长沙地铁尚双塘站ATS系统故障处理方案设计(1).doc
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1、毕业设计类别 方案设计 运输管理学院 毕业设计 长沙地铁尚双塘站 ATS 系统故障处理方案设计 指导教师: 孙永红 . 学生姓名: 许丽雅 . 专业名称: 城市轨道交通运营管理 . 班级名称: 城轨 1403 班 . 2017 年 6 月 目 录 摘要 . 1 1 前言 . 2 1.1 设计背景 . 2 1.2 设计目的及意义 . 2 1.3 主要设计内容 . 2 2 概述城市轨道交通 ATS 系统 . 3 2.1 ATS 系统的基本组成 . 3 2.2 ATS 系统的基本功能 . 5 3 ATS 系统常见的故障类型 . 8 3.1 列车运行中紧急制动 . 8 3.2 列车在折返车站无 AR(
2、自动折返 )信息 . 8 3.3 轨道电路空闲红光带 . 9 4 ATS 系统故障对行车的影响 . 10 4.1 中央 ATS 系统故障影响 . 10 4.2 车站 ATS 系统故障影响 . 10 4.3 站台级的影响 . 11 5 ATS 系统 故障案例 . 12 5.1 乘客车站候车四十分钟 . 12 5.2 恢复运营 . 12 5.3 准备公交接驳方案 . 13 6 尚双塘站 ATS 系统故 障的应急处理方案 . 14 6.1 调度中心 ATS 系统发生故障 . 14 6.2 ATS 故障时司机操作 . 14 6.3 ATS 故障时联锁站各岗位作业 . 14 7 结束语 . 17 参考文
3、献 . 18 湖南交通职业技术学院毕业设计 第 1 页 共 18 页 摘要 实现对列车运行的控制和监督起到主要作用的是 ATS 系统,包含:列车运行状况的集中监督、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录列车运行实际、自动进行运行数据统计及自动生成报表、自动监测设备运行情况等,辅助调度人员对全线列车进行管理。该系统基本涵盖了地铁管理的大部分内容,能满足地铁运行过程中准点、安全等 要求。然而在系统运行过程中,一些常见故障导致系统整体功能弱化,给地铁安全管理带来隐患。长沙地铁尚双塘站主要采用西门子 ATS 系统,从地铁的整个运行流程来看, ATS 系统的核心是 ATC,在指挥地铁运
4、输、完成车辆调度中起着重要作用, ATS 系统发生的故障同样也是工作人员关注的重点。接下来就以长沙地铁尚双塘为例,当 ATS 系统出现故障时正确的应对处理方法是什么。 关键词 : ATS 系统;长沙地铁;尚双塘站;系统故障 湖南交通职业技术学院毕业设计 第 2 页 共 18 页 1 前言 1.1 设计背景 随着城市化的加快,针对于城市的建设在不断地调整。长沙在城 市化建设的过程中,地铁在近来几年的建设中占据了相对比较重要的地位。人口不断地增加,对交通造成了一定的压力,地铁的建设缓解了交通的压力。在地铁行车的过程中,地铁运行中的信号如何关系着行车的安全与准时。目前计算机技术正在飞速的发展,渗透在
5、各个领域里。地铁的信号系统也同样不例外。目前普遍采用的是地铁的自动控制系统,即 ATC 系统。 ATC 系统包括三个子系统列车自动防护 ATP 系统、列车自动运行 ATO 系统和列车自动监控 ATS 系统。 ATS 系统的主要功能是在运行的过程中,根据列车表运行,并且及时反馈列车的运行情况,在出现一定 的问题而耽误列车的行程的时候,自动的采取一定措施来减少地铁运行的误差。虽然目前日新月异的科学技术,促进了 ATS系统的发展。但是 ATS 系统也难免会突发故障,对行车造成影响。所以本文着重从 ATS系统的故障类型、故障对行车的影响以及处理办法等方面进行分析。 1.2 设计目的及意义 列车自动监控
6、系统是 CBTC 系统的上层建筑,能够极大程度的提高列车的运行效率和载客能力。 ATS 系统不是安全相关系统,但是随着人们对列车运营效率需求的不断提升以及对 CBTC系统研究的日益深入,列车控制对 ATS系统的安全性需求也不断增 加。根据地铁运营的安全需求以及乘客对运行的效率要求,就有必要提高 ATS 系统的安全性。因此,从 ATS 系统故障方面入手的设计也是具有相当重要意义的。 1.3 主要设计内容 首先对 ATS 系统的内容进行了解,什么是 ATS 系统, ATS 的作用有哪些。 ATS 故障的类型有哪些,以及解决故障的相对应的应急处理方法,联系长沙地铁 1 号线 ATS 系统故障的案例来
