第二章高速铁路行车自动闭塞技术Word文件下载.docx

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图6—2—2所示为三显示自动闭塞原理图。

通过信号机的不同显示是调整列车运行的命令。

三显示自动闭塞通过信号机的显示意义是：

一个绿色灯光——准许列车按规定速度运行，表示运行前方至少有两个闭塞分区空闲。

一个黄色灯光——要求列车注意运行，表示运行前方只有一个闭塞分区空闲。

一个红色灯光——列车应在该信号机前停车。

通过信号机平时显示绿灯，即“定位开放式”，只有当列车占用该信号机所防护的闭塞分区或线路发生断轨等故障时，才显示红灯——停车信号。

每架通过信号机处为一个信号点，信号点的名称以通过信号机命名。

例如，通过信号机“1”处就称为“1”信号点。

现以图6—2—2为例说明自动闭塞的工作原理：

当列车进入3G闭塞分区时，3G的轨道电路被列车车轮分路，轨道继电器3GJ落下，通过信号机3显示红灯，则通过信号机1显示黄灯。

当列车驶入5G闭塞分区并出清3G闭塞分区时，轨道继电器3GJ起，5GJ下，因而通过信号机5显示红灯，通过信号机3显示黄灯，通过信号机1显示绿灯。

通过对三显示自动闭塞基本原理的叙述，可得出以下几点结论；

（1）通过信号机的显示是随着列车运行的位置而自动改变的。

当显示黄灯时，列车运行前方只有一个闭塞分区空闲：

当显示绿灯时，列车运行前方至少有两个闭塞分区空闲。

（2）通过信号机的禁止信号（红灯显示），是利用轨道电路传送的；

而其他的显示信息可以利用轨道电路，也可利用电缆传送。

对于三显示自动闭塞必须传递三种以上的信息。

（3）若利用轨道电路传送信息，在每一个信号点处不但有接收本信号点信息的接收设备，同时还须有向前方信号点发送信息的发送设备。

虽然自动闭塞有不少制式，但是它们有着共同的特点，即大多是以轨道电路为基础构成的，也就是说是采用轨道电路来传输信息的．

三、自动闭塞的技术要求

自动闭塞设备应符合现行的铁道行业标准《铁路自动闭塞技术条件》（TB／T1567）、《铁路技术管理规程》（简称（技规），下同）、《铁路信号设计规范》（TB10007）的规定，主要有：

1．自动闭塞制式分为三显示和四显示两种。

一般采用三显示自动闭塞，在新建或改建铁路上，列车运行速度超过120km／h的区段应采用四显示自动闭塞。

2．电气化区段的双线或多线自动闭塞，运输需要时可按双方向运行设计，其他区段的自动闭塞亦宜按双方向运行设计。

当双线按双方向运行设计时，反方向可不设通过信号机，根据机车信号指示运行，亦可设计为自动闭塞或自动站间闭塞运行。

3．客货列车混运的双线自动闭塞区段，列车追踪运行间隔应符合下列规定：

（1）双线三显示自动闭塞区段宜采用7min或8min，有条件的区间可采用6min。

（2）采用四显示自动闭塞时，其列车追踪间隔宜采用6min或7min。

（3）单线三显示自动闭塞宜采用8min。

（4）闭塞分区的划分根据实际情况可按规定的列车追踪间隔时间增加或减少，当根据需要增加时不得超过规定追踪时间的10％。

反向运行的列车追踪间隔时间可大于正向运行的列车追踪间隔时间。

4．三显示自动闭塞宜在规定的列车追踪间隔时间内划分三个闭塞分区排列通过信号机。

在区间内遇有困难的上坡道或从车站发车时划分三个闭塞分区有困难时，可按两个闭塞分区划分（按两个闭塞分区设置通过信号机，不得增加规定的列车追踪间隔时间，包括司机确认信号变换显示的时间）。

