列车运行自动控制ATC系统课件.pptx

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1、2023/6/11第六章第六章 列车运行自动控制列车运行自动控制(ATC)(ATC)系系统统6.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述6.2 ATP6.2 ATP子系统子系统6.3 ATO6.3 ATO子系统子系统6.4 ATS6.4 ATS子系统子系统6.5 CBTC6.5 CBTC第1页/共263页2023/6/12第六章第六章 列车运行自动控制列车运行自动控制(ATC)(ATC)系系统统6.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述6.2 ATP6.2 ATP子系统子系统6.3 ATO6.3 ATO子系统子系统6.4 ATS6.4 ATS子系统子系统6.5 CBTC6.5 CBTC第2页

2、/共263页2023/6/136.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述法国法国TGV 576.8km/h新加坡无人驾驶地铁车辆新加坡无人驾驶地铁车辆第3页/共263页2023/6/146.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高行车效率的重要设施。由于城市轨道交通的行车密度高、站间距离短，对列车运行的安全性和自动化程度也有更高的要求。传统的信号系统传统的信号系统是通过设置在地面的色灯信号机，传递不同的行车命令，司机根据地面的信号显示，按行车规则，操纵列车的运行，这种制式基本上依赖于司机保证行车的安全，而且不同的灯光显示所反映的速度控制调整，也完

3、全依赖于司机。第4页/共263页2023/6/156.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述这种传统的信号系统已不能适应城市轨道交通的发展，必须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，这就是列车自动控制列车自动控制（ATCATC）系统）系统。ATC系统取消了传统的地面信号，将机车取消了传统的地面信号，将机车信号作为主体信号，信号的含义发生了质的变化，传递信号作为主体信号，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间的距离和进路条件

4、，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，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，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程序对位停车。第5页/共263页2023/6/166.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述1 1、ATCATC系统的组成和功能系统的组成和功能列车自动防护系统列车自动防护系统ATP列车自动驾驶系统列车自动驾驶系统ATO列车自动监视系统列车自动监视系统ATSAut

5、omatic Train ProtectionAutomatic Train OperationAutomatic Train Supervision第6页/共263页2023/6/176.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述ATS功能功能联锁功能联锁功能列车检测功能列车检测功能ATC功能功能PTI功能功能ATC系统包括五个原理功能系统包括五个原理功能第7页/共263页2023/6/186.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI（列车识别）功能。l(1)ATS(1)ATS功能功能：可自动或由人工控制进路，进

6、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。l(2)(2)联锁功能联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，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。第8页/共263页2023/6/196.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述l(3)(3)列车检测功能：列车检测功能：一般由轨道电路完成。l(4)ATC(4)ATC功能：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、A

7、TP/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。l(5)PTI(5)PTI功能：功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。第9页/共263页2023/6/1106.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述2 2、ATC ATC系统选用原则系统选用原则安全安全可靠可靠成熟成熟先进先进较高性价

8、比较高性价比准移动闭塞准移动闭塞或移动闭塞或移动闭塞也可采用固也可采用固定闭塞式定闭塞式ATCATC系统构成系统构成水平的选择水平的选择按前述原则按前述原则执行执行第10页/共263页2023/6/1116.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述2 2、ATC ATC系统选用原则系统选用原则ATC系统选用按下列原则选择：l（1 1）ATCATC系统应采用安全、可靠、成熟、先进的技术系统应采用安全、可靠、成熟、先进的技术装备，具有较高的性能价格比；装备，具有较高的性能价格比；l（2 2）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式ATCATC系统或移动闭塞式系

9、统或移动闭塞式ATCATC系统，也可以采用固定闭塞式系统，也可以采用固定闭塞式ATCATC系统。系统。第11页/共263页2023/6/1126.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述2 2、ATC ATC系统选用原则系统选用原则l（2 2）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式ATCATC系统或移动闭塞式系统或移动闭塞式ATCATC系统，也可以采用固定闭塞式系统，也可以采用固定闭塞式ATCATC系统。系统。因为城市轨道交通具有客流量大、行车密度高的特点，而准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统可以实现较大的通过能力，对于客运量变化具有较强的适应性，可以提

