城市轨道交通ATO系统

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,*,*,4-3 ATO子系统,一、ATO系统结构,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。,11/28/2024,1,ATO是提高城市轨道交通列车运行水平(准点、舒适、节能)的重要技术，但它的功能是要依靠ATC各子系统协调工作共同完成的。ATO并不是故障安全系统，它的运行速度始终低于ATP的防护速度，且它的运行任务是由ATS根据需求实时给出的，缺少ATP和ATS子系统，ATO将无法正常工作。ATO的系统结构图如图3-4所示。,11/28/2024,2,11/28/2024,3,如上所述，利用ATO可以提高列车运行,的性能指标，这些性能指标主要有以下几点：,(1)高效性。ATO应能提高通过能力，在采用一,定的车辆类型、信号设备和行车组织方法条件,下，提高轨道交通系统线路的各项固定设备在,单位时间内(通常是小时)所能通过的列车数。,11/28/2024,4,(2)准时性。地铁系统是按照一定的时刻表运行的，每一列车都有其运行时分，若误点运行，将会打乱整个地铁系统的运行作业。这就要求ATO能自动快速的调整列车的运行时分，使整个系统有序地运行。,11/28/2024,5,(3)停车精度。地铁站台长度固定，停车位置不准确将影响乘客的上下车，尤其是在带有屏蔽门的站台，这一问题更明显。停车精度还有可能影响列车与地面的通信。这要求ATO在停车前能快速精确地调整速度。,11/28/2024,6,(4)舒适性。为了提高舒适性，列车加减速度的绝对值不能过大，加减速度的变化不能过分频繁。,(5)节能。要求列车以尽量合理的速度运行，并且尽量减少制动。,11/28/2024,7,二、ATO系统主要功能,ATO有以下主要功能:,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节的目的，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,05km/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。,11/28/2024,8,2.列车自动调整,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时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。,11/28/2024,9,3.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,站的定位停车，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,重要。,11/28/2024,10,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。,11/28/2024,11,为了保证列车能在车站定位停车，一般应在车,站内设有地面标志器（如图3-5所示），当列车接近,车站时，它首先检出离停车点350m的最外方的标志,器(110kHz，140kHz)，从而启动车站制动曲线并点,亮司机操作台上的程序停车表示灯，列车通过离停,车点150m中间标志器(120kHz，150kHz)和离停车,点25m的内方标志器(160kHz)时分别更新制动曲,线，而当列车对位天线检出8m标志(14.4kHz)时，,11/28/2024,12,再次更新制动曲线，一旦车辆对天线直接位于,地面对位线圈，控制列车精确定位停车，这时地面,向列车发送对位信息(13.2kHz)，车辆检出此信号,时，ATO将设定常用全制动并启动开门程序，当车门,打开，程序停车表示灯将熄灭。如果跳停生效，说,明列车在该站不停，所以跳停表示灯点亮，程序停,车表示灯不亮而且标志器的输入不起作用，列车根,据ATP/ATS速度命令下运行。,11/28/2024,13,11/28/2024,14,在程序停车正在作用时，车站停车功能还可以通过司机按下跳停按钮来取消，即在列车对位信号生成前，在任何时间都可以人工取消一次程序停车，跳停的输入，不论由ATS还是由人工输入，只能取消一个车站停车。,11/28/2024,15,4.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。,11/28/2024,16,有了车门打开信号后，车辆定位发送器改发屏,蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，通过调,节屏蔽门继电器将与列车车门位置与数量都相对的,屏蔽门打开，屏蔽门和车门的开门时间应在小于1秒,时间内同步启动，关闭时间应大致相同。,11/28/2024,17,5.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。,11/28/2024,18,4-4 ATS子系统,一、概述,现代城市轨道交通系统是一个在高载客量、高,密度下运行的自动控制系统，列车之间的运行间隔,甚至已经缩短至2min以下。对这样的系统已经完全,无法采取人工方式进行调度和管理。