1M 列车自动控制系统列车自动控制系统ATCATC（1 1）2o 以西门子公司最先进的CBTC系统为例介绍 o 西门子先进信号和控制系统主要包括：TrainguardMT (ATP/ATO)、VICOS OC501和VICOS OC101列车自动监督系统、SICAS微机联锁系统等o 西门子近年来在同类项目中积累了丰富的项目经验TrainguardMT在中国的应用包括南京地铁2号线，广州地铁4、5号线以及北京地铁10号线和奥运支线项目等主要内容主要内容3系统总体结构系统总体结构5各层主要功能各层主要功能o 集中控制层：主要指ATS系统设立的控制中心VICOS OC 501实现线路集中控制和备用功能在车站级，VICOS OC 101系统为车站控制和后备模式的功能提供车站操作员工作站（LOW）和列车排路计算机（TRC）o 轨旁层：沿着线路分布，它由SICAS微机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号部件、计轴和应答器等组成，它们共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能o 通信层：在轨旁和车载设备之间提供连续式和/或点式通信o 车载层：包括TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能，连续式和/或点式通信功能。
6系统运行方式系统运行方式o 在正常运营过程中，整条线路控制由运行控制中心来执行OCC使用的VICOS OC501系统的规模可以根据被监督/控制的系统的容量来调整即使是在控制中心离线的条件下，线路仍能够在备用控制中心和各个分散的车站控制台进行监控位于车站控制台的VICOS OC101监督各自的本地联锁区域o 自动操作功能在集中控制层和车站级控制层实现运行控制权的交接可以通过车站值班员或OCC操作员的指令实现TRAINGUARD MT列车自动防护和列车自动驾驶（ATP/ATO）系统保证列车的安全和连续监督o 系统设计能实现最佳行车间隔正线区间线路、车站正线、折返线、存车线和车辆段试车线装设列车定位设备、ATP/ATO室内外设备及车地双向通信设备7SICASSICAS联锁系统联锁系统o 采用模块化的结构，可以根据线路条件灵活配置o 采用3取2或2乘2取2配置的故障-安全计算机无切换时间的真正热备o 工作站、联锁计算机和电子接口模块以及相应的信号现场元件如转辙机、信号机和轨道空闲检测装置组成SICAS联锁系统的主要元件o 联锁计算机（IC）计算当前的联锁功能，例如排列进路、进路锁闭和监督电子接口模块（EIM）直接控制和监督室外设备。
o 正常条件下，列车分隔和轨道空闲信息由ATP子系统与SICAS共同监督如果是后备模式运营，在ATP故障的情况下，联锁将使用基于计轴的轨道空闲检测系统进行进路排列的安全处理 8TRAINGUARD MT ATP/ATOTRAINGUARD MT ATP/ATO系统系统 TRAINGUARD MT是信号系统中提供列车自动防护（ATP）和列车自动驾驶（ATO）功能的子系统 TRAINGUARD MT系统是一个模块化的系统，根据客户的运营需要可以适用于不同的功能：o 连续式通信：无线技术实现轨旁和列车间的连续通信；o 点式通信：不依赖于连续通信通道, 可以采用基于应答器的点式通信通道从轨旁向车上传输数据； o 移动闭塞运行：配合连续通信通道，列车根据移动闭塞原理分隔，在ATP/ATO控制下实现最小行车间隔； o 固定闭塞运行：配合点式通信通道，列车根据固定闭塞原理分隔，并受ATP/ATO控制固定闭塞运行可以作为移动闭塞运行的后备模式；9TRAINGUARD MT ATP/ATOTRAINGUARD MT ATP/ATO系统系统o 混合运输：装备和未装备ATP/ATO的列车可在同一线路运行；o 混合模式：由司机人工驾驶的列车可以与 ATO 自动驾驶的列车混跑；o 