第10讲-自动闭塞区段信号机布局方法-2011

列车运行计算与设计TrainMovementCalculationandDesign时间与地点：周1第6节YF510，周3第1节YF611主讲：陈绍宽副教授，博士电话：[phone]办公室：综合楼330房间Email：[e-mail]2定义：自动闭塞是把一个站间长度(区间)划分成若干个闭塞分区，在闭塞分区结点处设置一架通过信号机，前后列车的运行间隔可以通过一定的闭塞分区数隔开，使得在一个区间的一条线路上，可以同时同方向运行数趟列车，实现列车在同一区间内追踪运行。作用：提高区间通过能力、调整列车运行图、保证列车行车安全基础：列车运行计算第10讲自动闭塞区段信号机布局方法3自动闭塞系统的基本原理第10讲自动闭塞区段信号机布局方法4地面信号系统自动闭塞系统主要靠铁路地面信号系统实施的。通过色灯信号机将相邻两站之间的区间划分为若干小区间(闭塞分区)，来缩短两列同向运行列车之间的间隔时间，提高通过能力。基本目包括：1)维持同一股道上续行列车间的安全行车间隔；2)保证列车在枢纽地区交叉点上其他列车占用时的行车安全；3)按照服务密度和速度要求调整列车通过能力。5自动闭塞分类1）按照行车组织方法分：单线双向、双线单向和双线双向自动闭塞系统甲站乙站6自动闭塞分类甲站乙站必须对机车尾部和头部两个方向进行防护。为防止列车正面冲突，规定一个方向的通过色灯信号机亮灯，另一个方向的信号机灭灯(或双线区段另一个方向机车信号没有信息)。仅在需要改变运行方向且区间空闲条件下，由车站值班员办理一定手续后才允许反向行车。双向自动闭塞比单向自动闭塞复杂。7自动闭塞分类2）通过信号机显示制式分：二显示、三显示和四显示自动闭塞系统8列车追踪间隔时间的计算1）闭塞分区长度三显示自动闭塞中，通过色灯信号机之间的距离、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。四显示自动闭塞分区的最小长度，应将通过能力与各种列车所规定的速度的制动距离相结合；关键是怎样确定每种列车的速度等级。对同种列车设定的速度等级应使闭塞分区均等，不同种列车需求的闭塞分区尽可能接近，区段内最后布置的闭塞分区满足各列车中最大者。9列车追踪间隔时间的计算2）追踪间隔计算三显示信号系统黄灯绿灯闭塞分区长度lili+1li+2三显示追踪间隔长度lIII红灯列llllliii+++=++ΙΙΙ2110列车追踪间隔时间的计算2）追踪间隔计算四显示信号系统通过能力列lllllliiiiiv++++=+++3210.06lHvΙΙΙΙΙΙ=0.06ivIVlHv=HN1440=11信号机布局的基本目标第10讲自动闭塞区段信号机布局方法12信号机布局的目标信号机布局是一个复杂的多目标多约束问题，包括：1)安全列车运行安全是旅客和货物运输安全的基础2)效率要保证列车在系统中有较高的运行效率，就要减少裕量。3)经济在设备数量的考虑方面需要有经济分析。13布局影响因素1)列车紧急制动距离不同种类的列车的制动距离不同2)信号显示制式信号显示制式影响列车间的闭塞分区数量3)轨道电路长度信号机必须布置在轨道电路分界点4)列车种类不同种类列车的存在是导致信号机布局复杂化14布局影响因素5)列车运行组织模式列车等级的定义对列车在区间停车的许可中间站停车的概率或灵活性，不同列车顺序组合影响行车间隔，包括通行能力。列车越行与会让的概率。6)线路具体条件不适合大型桥梁上；隧道内；重量大的货物列车停车后无法起动的上坡道上；可能导致列车断钩的地点；要利用动能闯坡的长大上坡道前一段距离内；个别了望条件差的弯道上15布局原则1）区间通过信号机应按客货运列车运行速度曲线及时间点布置，但闭塞分区长度应满足高速旅客列车制动距离要求。2）三显示制式应以三个闭塞分区间隔布置区间通过信号机；四显示制式下应以四个闭塞分区间隔布置区间通过信号机。3）区间通过信号机，应在车站进站、出站信号机位置确定后开始布置。