列车自动控制系统.ppt

单击以编辑母版标题样式,,单击以编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,1,M,列车自动控制系统,ATC,（,2,）,2,以西门子公司Trainguard®MT ATP为例介绍,,ATP子系统功能,,ATP子系统原理和性能：计轴系统、轨旁设备、车载设备、轨旁和列车之间的通信设备,,子系统软件,,司机操作装置,,接口,主要内容,3,Trainguard®MT ATP系统概述,列车自动防护（,ATP,）负责列车的安全运行，完成保证安全的各种任务通过与联锁系统的配合，,ATP,系统保护旅客、工作人员、列车和其他设备免于铁路系统的重大事故的伤害ATP,轨旁和,ATP,车载计算机单元使用验证的,SIMIS,技术，也就是说，,ATP,轨旁计算机单元采用,3,取,2,的技术，而,ATP,车载计算机单元采用冗余的,2,取,2,技术该技术已经得到了良好的验证，并被西门子在全球的许多项目采用4,Trainguard®MT ATP子系统的主要部件,ATP,轨旁计算机单元用“,TRAINGUARD MT WCU 3,取,2”,表示；,ATP,车载计算机单元用“,ATP OBCU”,表示。

这是,ATP,系统的两个主要组成部分与,ATP,轨旁计算机单元相连接的子系统包括：,VICOS,运行控制中心，,SICAS ECC,联锁计算机和用于无线通信的轨旁通信控制单元与,ATP,车载计算机单元相连接的子系统包括：应答器天线，测速电机和雷达单元无线通信单元有一个接收天线和一个发送天线另外，车载,ATP,还有与,ATO,和司机,HMI,的连接5,Trainguard®MT,ATP,功能,,列车定位,,速度测量,,移动闭塞运行,,列车追踪：负责安全计算线路可变列车闭塞分区的ATP空闲状态列车分离：负责保持列车间的安全距离临时速度限制：满足在一些特殊地段低速运行的要求运行方向和后退监测：所有情况下运行方向均被,ATP,监督停稳监测：打开车门和站台屏蔽门的安全前提车门释放,,驾驶模式：,AM,，,SM,，,RM,，,BY,，折返模式站台屏蔽门,,列车完整性,,速度监督：取决于列车的驾驶模式处理防护点和运行停车点,,紧急停车按钮：所有的站台都装备紧急停车按钮来应对紧急情况6,线路数据库TDB,TRAINGUARD MT使用一个铁路网络的模型，即所谓的线路数据库（,TDB,）线路数据库,TDB,用于存储网络中的静态特性数据（坡度，静态速度曲线，永久速度限制，应答器位置等）和动态特性数据（沿线信号机显示，临时速度限制等）。

TDB,设在车载单元中，由,ATP,和,ATO,调用线路数据可以通过接口装载到列车上，用于调试过程使用在正常运行下，不必将全部线路数据发送到车上只需要将动态数据的更新从,ATP,轨旁单元发送到车载单元TRAINGUARD MT子系统使用这些对象来完成ATP, ATO和ATS的功能7,ATP子系统原理-计轴系统,因为系统要求有降级模式，所以有必要提供一个计轴系统西门子的计轴系统使轨道划分区段并以此建立固定闭塞系统，作为系统降级运行模式的基础西门子的,Az S,计轴系统具有明显的低成本的优点系统具有高可靠性，而且备件的种类得到减少，因此储备备件的成本效率提高根据其软件和硬件的模块化布置，系统可以进行调整，以满足不同场所的应用需求这可以使运营商保持较低的生命周期成本Az S,计轴器的一个主要特性是可以处理最多五个,ZP 43,轮轴传感器的信号一台处理计算机可以监督最多四套轨道空闲检测区段每台处理计算机具有二个,V.24,串口，用于与另外两台处理计算机连接8,轮轴检测设备ZP 43,ZP 43,轮轴检测设备包括一个,DEK 43,双轮轴检测器和一个轨旁连接箱（,TCB,）ZP 43,采用经认证的电磁轮轴检测方法。

