第六章-列车自动控制(ATC)系统课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,城市轨道交通信号与通信系统,-,列车自动控制（ATC）系统,城市轨道交通信号与通信系统,1,内容提要,1.掌握ATC系统的组成和功能,2.掌握ATC系统控制模式转换条件,3.了解不同制式ATC系统的特点,4.掌握ATP的基本概念,5.掌握ATP设备的组成及功能,6.熟悉ATP的基本工作原理,内容提要1.掌握ATC系统的组成和功能,2,ATC系统综述,ATC系统的组成和功能,列车自动控制(ATC-Automatic Train Control)系统包括三个子系统：列车自动防护(ATP-Automatic Train Protection)、列车自动运行(ATO-Automatic Train Operation)、列车自动监控(ATS-Automatic Train Supervision)。,ATS功能,联锁功能,列车检测功能,ATC功能,PTI(列车识别)功能。,ATC系统综述ATC系统的组成和功能,3,ATC系统综述,ATC系统综述,4,ATC系统综述,ATC系统的水平等级,为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内外的运营经验，一般最大通过能力小于30对h的线路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC(调度集中)系统。最大通过能力大于30对h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。,ATC系统综述 ATC系统的水平等级,5,ATC系统综述,ATC系统选用原则,ATC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；,城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式ATC系统或移动闭塞式ATC系统，也可以采用固定闭塞式ATC系统。,ATC系统构成水平的选择按前述原则执行。,ATC系统综述 ATC系统选用原则,6,ATC系统综述,不同闭塞制式的ATC系统,固定闭塞式ATC系统,准移动闭塞式ATC系统,移动闭塞式ATC系统。,ATC系统综述 不同闭塞制式的ATC系统,7,ATC系统综述,不同结构的ATC系统,点式ATC系统,连续式ATC系统,ATC系统综述不同结构的ATC系统,8,ATC系统综述,点式ATC系统的基本结构,地面应答器,轨旁电子单元(LEU，又称为信号接口),车载设备。,ATC系统综述 点式ATC系统的基本结构,9,ATC系统综述,点式ATC系统的基本原理,点式ATC系统的车载设备接收信号点或标志点的应答器信息，还接收列车速度和制动压力信息，输出控制命令和向司机显示。地面应答器向列车传送每一信号点的允许速度、目标速度、目标距离、线路坡度、信号机号码等信息。车载中央控制单元根据地面应答器传至车上的信息以及列车自身的制动率(负加速度)，计算得出的两个信号机之间的速度监控曲线。,ATC系统综述点式ATC系统的基本原理,10,ATC系统综述,地车之间的数据传递,地面-车上应答器之间的数据传递是一种按协议的串行数码传输方式，电码以频移键控方式传送，为了防止干扰，载频通常在800kHz-1MHz之间，数码速率一般为50kbits。信息码一般包括以电码组合的方式来传递有关信息。,点式ATC系统的主要缺点是信息传递的不连续性，有时会对列车运行造成不利影响。,ATC系统综述地车之间的数据传递,11,ATC系统综述,连续式ATC系统,连续式ATC系统可分为有线与无线两大类,采用轨道电路的连续式ATC系统,ATC系统有速度码系统和距离码系统两种,速度码系统通常使用频分制方法，采用的是移频轨道电路，即用不同的频率来代表不同的允许速度。,ATC系统综述连续式ATC系统,12,ATC系统综述,距离码系统从地面传至车上，是前方目标点的距离等一系列基本数据，车载计算机根据地面传至车上的各种信息(包括区间的最大限速、目标点的距离、目标点的允许速度、区间线路的坡度等)以及储存在车载单元内的列车自身的固有数据(如：列车长度、常用制动及紧急制动的制动率、测速及测距信息等)，实时计算出允许速度曲线，并按此曲线对列车的实际运行速度进行监控。,ATC系统综述距离码系统从地面传至车上，是前方目标点的距离等,13,ATC系统综述,采用轨间电缆的ATC系统,利用轨间铺设的电缆传输信息。控制中心储存线路的固定数据，区间线路坡度、弯道、缓行区段的位置及长度等。,该类ATC系统主要由控制中心设备、轨间传输电缆及车载设备组成,。,ATC系统综述 采用轨间电缆的ATC系统,14,ATC系统综述,无线ATC系统,无线通信有采用波导管、漏泄电缆和无线空间天线三种方式。,地面编码器生成编码信息，通过天线向车上发送。信号显示控制接口负责检测要发送的信号显示，并从已编程的数据中选出有用数据送编码器，同时选出与限制速度、坡度、距离等有关的轨道数据。编码器用高安全度的代码将这些数据编码，经过载波调制，馈送至无线通道向机车发送。车上接收设备接收限制速度、坡度、距离后，由车载计算机计算出目标速度，对机车进行监控。,ATC系统综述无线ATC系统,15,ATC系统综述,ATC系统控制模式,控制中心自动控制模式；,控制中心自动控制时的人工介入控制或利用ATC系统的人工控制模式；,车站自动控制模式；,车站人工控制模式。,以上控制等级遵循的原则是：车站人工控制优先于控制中心人工控制、控制中心人工控制优先于控制中心的自动控制或车站自动控制。,ATC系统综述 ATC系统控制模式,16,ATC系统综述,控制模式间的转换,转换至车站操作。