[科普中国]-固定闭塞控制

基本概念闭塞

闭塞(Block)就是用信号或凭证，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。空间间隔制就是前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。

列车运行自动控制系统列车运行自动控制(ATC)系统是依靠控制列车运行速度的方式来保证列车按照空间间隔制运行的。运行列车间必须保持的空间间隔首先是满足制动距离的需要，同时还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行距离。列车间的追踪运行间隔越小，运输能力就越大。

闭塞的分类城市轨道交通系统的闭塞方式按照有无固定划分的闭塞分区可以分为三种：固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。

（1）固定闭塞：以固定的闭塞分区为单位作为追踪列车间的安全间隔，现已不适合城市轨道交通发展的要求。

（2）准移动闭塞：闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车定位和占用轨道的检查功能。在城市轨道交通中使用较普遍。

（3）移动闭塞：代表闭塞技术的发展方向，正在发展完善之中。在我国城市轨道交通系统中已有应用，如武汉轻轨一期、广州地铁3号线、北京地铁10号线等。

固定闭塞系统的简介固定闭塞系统是将轨道分成若干个闭塞分区，每个闭塞分区只能被一列车占用，而且闭塞分区的长度必须满足司机确认信号和列车停车制动距离的要求。闭塞分区的长度取决于列车的最大速度、刹车曲线以及信号显示的数目等等。在所有的固定闭塞系统中列车位置是通过它所占用的闭塞分区来确定的，因此闭塞分区的长度和数量就决定了线路的通过能力。一般地，闭塞分区的长度不得小于司机确认信号和制动停车所需要行驶的距离之和。通常情况下，在同一个闭塞分区内最多只能有一辆列车。

采用固定闭塞方式的信号系统，列车得到的信息仅为将要进入的闭塞分区的速度等级命令，列车速度控制方式采用阶梯式分级制动控制曲线。1

固定闭塞控制的原理基于轨道电路的固定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/占用(图1 /图2)，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。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。

固定闭塞控制的特点（1）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；

（2）闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计；

（3）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；

（4）制动的起点和终点总是某一分区的边界；

（5）要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多，列车最小运行间隔≥120s；

（6）采用模拟轨道电路，轮轴传感器，加点式或环线传输，信息量少；

（7）采用阶梯式速度控制模式。

固定闭塞追踪列车间隔时间的计算城市轨道交通追踪列车间隔时间是追踪运行的两列车间的最小允许间隔时间，是列车能够按照计划运行而不受前行列车影响的最小时间间隔。影响追踪列车间隔时间的因素较多，如：线路条件、车站状况、闭塞系统、列车性能、运行组织等。最小追踪列车间隔时间可以根据理论或模拟的方法进行确定。

固定闭塞系统中闭塞分区的速度等级和数量由设计行车间隔、线路数据、车辆性能、信号设备的性能等因素确定，其中闭塞分区的长度由列车制动距离和信号反应时间等因素确定。如图3所示为间隔三个闭塞分区的追踪列车间隔示意图。

其追踪列车间隔时间按下式确定：

式中，I追为追踪列车间隔时间，min； 为闭塞分区长度，m； 为列车长度，m；V为列车追踪范围内，后续列车的平均运行速度，km/h。1

仿真系统算法设计在固定闭塞条件下，列车取得前方各闭塞分区的限速，同时在运行的过程中以当前工况为基础判断是否超过限速，然后确定列车的操纵方式。固定闭塞方式下列车的运行算法如下：

(1) 取得线路平纵断而、列车牵引力、制动力等基础数据。

(2) 根据列车运行的基础数据，判断当前列车前方是否存在列车。

(3) 如存在前行列车，则根据前行列车尾部位置得到后方闭塞分区起始点的位置，以确定目标停车点以及各闭塞分区的入口速度;否则，目标停车点为当前列车的规定停站点。根据闭塞分区数目和列车分级制动速度，确定各闭塞分区的限速，即列车到达每一闭塞分区起始点时不能超过该限速，然后从各闭塞分区起始位置点反推分级制动曲线，并以该曲线作为当前列车的限速标准。

(4) 确定列车的工况。根据当前工况前推判断下一个时间步长所应采取的新工况，如果利用新工况前推运行超过限速则利用原工况，否则利用新工况。

(5) 根据己确定的工况计算下一个时间步长的列车速度、时分和运行距离等数据并存储。

(6) 如果列车未到终点站，转(1) 。

(7) 计算结束。1

三种闭塞方式的比较固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的比较如下图所示。