4）上、下行方向的通过信号机，尽可能并列布置。16布局原则5）动能闯坡和在列车停车后可能脱钩的处所，不宜设置信号机。6）大型桥梁上和隧道内尽量避免装设通过信号机。7）通过信号机在正常情况下，应设置在便于司机了望的直线上，在不利条件下，信号机显示距离应不小于200m。8）乘降所前后的通过信号机设置点，应会同铁路局有关单位共同研究确定，但不得影响通过能力。9）信号机位置确定后，应进行编号，一般以信号机坐标公里数和百米数组成，下行编奇数，上行编偶数。17信号机布局的基本目标第10讲自动闭塞区段信号机布局方法18信号机布置检验第10讲自动闭塞区段信号机布局方法19闭塞分区最大长度检验闭塞分区长度一般不超过轨道电路的极限长度；当因区间长度等原因避免不了有些闭塞分区长度要超过轨道电路的极限长度时，应尽量减少超过轨道电路极限长度的闭塞分区数量。因此，需要根据实际情况，尽可能调整信号机的位置，以满足轨道电路长度的要求。20列车起车检验列车在信号机前方停车后是否能够重新起动需进行检验，尤其是设置在上坡道应满足：复习起动阻力的计算方法pp49，公式(2-70)至(2-73)3[()()]10qqqqqqFGwiPwig′′′≥+++×21列车停车检验列车的制动距离必需在闭塞分区长度要求的范围内，对于三显示系统应满足：L闭≥Sb(m)其中：Sb＝Sk+Se(m)Sk=V0•tk/3.6(m)GGYR限速制动曲线制动距离V(km/h)S(km)制动距离制动距离22追踪时间间隔检验为了保证线路的通行能力，在列车追踪运行时，需要满足区段内给定的追踪列车间隔时间的要求，即一般不能超过给定的列车追踪列车间隔时间。因此在上述检验的基础上还需要进行追踪列车间隔时间检验，如果在某一信号显示制式条件下，信号机之间的追踪列车间隔时间大于给定的间隔时间，则需要对相应的信号机位置进行调整，然后重新进行各项检验，直到满足要求为止。23信号机布置方式第10讲自动闭塞区段信号机布局方法24手工布置信号机1)输入闭塞分区允许的长度范围，通过计算该区间出站信号机与其前方站的进站信号机之间的距离，再按等距离长度平均布置区间信号机，其中闭塞分区的长度限制在输入范围内。2)在初步生成信号机位置的基础上，考虑追踪列车间隔时间和制动距离以及曲线、桥梁、隧道等限制因素，对信号机位置进行调整。3)对手工调整的信号机位置进行追踪列车间隔检验、制动距离检验以及起车检验，对检验结果中不符合限制条件的信号机位置进行修改，直到全部信号机位置符合要求。25自动布置信号机按给定的追踪列车间隔时分布置、按最小追踪列车间隔时分布置和按信号机架数最少布置。1）追踪列车间隔时分布置12345678101112139V(km/h)S(km)412536ABCDE26自动布置信号机2）按最小追踪列车间隔时分布置首先取给定的闭塞分区长度最小值作为布置信号机的闭塞分区长度，在区间内平均分布信号机。然后按不同信号显示制式的要求进行列车的起停车检验，符合要求则确定该方案为最终的方案，否则需要增加相应信号机之间的闭塞分区长度重新布置及检验。27自动布置信号机3)按信号机架数最少布置首先选用闭塞分区长度的最大允许值作为布置信号机的闭塞分区长度，在区间内平均分布信号机。然后进行列车的起停车检验，如不满足检验则需要考虑降低列车的运行速度或提高列车的制动能力。接着进行追踪列车间隔时分检验，如超过给定的追踪列车间隔时分，则需要减小相应信号机之间的闭塞分区长度。在检验结果满足要求后，则可以确定最终的布置方案。28自动布置信号机最优化方法1）效率策略Minmax(I1,I2,…Ii,…,Ik)2）经济策略MinvllllIiiii列+++=++2106.0MinsignalNcircuitilll≤≤min1)max(1−=+≥−iaxbiSlSlitiontionNiillsecsec1=∑=≤≤+minsecsec1llNlltionsignalcircuittionH≤iI29优化问题求解方法之一：遗传算法产生初始种群计算适应度是否满足优化准则最佳个体选择交叉变异YesNo开始结束30信号机布局计算系统第10讲自动闭塞区段信号机布局方法31信号机布局计算系统32信号机布局计算系统33信号机布局计算系统34算例设计与分析设线路长度31.1km，包括3个车站。