可升级性：系统可以容易地从基本的运行模式（点式、固定闭塞）升级到高性能的模式（连续式通信、移动闭塞），直到无人驾驶的运行模式；o 适度降级：出现故障时，不同的运行等级可以使用一个比较低的等级作为后备级,例如：ATP/ATO移动闭塞/连续通信 ATP/ATO固定闭塞/点式通信 使用色灯信号机的联锁级； o 可扩展性：一条装备TRAINGUARD MT的线路能容易地扩展，增加车站和列车； 10TRAINGUARD MT ATP/ATOTRAINGUARD MT ATP/ATO系统系统o 混合的列车类型：TRAINGUARD MT能够处理具有不同特性的各种类型的列车，如不同编组的列车、不同的加速和减速参数、不同的列车长度。
列车将会依照他们各自的特性最佳地驾驶；o TRAINGUARD MT系统在驾驶室连续的显示当前的驾驶指令（机车信号）并且连续的监督车速TRAINGUARD MT使用移动闭塞原理分隔列车TRAINGUARD MT的功能用保护区段来保障列车之间安全间隔，使行车间隔大大减小了o 使用TRAINGUARD MT系统可以提高线路的利用率与联锁的固定闭塞信号系统（基于轨道区段的间隔）相比，它可以实现更短的行车间隔该系统的特点是在提供安全性的同时具有高可靠性TRAINGUARD MT满足快速轨道交通系统对安全性、可靠性、可用性、容量、模块化和灵活性的所有要求11连续无线通信连续无线通信 系统以高度模块化的方式实现它采用标准无线局域网商业部件，同时为不同区段的特殊需求进行定制符合IEEE 802.11b 标准o 模块化的设计也反映了对可维护性、可升级和本地内容的高度要求o 无线子系统包括：t一组轨旁无线单元（WLAN接入点和天线）提供完全的、连续的线路覆盖它们通过以太网交换机与ATS总线相连；t一组两个车载无线单元安装在每列车的两头一列车上的无线单元通过ATP/ATO车载设备之间的串行线相互连接 12信号系统组成信号系统组成-1-113信号系统组成信号系统组成-2-214各部分说明各部分说明o 时刻表计算机：用于创建最优化的无冲突时刻表，它包括列车自动调整和列车运行所需的所有相关数据。
o VICOS运行控制中心（OCC）：整条线路的运行控制中心o VICOS本地工作站（LOW）：用于车站控制的本地操作员工作站，具备降级功能每个联锁控制区域的VICOS OC 101分别位于联锁主站的控制室内（SICAS SIMIS PC也位于其中）和部分有岔站本地列车排路计算机提供了站级自动进路排列功能（ARS），列车监控和追踪功能（TMT）当其中一个联锁区域的车站操作员工作站 （LOW） 发生故障时，另外一个LOW会接替它进行监控 15各部分说明各部分说明o SICAS SIMIS PC：用于进路排列和解锁的主机，具备联锁逻辑（根据运行原理）根据线路长度的不同，有可能使用几个SICAS SIMIS PC单元o SICAS ECC：用于控制分散型现场元件（道岔，信号，屏蔽门和物理电子接口）的计算机多个SICAS ECC计算机通过ATC现场总线Profibus建立通讯SICAS ECC单元的位置取决于室外现场元件和信号室之间的电缆长度o 计轴系统：轨道空闲检测单元计轴单元和SICAS ECC计算机一起放在信号室内计轴单元和室外计轴传感器的最大距离为6.5 km（经过特殊排列后可延长至21 km）。
16各部分说明各部分说明o TRAINGUARD MT WCU_ATP：具备ATP轨旁功能的主机用于追踪列车运行和根据移动闭塞原理形成移动授权根据线路上的列车数量有可能会用到几个WCU_ATP计算机每个WCU_ATP控制一部分线路一列车注册于一个WCU_ATP列车从一个WCU_ATP的控制区进入另一个控制区将由移交程序处理o VICOS S&D：维修计算机，保存所有故障信息细节o FEP：车站前端处理器，连接VICOSo COM服务器：用于无线子系统o 轨旁电子单元：与信号机相连，向应答器发送报文o 