轨道交通信号 A TC.ppt

什么是ATC系统 为了适应城市轨道交通的发展 用一种能实现列车速度自动控制和列车运行间隔自动调整的新的信号系统来替代 这就是列车运行自动控制 ATC 系统 列车自动控制 ATC 系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分 它实现行车指挥和列车运行自动化 能最大程度地保证列车运行安全 提高运输效率 减轻运营人员的劳动强度 发挥城市轨道交通的通过能力 ATC系统的技术含量高 运用了许多当代重要的科技成果 一 ATC系统 一 ATC系统的组成和功能列车自动控制 ATCAutomaticTrainControl 系统包括三个子系统 列车自动防 ATPAutomaticTrainProtection 列车自动运行 ATOAutomaticTrainOpera tion 列车自动监控 ATSAutomaticTrainSupervision ATC系统包括五个原理功能 ATS功能 联锁功能 列车检测功能 ATC功能和PTI 列车识别 功能 1 ATS功能 可自动或由人工控制进路 进行行车调度指挥 并向行车调度员和外部系统提供信息 ATS功能主要由位于OCC 控制中心 内的设备实现 2 联锁功能 响应来自ATS功能的命令 在随时满足安全准则的前提下 管理进路 道岔和信号的控制 将进路 轨道电路 道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能 联锁功能由分布在轨旁的设备来实现 3 列车检测功能 一般由轨道电路完成 4 ATC功能 在联锁功能的约束下 根据ATS的要求实现列车运行的控制 ATC功能有三个子功能 ATP ATO轨旁功能 ATP ATO传输功能和ATP ATO车载功能 ATP ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成 ATP ATO传输功能负责发送感应信号 它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据 ATP ATO车载功能负责列车的安全运营 列车自动驾驶 且给信号系统和司机提供接口 5 PTI功能 是通过多种渠道传输和接收各种数据 在特定的位置传给ATS 向ATS报告列车的识别信息 目的号码和乘务组号和列车位置数据 以优化列车运行 二 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30Xf 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 三 ATC系统选用原则1 ATC系统选用按下列原则选择 1 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 2 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 因为城市轨道交通具有客流量大 行车密度高的特点 而准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统可以实现较大的通过能力 对于客运量变化具有较强的适应性 可以提高线路利用率 具有高效运行 节能等作用 并且控制模式与列车运行特性相近 能较好地适应不同列车的技术状态 其技术水平较高 具有较大的发展前景 虽然固定闭塞式ATC系统技术水平相对较低 但由于可满足2min行车间隔的行车要求 且价格相对低廉 因此也宜选用 根据实际情况 因地制宜选择三种不同制式的ATC系统是完全必要的 3 ATC系统构成水平的选择按前述原则执行 2 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 移动闭塞线路拓扑结构示意图 13 56 四 不同结构的ATC系统 ATC 点式 应答器 连续式 轨道电路 电缆或无线 14 56 1 点式ATC系统 在欧洲干线铁路及城市轨道交通中应用十分广泛 上海轨道交通5号线采用德国西门子公司的点式ATC系统 主要优点 采用无源 高信息容量的地面应答器 结构简单 安装灵活 可靠性高 价格明显低于连续式自动列车运行控制系统 15 56 基本结构 组成 地面应答器 路旁电子单元以及车载设备 16 56 1 地面应答器 设置在信号机的旁侧或需要降速的缓行区间的始 终端 应答查询器 TI及应TI天线负责与轨旁信标通信并确定列车的轨道位置 处理信标发出的消息并传送给车载控制器 A型应答器 无源设备 1 用于确定列车位置 2 当一辆列车驶过应答器 它会收到一条标识应答器的消息 B型应答器 有源设备 1 信号机B信标 安装于信号机旁与信号机相联锁 2 进路B信标 安装于道岔前 指示是否需要侧向速度通过道岔 2 轨旁电子单元LEU地面应答器与信号机直接的电子接口设备 功能是将不同的信号显示转换为约定的数码形式 21 56 3 车载设备 点式ATC车载设备 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 23 56 基本工作原理 点式数据传输 连续速度监控 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50kbit s 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 25 56 2 连续式列车自动运行控制系统 连续式ATC ATC 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 有线 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 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 28 56 2 采用轨间电缆的ATC 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 30 56 2 模拟式无绝缘轨道电路的ATC 上海轨道交通1号线的ATC是从美国GRS公司引进的 是一种典型的频分制速度码系统 图7 10音频无绝缘轨道电路频率配置图 31 56 32 56 表7 1不同调制频率含义 载频2250Hz 速度命令是指列车运行至某轨道区段 出口端的目标速度 速度命令根据与先行列车相隔几个闭塞分区 列车间的间隔距离 和线路条件等确定 33 56 速度码系统的限制速度是阶梯分级的 即限速值是跳跃式的 不利于平稳驾驶 节能运行及提高行车效率 34 56 3 数字编码轨道电路的ATC系统 是近阶段城市轨道交通ATC系统的主要制式 距离码系统特点 根据地面传至车上的信息 包括区间最大限速 目标点的距离 区间线路坡度等 以及列车自身的数据 如列车长度 制动率等 由车载计算机实时计算得出允许速度曲线 由于数据传输 实时计算及列车速度监控都是连续的 所以该系统实现的速度监控是无级的 可以有效地实现平稳驾驶与节能运行 35 56 图7 13采用FTGS型轨道电路的ATC系统 36 56 表7 2电码结构 表7 396bit信息码中4bit表示区间坡度 五 ATC系统控制模式 ATC系统控制模式控制中心自动控制模式CA 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CM 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 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 六 驾驶模式及模式转换 驾驶模式列车自动运行驾驶模式 ATO AM 列车自动防护驾驶模式 SM CM 限制人工驾驶模式 RM 非限制人工驾驶模式 URM 关断模式 还有自动折返驾驶模式 AR a RM速度监督RM速度监督以限制列车速度达到低速值为目的 这个低速值 例如25km h 适用于RM模式 RM速度监督在RM模式中有效 它不用于任何其他模式 限制速度是固定的 例如不考虑列车的位置 并在系统设计时确定 这个确定值编程在ATP车载单元中 b 最大列车允许速度的监督最大列车允许速度的监督以限制列车运行速度到最大允许值 就车辆允许而言 为目的 它在SM ATO和AR模式中有效 速度限制是固定的 它定义在ATP车载单元中 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 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SM ATO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 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 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 47 56 ATP系统 工作原理 将信息 包括来自联锁设备和操作层面上的信息 地形信息 前方目标点信息和容许速度信息等 从地面传至车上 从而得到列车当前容许的安全速度 依此来对列车实现速度监督及管理 ATP优点 缩短列车间隔 提高线路的利用率和行车的安全可靠性 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 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 二 ATP的设备组成 广州地铁一号线司机室操控台 ATO按钮 控制列车牵引方向 牵引 零位 制动 快制 紧急制动 速度表 凤缸压力表 主控钥匙 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 。