当一个轮子进入,DEK 43,的感应范围时，交互的电磁场的场强发生了变化，这样，触发信号通过电缆传输到联锁的运算计算机轮轴检测设备是一个双通道系统基于,43 kHz,的频率，,DEK 43,产生两个不同的电压，经过轨旁连接箱（,TCB,）处理后，通过轨旁电缆反馈给运算计算机根据要求，运算计算机可以监督一个单独的带有两个轮轴检测单元的轨道空闲检测区段，或带有大量轮轴检测单元的多轨道空闲检测区段9,轮轴检测设备ZP 43框图,,,10,ZP43 计轴器和Az S运算计算机,11,ATP子系统原理-轨旁设备,ATP,轨旁计算机单元为,TRAINGUARD MT,系统提供与信号系统其他元件的主要接口传输设备用于在,TRAINGUARD MT,轨旁计算机单元和,TRAINGUARD MT,车载计算机单元之间连续的数据交换轨旁通信设备（轨旁无线单元）和车载通信设备通过无线来实现双向传输ATP,轨旁计算机单元的硬件具有和,SICAS,联锁相同的硬件这种配置有着众多的优点，比如维护人员更加的熟悉这种硬件，因此易于维护12,ATP轨旁计算机单元（WCU）的硬件,,,13,轨旁计算机单元机柜,特性,,计算机供电,,230 V AC, 60 V DC 或24 V DC,,基本组匣,,3 块SIMIS® ECC CU 板,,2 块通信板,,16 块窄的或 8,块宽的外围板,,扩展组匣,,10 块宽的外围板,,,,14,ECC-元件控制计算机,,,15,ECC CU计算单元,,,,16,ECC-SIMIS 计算机组,,,,17,ATP子系统原理-车载设备,,ATP,车载设备包括：,,车载计算机单元（,OBCU,）安装在列车内。

OBCU,包括一个根据移动授权原理，位置报告和移动闭塞原理执行,ATP,功能的处理器板，并由,2,取,2,的故障,-,安全结构支持每个驾驶室的人机接口设备提供显示功能一个测速电机用来采集列车的位移和速度该测速电机安装在列车的车轴上一个雷达单元与测速电机一起提供列车的位移和速度固定数据应答器和可变数据应答器从轨道到列车传输的数据由应答器天线接收一台便携式计算机,(,诊断,PC),可以直接连接到,OBCU,，以便读取存储在车载计算机中的故障数据18,车载,ATP,设备功能,,设备故障（包括地－车通信中断）时实施紧急制动及报警；,,接近防护速度时预报警，超过最高允许速度时实施常用制动或紧急制动，以及常用制动率不足时自动转换为紧急制动；,,列车运行方向的检测和监督；,,列车非正常移动的检测并实施紧急制动；,,监控车门、站台屏蔽门的开启及监督其关闭状态；,,向车载,ATO,传送有关信息；,,系统自检、自诊断、故障报警和列车运行数据的记录及报警信息传送至车站,/,控制中心,ATS,功能；,,系统实时记录并存储操作、运行数据、,ATP,信息（报文信息容量应为二小时以上），并且通过外接,PC,输出；,19,车载冗余,正常运行下，前端的车载计算机单元,(OBCU),控制,(ATO),和监督,(ATP),列车运行。

后端的车载计算机单元,(OBCU),处于备用模式通过驾驶室的转换，后端的,OBCU,取得控制权，而前端,OBCU,将切换为备用模式使用前,/,后端冗余，两端的,OBCU,都得到诸如来自两个驾驶室的按钮、开关和接点的输入无故障的情况下，后端的,ATP,跟随前端,ATP,的输出每个,2,取,2,的,SIMIS ATP,通过安全的方式进行单独的输出为了提供一个冗余的,ATP,，两路,ATP,的输出必须连接在一起每个,OBCU,使用自己的测速电机传感器、雷达和应答器天线如果正在使用的传感器故障，尾部,OBCU,就会取得列车的控制权和监督权20,无线通信的车载设备,,21,车载计算机单元,OBCU-S25160-C2001-A1,,,,22,OBCU-,处理器板,VE5 S25391-B90-X2,,,,,23,通信板,SERIO5 S25391-B94-A2,,,,24,测速电机板,ODO5 S25391-B91-A2,,,,,25,应答器接收,ELBE5 (LBTM5) S25391-B96-A2,,,,26,测速电机,测速电机给,ATP,功能提供输入信息该信息对于计算列车的速度、距离、方向信息和保证列车安全都是必需的。