10、高线路利用率，具有高效运行、节能等作用，并且控制模式与列车运行特性相近，能较好地适应不同列车的技术状态，其技术水平较高，具有较大的发展前景。虽然固定闭塞式ATC系统技术水平相对较低，但由于可满足2 min行车间隔的行车要求，且价格相对低廉，因此也宜选用。根据实际情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系统是完全必要的。第12页/共263页2023/6/1136.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述2 2、ATC ATC系统选用原则系统选用原则l（3）ATC系统构成水平的选择按前述原则执行。第13页/共263页2023/6/1146.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式

11、的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统按闭塞制式，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。3.3.移动闭塞移动闭塞2.2.准移动闭塞准移动闭塞1.1.固定闭塞固定闭塞第14页/共263页2023/6/1156.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（1 1）固定闭塞）固定闭塞固定闭塞将线路划分为固定的闭塞分区，不论是前、后列车的位置还是前、后列车的间距，都是用轨道电路等来检测和表示的，线路条件和列车参数等均需在闭塞设计过程中加以考虑，并体现在地面固定区段的划分中。第15页/共26

12、3页2023/6/1166.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（1 1）固定闭塞）固定闭塞由于列车定位是以固定区段为单位的（系统只知道列车在哪个区段中，而不知道在区段中的具体位置），所以固定闭塞的速度控制模式必然是分级的，即阶梯式的。在这种制式中，需要向被控列车“安全”传送的只是代表少数几个速度级的速度码。固定闭塞方式，无法满足提高系统能力、安全性和互用性的要求。第16页/共263页2023/6/1176.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（1 1）固定闭塞）固定

13、闭塞传统ATP的传输方式采用固定闭塞，通过轨道电路判别闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大量的轨旁设备，维护工作量较大。此外，传统方式还存在以下缺点：轨道电路工作稳定性易受环境影响，如道床阻抗变化、牵引电流干扰等。轨道电路传输信息量小。要想在传统方式下增加信息量，只能通过提高信息传输的频率。但是如果传输频率过高，钢轨的集肤效应会导致信号的衰耗增大，从而导致传输距离缩短。第17页/共263页2023/6/1186.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（1 1）固定闭塞）固定闭塞利用轨道电路难以实现车对地的信息传输。固定闭塞的闭塞分

14、区长度是按最长列车、满负载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计的，分区较长，且一个分区只能被一列车占用，不利于缩短列车运行间隔。固定闭塞系统无法知道列车在分区内的具体位置，因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全，必须在两列车间增加一个防护区段，这使得列车间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。第18页/共263页2023/6/1196.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（2 2）准移动闭塞）准移动闭塞准移动闭塞对前、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

15、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（可以是轨道电路的分界点或信标等），列车通过时提供绝对位置信息。在相邻定位标志之间，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。第19页/共263页2023/6/1206.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（2 2）准移动闭塞）准移动闭塞由于准移动闭塞同时采用移动和固定两种定位方式，所以它的速度控制模式既具有无级（连续）的特点，又具有分级（阶梯）的性质。若前行列车不动而后续列车前进时，其最大允许速度是连续变化的；而当前行列车前进，其

16、尾部驶过固定区段的分界点时，后续列车的最大速度将按“阶梯”跳跃上升。由于准移动闭塞兼有移动和固定的特性，与“固定”性质相对应的设备，必须在工程设计和施工阶段完成。而被控列车的位置是由列车自行实时（移动）测定的，所以其最大允许速度的计算最终只能在车上实现。第20页/共263页2023/6/1216.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（2 2）准移动闭塞）准移动闭塞为了使后续列车能够根据自身测定的位置，实时计算其最大允许速度，必须用数字编码轨道电路向其提供前方线路的各种参数以及前行列车处在哪个区段上的信息。准移动闭塞在控制列车的安全

17、间隔上比固定闭塞进了一步。它通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大；可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，提高线路缴利用效率。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有完全突破轨道电路的限制。第21页/共263页2023/6/1226.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统移动闭塞移动闭塞定位方式定位方式固定闭塞固定闭塞定位方式定位方式能够

