《列车运行控制系统》PPT课件.ppt
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1、列车自动控制系统,讲授内容,基本概念与术语 概述 列车运行自动控制系统基本工作原理 地车信息传输技术,第一章 基本概念与术语(1),固定闭塞(Fixed Block):线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区,一个分区只能被一列车占用,闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计,列车间隔为若干闭塞分区,而与列车在分区内的实际位置无关,列车位置的分辨率为一个闭塞分区(一般为几百米),制动的起点和终点总是某一分区的边界,对列车的控制一般采用速度码台阶式制动曲线方式,该系统要求运行间隔越短,闭塞分区(设备)数也越多。,移动闭塞(Moving Block):线路没有被固定划
2、分的闭塞分区,列车间的间隔是动态的、并随前一列车的移动而移动,列车位置的分辨率一般为10米范围内,该间隔是按后续列车在当前速度下的所需制动距离、加上安全裕量计算和控制的,确保不追尾,制动的起始和终点是动态的,对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式,轨旁设备的数量与列车运行间隔关系不大。,第一章 基本概念与术语(2),准移动闭塞(Distance-To-Go):线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区,一个分区只能被一列车占用,闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计,列车间隔为若干闭塞分区,而与列车在分区内的实际位置无关,列车位置的分辨率也为一个闭塞分区(一
3、般为几十米几百米),制动的起点可以延伸,但终点总是某一分区的边界,对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式,要求运行间隔越短,闭塞分区(设备)数也越多。,第一章 基本概念与术语(3),虚拟/逻辑闭塞(Virtual/Logical Block):线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区,在一个原固定闭塞分区可以被分为几个虚拟分区,闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计,列车间隔为若干闭塞分区,而与列车在分区内的实际位置无关,列车位置的分辨率也为一个虚拟分区(一般为几十米),制动的起点可以延伸,但终点总是某一虚拟分区的边界,对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲
4、线的方式,要求运行间隔越短,分区数也越多,但设备基本不增加。,第一章 基本概念与术语(4),第一章 基本概念与术语(5),ATC系统 列车自动防护(ATP)系统 列车自动监督(ATS)系统 列车自动驾驶(ATO)系统 紧急制动 最大常用制动 线路速度限制,第一章 基本概念与术语(6),基于通信的列车控制(CBTC)站停时间 故障-安全 间隔 联锁 移动授权 冗余,第二章 绪论,2.1 概述 定义:由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地车信息传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度保证行车安全和提高运输能力的控制系统。功能:线路的空闲状态检测;列车完整性检测 列车运行授权;指示列车安
5、全运行速度;监控列车安全运行,2.1 列车运行控制技术发展简史概述 列车运行控制技术的发展经过 地面人工信号 地面自动信号 出现机车信号 自动停车 速度码的ATP 基于轨道电路的速度-距离曲线控制的ATP 基于通信的列控系统,第二章 绪论,地面人工信号 铁路运营的开始,就产生了如何控制列车间隔以保证行车安全的问题,从而产生了行车闭塞法。在铁路上“闭塞”是指有列车运行的线路区段封闭起来,不准许其他列车驶入,以防止列车相撞。这个阶段,主要是依靠信号工的眼睛观测(传感器),通过人控制的信号给司机传递行车命令(传输),然后,由司机控制列车运行。而列车间隔调整依靠人工闭塞。,第二章 绪论,人工闭塞系统,
6、第二章 绪论,基于轨道电路的闭塞系统 采用轨道继电器的吸起和落下来检测轨道区段的空闲,根据列车在该轨道区段的占用与出清来点亮轨旁设置的信号机,见图1-2。列车将根据轨旁的信号机显示来行车,信号机的显示定义是带有速度含义的,列车上的司机必须根据信号机的显示来控制列车,在这期间,出现了三显示和四显示的固定闭塞系统。,第二章 绪论,轨道电路原理,第二章 绪论,三显示自动闭塞,第二章 绪论,四显示自动闭塞,第二章 绪论,2.1.4 机车信号地面信号只是向司机提供视觉信号,由司机解释信号显示意义从而驾驶列车。信号显示仅仅指明安全运行条件,而列车的安危在很大程度上在司机手中。受到自然环境(如雾、风沙、大雨
