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拓荒出我国高速铁路信号操控技能的簇新局势。

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拓荒出我国高速铁路信号操控技能的簇新局势。

发?#26082;?#26399;:2018-03-07 作者: 点击:

 1. 信号与信息操控技能 

  进入20世纪60年代,跟着电子技能的开展,电子设备和电?#24736;?#20214;开始引入铁路信号操控体系。车站联锁由电气会集向电子设备会集转化,区间设备也由半主动阻塞向移频(FSK)主动阻塞、相键(PSK)主动阻塞和调幅(ASK)主动阻塞等制式开展,因为电子体系动作速度加快,可靠性进步,而且信息量大,为高速铁路的信号操控体系的电子化、信息化奠定了根底。 

  70年代初国?#23454;?#19968;代微处理联锁机的面世,使铁路信号操控的微电子操控年代迎来生机,在微机信号操控体系中,明显的特色是信息的容错技能得到了进步,所谓容错操控技能(Fault-Tol-erance Control,是指经过体系规划办法,使得在操控体系元器件、甚至是模块毛病状况下,体系经过冗余操控技能,将毛病部件信息掩盖或屏蔽,输出正常状况的作业信息,即在部分设备毛病的状况下,体?#31561;?#33021;维输出满足需要的作业信息,保持体系的作业效用,确保体系正常作业。 

  跟着信息技能的开展,在信息运用技能、信息主动化、信息优化与信息智能化等四个方面的开展。 

  信息化技能?#21069;?#23458;观的物理概念进行数字化处理,输入到核算机进行数据处理,依照优化技能生成?#25345;?#39044;定的技能指标,在必定束缚条件下求得最优解;信息智能化是信息处理的最高境地,包含信息的理解、推理、剖析、判别等方面。信息智能化的重要标志是信息对常识的表述和运用。 

  2. 高速铁路信号技能的运用 

  铁路信号操控体系原?#32422;?#30005;器为主件的涣散操控技能,如电气会集联锁,区间半主动继电器阻塞等,称为信号体系的联锁、阻塞技能。信号联锁和阻塞技能经过信息的逻辑处理,最终以地上信号机给出三种根本色?#30465;?#32418;、黄、绿(进站、出站可所以黄?#22871;?#21512;)的信号显现指挥列车运转。 

  高速铁路的信号操控技能,?#19988;?#30005;?#24736;?#20214;或微电?#24736;?#20214;的会集处理、涣散操控,即所谓集散式操控办法,完结车站、区间信息改换、传递和处理的操控办法,信号操控体系分为行车指挥主动化与列车运转主动化两个方面,操控列车运转的信号显现以车载机车主动信号为主,地上信号为辅的运转办法。因为列车运转速度高、密度大,区间信号机选用——红、黄、黄绿、绿显现,经过数字轨迹电路传递列车运转信息,后续列车运转进程中实时了解前行列车的方针间隔、方针速度,及安全泊车方位信息,并经过列车车载主动操控体系实施列车的正常制动、十分制动,完结列车主动泊车操控。 

  3.高速铁路信号操控体系的特色 

  涣散操控、会集办理的大规模归纳列车运转主动操控,信息显现的归纳运用体系。 

  较高的容错操控技能及安全操控才干,调度?#34892;?#21457;布操控指令、监督信号体系的运转状况和列车方位信息等,是信号操控和信息办理的上层?#25165;牛?#25351;令?#21335;?#36798;和履行还要经过车站、区间的履行设备才干完结,如果调度?#34892;?#30340;核算机毛病,可改由人工操控,经过区域信号操控设备完结树立进路、解锁进路、区间阻塞等功用。车站的联锁、阻塞设备经过驱动设备完结就地安全操控。 