18、了解其能够了解其具体位置具体位置仅知道其在哪个仅知道其在哪个分区内分区内速度限制有一个速度限制有一个阶跃式上升阶跃式上升当其移动并出清当其移动并出清一个分区一个分区后续列车后续列车对自身对自身前行列车前行列车速度限制为速度限制为连续式变化连续式变化当其静止当其静止第22页/共263页2023/6/1236.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述3 3、不同闭塞制式的、不同闭塞制式的ATCATC系统系统l（3 3）移动闭塞）移动闭塞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。移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方

19、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机（VOBC）与车辆控制中心（VCC）之间的连续通信。而今，大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信，构成基于无线通信技术的移动闭塞。第23页/共263页2023/6/1246.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞具有如下特点：移动闭塞具有如下特点：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。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。可实现车地

20、双向通信，易于实现无人驾驶。舒适舒适先进先进可实现较小的行车间隔高效高效 灵活灵活安全安全第24页/共263页2023/6/1256.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的技术优势：移动闭塞的技术优势：安全关联计算机采用3取2或2取2冗余配置，可保证故障安全。数据通信对所有的子系统透明可以与无人驾驶结合，避免司机误操作或延误，从而提高效率车地双向通信，实时提供列车的位置及速度等信息。模块化设计，核心部分采用软件实现，硬件数量大大减少CBTC技术第25页/共263页2023/6/1266.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的技术优势：移动闭塞的技术优势：移动闭塞是一种新

21、型的闭塞制式，它克服了固定闭塞的缺点移动闭塞是一种新型的闭塞制式，它克服了固定闭塞的缺点。基于通信的列车控制（Communications Based Train Control，简称CBTC）则是实现这种闭塞制式的最主要技术手段。采用这种方法以后，实现了车地间双向、大容量的信息传输，达到连续通信的目的，在真正意义上实现了列车运行的闭环控制。当列车和车站一开始通信，车站就能得知所有列车的位置，能够提供连续的列车安全间隔保证和超速防护，在列车控制中具有更好的精确性和更大的灵活性，并能更快地检测到故障点。而且，移动闭塞可以根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度，尽可能缩小列车运行间隔，提

22、高行车密度进而提高运输能力。此外，这种系统与传统系统相比将大大减少沿线设备，车载设备和轨旁设备的安装也相对较容易，维修方便，有利于降低运营成本。第26页/共263页2023/6/1276.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的技术优势：移动闭塞的技术优势：移动闭塞系统通过列车与地面间连续的双向通信，提供移动闭塞系统通过列车与地面间连续的双向通信，提供连续测量本车与前车距离的方法，实时提供列车的位置及速连续测量本车与前车距离的方法，实时提供列车的位置及速度等信息，动态地控制列车运行速度度等信息，动态地控制列车运行速度。移动闭塞制式下后续列车的最大制动目标点可比准移动闭塞和固定闭塞更靠

23、近先行列车，因此可以缩小列车运行间隔，有条件实现“小编组，高密度”，从而使系统可以在满足同等客运需求条件下减少旅客候车时间，缩小站台宽度和空间，降低基建投资。移动闭塞系统的安全关联计算机一般采取3取2或2取2的冗余配置，系统通过故障一安全原则对软、硬件及系统进行量化和认证，可保证系统的可靠性、安全性和可用度。第27页/共263页2023/6/1286.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的技术优势：移动闭塞的技术优势：由于系统采用模块化设计，核心部分均通过软件实现，由于系统采用模块化设计，核心部分均通过软件实现，因此使系统硬件数量大大减少因此使系统硬件数量大大减少。移动闭塞还常常和

24、无人驾驶联系在一起移动闭塞还常常和无人驾驶联系在一起。两者的结合能够避免司机的误操作或延误，获得更高的效率。无线移动闭塞的数据通信系统对所有的子系统透明，无线移动闭塞的数据通信系统对所有的子系统透明，对通信数据的安全加密和接入防护等措施可保证数据通信对通信数据的安全加密和接入防护等措施可保证数据通信的安全的安全。由于采取了开放的国际标准，可实现子系统间逻辑接口的标准化，从而有可能实现路网的互联互通。采取开放式的国际标准也使国内厂商可从部分部件的国产化着手，逐步实现整个系统的国产化。第28页/共263页2023/6/1296.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的工作原理：移动闭塞的