,强制转换至车站操作。,转换至控制中心ATS操作,ATC系统综述 控制模式间的转换,17,ATC系统综述,驾驶模式及模式转换,驾驶模式,列车自动运行驾驶模式；,列车自动防护驾驶模式；,限制人工驾驶模式；,非限制人工驾驶模式。,还有自动折返驾驶模式。,ATC系统综述 驾驶模式及模式转换,18,ATC系统综述,列车驾驶模式转换,列车驾驶模式转换的规定,ATC系统控制区域与非ATC系统控制区域的分界处，应设驾驶模式转换区(或称转换轨)，转换区的信号设备应与正线信号设备一致。,驾驶模式转换可采用人工方式或自动方式，并应予以记录。当采用人工方式时，其转换区域的长度宜大于一列车的长度。当采用自动方式时，应根据ATC系统的性能特点确定转换区域的设置方式。,ATC系统综述列车驾驶模式转换,19,ATC系统综述,ATC系统宜具有防止列车在驾驶模式转换区域，未将驾驶模式转换至列车自动运行驾驶模式或列车自动防护驾驶模式，而错误进入ATC系统控制区域的能力。,为保证行车安全，在ATC控制区域内，使用限制模式或非限制模式时应有破铅封、记录或特殊控制指令授权等技术措施,。,ATC系统综述ATC系统宜具有防止列车在驾驶模式转换区,20,ATC系统综述,各种驾驶模式间的切换,RM模式切换到SM模式,SM模式切换到ATO模式,ATO模式切换到SM模式,SMATO模式切换到RM模式,SM模式切换到AR模式,AR模式切换到SM模式,AR模式切换到RM模式,RM模式切换到关断模式,ATC系统综述 各种驾驶模式间的切换,21,ATC系统综述,ATC系统的可用性,ATC系统应满足本系统设备和通信、供电等相关系统设备故障的特殊条件下安全行车的需要。ATC系统应能降级运用，实现故障弱化处理，满足故障复原的需要,信号系统降级运用是指系统由自动控制降级为人工控制，由遥控变为局控，由实现全部功能至仅完成部分功能等,ATC系统综述 ATC系统的可用性,22,ATC系统综述,车载ATC系统的设计指标具有非常高的可靠性和实用性。,ATP和ATO的主控器中有结构配置数据，能确定驾驶模式转换的条件,。,ATO地面设备与ATS系统通信，ATS系统更新与每个站间运行有关的信息，以便满足时刻表的要求。,ATC系统综述车载ATC系统的设计指标具有非常高的可靠性和实,23,ATP子系统基本原理,ATP的基本概念,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子系统基本原理 ATP的基本概念,24,信号安全技术,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。,ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障-安全的原则。,信号安全技术 ATP系统的功能是对列车运行进行超速防护，对,25,信号安全技术,ATP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。,信号安全技术 ATP设备的组成,26,信号安全技术,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。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。,信号安全技术 连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向列车,27,信号安全技术,车载ATP设备完成命令解码、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。,信号安全技术 车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下,28,信号安全技术,ATP系统的主要功能,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,信号安全技术ATP系统的主要功能,29,信号安全技术,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,信号安全技术 ATP轨旁功能,30,ATP传输功能,ATP传输功能负责发出报文信号，包括报文和ATP车载设备所需要的其他数据,ATP传输功能的输入来至ATP轨旁功能的要传输的报文和相应选择传输方向的控制信号,ATP传输功能的输出：感应信号沿着整个轨道区段连续地传输信息,，,信号利用钢轨作为传输天线，以合适的传输方向发出，只包括报文数据；感应信号利用同步定位环线作为传输天线传输间歇的信号，,并,提供本地再同步的精确位置信息,ATP传输功能,31,信号安全技术,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(MMI)功能,信号安全技术 ATP车载功能,32,信号安全技术,ATP系统的技术要求,ATP系统的基本要求,ATP系统由列车自动防护的轨旁设备、车载设备和控制区域内的联锁设备组成；联锁设备属于安全系统并纳入ATP系统,。,城市轨道交通必须配置ATP系统,闭塞分区的划分或列车运行安全间隔，应通过列车运行模拟确定，并经列车实际运行校验。,城市轨道交通的ATP系统应采用连续式控制方式,信号安全技术 ATP系统的技术要求,33,信号安全技术,ATP车载设备的技术要求,ATP系统导致列车停车为最高的安全准则,ATP车载设备的车内信号应是行车的主体信号,ATP执行强迫停车控制时，应切断列车牵引，列车停车过程不得中途缓解,车载信号设备与车辆接口电路的布线，应与其主回路等环节的高压布线分开敷设并实施防护；与车辆电器的接口应有隔