城市轨道交通ato系统

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1、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 。 Date1ATO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。 Date2Date3如上所述

2、，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。 Date4(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。Date5(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

3、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。Date6(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。Date7二、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

4、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。 Date82.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

5、自动调整的原则是列 车 按时刻表和最大可能的节能原则。Date93.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。Date10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

6、停车位置的误 差，来保证定点停车。Date11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， Date12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(

7、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。 Date13Date14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。Date154.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

8、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。Date16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。Date175.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，

9、在换端之后列车转回车站进入另一站台线 。Date184-4 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。Date19ATS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

10、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。 Date20ATS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。 Date21二、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

11、、运行调整、旅客向导、仿 真 培训和系统数据库管理等方面。Date221.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。Date23（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

12、目的地代码生成 进路控制指令，交由现地联锁系统执行。Date24（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。Date252.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

13、 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Date26（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

14、时刻表中删除该车次号。Date27（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。Date28（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。Date293. 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

15、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：Date30(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

16、车数量。Date31（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。 Date32（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。Date334.运行调整当列车运行偏离运行图时，系统可自动调整 列 车的停站时间。当偏离误差较大时，可由调度员 人 工介入，指定列车的停站时间和区间走行时间， 或 对系统实施运行图进行调整。运行调整可手动或 自 动完成，具体调整策略包括：改变运行等级；改 变 停站时间；增减车次；时刻表偏移等等。 Date34列车自动运行调整可根据列车偏离时刻表的 程 度大小自动决定所采用