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高速铁路设备系列介绍之三——从闭塞原理中了解其设备
时间:2015-04-13  点击量:

 

 

“闭塞”二字,按词典上解释,即与外界隔绝也。在轮轨交通中,用铁路上行车人话说,为保证列车在线路上运行安全,在空间上或在时间上隔离的技术。但后者安全性极差,一般情况下已弃用。只有前者空间隔离的技术最安全、最先进。 
 
铁路上,将车站与车站间这段铁路线,即列车运行线称为区间,一般为10公里左右。而当列车进入区间后,必须使之与外界隔离起来,区间两端车站都不再向这一区间发车,以防止列车相撞和追尾。这段隔离区间,铁路上称“闭塞”,是铁路信号的专用名词。为其所设置的设备称为闭塞设备。随着列车速度的提高,为提高运输能力,铁路上又将10公里左右的长区间,划分为若干闭塞分区,以不同的信号表示该分区或前方分区是否被列车占用等状态,列车则根据信号显示运行。 
 
我国传统铁路当前釆用的闭塞方法,主要有两种:一是半自动闭塞,需人工办理闭塞手续,列车凭出站信号机的进行显示发车,但列车出发后,出站信号机能自动关闭,所以叫半自动闭塞。采用半自动闭塞时,列车占用区间的凭证是出站信号机(线路所是通过信号机)的进行显示。出站信号机不能任意开放,它受半自动闭塞机的控制。只有当区间空闲,经过办理手续后,出站信号机才能开放。还应注意,出站信号机既要防护列车区间运行的安全,又要防护出发列车在站内运行安全。所以它既要受闭塞机的控制,又要受到车站联锁设备的控制。釆用半自动闭塞法时称为半自动闭塞区段。 
 
二是自动闭塞,首先要装置由运行中的列车能自动完成闭塞任务的一种自动闭塞设备。通过列车运行及闭塞分区的情况,随着列车的运行,通过以色灯信号机为主的自动闭塞设备,自动变换显示、自动控制、不需要人工操纵,这种完全是自动进行的闭塞,故叫自动闭塞。 
 
目前,我国传统铁路上采用的自动闭塞主要有单线双向自动闭塞(在线路两侧均设有通过色灯信号机)和双线单向自动闭塞(每条线仅一侧设信号机)。当基本闭塞法不能使用时,根据列车调度员命令所采用代用闭塞方法称电话闭塞。在使用时,有严格规定和注意事项,在这里暂不详述了。总之,不论采取何种信号显示制式,列车间都必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。一个区间(闭塞分区)内,同一时间只允许一列车占用。无论在铁路、在地铁谈闭塞,闭塞设备又必须和信号系统紧紧相连,一起成长发展。 
 
随着计算机及通讯技术的发展,随着高速铁路、城市轨道交通蓬勃掀起发展,传统的固定自动闭塞系统又出现不能适应高速发展的运输交通需求,必须向准移动闭塞系统和移动自动闭塞系统变化、发展。移动自动闭塞信号系统已经成为一种现代无线通信技术、计算机技术和控制技术的智能化的列车间隔控制系统,已成了代表21世纪铁路、轨道交通信号发展的方向。
 
传统的固定闭塞就是前面说到的将线路划分为固定位置、某一长度的闭塞分区。一个分区只能被一列车占用,两列车间以若干分区为安全间隔。列车信号控制系统采用模拟轨道电路判断分区占用情况,通过列车轮轴传感器加点式或环线传输传递信息,信息量较小。在传统的固定闭塞制式下,列车信号控制系统无法知道列车在闭塞分区内的具体位置,因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全,必须在两列车间增加一个防护区段,并是固定不变的,一旦固定就必须按照最坏情况去设定,但是车辆性能良莠不齐,都按一种方式对待,这迫使得列车间的安全间隔较大,影响了线路的使用效率。 
 
准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞安全间隔,但列车信号控制系统通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断闭塞分区占用并传输信息,信息量大,可以告知后续列车继续前行的距离,后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动,列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点,从而可改善列车速度控制,缩小列车安全间隔,提高线路利用效率。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方,因此,它并没有完全突破轨道电路的限制。准移动闭塞在当今轨道交通的信号项目中采用得较多,上海地铁234号线,广州地铁12号线、深圳地铁6号线、南京地铁1号线和天津滨海轻轨都采用这种技术。 
 
移动闭塞取消了前两种制式的固定划分的分区,将每一列车加上前后的一定安全距离作为一个移动的分区,列车制动的起点和终点都是动态的。移动闭塞技术则在对列车的安全间隔控制上更进了一步。列车的安全间距是按后续列车在当前速度下所需的制动距离加上安全余量计算得出。列车和地面间保持连续的双向通信,信息量大,易于实现无人驾驶。通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信,控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离,便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离,两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进,这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行,从而提高运营效率。一般而言,移动闭塞对于效率的提高,往往是原线路升级前,车辆性能差距大的效果好,而对于全高性能动车的地铁来说,车辆性能均一,如果原来是小闭塞,那么改移动闭塞,就不一定有很显著的效果。当然,从总体发展方向说,移动闭塞不仅是轨交系统发展方向,更是今后高速铁路必备设备。

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