7、剖析,当尚双塘站出现故障时应该如何更好地解决,工作人员的相对应的职责是什么。湖南交通职业技术学院毕业设计 第 3 页 共 18 页 2 概述城市轨道交通 ATS 系统 城市轨道交通信号系统的另一个重要组成部分是列车自动监控系统,英文全 称为Automatic Train Supervision System,简称 ATS 系统。 城市轨道交通 ATS 列车监控子系统以现代大数据通信技术、分布式计算机控制技术、网络资源共享、实时信号数据转换技术等为技术基础 1,通过接口数据转换,与 ATC的其它子系统( ATP、 ATO)数据互换,分工合作,完成对城市轨道交通列车运营的实时监控、设备状态采集、列
8、车及线路设备资源分配利用等的高效管理。在大多数情况下,自动引导列车完成运营任务,在有限范围内处理列车运行过程发生的偏离时刻表运营问题。对列车运行中发生的重 大故障问题,及时向操作员发出报警信号,配合操作人员控制全线列车。 ATS 系统只在发生行车故障情况下,向列车自动驾驶 ATO 和超速防护系统 ATP 发送紧急警报,但无权采取紧急停车措施,因而, ATS 系统是非安全系统。 2.1 ATS 系统的基本组成 ATS 系统由调度车站设备、车辆基地设备、中心设备、列车发车计时器及列车识别系统组成。 ATS 系统调度中心设备即中央监控系统、列车和线路设备的信息通过轨旁 ATP 和 SICAS 汇总到
9、联锁站远程终端单元( RTU),然后所有的 RTU 将信息上传至中央监控系统进行处理,中央监 控系统将处理结果分配到各个 RTU.RTU 再反馈给 SICAS或轨旁 ATP,形成一个信息环流,如图 1-1 所示。 2.1.1 调度中心设备 ATS 系统控制中心是列车自动控制系统 ATC 功能的核心,该中心提供在线列车控制的所有功能,并具有提供 ATS 系统的离线时刻表编辑、列车运行回放、操作员培训和与外部系统接口功能。 ATS 监控中心设备结构如图 1-2 所示。 湖南交通职业技术学院毕业设计 第 4 页 共 18 页 图 1-1 西门子 ATS 系统结构框图 中央监控系统 DIT PTI R
10、TU PIIS SICAS 联锁系统 LCP LOW ATP 轨道电路 道岔 信号机 湖南交通职业技术学院毕业设计 第 5 页 共 18 页 图 1-2 ATS 系统调度中心设备结构图 调度中心 ATS 设备主要包括:综合显示屏、中心计算机系统、调度员及调度长工作站、运行图工作站、绘图仪和打印机、 UPS 及电池。其中,综合显示屏、调度员及调度长工作站设于主控室,通信处理器、数据库服务器、维修工作站设于设备室,运行图工作站设于运行图室,绘图仪和打印机设于打印室, UPS 设于电源室,蓄电池设于蓄电池室。 2.1.2 车站设备 城市轨道交通车站分为联锁(设备)集中站和非联锁集中站,设备 不同。联
11、锁集中站设 ATS 分机,该分机是监控中心 ATS 与本地 ATP、 ATO 地面设备、联锁系统接口载体和数据中转站。远程控制终端将本地联锁系统信息采集并存储,通过远程数据通道伤处给中心 ATS服务器 2。 ATS车站分机控制站台上乘客信息显示器 PIIS( Passenger Information and Indication System )、列车目的显示器、列车到发时间显示器和发车计时器 DTI( Departure Time Indicator )。 非联锁集中站不设 ATS 分机,此时列车位置识别系统 PTI( Positive Train Identification)、 PII
12、S 和 DTI 系统,以联锁集中站 ATS 分机作为桥梁,与控制中心ATS 系统实现信息交互。联锁集中站的 ATS 分机控制计算机,通过无线通信或轨道电路,向有岔非联锁集中站发送道岔位置转换、信号机点灯控制命令。联锁集中站的 ATS分机则直接接收 OCC 中心 ATS 服务器下达的控制命令。 2.2 ATS 系统的基本功能 ATS 系统的基本功能是监视和控制正线列车运行,通过接口完成与外部系统的实时信息交互。 ATS 列车监控子系统通过数据通信系统 DCS( Data Communication System)获取来自每辆列车的位置、速度等级、站停、运行模式等报告,通过 CBTC 无线通信设备
13、或轨道电路感应环线,获取现场设备状态,精确定位列车,控制列车的运行等级。 ATS 系统提供的人工控制操作包括:设置或解除扣车、设置或解除限速、使用从轨旁控制器 ZC( Zone Control)获取的数据来设置或解除临时区域封锁(既移动授权的传递)。 2.2.1 列车监视与追踪 ATS 系统下,列车监视和追踪可以直观的在 ATS 监控中心的显示屏上显示。显示屏下联上位机监控服务器,该服 务器通过计算机技术装载全线线路和站场图,可以模拟列车的运行,该服务器通过数据服务器接口、现场数据传输技术,实时更新数据库湖南交通职业技术学院毕业设计 第 6 页 共 18 页 数据,进而控制列车运行和现场状态在