25、工作原理：移动闭塞与固定闭塞的根本区别在于闭塞分区的形成方法不同，移动闭塞系统是一种区间不分割、根据连续检测先行列车位置和速度进行列车运行间隔控制的列车安全系统。这里的连续检测并不意味着一定没有间隔点。实际上该系统把先行列车的后部看作是假想的闭塞区间。由于这个假想的闭塞区间随着列车的移动而移动，所以叫做移动闭塞。在移动闭塞系统中，后续列车的速度曲线随着目标点的移动而实时计算，后续列车到先行列车的保护段后部之间的距离等于列车制动距离加上列车制动反应时间内驶过的距离。第29页/共263页2023/6/1306.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的工作原理：移动闭塞的工作原理：第30页

26、/共263页2023/6/1316.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的工作原理：移动闭塞的工作原理：移动闭塞技术在对列车的安全间隔控制上更进了一步。通过车载设备和轨旁设备连续地双向通信，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态地计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟闭塞分区（见图）（见图）。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。第31页/共263页2023/6/1326.1 ATC6.1 ATC系统概述

27、系统概述移动闭塞的工作原理：移动闭塞的工作原理：第32页/共263页2023/6/1336.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞的工作原理：移动闭塞的工作原理：无线移动闭塞系统的组成主要包括无线数据通信网无线数据通信网、车载设备车载设备、区域控制器区域控制器和控制中心控制中心等。其中，无线数据通信无线数据通信是移动闭塞实现的基础。通过可靠的无线数据通信网，列车不间断地将其标识、位置、车次、列车长度、实际速度、制动潜能和运行状况等信息以无线的方式发送给区域控制器。区域控制器区域控制器追踪列车并通过无线传输方式向列车发送移动授权，根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关

28、信息（如先行列车位置、移动授权等）传递给列车，控制列车运行。车载设备车载设备包括无线电台、车载计算机和其他设备（如传感器、查询器等）。列车将采集到的数据（如车辆信息、现场状况和位置信息等）通过无线数据通信网发送给区域控制器，以协助完成运行决策；同时对接收到的命令进行确认并执行。第33页/共263页2023/6/1346.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述移动闭塞移动闭塞ATCATC系统分类系统分类移动闭塞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。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。按数据传输媒介传输方式可

29、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。基于电缆环线基于电缆环线基于无线通信和基于无线通信和传输媒介传输媒介直接序列扩频直接序列扩频跳频扩频方式跳频扩频方式点式应答器点式应答器自由空间波自由空间波裂缝波导管裂缝波导管漏泄电缆等漏泄电缆等按无线扩频通信方式按无线扩频通信方式按传输媒介按传输媒介按传输速率分类按传输速率分类第34页/共263页2023/6/1356.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述4 4、ATCATC系统结构系统结构ATC 系统的设备分布于控制中心（central control）、车站信号设备室、轨旁（wayside）及车上（Vehicle）。第35

30、页/共263页2023/6/1366.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述4 4、ATCATC系统结构系统结构指挥列车运行的控制中心控制中心，设有作为ATC 系统中枢的系统控制服务器及其用于调度控制的工作站；数据传输系统，包括通信前置服务器、路由器以及数据通信网等，实现控制中心与全线车站信号设备室之间的实时数据信息交换；调度员通过调度员工作站下达行车控制命令。现场的列车在线信息，车次号信息以及道岔、信号机的状态信息等，由壁式大屏幕显示屏或背投显示屏、及调度员工作站的CRT 显示。第36页/共263页2023/6/1376.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述4 4、ATCATC系统结构