从车站发车还应考虑确认出站信号机显示、车站值班员指示发车信号、车长指示发车信号及列车启动所需的时间。

三显示自动闭塞分区的最小长度，应满足列车的制动距离（该制动距离包括机车信号、自动停车装置动作过程中列车所行走的距离，其动作时间不应大于14s），其长度不应小于1200m，但采用不大于8min运行间隔时间时，不得小于1000m。

进站信号机前方第一个闭塞分区长度，一般不大于1500m。

四显示自动闭塞在确定的运行间隔时间内按四个闭塞分区排列通过信号机，四显示自动闭塞每个闭塞分区的长度，应满足速差制动所需的列车制动距离。

列车运行速度超过120km／h时，紧急制动距离由两个及其以上闭塞分区长度来保证。

双线双方向运行的自动闭塞反方向运行时，宜沿用正方向运行时划分的闭塞分区，当闭塞分区的长度不能满足列车制动距离时，可将相邻两闭塞分区合并。

5．通过信号机的设置，除应满足列车牵引计算的有关规定外，还应符合下列原则：

（1）通过信号机应设在闭塞分区或所间区间的分界处，不应设在停车后可能脱钩的处

所，并尽可能不设在启动困难的地点。

（2）在确定的运行时隔内按三个或四个闭塞分区排列通过信号机时，应使列车经常在绿灯下运行。

6．自动闭塞的通过信号机采用经常点灯方式，并能连续反映所防护闭塞分区的空闲和占用情况。

在单线自动闭塞区段，当一个方向的通过信号机开放后，另一方向的通过信号机须在灭灯状态，与其衔接的车站向区间发车的出站信号机开放后，对方站不能向该区间开放出站信号机。

7．当进站或通过信号机红灯灭灯时，其前一架通过信号机应自动显示红灯。

8．在自动闭塞区段，当闭塞分区被占用或有关轨道电路设备失效时，防护该闭塞分区的通过信号机应自动关闭。

在双向运行区段，有关设备失效时，经两站有关人员确认后，可通过规定手续改变运

行方向。

9．自动闭塞应有与本轨道电路信息相适应的连续式机车信号。

四显示自动闭塞必须有超速防护设备。

10．在自动闭塞区段内，当货物列车在设于上坡道上的通过信号机前停车后启动困难时，在该信号机上应装容许信号。

但在进站信号机前方第一架通过信号机上不得装设容许信号。

11．自动闭塞电路及设备应满足铁路信号故障一安全原则。

12．自动闭塞必须采用闭路式轨道电路。

轨道电路应能实现一次调整。

在空闲状态下，当道碴电阻为最小标准值、钢轨阻抗为最大标准值，且交流电源电压为最低标准值时，轨道电路设备应稳定可靠工作。

当电源电压和道碴电阻为最大标准值时，用标准分路电阻（0．06Ω）在轨道电路任意点进行分路，接收设备应确保不工作。

轨道电路的设计长度应不大于极限传输长度的80％。

轨道电路钢轨绝缘破损时，通过信号机不应错误地出现升级显示。

轨道电路在工频交流、断续电流和其他迷流干扰的作用下，应有可靠的防护性能。

在电气化区段发生扼流变压器断线时，在两根轨条中无牵引电流及最不利道碴电阻的条件下，接收设备应确保不工作，若不能满足此要求，亦应满足扼流变压器断线条件下轨道电路的分路要求。