7、等)的影响以及地形的限制,司机往往不能在规定的距离上及时了望前方的信号机的信号显示,因而有产生冒进信号的危险。发明了机车信号设备,将地面的视觉信号变成通过技术手段引入司机室,大大改善了司机了望条件。这样司机就能够在任何条件下从容地驾驶列车和前方信号为禁止信号时及时采取制动措施,提高了列车运行的效率和安全程度。,第二章 绪论,2.1.5 自动停车装置,第二章 绪论,2.1.6 速度码控制(Speed Code)的列控系统,第二章 绪论,2.1.7 基于速度-距离曲线控制(Distance To Go)的列控系统,第二章 绪论,2.1.8 基于虚拟/逻辑控制的列控系统,第二章 绪论,2.1.9 基
8、于CBTC控制的移动闭塞系统,第二章 绪论,基于CBTC控制的移动闭塞系统的列车追踪原理,第二章 绪论,基于交叉环线的CBTC系统,第二章 绪论,基于波导管的CBTC系统,第二章 绪论,基于自由波传输的CBTC系统,第二章 绪论,2.1.10 ATO,第二章 绪论,2.1.11 FAO,第二章 绪论,2.2 列车运行自动控制系统组成及分类 定义:基于控制技术、通信技术、计算机技术及铁路信号的行车指挥、控制及管理自动化系统 名称问题:日本新干线ATC;法国TGV的 TVM系统;德国LZB;英国及瑞典的ATP;地铁ATP系统;等等。系统组成 地面设备 车载设备 信息传输通道,第二章 绪论,第二章
9、绪论,列车运行自动控制系统组成,第二章 绪论-车载系统结构,“三取二”安全车载计算机,接收天线Antenna for track circuit,FTGS-917轨道电路Track circuit,轨道环线Lloop,司机室显示,PTI车载天线PTI Vehicle Antenna,ATO单元,系统分类 按功能、人机分工和自动化程度分:ATP系统、ATC系统 按人机关系分:设备优先、司机操作优先 按控制模式分 阶梯控制模式 速度距离模式曲线控制方式 按照闭塞方式:固定闭塞、移动闭塞 按地车信息传输方式 点式列车运行自动控制系统 连续式列车运行自动控制系统 点连式列车运行自动控制系统,第二章 绪
10、论,点式列控系统,连续式列控系统-轨道电路方式,连续式列控系统-轨道电缆方式,连续式列控系统-无线方式,点连续式列控系统-轨道电路+点式应答器,第三章 列控系统基本工作原理,概述 基本功能 间隔控制 速度控制 基本原理:地面信息传输通道车载设备 根据传输通道不同分为 点式列车运行自动控制系统 连续式列车运行自动控制系统,第三章 列控系统基本工作原理,1、点式列车运行自动控制系统 特点采用点式传输信息,用车载计算机进行信息处理,最后达到列车超速防护的目的优点采用无源、高信息量地面应答器,结构简单,安装灵活,可靠性高,价格明显低于连续式列车运行自动控制系统,1.1 点式列车运行自动控制系统基本结构
11、 组成地面应答器轨旁电子单元(LEU)车载设备,第三章 列控系统基本工作原理,第三章 列控系统基本工作原理,地面应答器RUROBALISE与地面信号机设备相连存放固定数据地车传输采用FSK方式,第三章 列控系统基本工作原理,轨旁电子单元(LEU)LEU是地面应答器与信号机的接口将不同的信号转换为约定的数码,第三章 列控系统基本工作原理,车载设备车载应答器测速传感器车载安全型计算机驾驶台上的显示、操作和记录 制动输出,第三章 列控系统基本工作原理,车载设备结构图,第三章 列控系统基本工作原理,1.2 点式列车运行自动控制系统基本工作原理车载中央控制单元根据地面应答器传至车上的信息(目标点的距离、
12、目标速度、线路坡度等)以及列车的制动率,计算出两个信号机之间的速度控制曲线车载计算曲线的数学公式,第三章 列控系统基本工作原理,地车信息的电码结构起始同步码:识别一组码的开始,车载、地面实现同步信息码:以电码组合的方式传输控制信息,可达到上千位信息安全监视码:增加电码传输的安全、可靠性终止码:识别一组电码的结束,第三章 列控系统基本工作原理,2、连续式列车运行自动控制系统适用于高速干线和高密度的地铁、轻轨 其技术基础为飞速发展的信息传输技术 按照地车信息传输的媒体分 有线 轨道电缆 数字编码音频轨道电路 无线,第三章 列控系统基本工作原理,2.1、采用轨道电缆的列车运行自动控制系统工作原理组成
13、:地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备地面控制中心根据地面存储的各种信息,结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度,通过轨道电缆传输给车载设备,实现速度控制优点由于控制中心“管全局”,统一指挥在其管辖范围内的列车,对于一些交通繁忙的枢纽是非常有利的,在一旦发生行车误点或其他行车障碍时,可以迅速地将行车命令传送到列车。缺点一旦控制中心的设备故障即会引起全线交通瘫痪,第三章 列控系统基本工作原理,采用轨道电缆的列车运行自动控制系统原理图,第三章 列控系统基本工作原理,系统结构控制中心与中继器相连一个中继器最多与128个轨道环路相连,第三章 列控系统基本工作原理,轨道电缆作为该系统的唯一信息通道
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