列车运行自动控制atc系统.pptx
列车运行自动控制(ATC)系统:为了适应城市轨道交通的发展，用一种能实现列车 速度自动控制和列车运行间隔自动调整的新的信号 系统来替代，这就是列车运行自动控制（ATC）系统什么是ATC系统l:ATC系统将车载信号作为主体信号，信号的含义发 生了质的变化，传递给列车的是具体的速度或距 离信息，根据与先行列车之间的距离和进路条件,在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定 的运行条件容许列车前行的距离信息，根据上述 信息列车自动地控制运行速度，进行超速防护，以达到自动调整行车间隔的目的，并实现列车在 车站的程序对位停车。.:城市轨道交通信号系统，并不是区间闭塞、车站 联锁和调度集中这些铁路传统信号系统的简单合 成。而是将这些独立的功能予以融合，重新整合 的列车运行自动控制（ATC）系统。l 戸不同闭塞制式的ATC系统:按闭塞制式，城市轨道交通ATC可分为：固定闭塞式ATC系统、准移动闭塞式ATC系统 和移动闭塞式ATC系统。固定闭塞准移动闭塞移动闭塞l（1）固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自 动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确 定，一旦划定将固定不变。列车以闭塞分区为最小 行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列 车运行的自动控制。固定闭塞ATC系统又可分为速度 码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。l（1）固定闭塞ATC系统固定闭塞速度码模式（台阶式）ATC是基于普通 音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞 分区只能传送一个信息代码。目标距离码模式（曲线式）一般采用音频数字轨道电路，或音频轨道电路加电缆环线或音频轨道电路加应答器，他们具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。l.(2)准移动闭塞ATC系统准移动闭塞对前、后列车的定位方式是不同的。前行 列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位 则采用连续的或称为移动的方式。为了提高后续列车的 定位精度，目前各系统均在地面每隔一段距离设置1个定 位标志(可瞿?道电路的分界点或磨糾 列车通 过时提供绝对位置信息。在相邻定位只志之商，列车的 相对位置由安装在列车上的轮轴转数累计连续测得。(3)移动闭塞ATC系统l 移动闭塞的特点是前、后两列车都采用移动式的定 位方式，不存在固定的闭塞分区，列车之间的安全追踪 间距随着列车的运行而不断移动且变化。l 移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方式实现。早期的移动闭塞系统大部分采用基于感应环线的技术，即通过在轨间布置感应环线来定位列车和实现车载计算l 机(VOBC)与车辆控制中心(VCC)之间的连续通信。l 而今，大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统l 实现各子系统间的通信，构成基于无线通信技术的移动移动闭塞具有如下特点：l 灵活：制动的起点和终点是动态的，与轨旁设备数 量及行车间隔关系不大l 高效：可实现较小的行车间隔l 先进：可实现车地双向通信，易于实现无人驾驶。安全：列车间隔按照后续列车在当前速度下所需的 制动距离加上安全余量计算而得”，i 舒适：没有固定分区，行车间隔是动态的，并随前 一列车的移动而移动，速度限制连续变化。l移动闭塞ATC系统分类l移动闭塞ATC系统就车一地双向信息传输速率而言，可 分为：基于电缆环线传输方式和基于无线通信和数据传 输媒介的传输方式。l按无线扩频通信方式可分为：直接序列扩频和跳频扩 频方式。I-l按数据传输媒介传输方式可分为:点式应答器、自由 空间波、裂缝波导管和漏泄电缆等传输方式。AATC系统分类l:1）按闭塞方式可分为：固定式和移动式。固定闭塞 方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。l:2）按车载信号传输方式可分为：连续式和点式。:3）按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统,车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统.AATC系统的功能l(l)ATS功能：可自动或由人工控制进路，进行行车调度指 挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由 位于OCC(控制中心)内的设备实现。联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全 准则的前提下七管理进路、道岔和信号的控制将进路、轨 道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。联锁 功能由分布在轨旁的设备来实现。