13．当自动闭塞设备故障或外电干扰时，不使敌对信号机开放。

14．自动闭塞信号显示应变时间不应大于4s。

15．三显示自动闭塞信息量不应少于4个信息，四显示自动闭塞不应少于5个信息．

16．自动闭塞的故障监测和报警设备应满足以下要求：

（1）监测和报警设备发生故障时，应不影响自动闭塞正常工作。

（2）监测设备应能连续监督有关设备工作状态。

无论主机或副机发生故障均应报警，在双机并联使用时，其中一机故障应不中断系统的正常丁作，当采用主、副机倒换方式时，若主机发生故障，应能自动接入副机工作。

（3）监测设备应能准确地判断故障地点和故障性质。

17．自动闭塞设备宜集中装设。

18．自动闭塞应有防雷措施，并符合铁路信号有关防雷的规定。

四、自动闭塞的分类

自动闭塞一般是根据运营上和技术上的特征来进行分类的。

1．按行车组织方法可分为单向自动闭塞和双向自动闭塞

在单线区段，只有一条线路，既要运行上行列车，又要运行下行列车．为了调整双方向列车的运行，在线路的两侧都要装设通过信号机，这种自动闭塞称为单线双向自动闭塞，如图6—2—3所示。

在双线区段，以前一般采用列车单方向运行方式，即一条铁路线路只允许上行列车运行，而另一条铁路线路只允许下行列车运行。

为此，对于每一条铁路线路仅在一侧装设通过信号机，这样的自动闭塞称为双线单向自动闭塞，如图6—2—1所示。

为了充分发挥铁路线路的运输能力，在双线区段的每一条线路上都能双方向运行列车，这样的自动闭塞称为双线双向自动闭塞，如图6—2—4所示。

正方向设置通过信号机，反方向运行的列车是按机车信号的显示作为行车命令的，即此时以机车信号作为主体信号。

双线单向自动闭塞，只防护列车的尾部，而单线或双线双向自动闭塞，必须对列车的尾部和头部两个方向进行防护。

为了防止两方向的列车正面冲突，平时规定一个方向的通过信号机亮灯，另一个方向的通过信号机灭灯（或另一个方向的机车信号没有信息），只有在需要改变运行方向，而且在区间空闲的条件下，由车站值班员办理一定的手续后才能允许反方向的列车运行。

2．按通过信号机的显示制式可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞

三显示自动闭塞的通过信号机具有三种显示，能预告列车运行前方两个闭塞分区的状态。

图6—2—2所示为三显示自动闭塞。

当通过信号机所防护的闭塞分区被列车占用时显示红灯：

仅它所防护的闭塞分区空闲时显示黄灯：

其运行前方有两上及以上的闭塞分区空闲时显示绿灯。

三显示自动闭塞，能使列车经常按规定速度在绿灯下运行，并能得到前方一架通过信号机显示的预告，基本上能满足运行要求，又能保证行车安全，因此得到较广泛的应用。

列车运行在三显示自动闭塞区段，越过显示黄灯的通过信号机时开始减速，至次架显示红灯的通过信号机前停车，因此要求每个闭塞分区的长度绝对不能小于列车的制动距离。

随着列车速度和密度的不断提高，在一些繁忙的客货混运区段，各种列车运行的速度和制动距离相差很大，如市郊列车等需经常停车，且制动距离短，要求实现最小运行间隔，闭塞分区长度越短越好，而高速客车、重载货车制动距离长，闭塞分区长度又不能太短。

三显示自动闭塞不能解决这一矛盾，提高区间通过能力的最好方法是采用四显示自动闭塞。

四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上增加一种绿黄显示，如图6—2—5所示。

它能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态，列车以规定的速度越过绿黄显示后必须减速，以使列车在抵达黄灯显示下运行时不大于规定的黄灯允许速度，保证在显示红灯的通过信号机前停车：