31、系统结构设于联锁集中站设备室联锁集中站设备室的服务器，接收调度员的控制指令，通过联锁装置，排列进路、开放信号，并将列车在线信息、信号设备的状态信息等传送给控制中心。通过ATP 子系统的轨旁设备轨旁设备，发送列车检测信息，以检查轨道区段内有、无列车占用，并向列车发送限速命令或允许运行的目标距离信息、门控命令、对位停车指令等。车上车上ATC ATC 设备设备，接收并解译地面送来的调度指令和ATP 速度命令或距离信息，完成速度自动调整和车站程序对位停车，实现列车的自动运行；并将列车的运行状态和设备状态信息，经车站服务器传送给控制中心。第37页/共263页2023/6/1386.1 ATC6.1 AT

32、C系统概述系统概述5 5、ATCATC系统的功能系统的功能下面我们以控制中心、集中站信号设备室和车载三个部分，分析ATC 系统所完成的主要功能主要功能。控制中心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。第38页/共263页2023/6/1396.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述5 5、ATCATC系统

33、的功能系统的功能车载车载ATP/ATO ATP/ATO 子系统子系统，接收并执行地面来送的各种指令，确保列车按所排列的进路，按运行时刻表安全、准点地运行，车载ATC设备中，ATS 子系统接收的是控制中心的调度指令，所以将其归纳在ATS 子系统，而将与行车安全相关的速度控制和超速防护，归纳在ATP 子系统，车载ATO 子系统是列车实现自动速度调整，和确保列车在车站对位停车的重要设备，所以在设有司机的情况下，ATO 子系统可以说是“锦上添花”，国内有的城市轨道交通不设ATO 子系统也是基于这个原因。第39页/共263页2023/6/1406.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述5 5、ATCA

34、TC系统的功能系统的功能但对于设有站台屏蔽门，或者要实现“无人驾驶”的自动折返，那么应该设置ATO 子系统，具有完整的ATC 系统。有的文章将车载ATS 子系统列在车载ATP 子系统之中，或其它的归类方法，这是由于ATC 系统的三个子系统是完整的一个整体，相互渗透，严格或孤立地划分也是不合适的。第40页/共263页2023/6/1416.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（一）控制中心的主要功能（一）控制中心的主要功能（ATS ATS 子系统）：子系统）：l1.列车运行控制和调整控制；l2.时刻表的编辑、修改、存储以及时刻表的调整控制；l3.列车位置的实时监视和列车运行轨迹记录；l4.运

35、行图管理；l5.列车运行进路的自动设置，车站联锁状态的监督；l6.线路监控和报警控制、故障记录等。第41页/共263页2023/6/1426.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）联锁集中站（二）联锁集中站ATC ATC 设备的主要功能：设备的主要功能：1.ATS 1.ATS 子系统子系统l(1)列车的进路控制指令及其表示；l(2)遥控指令的解译及表示数据的编辑；l(3)折返站折返模式控制指令；l(4)车地交换信息的编译；l(5)旅客向导信息、目的地信息的显示；l(6)车地信息交换；l(7)运行等级设定等。第42页/共263页2023/6/1436.1 ATC6.1 ATC系统概述系统

36、概述（二）联锁集中站（二）联锁集中站ATC ATC 设备的主要功能：设备的主要功能：2.ATP/ATO 2.ATP/ATO 子系统子系统l(1)轨道区段空闲的检测；l(2)列车运行进路和列车安全间隔控制；l(3)列车限速控制；l(4)车站程序对位停车控制；l(5)对位停车校核、列车车门和站台屏蔽门开、闭控制；l(6)停站时间控制及目的地选择等。第43页/共263页2023/6/1446.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（三）车载（三）车载ATC ATC 的主要功能的主要功能1.ATS 1.ATS 子系统子系统l(1)接收非安全控制信息；l(2)接收运行等级及其目的地等数据；l(3)发送

37、列车状态的自诊断信息；l(4)旅客向导信息的提供等。第44页/共263页2023/6/1456.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（三）车载（三）车载ATC ATC 的主要功能的主要功能2.ATP/ATO 2.ATP/ATO 子系统子系统l(1)接收和解译限速指令；l(2)根据限速，对列车进行速度自动调整控制和超速防护；l(3)测速、测距；l(4)对位停车程序控制和对位停车点校核；l(5)控制车门开、闭，发送站台屏蔽门开、闭信息；l(6)自动折返和出发控制等。第45页/共263页2023/6/1466.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述6 6、ATCATC系统的控制模式系统的控制模