特定的位置传给ATS,向ATS报告列车的识别信息、目的(3)ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实 现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨 旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传 输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备 所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运 营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。(4)列车检测功能：一般由轨道电路完成。号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。AATC系统的组成 控制中心是指挥整条线路列车运行的智囊，由ATS子系统来完成这个功能，也可以理解为控制 中心只有ATS子系统；联锁集中站的信号设备，具体执行控制中心的操纵指令，负责列车的安全 运行，完成与列车的信息交换，所以联锁集中站 具有ATC系统的三个子系统，也就是由ATS、ATP、ATO三个子系统相配合，来完成这些功能。l ATS子系统列车自动监控(ATS)子系统，是指挥列车 运行的监控、监督设备。它主要完成列车 的调度和跟踪、列车进路的控制和表示、系统状况，报警信点菌显示和记录，统计 汇编、系统仿真和诊断。ATS在ATP和ATO系统的支持下，根据运 行时刻表完成对全线列车运行的自动监控，可自动或由人工监督和控制正线（车辆段、停车场、试车线除外）列车进路，并向行车 调度员和外部系统提供信息l ATS系统的在线控制功能（一）信号控制功能-设置控制模式（控制模式是指遥控还是站控）设置终端模式（线路两端的折返站以及具有 折返功能的中间站，都可以设具终端折返模式）进路控制和信号机控制（进路的建立和取消,以及信号机的开放和关闭）呼叫车站（提醒车站值班员与调度员联系）（二）列车的描述功能列车描述包括三部分内容：即车次号、司机号和列 车号，它们各有五位数组成。其中车次号的前三位为运行号，后二位为目的地号,运行号是运行列车的标识，是系统把列车和时刻表相联 系的基础，也是系统控制和表示列车的基础。目的地号指明列车运行的终点站，它是系统触发车 站信号控制的重要参数，据此可以为列车自动排列进 路。在运行过程中，系统将各次列车的目的地号，传 送给车站信号设备，以控制列车进路，所以车次号是 列车描述中很重要的部分。司机号由司机在车上人工输入;:并通知调度人员，说明哪一位司机在操纵哪一列车。列车号的设置，是为了使系统跟踪列车的运行，从 而产生车辆运行里程报告.(三)列车运行调整功能(1)系统调度模式的设置不同的线路其系统调度模式不尽相同，一般有四种 模式：自动调整模式、人工调整模式、人工调度模式 和全人工模式，不同的调度模式反映了系统自动控制的程度。人工调整模式指运行调整要依赖于调度员，系统除具备人工调 度模式的自动控制功能，还具有自动调度功能，即根据时刻表和 调度模式，按时自动地调度列车从折返站（或车辆段）出发。自动调整模式是调度自动控制最高级别，系统除具有人工调整 模式的全部功能外，还具有自动调整功能，能根据时刻表，自动 地调整列车停站时间及运行等级，以保证列车的安全、正点运行。全人工模式系统的自动控制功能不起作用，所有的控制、调度、调整均依赖于调度员指挥。人工调度模式是指列车的调度和运行的调整依赖于调度员指挥,但系统具有自动进路功能，也具有时刻表和车号自动管理功能；(2)列车调度方式的设置自动调整模式中，列车调度方式有二种，这是指 两列车都在终端折返线，折返线1的列车折返；还是折 返线2的列车出发？其调度方式有两种，一种是按列车 运行顺序来调度列车的方式；“另二种是按列车的车号 来调度列车的方式。1）列车进入系统的自动控制2）站台控制3）“跳停；4）下一车号的设定v AHL y?wKI L（四）时刻表控制功能时刻表控制功能仅供调度员使用，以管理和调整 在线时刻表和计划时刻表，计划时刻表是指：准备投 入在线控制的时刻表，而在线时刻表是指：正投入在 线控制的时刻表。调度员选择时刻表管理员所创建的某一种基本时刻表，以进行必要的调整。所以调度员 可根据基本时刻表，建立计划时刻表，继而建立在线 时刻表；当然也可以从系统中删除计划时刻表或在线m时刻表，以增加或删减车次；也可进行时间偏移调整。（五）列车运行图的绘制功能系统在“在线控制”情况下，能绘制当天和前一天 的列车运行图，也可以绘制其中某一段时间的运行图。(1)自动列车追踪（1)列车识别号报告（2)列车识别号跟踪（4）确定进路（5）进路的可行性检查(3)时刻表系统1)时刻表编辑2)时刻表系统处理程序3)时刻表比较(4)列车自动调整(5)控制和显示(6)列车运行图显示 ATP子系统列车自动防护(ATP)子系统是保证行车安全、防 止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设 备。ATP负责全部的列车运行保护，是列车安全运 行的保障。ATP系统执行以下安全功能：速度限制 的接收和解码、*超速防护:车门管理自动和手动 模式的运行、司机控制台接口、车辆方向保证、永 久车辆标识。-ATP系统的主要功能ATP系统应具有下列主要功能：检测列车位置、停车点防护、超速防护、列车间隔控制（移动闭塞 时）、临时限速、测速测距、车门控制、记录司机操 作。以数字音频轨道电路方式的ATP系统为例，ATP系 统功能可分为ATP轨旁功能、列车检测功能（负责根据 各轨道区段的“空闲”或“占用”情况，检测列车的 位置）、ATP传输功能和ATP车载功能。