而对于低速、制动距离短的列车越过绿黄显示后可不减速。

由于增加了绿黄显示，就化解了上述矛盾。

四显示自动闭塞的信号显示具有明确的速差含义，是真正意义的速差式自动闭塞，列车按规定的速度运行，能确保行车安全。

四显示自动闭塞能缩短列车运行间隔，缩短闭塞分区长度，提高运输效率。

3．按设备放置方式可分为分散安装式自动闭塞和集中安装式自动闭塞

分散安装式自动闭塞的设备都放置在每个信号点处。

分散安装方式虽然造价较低，但设备安装在铁路沿线，受环境温度影响大，所以设备丁作稳定性较差，故障率较高，也不利于维护。

集中安装式自动闭塞的设备集中放置在相近的车站继电器室内，用电缆与通过信号机相联系。

集中安装式自动闭塞极大地改善了设备的工作条件，捉高了设备的稳定性和可靠性，十分便于维修，但需大量电缆，造价较高。

4．按传递信息的特征可分为交流计数电码自动闭塞、极频自动闭塞和移频自动闭塞等。

交流计数电码自动闭塞以交流计数电码轨道电路为基础，以钢轨作为传输通道传递信息，不同信息的特征靠电码脉冲和间隔构成不同的电码组合来区分。

交流信号的频率，在非电气化区段是50Hz：

而电气化区段是25H2，以与50Hz牵引电流相区别。

用不同的电码周期的方法解决相邻轨道电路的干扰。

交流计数电码自动闭塞采用电磁元件，

电路简单，对工作环境要求不严，工作稳定，传输性能好，轨道电路长度可达2600m，具有断轨检查性能。

但是在技术上已落后，信息构成简单，抗干扰性能不强，绝缘双破损时可能出现升级显示；

当区间发送设备有一处故障时，会同时造成两相邻信号机点红灯的故障，影响效率；

接点磨损严重，维修周期短：

信息量少，不能满足所需要的信息要求：

应安时间长，最长达20s，不能适应铁路运输发展的需要，而且存在着冒进信号的危险。

经过、微电子改造后，性能有所改善。

极性频率脉冲自动闭塞（简称极频自动闭塞）以极性频率脉冲轨道电路为基础，以钢轨作为通道传递信息，不同信息的特征是靠两种不同极性和每个周期内不同数目的脉冲来区分的。

其设备采用电子电路，组匣方式。

采用工频电源相位交叉来防止相邻轨道电路的干扰，用锁相原理使发送系统设备故障后导向安全，接收端设有抗交流工频连续干扰的抑制电路。

极频自动闭塞设备简单，原理简明，容易掌握；

轨道电路传输性能较好长度可达2600m；

断轨检查性能较好。

但其信息简单，抗来自外界的交直流连续干扰性能差，对于邻线干扰和不规则的脉冲干扰没有防护措施，对于一般离散的脉冲于扰以及脉冲尾的干扰很难防护；

不适用于电气化区段，因其对接触网火花、晶闸管调速机车的牵引和再生制动、斩波器机车牵引所引起的谐波干扰难以防护。

移频自动闭塞以移频轨道电路为基础，用钢轨传递移频信息。

它是一种选用频率参数作为信息的制式，利用调制方法把规定的调制信号（低频信息）搬移到载频段并形成振荡，由上下边频构成交替变化的移频波形，其交替变化的速率就是调制信号频率。

其信息特征就是不同的调制信号频率。

采用不同载频交叉来防护相邻轨道电路绝缘节的破损、上下行邻线的串漏、站内相邻区段的干扰。

对工频及其谐波的防护，采用躲开的方法，站内将载频选在工频的偶次谐波上，区间选在奇次谐波上。

移频自动闭塞抗干扰性能强；

设备无接点化，组匣化，工作寿命长，维修方便；

信息量相对较多，技术上较先进；

适用于电气化和非电气化区段。

但在站内相邻线路干扰和绝缘节破损的情况下，因轨道电路载频单边互相侵入曾发生过险性事故，对电力机车的干扰也存在一定的问题；

检查断轨性能差：

因频率较高，轨道电路长度受到限制，传输长度为1950m；

设备较复杂，造价较高，对防雷需特殊电路，调整困难，对元件参数要求过严，尤其是在电气化区段使用时受吸流线、回流线的电流等影响，使轨道电路性能变坏而造成许多不良后果，乃至危及行车安全。

