对位置”;列车在到达下一个“定位信标”时进行距离校核,以修正距离的误差[3]。
  3 城市轨道交通CBTC 系统中车载信号的应用
  移动闭塞是一种新型的闭塞制式,它克服了固定闭塞的缺点。基于CBTC 的移动闭塞系统的主要设计目标是在维持系统安全性的同时,通过改良的位置分辨能力和移动授权更新率,来提供更大的运输能力,缩短列车间隔距离。系统的设计原则就是“目标距离”,在列车控制中提高了精确性和灵活性。
  无线移动闭塞系统的组成主要包括无线通信网、车载、区域控制器和控制中心等。其中,无线通信是移动闭塞实现的基础。通过可靠的无线通信网,列车不间断地将其标识、位置、车次、列车长度、实际速度等信息发送给区域控制器。车载系统负责列车在区域控制器发出的移动授权范围内安全移动。
  移动授权设置到列车前方障碍物处。车载信号确保所有出于安全方面的考虑都包括在生成的速度曲线中。包括最不利情况下的停车距离,以及不确定的前方障碍物位置。在移动闭塞系统中,区域控制器追踪列车,将根据报告的列车位置和不确定误差来计算在最不利情况下的列车位置。然后,将列车视为后续列车的障碍物,为后续列车计算移动授权,使后续列车尽可能靠近该车,并将相关信息(如前方列车位置、移动授权等)发给列车。列车将采集到的数据(如车辆信息、现场状况和位置信息等)通过无线数据通信网发送给区域控制器,同时对接收到的命令进行确认并执行。车载子系统和轨旁子系统都使用轨道数据库。如果一个车载控制器请求详细的轨道数据,数据库服务器将通过无线网络发送一系列包含所需轨道数据的报文。城市轨道交通CBTC 系统的子系统使用这些对象来完成车载信号控制,自动驾驶和监控功能。车载和区域控制器等之间信息的交互,都通过无线通信网络进行传输。因此,轨旁设备的数量与传统系统相比大大减少,降低了建设运营成本。移动闭塞模式下后续列车的最大制动目标点可比准移动闭塞和固定闭塞更靠近前方列车,从而使运行密度和间隔之间达到更高的平衡[4]。
  移动闭塞原理中,与前车车尾间的安全间隔,是根据最高运行时速、制动曲线和列车在线路上的位置动态计算的。车载和轨旁双向通信的连续性、准确性、分辨率越高,后续列车就可以按照该段线路的最高运行速度,在保证安全制动距离前提下,更加靠近前车车尾,从而缩小虚拟闭塞分区,真正实现移动闭塞。
  
  

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