车载无线单元：建立轨旁和车上的无线通信17各部分说明各部分说明-4-4o 车载ATP：速度监督o 车载ATO：列车自动驾驶系统o 车载OPG：里程脉冲发生器，通过计算车轮旋转来测量速度和距离o 车载雷达：根据多普勒效应测量速度和距离o 车载应答器天线：从轨旁应答器读取报文o 车载HMI：给司机显示信息o 各主要子系统间的通信连接是由通信总线提供的VICOS、SICAS和TRAINGUARD MT间通过ATS总线通信这个总线也用于SICAS ECC联锁计算机间的内部通信 SICAS SIMIS PC与沿线分布的SICAS ECC之间的内部通信使用联锁总线。
18系统功能系统功能-ATS-ATS子功能子功能 ATS功能提供了自动及人工控制铁路运行的手段，并向调度员及外部系统提供信息ATS功能的主要子功能如下：p列车监督和追踪（TMT）功能；p自动排进路（ARS）功能；p列车自动调整（ATR）功能；p时刻表功能；p控制中心人机界面（HMI）功能；p车站操作员人机界面（HMI）功能；p报告、报警与归档功能19系统功能系统功能-ATP-ATP和和ATOATO子功能子功能 ATP/ATO功能在联锁功能确立的约束下，依照ATS功能建立的要求负责列车安全运行 ATP/ATO系统的子功能如下：pATP轨旁功能负责列车分隔、列车追踪、并生成与ATS功能、联锁功能和ATP/ATO车载功能进行故障-安全通信的报文；p通信功能负责发送和接收气隙信号，信号中包含由无线传输的、ATP/ATO车载设备需要的报文和其它数据； pATP/ATO车载功能负责列车的安全运行、自动驾驶、和提供信号系统和司机间的显示界面20系统功能系统功能- -联锁子功能联锁子功能 联锁功能在始终坚持安全准则的前提下，管理进路、道岔和轨旁信号机的控制，以响应来自ATS功能的命令同时，联锁将进路、轨道区段、道岔和信号机的状态信息提供给ATS和ATP轨旁系统。
联锁功能由沿着线路分布的设备来执行联锁系统子功能如下：o 轨道区段处理（TCP）功能处理列车检测功能的输出信息，完善列车检测信息的完整性；o 进路控制（RC）功能排列、锁闭和解锁进路；o 道岔控制（PC）功能解锁、转换和锁闭道岔；o 信号控制（SC）功能决定轨旁信号机的显示，及向ATP功能发出许可，准许其发出进入某一进路的移动授权21系统功能系统功能- -列车检测功能列车检测功能o 列车检测功能通过计轴器来实现，并以每个轨道区段是否“空闲”、“占用”的形式给出列车的位置信息 22系统通信级别系统通信级别 TrainGuard MT支持不同的通信级别:联锁级、点式通信级、连续通信级o 点式通信级可以作为连续通信级的后备级使用移动授权来自信号机的显示，该信息通过可变数据应答器从轨旁向列车点式传输列车在路网中的定位与在连续通信级中相同，因此列车能在全面考虑 TDB 中详细的轨道信息的情况下自动地遵从所有的速度限制o 当连续或点式通信级不能正常工作时，可以采用降级运行，标准的色灯信号系统提供全面的联锁列车防护 23连续通信级连续通信级o 在连续通信级，TRAINGUARD MT支持采用移动闭塞列车隔离原理的最先进的安全列车运行。
列车通过检测和识别应答器来确定自己的位置列车上有一个被称为轨道数据库(TDB)的铁路网络图，应答器的位置标注在TDB中结合OPG和雷达所作的位移测量，列车知道它在网络中的确切位置并将位置报告发送给轨旁 ATP o 根据这些位置报告和轨旁空闲检查的信息，轨旁ATP计算详细的路网空闲信息这一个功能叫做列车追踪从轨旁向列车发送的移动授权遵从移动闭塞原理下的安全列车隔离，以及来自SICAS的其它联锁条件24驾驶模式驾驶模式o AM-自动驾驶模式 (ATO)：基于连续式通信，在ATO、ATS控制下以及ATP界限内，列车自动运行AM模式是较重要的自动模式，为列车控制提供灵活的选择 o SM-ATP监督下的人工驾驶模式：在这个模式，有全部的ATP功能，没有ATOTRAINGUARD MT提供连。