  较强的信息处理才干,较强的体系运用灵敏性,能够完结行车调度指挥、运转操控和列车运转信息办理的归纳操控。 

  人机操控,经过调度员输入的操控程序或调度员、车站值班员在操控台的人工操控,运用(带有冗余的)核算机?#24067;?#36719;件的完结主动、人工逻辑操控。 

  以上操控特色能够描述为高速铁路列车操控的C4 I体系(即核算机、操控、指挥、通讯与信息等操控体系)。 

  4 . 高速铁路信号体系的组成及功用 

  国际各国选用的高速铁路信号操控体系都称为列车主动操控体系(ATCS-Automatic Train Conrol System列车主动操控体系(ATCS)包含行车指挥主动化子体系或称列车主动操控与监督(ATS)子体系、列车主动防护(ATP)子体系和列车主动驾驶(ATO)子体系。 

  行车指挥主动化(ATS)体系。依据运转图方案及列车操控信息,经过操控?#34892;?#26680;算机实施输入列车运转程序,实时操控、调整列车运转状况,指挥列车运转。各站的操控核算机实施车站区域进路摆放、道岔变换、信号敞开等。依据列车的运转状况,?#34892;?#26680;算机实时收集相关数据,在显?#21046;?#19978;会集显现出全线信号设备的运转状况和列车方位信息,列车编号等信息,并将各种数据进行核算、打印,汇成编制报表等。 

  列车主动防护(ATP)体系。列车主动防护体系是确保列车依照设定速度安全运转,避免列车超速运转,并能防护列车迎面抵触和追尾抵触的体系,体系具有毛病一安全技能的特色,首要功用是检测列车当前运转速度和方位信息,并将速度信息实时与区域设定速度比较,决议是否实施制动;经过检测列车方位信息,并发送至操控?#34892;模?#25805;控后续列车的运转速度,确保后续列车安全进入指定区域,确保列车安全运转和必定的制动间隔。 