另外，20世纪80年代出现的25Hz相敏自动闭塞，以25Hz相敏轨道电路为基础，用电韵来传递信息，有较强的抗干扰性能，特别适用于电气化区段。

但25Hz相敏轨道电路不能发送机车信号信息，故必须在其上叠加移频轨道电路。

5．按是否设置轨道绝缘分为有绝缘自动闭塞和无绝缘自动闭塞

传统的自动闭塞在闭塞分区分界处均设有钢轨绝缘，以分割各闭塞分区。

但钢轨绝缘的设置不利于线路向长钢轨、无缝化发展，钢轨绝缘损坏率高，影响了设备的稳定工作，且增加了维修工作量和费用。

尤其是电气化区段，牵引电流为了通过钢轨绝缘，必须安装扼流变压器，缺点更显著。

于是出现了无绝缘自动闭塞。

无绝缘自动闭塞以无绝缘轨道电路为基础。

无绝缘轨道电路分谐振式和感应式两种，取消了区间线路的钢轨绝缘，满足了铁路无缝化、电气化发展的需要。

第二节区间通过信号机的设置

自动闭塞是利用通过信号机的不同显示来指挥列车追踪运行的一种行车闭塞方式，两列续行列车之间的空间间隔是由通过信号机的位置决定的。

通过信号机的设置位置是根据规定的运行时隔、列车速度曲线以及线路地形，采用规定的设计方法，将给定的列车运行时隔换算为空间间隔来确定的，而不是等间隔设置的。

现以三显示自动闭塞为

例，说明通过信号机的设置方法。

一、同向运行列车的间隔时间

1．闭塞分区长度

闭塞分区的长度，即通过信号机之间的距离，每个闭塞分区的最小长度必须满足《列车牵引计算规程》规定的列车制动率全值的0．8的常用制动和自动停车装置紧急制动的制动距离。