1、ATP轨旁功能ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文，完成对 列车安全运行授权许可的发布和报文的准备，这些报 文包括安全、非安全和信号信息等。ATP轨旁功能又 分为列车安全间隔功能和报文生成功能。2.ATP传输功能AllATP传输功能负责发岀报文信号，包括报文和ATP车 载设备所需要的其他数据。音频轨道电路电流以二进 制编码顺序调制。当音频轨道电路显示轨道区段空闲,二进制编码顺序为音频轨道电路设备内预设的顺序。当音频轨道电路显示轨道区段占用，二进制编码顺序 为ATP报文产生功能生成相应的报文。对于每个占用 的音频轨道电路产生单独的报文。3.ATP车载功能ATP车载功能负责列车安全运行，并提供信号系 统和司机间的接口。车载功能由下列子功能组成：ATP命令解码、ATP监督功能、ATP服务/自诊断功能,ATP状态功能、速度/距离功能，以及司机人机接口(1)ATP命令解码轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上，车载 ATP设备要将报文解码，以实现各种ATP功能。(2)ATP监督功能ATP监督负责保证列车运行的安全。ATP监鶯蟻;碧度监督、见弾藍律卩监督、紧急制动监督、后退监督、报交监督、设备监督等。速度监督功能速度监督功能是超速防护的基础，是最重要的功能。它由7个速度监督子功能组成，每个子功能选定一个 专用的以速度为基准的安全标准。各标准即为一个速 度限制，这个限制速度可以是固定的，也可以根据列 车的位置连续改变或阶梯式改变。方向监督功能的作用是监督列车在“反方向”运行 中的任何移动，如果此方向的移动距离超过规定值那么就会实施紧急制动。车门监督功能如果检测到列车在移动，而车门没有锁在关闭状 态，车门监督功能就会实施紧急制动。紧急制动监督功能紧急制动监督功能保证接收到紧急制动报文时在 最短距离内停车。后退监督功能防止列车后退时超过某特定的距离。报文监督功能报文监督功能是监测从ATP传输功能接收到的报文。(3)ATP服务/自诊断功能负责采集、存储、记录、调用列车数据、状态信 息，为ATP监督提供服务，完成ATP车载设备的自诊 断。(4)ATP状态功能ATP状态功能负责根据主要情况选定正确的状态和 模式。在列车有电的情况下,ATP车载单元可能处于三种 状态中的一种：激活的、待用的、备用的。其中备 用状态是暂时的状态。(5)车门释放功能车门释放功能保证当显示安全时允许打开车门，在所有 的信号模式中可以连续使用此功能。(6)速度/距离功能速度/距离功能基于测速单元的输入，负责测定列车的 运行速度、运行距离和运行方向。(7)距离同步功能-一接收到ATP轨旁功能的同步化信息，距离同步化功能就 通过计算在报文中消逝时间内列车运行的部分距离来计算 列车前方的位置。计算包括列车前方位置相对于第一个轮轴的调整、检测报文中延误的偏离值(8)本地再同步化功能对于列车位置高精度要求，提供本地再同步化(例 如停车窗和车门释放监督)。(9)报文接收/同步定位环线检测功能报文接收/同步定位环线检测功能的=个作用是从 ATP轨旁功能接收、解码报文信号。通过安装在前方 列车驾驶室底部的接收天线接收报文。（10）司机人机接口（MMI）功能 司机显示功能司机显示功能向司机提供驾驶列车时所需的全部信息，包括：实际速度；允许速度；从最大限制的ATP功能条件 下推算岀的目标距离/速度；“驾驶状态”（即在牵引、惰行和制动方式下的移动）；“运行模式”；列车折返 运行；列车停在预定停车窗以外；车门状态显示；向司机 提供列车车门打开一侧的显示；关门指令；出站命令；车 辆段显示（列车在车辆段时的车辆段识别显示）；实施紧 急制动；ATP/ATO故障等。音响报警功能当列车速度/位置超过警告速度曲线时发出音响报警。(3)目标速度和目标距离ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一m个“目标距离”，再由轨道电路生成代码，通知列车前方有多少个未占用的区段，接着，车载ATP车载设备调用存储器里的信息，决定在列车任何时刻列 车的运行速度和可以运行的最远距离,确保在抵达 障碍物或限制区之前安全扁车列车的实际行驶速 度不断与计算出来的最高速度进行比较，如果实际(4)制动模式列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动 模式。分级制动分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车 的运行距离来调整列车速度，各闭龙分区采用不同 的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础 上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线 型。准移动 闭塞制式的ATC通市未用 M线式分级制动 模式。一级制动一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的 距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目 标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。无论何种方式，传输的信息必须包括 线路允许速度、目标速度、目标距离。