  列车主动驾驶(ATO)体系。经过数字轨迹电路或应答器等轨旁设备将调度?#34892;?#25110;车站的操控指令传输给车载体系,车载体系接纳到操控信息后,经过运算、比较,结合列车本身的操控、制动条件,给出安全、合理的运转速度,列车的运转信息、状况信息、制动功用等技能指标均可在调度?#34892;南?#29616;出来,以便对运转的列车实时操控,完结列车的安全、主动驾驶运转。能够设备操控的人工介入,并取得优选择权,完结司机监督、依照设定的速度曲线主动运转,确保进站后定点泊车,并可依据调度?#34892;?#30340;指令实时调整列车速度,确保列车的最小追寻间隔,进步列车的运转效?#30465;?/span> 
  列车运转主动化ATSATPATO体系的操控联络如下图。 
  5.信号体系操控功用的完结 
  行车指挥主动化(ATS)体系: 
  体系的结构与使命。跟着核算机运用技能和信息化技能的快速开展,数据通讯网络技能的进步,现在,以铁路局、铁道部为行车运营指挥?#34892;?#30340;行车主动化体系现已树立,为高速铁路的运转供给了杰出的行车主动化指挥渠道。 
  高速铁路列车指挥体系的根本结构如图: 
  ?#34892;?#26680;算机 
  操控?#34892;?#26680;算机是高速铁路指挥操控体系的?#34892;模?#29616;在一般选用三取二的冗余体系,三台核算机中有?#25945;?#26680;算机用于重要操作,选用交叉比较输出,第三台核算机用于热备份,如图: 
  操控?#34892;?#36824;具有数据传输、处理体系,即用一台高速数据传输设备进行信息处理与传递,与管线车站、区间、列车等进行双向数据传输,完结全线调度监控等。 
  调度会集选用全线接连主动列车操控,调度?#34892;?#26680;算机中固定存有被操控区域的各种数据,如线路斜度、曲线限速数据等?#25442;?#26377;轨迹电路运用状况、信号机方位、显现等信息,应答器设置方位及作业状况等;运转列车的车辆信息、运转速度、制动作用等都将经过各站核算机传送?#34903;行?#26680;算机。 
  操控?#34892;?#26680;算机依据各种数据运算出指?#26377;?#36710;的操控指令,经过数传设备和轨旁单元传送到车载核算机中,经过车载核算机算出运转列车的方针速度、抵达下一泊车点的方针间隔、车载核算机限速运转曲线、实际行进速度曲线、制动曲线编号等,依据最大答应速度实施主动驾驶。 
  高速铁路行车指挥体系的设备结?#22266;?#33394;?#21512;?#20943;涣散设备在线路周围的地上信号机,加装应答器等设备,完结调度?#34892;?#23545;管内信号设备的会集操控与监督。 调度?#34892;?#26680;算机在调整列车运转进程中,向车站各分机分区、分时地下达列车运转方案。各站的操控分机依据?#34892;?#26680;算机的运转方案,直接操控现场的有关联锁设备与进路。调度?#34892;?#26680;算机主动盯梢列车运转并向列车传递运转方案与操控指令,调度员监督核算机作业状况并给予必要运转辅佐调整 。 运用有线、无线的数据传输网络为调度?#34892;?#19982;列车之间进行双向信息传递。完结调度?#34892;?#19982;列车车载信息的互动,操控指挥列车运转,并能实时了解列车运转状况,车载核算机能够辅佐司机进行人工操作作。 
  微机联锁体系。 跟着微电子技能及核算机技能的开展,用电?#24736;?#20214;及微电?#24736;?#20214;替代继电器完结联锁功用,操控信息量大、成本低、进步了体系安全性、可靠性,进步了设备靠性。 
  微机联锁体系的根本结构。 微机联锁体系由操控台、监督器、联锁逻辑处理机、操控驱动电路和现场设备等组成,如图5-2-5所示。 
  微机联锁是一个闭环体系,安全操控信息输出和信息输入的部分,以及微机内部的逻辑处理进程,?#38469;且?#29031;闭环操控原理规划的,操控监?#20132;?#19982;联锁处理机的联络也都遵从闭合作业原理,只需闭环体系中的任?#25105;?#37096;分发生毛病,体系就能当即确诊出来并采纳办法,进行记载报警,直至堵截操控输出电源,以便确保安全。 
  微机联锁体系的冗余技能。为了进步微机联锁联络的安全性、可靠性和可维护性,现在广泛选用的首要冗余技能有: 
  ?#24067;?#20887;余?#27827;布?#20887;余为三取二的三重冗余体系和二重冗余体系;软件冗余体系有双通道冗余、双套软件冗余,信息长?#28909;?#20313;和时刻冗余等进?#25945;?#31995;安全性;运用容错技能、避错技能,进?#25945;?#31995;可靠性;运用检测技能,确诊体系毛病,进行周期检测,及时报警,体系中设有毛病堵截器,实时堵截操控输出电源或?#20849;?#20998;体系停止作业。体系输入、输出接口选用固态元件构成的安全操控电路,确保毛病导向安全;信息通道选用编码传输技能和闭环信道,加大海明电码间隔,进步误码检出?#30465;?#36873;用紧密的?#25165;攀址ā?#20808;进的检测办法和核算机辅佐规划体系,进步?#24067;?#30340;可靠性和软件的可信性。 