选择SS1电力机车牵引，机车构造速度95km/h，牵引重量4000t，列车换算制动率0.3，列车长度820m35算例设计与分析编号信号机位置/km类型追踪间隔/min是否满足追踪间隔是否满足起车检验是否满足停车检验1268.020进站5.0是是是2269.310出站6.3是是是3270.540通过4.4是是是4271.779通过4.0是是是5273.050通过3.8是是是6274.320通过3.8是是是7275.596通过3.7是是是8276.866通过3.7是是是9278.145通过3.6是是是10279.418通过3.6是是是11280.702通过3.6是是是36课程设计速度、时分曲线的绘制37DF4(货)型内燃机车(一台)，θh=0.28，βc=0.5，制动初速90km/h，车长600m，进出站道岔距站中心500m，道岔限速35km/h，线路限速90km/h，车辆为滚动轴承重车，全列车按高磷闸瓦计算，坡道条件附后。其中G按学号倒数第2位*40+倒数第1位*70+2000计算，单位吨。内容：(1)编制列车单位合力曲线表。(2)按列车在A站起车，在B站停车及通过绘制速度、时分曲线，要求保留辅助线。(利用第一组比例尺)(3)计算列车在全程的运行时分及燃油消耗量。课程设计38格式要求曲线图绘制完后，需注明绘制所依据的主要技术条件，包括：机车类型及台数、牵引质量、列车编组、列车换算制动率、运行时分、燃油消耗量以及绘制人姓名、学号、班级。曲线图画在坐标纸上，单位合力计算表另附纸计算。3901000150072500920003230002000412500BA3000015002坡道如图所示40DF4(货)型内燃机车牵引计算主要数据表计算质量P(t)粘着质量Pμ(t)计算粘着系数μj最低计算速度νjmin(km/h)最大计算牵引力Fjmax(kN)计算动轮直径Dj(mm)计算起动牵引力Fq(kN)计算起动阻力ωq´(N/kN)齿轮传动比μc最大速度νg(km/h)机车全长Lj(m)1350.248+5.9/(75+20v)20.0302.11013401.75.004.5010021.1速度v（km/h）1016.52030405060708090100轮周牵引力F粘着牵引力356.9347.9手柄位数816710670.652.541.734.329.426.522.619.612308V=7.0/365.0193.3137.310382.968.757.95043.237.315V=14.0/350.6279.6193.3145.2115.896.681.468.256.445.116V=0/401.7347.9302.1216.8164.8131.5108.992.278.565.253单位基本阻力ω0´(N/kN)2.592.792.943.323.744.194.685.205.766.366.99燃油消耗量(kg/min)手柄位数83.003.003.003.003.003.002.982.952.902.852.80125.235.235.235.235.275.285.275.185.084.894.70157.297.297.297.297.297.287.237.146.806.405.98168.158.248.288.338.348.338.247.977.557.086.52柴油机空转手柄位数ns0.1234567891011燃油消耗量e0(kg/min)0.350.380.410.460.520.580.640.700.770.84