一级制动方式能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展力向。移动闭塞制式的ATC通常采用一级制动模式O(5)测速与测距确定车辆速度和位置是车载设备关键、重要的功能。测速列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度 是速度控制的依据。该速度值的准确和精度直接影响 调速效果。测速有车载设备自测和系统测量两种方法。车载设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等，它们安装在无动力车 辆的轮轴孔系统测量有星测速和雷达测速等方法。测距在目标距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位置，那么它就 无法保证在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。如 何测量停车点的精确距离是列车运行超速防护系统的 重要任务。通过连续确定列车行驶距离，ATP车载设 备可以随时查找列车的精确位置。距离信息以音频轨 道电路的分界来定位，当列车经过轨道电路的分界时,距离测量被同步。(6)速度限制速度限制分为固定限速、临时限速、在道岔或道岔前方的限速、具有短安全轨道停车点的限速。固定限速固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储存着整 条线路上的固定限速区信息。速度梯降级别为lkm/h。它决定了“目标距离”工作模式下的可能给出的最优行车间隔。临时限制速度在某些条件下(施工现场、临时危险点)可以被降低。临时速度限制区段的范围总是限制在一个或多个轨道电路。ATP通过设置区域限速或闭塞分区限速来设置速度限制。(7)常用制动和紧急制动ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级防护控 制的能力。在常用制动失效后，可施行紧急制动。常用制动是直接控制列车主管压力使机车制动与 缓解，不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了 制动空走时间，大大减小了制动时的纵向冲击加速 度，使列车运行更安全、舒适。-(8)停站车站定点停车是靠一组地面标志线圈(或者环线)提供 至停车点的距离信息，标志线圈设置的多少可视定位停车 精度而异，一般为34个。(9)车门控制在通常的情况下，在车辆没有停稳靠在站台或是车辆段 转换轨上时，ATP不允许车门开启。当列车在车站的预定 停车区域内停稳且停车点的误差在允许范围以内时，地面 定位天线会收到车载定位犬线发送的停稳信号，列车从 ATP轨旁设备收到车门开启命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天线和地面对位天线才能很好地感应耦合并进行 车门开关操作。ATO子系统ATO作为列车自动控制 系统（ATC）的一个重 要的子系统，利用车载 固化信息和地面信息实 现对列车牵引、制动的 控制，使列车经常处于 最佳运行状态，提高乘 客的舒适度，提高列车 准点率，节约能源。ATO的系统结构图如图 所示。AATO系统主要功能1.站间运行控制这是ATO系统的最主要功能。它可生成牵引速度调节 功能和制动控制信号，其模块调速器以渐进和恒定的速率加 速列车到达由限速设定的运行速度，列车到达限定速度后，ATO根据站间距离和站间运行时间自动计算出速度一距离曲 线，通过连续比较实际速度和限速以控制列车的牵引和制动 系统，应用闭环控制技术达到速度调写的目的，它控制列车 速度到ATP速度命令、ATS运行等级或车站停车曲线所决定 的最低参考速度，列车行驶速度一般被保持在上述参考速度。5km/h的范围内。在高峰期间，按照最大允许速度驾驶列 车，在低峰期间，按照最节能的方式驾驶列车。2冽车自动调整列车运行期间，ATO列车自动调整通过对列车 实际运行时分与计划肘刻表内的运行时分的比较，用报文的形式把相应的信息（运行时分计算值）通 过轨道电路传给列车车载ATO。与此同时，ATS通 过控制运营停车点的释放时间，来控制列车的发车 时刻从而调整列车在站内的停留时间，使列车按照 时刻表内的时间运行。列车自动调整的原则是列车 按时刻表和最大可能的节能原则。3.定位停车控制对运行的列车而言最重要的作业之一便是在车 並的定位停车，通常司机在制动时全凭直觉估计到 停车点的距离，根据当时的速度来推算减速度，也 既完全按“记忆模式”来操作制动阀，要做到定位 停车是相当困难的，所以必须研究列车自动定位停 车，尤其对于设置站台屏蔽门的城市轨道交通尤为 重耍。定位停车控制一般采用距离控制方式为多，所 谓距离控制方式是根据制动开始点到定位停车点之 间的距离以及列车速度、列车重量、天气情况、空 走时间、线路条件时算出制动模式。在定位停车点的附近进行阶段缓解，以不断修正停车位置的误 差，来保证定点停车。4.车门控制及站台屏蔽门的开启当列车停于定位停车的允许精度范围内时，列 车的定位天线联向站台定位发送器和接收器，站台 定位发送器向车辆定位接收器发送列车停站信号，ATO子系统确认列车到达指定的定位区域后，将该信 号传给ATP子系统，以保证列车制动。当ATP子系统 检查完开门条件，允许车辆开门并给出命令后，ATO 自动打开车门5.自动折返列车自动折返可以由ATO控制并受ATP的 监督。无人驾驶的列车自动地从站台线驶入折返线并停下，在换端之后列车转回车站进入另一站台线谢谢观看组员：黄亮、王亚岚、胡涛平 杨玲、熊润