14、显示屏上动态显示。车次号追踪系统依靠大屏显示中轨道、信号机颜色变化以及道岔位置、车次号识别,定位列车位置。得到列车车次号和列车位置后,追踪系统将此信息传输到 MMI( Man Machine Interface)大屏显示和旅客信息窗口。 车次号追踪识别系统在列车压入车辆段的转换轨时赋予计划时刻表中相应的列车车次号,同时 ATS 分机开始追踪识别车次号。列车运行期 间,车次号追踪识别系统以计划时刻表为依据,不断校核车次号,甚至给出车次号更新、重新赋予、删除、插入等操作。当列车再次压入转换轨时, ATS 车次号识别追踪系统删除车次号并将记录的运行数据存储到监控中心数据服务器。 2.2.2 时刻表和
15、运行图管理 ATS 系统对时刻表和运行图的管理,包括:计划时刻表编辑制定,执行中时刻表修改,时刻表存储;计划运行图生成,实际运行图描绘,运行图打印和存档。计划时刻表的定制,实际上正是列车运行管理系统运营计划的数学描述,集合了策略、经验、向导功能的计划时刻表,是城市轨道交通列车合理 运营的基础。根据运营中出现的突发情况造成计划时刻表执行障碍,操作人员具有修改列车运营计划的优先权,这就是列车运营调整的人工干预优先。人工或自动修改的运营计划,将更新原有计划时刻表,并下达 ATS 分机执行。在运营过程中,列车实际行走时间曲线构成的实际运行图,真实反映各列车在各站、区间行走耗时。系统将实际行走曲线与计划
16、行走曲线对比,得出误差,则监控系统认定计划运行图执行发生错误,系统在采取自动调整措施同时,向监控中心发出报警信号。运营中发生突发严重干扰列车行走情况时,操作员对大面积列车进行计划调整,此时若已存储的 不同情况下的运行计划不能满足调整需求,则人工重新定制运营计划。 ATS 时刻表系统具有离线时刻表编辑和在线时刻表执行两个基本功能。其中,离线时刻表编辑在时刻表编辑工作站完成,管理人员根据以往经验、行车任务、特殊时段要求等,编辑生成的时刻表称为“计划时刻表”。计划时刻表生成后, OCC 控制中心两套服务器同时存档,操作员通过控制数据流向车站 ATS 服务器传输该时刻表;在列车运行过程中,系统根据计划
17、时刻表赋予列车不同的车次号,当车次号丢失后,追踪系统向中心请求校核,时刻表系统将为当前车次赋予当天当前时刻最适 合车次号,这种时刻表随时参与列车运行的过程,称为时刻表的执行。 2.2.3 自动排列进路 ATS 系统的自动进路系统功能的实现,需要多个系统协作运行。 OCC 监控中心通湖南交通职业技术学院毕业设计 第 7 页 共 18 页 过车站 ATS 分机获得整个线路的现场信息,包括轨道、道岔、信号机、计轴设备、通信系统等。如无特殊情况,在自动运行条件下,车站 ATS 系统为全线列车自动办理进/出站、进 /出段进路。在此过程中,现场设备状态信息和计划时刻表信息,共同决定列车进路办理时机;信号系
18、统、车次号追踪定位系统和联锁系统,共同完成进路执行。人工办理进路仍然享有最优先权,但 只有列车运行计划发生重大调整(含计划列车的删除、非计划列车的插入)或系统发生重大故障时,人工办理进路介入。 ATS 系统的自动排列进路功能,是在列车性质和进路防护进性质同在“自动”的模式下执行的自动化功能,是智能现代化城市轨道交通监控系统的核心功能之一。 2.2.4 列车运行自动调整 ATS 系统在列车运营过程中,监控人员将在运行图显示界面看到实际运行图和计划运行图的动态比较。此时, ATS 系统下的列车运行自动调整系统,也在计划与实际运行图的对比中,不断更新列车晚点信息。若晚点列车数量和晚点时间,均在调 整
19、系统可控范围内, ATS 系统的列车运行调整系统会自发地改变晚点列车停站时间(包括跳停和扣车),和通过 ATO 列车自动驾驶系统提高区间运行等级,来压缩晚点时间,达到调整目的。若晚点情况达到报警标准,列车运行调整将引入人工干预。 湖南交通职业技术学院毕业设计 第 8 页 共 18 页 3 ATS 系统常见的故障类型 尚双塘站属于长沙地铁 1 号线的终点站, ATS 系统出现故障时,列车自动调整功能失效,列车无法按照既定的运行图组织行车,容易出现追尾事件。在这过程中,调度须要控制相邻两辆列车发车时间,保持与列车之间的联系,才能够有效避免 与防止追尾事故的发生。 3.1 列车运行中紧急制动 紧急制
20、动 : 是指列车在运行过程中安全受到威胁, ATP 系统强制启动列车导向安全反应。 ATP 的特色功能之一也是列车紧急制动。 导致列车运行中出现紧急制动的原因较多,主要体现为人为因素与地面设备因素。工程技术指出,列车超速、驾驶员操作不当、列车故障是导致紧急制动的重要危险因素。列车在 SM 模式下超速运行,主要由驾驶员操作不当引起的。而运行过程中也能发现,在 ATO 运行模式中 3,依然会出现紧急制动故障,相关工作人员在诊断 PC 并读取故障信息后, 指示为列车超速。导致这一现象的原因较复杂,主要与车地报文传输有关,部分情况下也与车辆系统运行情况有关。当控制台发出制动控制信号后,列车无法立即相应
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