  微机化列车主动操控设备。车载核算机相同要选用三取二的结构来确保体系的安全性和可靠性。完好的车载接连式列车主动操控体?#31561;?#22270;所示。
  列车收到运转信息后,?#27801;?#36733;核算机算出列车方位和驾驶信息,经过处理后由列车操控设备履行速度操控,进行必要的发动、制动操控。列车速度信息、方位信息等回传给轨旁设备,进而输送至操控?#34892;?#21450;车站分机,陈述列车方位、列车车次,列车长度及实际行车速度等,信息的传递是经过应答器和无线通道完结的。 
  操控?#34892;?#26680;算机经过主动操控体?#30340;?#25910;到所管范围内每列车的行车特性、线路地势等与列车有关的信息,在行车主动化进程中,能够使得两列车按最小时分或安全间隔运转。 
  地上处理机向前面和后边两个轨迹电路联接点的两头发送信号,所运用的是3kHz的载频频率(在途平分别用f1f4表明)。处理机在联接点处接纳各点多测试的电流和电压,用所测的电压值除以电流值就求出了由列车车轴分路后轨迹电路?#32454;?#36712;的阻抗。依据求得的钢轨阻抗能够算出从联接点到列车的举例。如果钢轨电路上没有列车时,则所测的钢轨阻抗将大于相当于轨迹电路长度的钢轨阻抗。这样,地上处理机就能断定出在这个轨迹电路上没有列车。 
  地上处理机首要核算机从联接点到后边轨迹电路上后续列车的举例(L2,当和后边轨迹电路上没有列车时,这个间隔就等于轨迹电路的长度(L2)。其次,地上处理机核算联接点到前面轨迹电路上列车尾部的举例(L2,当前面的轨迹电路上没有列车时,则这段间隔的长度由前方的地上处理机传来。求出这两段间隔之和(L1+L2),体系就能接连第断定亮列车之间的运转间隔。 
  机车上的处理机经过设备在机车前部的天线接纳由钢轨传来的数据流。天线由两个感应线圈组成。机车上的处理机依据机车制动功用断定其制动?#38382;劍?#25805;控列车速度。机车上的处理机接连检测前方列车的尾端间隔,所以能做到列车?#32422;?#30701;的间隔运转,一起能够避免不恰当的列车加快和减速操作,然后达到节省能源和使旅客舒适的目的。 
  当两列列车一起运转在一个轨迹电路上时,因为前行列车车轴分路了轨迹电路,后续列车将接纳不到地上处理机的操控数据。在这种状况下,后续列车的机车处理机保存它刚刚进入轨迹电路前的有关数据,经过对这些数据和机车上的测速机的输出数据进行处理,可检测出它?#32422;?#30340;方位和它与前面列车的间隔间隔。当前面列车驶出该轨迹后,后续的列车就能接纳到地上处理机传来的信息,列车运转的操控就可康复正常。 
  6. 列车主动防护(ATP)体系、行车指挥主动化(ATS)体系、列车主动驾驶(ATO)体系ATO三才之间操控联络 
  ATP为整个ATC体系的安全?#34892;模?#26159;列车运转时必不可少的安全保障。ATSATC体系的上层办理部分,是ATC的指挥中枢。ATO是选用ATCS的最优体现。一个完好的ATC体系依托各子体系和谐作业共同完结,三者之间互有联络、密不可分,其联络见图。 
  ATPATSATO操控联络 
  ATO需在已配备ATP子体系的条件下才干运用,并?#27426;?#25215;受ATP的监督,ATO经过ATPATS处得到列车运转指令;ATO取得信息后,结合线路状况核算?#23460;?#30340;运转速度,得到操控量,履行操控指令,一起显现有关信息。到站后,经ATP查看开门条件满足后,ATO给出开门信息,一起,列车ATO经过列车方位识别体系(PTI)天线,将列车信息传送给地上通讯器,然后传送到ATSATS依据此列车信息断定列车的新使命后再次经过轨迹电路传送给ATO,在区间运转时,每进入新的轨迹区段,ATO便接纳新的地上信息,以便进行速度调整,在运转进程契合条件时,能?#28067;?#25935;地进入ATO?#38382;健?/span> 
  结束语 
  高速铁路信号体系是一项先进的操控技能,跟着高速铁路的开展,高速铁路信号体系还将承担着更艰巨的重担,为了确保高速铁路的安全,高效运营,铁路信号操控技能需要在功用、操控?#22336;?#26041;面?#27426;细?#36827;,相信在信号作业者的?#27426;?#23613;力下,必定能够拓荒出我国高速铁路信号操控技能的簇新局势。 

湖南高铁时代数字化科技有限公司地处美丽?#21335;?#27743;河畔长沙金霞经济开发区工业园内,公司拥有自有产权的新建厂区占地10000多平方米、生产办公场地近30000平方米的教学实训设备生产基地,现有员工150余人,目前已成为集研发、生产、培训及销售于一体的国内一流轨道交通教学实训设备制造商;公司有三十年悠?#32654;?#21490;专业致力于轨道交通运营管理、车辆设备检修和维护、车站机电设备、通信与信号、牵引供电及工务工程等专业实训室项目建设。面向普铁、高铁、地铁、城际列车、有轨电车及独轨等多领域的教育装备制造及整体教学解决方案的提供,同时开发了轨道交通专业配套的VR虚拟产品和三维动画产品。

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