38、式城市轨道交通通过ATC 系统，在控制中心集中控制列车运行，当遥控发生故障或运行需要的情况下，可以将权力“下放”，由相应的联锁集中站进行控制。而列车的操纵，在设置ATO 子系统的前提下，可以实现列车的自动运行、自动折返；也可以由司机进行人工操纵，由ATP 子系统进行超速防护。ATC 系统的控制模式在各个城市的不同线路有不同的称呼，但其控制方式的内容，基本上大同小异。第46页/共263页2023/6/1476.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（一）行车调度的控制方式（一）行车调度的控制方式1.1.集中控制模式：集中控制模式：l（1）全自动模式ATC 系统根据列车运行时刻表，由控制中心自动

39、办理进路，调度全线列车的运行。l（2）自动调度模式根据运行时刻表自动办理列车进路，但列车在车站的停站时分、运行等级等，由调度员进行调整。第47页/共263页2023/6/1486.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（一）行车调度的控制方式（一）行车调度的控制方式1.1.集中控制模式：集中控制模式：l（3）集中人工模式列车的始发进路，由调度员人工办理，列车运行目的地也由调度员设定。一般车站都设为自动或连续通过进路，列车运行进路由列车的目的地号“自动触发”，所以列车运行进路可处于“自动”状态，但是列车在各站的停站时间、出发时间、运行等级等都由调度员设定。第48页/共263页2023/6/14

40、96.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（一）行车调度的控制方式（一）行车调度的控制方式2.2.局控模式局控模式上述三种均为集中控制方式，在调度员授权下，可将控制权下放给联锁集中站，由联锁集中站的车站值班员，对所管辖区段的列车运行进路进行控制，也可以设置“连续通过”信号和“自动信号”，自动触发列车运行进路。第49页/共263页2023/6/1506.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）列车操纵模式（二）列车操纵模式列车的操纵模式，因列车和信号系统而异；而且根据不同的信号系统其模式的名称也不相同。一般有以下几种方式。1.ATO 1.ATO 模式模式在ATO 模式下，司机根据操作规

41、程，关闭列车门，完成出发检查后，按下出发按钮，列车自动启动运行，在区间根据地面限速指令，自动调整列车运行速度，列车到达下一站，自动完成程序对位停车控制。这种模式下，司机的任务是：到站开启列车门、到点关闭列车门和按压“出发按钮”。第50页/共263页2023/6/1516.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）列车操纵模式（二）列车操纵模式2.2.手动手动ATP ATP 模式模式在该模式下，司机关闭车门和执行出发检查后，手动启动，列车ATP 子系统进行速度控制和超速防护，车站的停车控制也由司机负责操纵。这种模式下，列车的运行基本上依赖于司机，但是有超速防护。第51页/共263页2023/

42、6/1526.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）列车操纵模式（二）列车操纵模式3.慢速前行模式（慢速前行模式（CLOSE IN）在手动ATP 模式下，列车收不到有效的机车信号，或显示为零限速，这时司机在注意的情况下，按低于20km/h 的限速慢行，以使列车寻找机车信号，当收到有效的机车信号后，可以转为手动ATP 模式。这种模式下，列车收不到速度命令，所以列车只能在小于20Km/h 的速度下，慢速运行。第52页/共263页2023/6/1536.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）列车操纵模式（二）列车操纵模式4.4.反向模式反向模式该模式下，限制列车以不超过10km/h

43、的速度反向运行，当速度超过12.5km/h 时，车载ATP 子系统会施加全常用制动。这种模式下司机处于列车的尾部，列车收不到速度命令，由司机来控制运行速度。第53页/共263页2023/6/1546.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述（二）列车操纵模式（二）列车操纵模式5.ATC 5.ATC 关闭和旁路模式关闭和旁路模式该模式下，车载ATC 系统可以有电，但其输入、输出均被隔离，不起作用，列车由司机人工驾驶，负责运行安全。另外，假如ATP 子系统还在调试过程中或ATP 子系统出现故障，列车也只能以ATC 旁路模式，在严格的操作规范下手动运行，由司机确保列车运行的安全。在列车运行过程中，任