计算制动距离时，必须考虑区间客、货列车近远期可能达到的最高行车速度，以利于提高安全性。

我国的{铁路信号自动闭塞技术条件}中规定“三显示自动闭塞分区的最小长度范围为1000-1200m”。

《技规》规定“列车在任何线路坡道上紧急制动距离限制：

运行速度不超过120km／h的列车为800m；

运行速度120—140km／h的旅客列车为1l00m；

运行速度140-160km／h的旅客列车为1400m；

运行速度160-200km／h的旅客列车为2000m”。

目前，我国既有的自动闭塞分区长度大都是按运行时间间隔而不是按制动距离空间间隔划分的，一般均比所要求的制动距离大，从而影响了行车密度。

为提高列车密度将闭塞分区长度按制动距离来划分，可以缩短列车运行的空间间隔。

但是，在某些繁忙的客、货混运区段，各种列车由于牵引类型、运行速度以及载重的不同，对制动距离要求相差很大。

对于低速列车，制动距离短，则闭塞分区长度可以短些。

对于速度高的旅客列车或重载货物列车，制动距离长，则闭塞分区长度要长些。

随着列车速度和密度的不断提高，一方面要实现最小运行间隔，闭塞分区要短，以达到必要的行车密度。

另外，闭塞分区长度又不能太短，以满足速度高的列车和重载列车制动距离要求，保证安全。

2．三显示制式闭塞分区长度与列车运行间隔时间的关系

闭塞分区的最大长度（进站信号机前方除外）根据轨道电路的安全及可靠动作的要求，最好不要超过轨道电路的极限长度，以免增加分割点的设备。

进站信号机前方第一个闭塞分区的长度一般不小于1200m，不大于1500m。

这个要求是根据进站咽喉区的通过能力要符合区间的通过能力，以及要尽量减少同向到达列车的间隔时间，也就是必须缩减越行时的停留时间。

如果同向到达间隔时间大于列车在区间的同向运行间隔时间时，就不可避免地要使列车堵在进站信号机外方。

这个要求并不能经常严格地遵守。

因为考虑到闭塞分区的长度必须符合制动距离的要求，而制动距离在下坡道上可能大于1500m，同时还要考虑到两架通过信号机的对称布置、显示距离和其他条件。

因此，在个别有充分根据的情况下，进站信号机前方的闭塞分区长度允许大于1500m。

在同一方向的两列列车，彼此以闭塞分区相间隔追踪运行，前一列车的尾部与后一列车的头部之间所保持的最小间隔时间，称追踪间隔时间。

计算追踪间隔时间，一般选择在线路坡道大、列车运行速度低的困难区段。

除在困难区段计算追踪间隔时间外，还应分别计算接发列车的车站同方向发车及同方向到达的间隔时间。

然后将这三种间隔时间相互比较，取其中最大的数值，作为划分闭塞分区排列通过信号机位置的依据。

3．三显示制式的追踪运行

（1）列车间隔三个闭塞分区，在绿灯下运行，如图6—2—6（a）所示。

从图（a）中可看出，按三个闭塞分区间隔运行时，最小间隔时间可按下式求得：

I追=0．06（3L闭+L列）／v平均

式中I追——追踪间隔时间，min；

L闭——闭塞分区长度，m，按规定L闭≥1200m；

L列——列车长度，m；

0．06——化km／h为m／min的系数；

v平均——绿灯追踪下的列车平均速度，km／h。

计算时应注意L闭应按最长的区段计算，即按最困难区段考虑。

（2）列车间隔两个闭塞分区，在黄灯下运行，其运行情况如图6—2—6（b）所示，最小

间隔时间可按下式求得，即

I=0．06（2L闭+L列）/v平均+t确

式中t确——司机确认信号变换显示的时间，一般为0．25min；

v平均——黄灯运行下的列车平均速度，km／h。

这种方式使列车经常在黄灯下运行，不能提高车速。

因此，只能在个别的困难区段（在区间遇有困难的上坡道或由车站发车，当按确定的运行间隔不能满足划分三个闭塞分区的要求时）才采用。

根据以上公式可算出某区段的最小间隔时间的参考值，《铁路信号设计规范》规定采用7min或8min的最小间隔时间，有条件的区段采用6min的最小间隔时间。

究竟采用哪种最小间隔时间，要考虑线路运量的繁忙程度、线路状况、机车类型等。

其方法，可以先按机车类型初步确定采用7min或8min或6min间隔时间，然后根据该区段线路进行具体分析。

（3）接近车站的间隔时间

①如图6—2—6（c）所示，其运行间隔时间可按下式计算，即

I=0．06（L列+L岔+L闭）/v平均+t准

式中t准——车站为第二列列车准备进路的时间，min。

电气集中t准=0．25min。

②在进站区段上牵引条件困难而采用间隔两个闭塞分区时，最小运行间隔时间按下式计算，即

I=0．06（L列+L岔+L闭）/v平均+t准+t确

（4）自动闭塞区段车站同方向发车的间隔时间，如图6—2—6（d）所示，其运行间隔可按下式计算，即

I=0．06（L列+2L闭）/v平均+t准

式中t准——车站值班员显示发车指示信号、车长指示发车信号、后行列车司机确认信号显示状态、开动列车的时间（按1min计算）。

二、区间通过信号机的布置

1．区间通过色灯信号机布置原则

（1）区间通过色灯信号机在以货运为主的线路上，应按货物列车运行速度曲线及时间点布置，但闭塞分区长度应满足较高速度旅客列车制动距离要求；

在以客运为主的线路上，府按旅客列车运行速度曲线及时间点布置。

（2）在一般情况下，应在两追踪列车之间以三个闭塞分区间隔布置通过信号机，在上坡道上，列车运行速度低，当按三个闭塞分区布置，追踪间隔时间增大时，可按两个闭塞分区布置；

技术作业站及单线区间的中间站，发车时应按两个闭塞分区布置。

（3）区间通过信号机，应在车站进站、出站信号机位置确定后布置。

（4）为了节省投资及维修方便，上、下行方向的