⑧法国高速铁路采用“人控优先”的设计原则,系统采用双重冗余方式,比日本新干线的三重冗余所用设备少,造价也较低。
(2)速度-距离模式曲线控制方式
速度-距离模式曲线控制实现了—次制动方式,ATC系统的车载设备为智能型设备,它根据目标速度、目标距离、线路条件、列车性能生成的目标-距离模式曲线进行连续制动,缩短了运行间隔,提高了运输效率,增加了旅行舒适度。为了实现这一方式,地面设备必须向列车发送前方列车的位置、限速条件等动态数据,以及线路条件等固定数据,数字ATC的地面设备以数据编码向列车传送信息,信息量明显增加,可靠性高。
德国LZB系统和日本数字ATC系统采用这种控制方式,速度-距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度,而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离(和TVM430不一样,它可以包括多个闭塞分区的长度)的信息。列车实行一次制动控制方式。列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整,可以提高混跑线路的通过能力。这种方式称为目标速度——目标距离方式(DISTANCE TO GO),是一种更理想的运行控制模式。
德国连续式列车自动控制系统LZB是由轨旁设备LZB L72和车载设备LZB 80构成。所有固定数据如线路地理参数、局部的固定限速等都贮存在LZB中心。联锁系统向控制中心传送信息显示、道岔设置及其他数据的同时,系统范围内的列车也向控制中心传送它们的特殊数据,如列车长度、列车位置、实际速度等等。区间列车占用情况检查是通过区间轨道电路或计轴设备等完成的。根据上述数据,控制中心确定每列列车的最大标称速度)指挥列车运行,德国LZB系统列车速度—距离方式示意图见图1-1-13。
图1-1-13德国LZB列车速度-目标距离曲线控制方式示意图
在LZB系统中,地面和车上的信息是通过感应环线相互传送的。每个LZB地面控制中心最长可以控制12.7 km的环线,每个短回线发送接收单元的环线长度为左右各300 m,环线,每100m交叉换位一次,以对电气进行补偿,同时也用于确定列车的实际位置。
地面设备由控制中心和环线系统构成。控制中心与调度中心、微机联锁、相邻控制中心交换数据,并
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通过环线和列车交换数据,控制每一列车运行。LZB地面设备配置如图1-1-14所示。
图1-1-14 LZB系统地面设备框图
日本新干线ATC系统已投入使用30多年,系统基本控制方式几乎没有变化。近年来为进一步提高高速列车速度和行车密度,采用最新计算机技术和数字技术对现行的ATC系统进行了改进,增加了车-地通信数据,到1993年3月,山阳新干线(新神户至博多)全线都更换成为这种新的数字ATC系统。其制动曲线如图1-1-15所示。
图1-1-15日本新干线数字ATC曲线控制方式示意图
根据增加的数据和车上线路数据结合起来,列车就可以知道自己现在处于什么位置、据前方停车点(或限速点)还有多少距离,列车根据这些数据,结合本身的牵引及制动性能,计算出最高允许速度,控制列车在允许速度以下运行。这种方式只是再增加数字信息发送设备,地面接收设备和原有车上设备可保持不变,新的车上设备可以接收数字信息,实现高速运行。 日本数字ATC系统采用这种方式有以下优点:
①由于根据数字信息可以知道距停车点的距离,所以,可以实现车上智能化,不同性能的列车可以根据自己的制动性能进行控制,实现不同速度、不同性能的列车混跑;
②列车能够实现一次模式曲线制动控制,常用制动分为最大常用制动和一般常用制动,
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提高了乘坐舒适度,缩短运行间隔。 4.点式列控ATP系统技术原理
点式列控系统从原理上可实现阶梯控制和曲线控制,这里只介绍速度曲线控制类型。点式列控系统造价低、维修工作少。
瑞典铁路采用的列车速度控制系统是ABB公司生产的点式列车自动防护系统。根据运
营要求形成EBICAB700、800和900系列。EBICAB900系统是适用于高速铁路的ATP系统。它可以监督列车运行情况和司机的操作,向司机提供有关的信号信息,帮助司机以最安全、最有 效的方式驾驶列车。 EBICAB900系统对目标速度监督采用模式曲线方式。系统考虑距离、速度、制动能力和坡道参数,通过计算在距离速度坐标平面得到一组检查曲线,该组曲线汇集到给定的目标点上。目标速度监督方式如图1-1-16所示。
图1-1-16 瑞典EBICAB9000列车目标速度监督方式
从图7-1-13可以看出检查曲线组把速度距离平面分成若干个区域,记为A~F。 A区在通过应答器开始,在显示器上显示目标速度并鸣笛0.5 s。
B区在ATP制动曲线之前8 s开始,进入此区显示器闪光(120次/min)并鸣笛。 C区在ATP制动前3 s开始,如果司机仍未制动则鸣笛2次。
D区在ATP制动曲线处开始,此时系统进行制动,“ATP制动”灯点亮。 E区在常用全制动曲线处开始,在此区将进行最大常用制动。 F区在紧急制动曲线处开始,在此区将进行紧急制动。