列车自动监控,(Automatic Train Supervision)系统正是为了满足,这样的需求而开发的一种基于计算机网络的、智能,化自动控制系统。,11/28/2024,19,ATS系统是整个城市轨道交通系统的运营核心，,在ATP(列车自动防护)、ATO(列车自动运行)系统的,支持下完成对列车运行的自动监控，它负责监视和,控制线路中所有列车的运行状态。ATS由一个位于控,制中心（OCC）的远程监控系统以及每个车站的现地,设备(现地ATS)组成。在通常情况下，地铁提供一个,列车和地面之间的双向数据交换，供停站、出发、,排列进路和中央控制设备监督使用。,11/28/2024,20,ATS系统的数据交换媒介便是车地通信（TWC）,信息交换系统。ATS系统自动负责运行列车的进路控,制、列车跟踪、运行图编制以及列车运行状态的调,整，只有在系统或设备故障时才需要监控人员的人工,介入，因此可极大地降低工作人员的劳动强度，并提,高系统运行效率和自动化程度。,11/28/2024,21,二、系统主要功能,ATS系统的核心业务主要包括进路控制、列车移,动监督、运行图管理、运行调整、旅客向导、仿真,培训和系统数据库管理等方面。,11/28/2024,22,1.进路控制,系统可根据列车目的地，由系统自动建立进,路，系统也可根据实际运营需求系统运行状态以及,最大限度地提高系统的运行效率原则采取不同的进,路选择方式，一种即由系统根据运行图、列车识别,号或者列车接近条件自动设置，也可通过控制中心,（OCC）或车站值班员手动设置。,11/28/2024,23,（1）自动设置进路：分两种情况加以考虑，对于列车常规运行方向上的紧急渡线道岔入口，由联锁系统根据车辆的通过情况自动排列进路，ATS系统无须给出进路设置指令；对于终端站、维修场和交叉点的道岔入口，必须由ATS系统根据列车识别号中包含的目的地代码生成进路控制指令，交由现地联锁系统执行。,11/28/2024,24,（2）人工设置进路：当列车需通过常规运行方,向的反向渡线时，必须由ATS系统通过人工设置进,路。对于一个高度自动化的列车自动监控系统来,说，当系统中的所有运营列车均依照事先编制好的,实施运行图正点运行时，可按照运行图中规定的每,辆列车在线路中通过的具体时间和运行方向自动设,置道岔位置和信号灯状态。,通常情况下，系统按照列车的接近条件自动设,置进路。系统通过由列车跟踪系统获得的列车识别,信息和列车所处的轨道区段，自动生成前方道岔区,段的进路控制指令。,11/28/2024,25,2.列车移动监督,列车移动监督实际上是用计算机再现列车的运,行，系统通过跟踪列车对轨道区间的占用情况和区,间内道岔的实际位置自动完成对控制区段内的列车,身份确认，并对由现场传来的列车识别号进行校,核。相应列车的识别号将显示在占用轨道旁的识别,号显示窗口，以将所有运营列车的实际位置通知监,控人员。列车的移动监督主要由以下几个步骤,11/28/2024,26,（1）列车初始化：系统在列车投入运营之前需,对该列车进行身份确认和登记。处于发车转换轨中,的列车通过车地通信系统（TWC）将该列车的有关数,据发往控制中心（OCC），控制中心（OCC）将运行,时刻表中下一列列车的车次号赋予该列车。对于脱,离正常运营线路进入车辆段或维修厂的列车将停止,跟踪，并从运行时刻表中删除该车次号。,11/28/2024,27,（2）列车号移动：列车在系统中的移动导致轨,道电路占用状态的变化。ATS系统采集轨道显示、,道岔、进路、列车运行等数据，通过列车跟踪算法,推算出列车的运动状态，列车识别号自动地跟随列,车移动而移动。,11/28/2024,28,（3）正确列车识别：PTI功能可改善ATS系统的,列车跟踪算法精度。当列车在车站停靠时，车载信,息通过车地通信系统发往控制中心（OCC）。ATS系,统确认接收数据与系统跟踪的列车号数据的一致,性，以确保对列车的正确跟踪。,11/28/2024,29,3.运行图管理,系统可根据当日的运营需求自动排出每日的运,行计划。系统应具有10种以上基本运行图，通过调,用这些基本运行图并在进行必要的参数设置以后，,监控人员可很方便地获得当天的实施运行图。列车,运行后获得的实迹运行图由机器实时记录保存，需,要时可输出查看。所有基本运行图和实施运行图均,可由监控人员进行离线修改和维护。运行图是系统,运行的依据与核心。运行图管理主要包括以下子功,能：,11/28/2024,30,(1)基本数据和分部时刻表数据的显示,基本数据包括列车在区间的运行时分，车站停,车时间，列车折返运行时间及折返停站时间的最大,值、最小值以及缺省值供调度人员选择；分部时刻,表数据包括每天的运营开始车站及开始时间；每个,运营间隔的开始、结束时间以及间隔时间；有关折,返车站白天、晚上停放的列车数量。,11/28/2024,31,（2）运行图编辑和修改：系统提供编辑、修改,基本运行图的实用工具，有关工作人员可以根据上,述基本数据的输入，对运行图进行编辑，可以十分,方便地生成每日的运营计划。对于已经存在的运行,图，操作员可以进行复制、修改和存储，并可以增,加或删减实际运行图中已经存在的列车。,11/28/2024,32,（3）运行图记录、显示和打印：列车在每一车,站的到、发时刻均作为数据库的一条记录，并可在,此基础上生成列车的实迹运行图，计划和实际运行,图均可在系统中联机显示并打印。,（4）运行记录访问：管理人员可通过检索所有,的运营记录数据，对系统的运营状况加以分析、比,照，以指定更为合理有效的运行计划。,11/28/2024,33,4