每个驾驶室,/,车载计算机单元配置一个测速电机，也就是说每列车需要装备两个测速电机27,雷达传感器,雷达传感器和测速电机一起用于速度和距离的测量通过使用雷达传感器，可以提高速度测量的精度F=24.125GHz,微波辐射到轨道，然后经过反射后被雷达传感器检测到根据多普勒效应，将会发生随列车速度变化的频率漂移，由此检测实际列车速度和行驶距离，并且不受车轮空转,/,打滑的影响28,应答器天线,应答器天线始终发射一个,27,.095MHz的激活信号，当列车通过应答器时，应答器通过一个4.24Mhz的FSK调制信号发送一数据流，这个信号被天线接收，并传输到,TRAINGUARD MT,车载计算机单元天线的能量来自,TRAINGUARD MT,计算机29,ATP子系统原理-轨旁和列车之间的通信设备,轨旁设备与车载设备间存在不同的通信信道在每一个,TRAINGUARD MT,模型中的信道选择独立于,ATP,功能两种主要的通信级为：点式通信和连续式通信点式通信意为路上特定的点进行车地信息传输反之连续式通信为可路全线进行车地传输点式通信以应答器建立，应答器安装路上列车上安装有应答器天线，列车通过应答器时，信息将进行车地传输。

连续式通信意味着无论是在车站还是站间，均可获得持续的通信连续式通信是建立在无线自由传播基础之上的30,轨旁电子单元LEU,轨旁电子单元（,LEU,）被定义为信号灯和可变应答器之间的标准接口一个信号显示可以被转化为电压及电流值，由,LEU,读取后，选择对应报文通过电缆传送至可变应答器多样适配器可对应所有的信号显示31,信息交换的安全性,Trainguard MT,信号系统计算机间的通信通道本身是非安全的传输在不同的安全单元之间进行，采取了多种措施来保证安全通信安全相关的数据传输在,SICAS,微机联锁系统,,ATP,轨旁设备（通过以太网），,ATP,轨旁设备,,ATP,轨旁设备（通过以太网），,ATP,轨旁设备,,ATP,车载设备（通过无线传输）之间进行安全单元间报文信息以适当的编码和程序进行保护，它可以同时检测出几个误码位具有检错功能的数据传输安全通信协议提供一种侦错方法来检测报文报文检错系统使用独特的标识，序列号及侦错后缀32,软件,-,车载计算机单元的软件（,OBCU,）,使用经过故障,-,安全铁路应用认证的一个实时多任务操作系统一般的软件功能，比如任务管理，任务间通信，外设管理和安全时基，均由操作系统的内核来完成。

围绕内核的驱动层提供到所使用硬件的特殊访问功能列车控制计算机的软件基于,SIMIS TCC,硬件操作系统是,OS COSPAS 32,OBCU,的设备建立在该层的顶部ATP,内核本身在顶层该内核用,C++,语言编程OBCU,模块化的软件包括系统和应用软件以及配置数据应用软件根据项目特定的需求制作，并且独立于,OBCU,来开发33,车载计算机单元（OBCU）ATP主要应用模块,,驾驶模式和级别：驾驶模式和转换的确定,,定点和定位：使用应答器，速度表和雷达进行位置和速度的确定速度监督：制动曲线，速度曲线监测，临时限速列车监督：监测运行方向和后退，监测停稳，列车完整性的监测门监督：门释放，牵引释放线路数据库（,TDB,）管理读应答器：读取欧式应答器WCU,通信：与轨旁单元的通信通信管理器：与外部单元的通信冗余管理：冗余管理，移交服务和诊断管理：维护和诊断数据的管理34,软件,-,轨旁计算机单元软件（,WCU,）主要模块,列车跟踪和列车分离：利用联锁的占用报告（对无装备列车,/,失效列车）和位置报告（对有装备列车）进行位置确定移动授权的计算：考虑进路，元件，列车等状态的计算进路管理：对联锁系统元件状态的监督；对于信号装备列车，不需地面联锁信号（绿色信号机显示）。

相邻,WCU,的管理移交：区域边界列车管理的移交安装数据的管理：比如线路数据库的管理临时限速的管理：处理限速的安全遵照程序OBCU,通信 ：与车载单元的通信ATS,通信：与列车自动监督的通信站台控制 ：站台屏蔽门，安全门和紧急按钮的管理服务和诊断：维护和诊断数据的管理35,司机操作装置,司机操作装置（人机界面,HMI,）用来为给司机提供驾驶列车所需的所有信息，它是车载,ATP/ATO,系统与司机之间的界面HMI,由一个为司机提供信息的显示器及一个用于司机输入数据和命令的部分组成HMI,为司机提供下列主要信息：列车实际速度，列车允许速度，目标速度，目标距离，驾驶模式，紧急制动，车门状态，出错信息等更多的信息如后续里程的速度曲线，报警信号（听觉和视觉的），文本信息或时间显示等也将显示给司机HMI,既从,ATP,车载设备接收数据，也从,ATO,车载设备接收数据36,接口,TRAINGUARD MT,是一个模块化设计的先进系统，对于所有的信号系统部件提供灵活的接口问题和讨论,?,Thank You !,。