这种制式不需要像人口阶梯控制那样要在停车信号前设置P点,也可以不设置出口阶梯控制所必需的保护区段。
点式系统的主要弱点是信号追踪性不佳。它只能在指定的信号点接收信息,如果列车经过某信号点之后,先行列车位置移动,地面信号发生了变化,车上控制系统不能立即知道,而必须等列车到达下一个信号点才能接收到。因此,点式列控系统限制了列车追踪间隔的进一步减少。
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5.优先控制方式 (1)设备优先控制方式
设备优先的列控ATP系统在列车速度高于目标速度后立即进行制动控制,当列车速度低于目标速度后自动缓解,不必司机参子。其优点是能最大限度减轻司机负担,有利于缩短列车追踪间隔。这种控制方式对设备本身的自动化程度及列车的制动缓解性能要求较高。 (2)人控优先方式
人控优先的方式只有在列车速度超过安全运行所允许的速度,设备才进行惩罚性的强迫 制动。列车正常运行时设备不干预司机操作。人控优先的系统有助于加强司机的责任感,发 挥其驾驶技巧。
三.秦沈客运专线列控ATP系统实例 秦沈客运专线引进了法国的U/T系统。
法国高速铁路TGV区段均采用带速度监督的TVM 300型或TVM430型机车信号,地面信息传输采用UM系列无绝缘轨道电路。简称U/T系统。机车信号带有列车速度监督是法国U/T系统的一个特点,它是保证行车安全、防止列车超速运行的有效手段。U/T系统对速度的控制是采用分段(每个轨道区段)制动的列控模式,司机按照每一个轨道电路地面信息给出的速度值运行时,速度监督设备将不干预司机正常操作,当司机违章操作或列车速度超过规定的允许速度时,速度监督设备就将自动实施制动。
法国第三条北方线高速铁路,列车运行速度已达320km/h,为此法国有关公司对原由模拟电路构成的U/T系统进行了全数字化的改造,现已投入使用的有TVM400系列产品,其中TVM430系统是我国最熟悉的。TVM400系列采用了数字电路技术使设备结构小型化、模块化,采用数字通信技术使车地间的信息传输数字编码化,从而使车地间的信息传输量有较大增加,这些信息除原有用于列车间隔的速度等级外,还可满足线路坡道、距离等不同线路数据的要求,因此其速度监督由过去的阶梯控制方式改为分级连续模式曲线控制方式,原TVM300系统的保护区段可以取消,其线路通过能力有所提高,同时,其控制曲线已接近连续控制模式。由于TVM430仍然是按速度等级分段制动,其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和车速有关,而一般闭塞分区长度的确定是以线路上最坏性能的列车为依据,因此它一般适用于像法国高速线路上运行的列车性能基本一致的情况,而对于实行列车性能差别较大的高中速混合运行的线路,采用这种模式能力是要受到较大影响的。
TVM430系统通常与SEI列控联锁一体化地面系统配套应用,在法国地中海线、海峡-伦敦线,我国的秦沈客运专线采用了此系统。 1.SEI/TVM430系统主要功能
(1)SEI为TVM430系统的车站区间一体化设备,即区间地面设备与车站联锁集成为一体化。SEI可根据列车运行的位置,前后列车之间的运行间隔、固定限速和临时限速等条件,产生列控车载系统所需要的
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全部地面信息,包括列车的目标速度、目标距离、线路的长度和坡度等,应能实现设置和向车载设备提供全区间限速和临时限速功能,并将这些信息通过轨道电路发送给车载设备。
(2)TVM430系统车载设备接收地面传输来的信息,根据预先输入的列车参数(牵引总重、牵引辆数、制动率、列车换长等)实时计算列车当前运行的允许速度,生成分级连续速度一距离控制曲线,同时列控车载设备实时检测列车当前运行速度,司机可根据显示器上的允许速度、目标距离和实际速度驾驶列车运行。当列车的实际速度超过允许速度,列控车载设备自动控制制动装置,使列车制动减速,保证列车在停车点前停车,或在限速点前速度降低到限速值以下。与列车牵引和制动系统结合,实现对列车减速的自动控制和缓解的人工控制,, 2.SEI系统设备 (1)SEI系统主要特点
①轨道电路数字化。SEI系统采用UM2000轨道电路,实现了27ht数字编码,可以满足基于轨道电路进行大量安全信息连续传输的要求。
②列控联锁一体化。SEI设备将车站联锁设备与区间的列控设备合二为一,列控、联锁接口由内部通信实现,二者结合紧密,信息传输延迟小,提高了系统设备的可用性和可靠性,符合信号系统发展方向。 ③站内、区间轨道电路同一制式。SEI系统站内及区间均采用UM2000轨道电路,即站内、区间一体化,真正实现了站内列控信息无盲区,且易于实现站内发送、接收设备的转换,实现反方向追踪运行。 ④建立基于光纤安全信息传输的列控中心,实现设备集中控制。SEI设备引入列控中心概念,中心计算机完成包含轨道电路、点式环线等列控地面设备的集中控制、信息编码和列车占用检查等功能。车站与车站、车站与区间中继站之间的安全信息交换通过设于线路两侧的光缆中独立光芯方式传输。 (2)SEI系统结构
SEI系统结构如图1-1-17所示。
图1-1-17 SEI系统结构示意图
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