44、何模式的转换，都应取得调度员的同意，并应在停车的情况下进行；如果在列车运行过程中，司机随意改变运行模式，将导致紧急停车。第54页/共263页2023/6/155第六章第六章 列车运行自动控制列车运行自动控制(ATC)(ATC)系系统统6.1 ATC6.1 ATC系统概述系统概述6.2 ATP6.2 ATP子系统子系统6.3 ATO6.3 ATO子系统子系统6.4 ATS6.4 ATS子系统子系统6.5 CBTC6.5 CBTC第55页/共263页2023/6/1566.2 ATP6.2 ATP子系统子系统多年来，英国人经历了大量的铁路事故。而在1988年发生的最致命的一次事故是在伦敦南部靠近克

45、拉彭禄口的撞车事件。由于发生在运输繁忙时段，两辆相撞的列车中搭载了近1300人，事故发生后造成35人死亡。事发后，事故调查小组建议整个英国的铁路系统都需要安装自动列车保护系统。第56页/共263页2023/6/1576.2 ATP6.2 ATP子系统子系统ATP子系统（以下称为ATP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。第57页/共263页2023/6/1586.2 ATP6

46、.2 ATP子系统子系统1 1、ATPATP的基本概念的基本概念ATP即列车运行超速防护或列车运行速度监督。ATP系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示，故障报警，降级提示，列车参数和线路参数的输入，与ATS,ATO及车辆系统接口并进行信息交换。第58页/共263页2023/6/1596.2 ATP6.2 ATP子系统子系统1 1、ATPATP的基本概念的基本概念ATP系统不断将来自联锁设备和操作层面上的信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过轨道电路等传至车上，从而由车载

47、设备计算得到当前所允许的速度，或由行车控制中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行。第59页/共263页2023/6/1606.2 ATP6.2 ATP子系统子系统1 1、ATPATP的基本概念的基本概念当列车速度超过ATP装置所指示的速度时，ATP的车上设备就发出制动命令，使列车自动地制动；当列车速度降至ATP所指示的速度以下时，可自动缓解。而运行操作仍由司机完成。这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证列车不超速、不冒进。ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一故障一安全安全的原则。第60页/共263页2023/6/

48、1616.2 ATP6.2 ATP子系统子系统2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成广州地铁一号线司机室操控台广州地铁一号线司机室操控台 ATOATO按钮按钮控制列车牵引方向控制列车牵引方向牵引、零位、制动、牵引、零位、制动、快制快制紧急制动紧急制动速度表速度表风缸压力表风缸压力表主控钥匙主控钥匙第61页/共263页2023/6/1626.2 ATP6.2 ATP子系统子系统2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，并包括与ATS，ATO、联锁设备的接口设备。第62页/

49、共263页2023/6/1636.2 ATP6.2 ATP子系统子系统2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向列车连续地发送数据，允许连续监督和控制列车运行。对于ATP，由轨道电路反映轨道状态，传输ATP信息，在轨旁无需其他传输设备。当轨道电路区段空闲时，发送轨道电路检测电码。当列车占用时，向轨道电路发送ATP信息。轨道旁的轨道电路连接箱内（发送、接收端各一个）仅有电路调谐用的无源元件，包括轨道耦合单元及长环线。第63页/共263页2023/6/1646.2 ATP6.2 ATP子系统子系统2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成车载ATP设备完成命

50、令解码、速度探测、超速下的强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP设备包括：两套ATP模块（信号处理器和速度处理器）、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口、驾驶室内的操作和控制单元（MMI)等。车载ATP设备根据地面传来的数据（由ATP天线接收）与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行速度相比较，超过允许速度时，报警后启动制动器。第64页/共263页2023/6/1656.2 ATP6.2 ATP子系统子系统2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接口两个