城市轨道交通ATC系统概述

城市轨道交通城市轨道交通ATC系统概述系统概述车-地通信一、一、ATCATC系统的作用系统的作用 列车自动控制系统列车自动控制系统简称为简称为ATCATC系统系统(Automatic Train(Automatic Train Control system)Control system)。城市轨道交通的运营。城市轨道交通的运营线路封闭线路封闭，它的主要，它的主要作业是作业是运送旅客运送旅客，运营线路不长，站与站之间的，运营线路不长，站与站之间的距离较短距离较短，列，列车以车以中低速行驶中低速行驶，这些特点为线路上的列车进行安全高效运营，这些特点为线路上的列车进行安全高效运营提供了有利条件。因此在城市轨道交通中，提供了有利条件。因此在城市轨道交通中，ATCATC系统的系统的作用作用是是保障列车保障列车行车安全行车安全和提高运营效率。和提高运营效率。城市轨道交通ATC系统的特点传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车命令，这种制式基本上是依赖司机进行速度控制和调整，依靠司机保证行车安全。ATC系统将机车信号作为主体信号，传递给列车的信号是具体的速度或距离信息，列车按调度人员设置的时刻表，实现自动运行、自动折返、自动调整停站时分，以及运用程序定位实现列车在车站的停车控制。2022/11/87ATC系统的组成ATC系统的设备组成现场轨旁设备、车载信号设备、控制中心及车站信号设备ATC系统的功能组成ATO、ATS、ATP2022/11/88ATC系统结构系统结构2022/11/89 1 1保障行车安全保障行车安全 列车列车行车安全行车安全是由列车自动控制系统是由列车自动控制系统中的中的列车自动防护系统列车自动防护系统，即，即ATPATP系统来完系统来完成。成。ATPATP系统与列车的牵引制动系统一道系统与列车的牵引制动系统一道控制列车运行速度，防止列车超速行驶。控制列车运行速度，防止列车超速行驶。设备在故障情况下遵循故障导向安全原则，设备在故障情况下遵循故障导向安全原则，确保运营安全。确保运营安全。列车自动防护（列车自动防护（ATP）系统系统TBS100型车载设备型车载设备列车自动防护（列车自动防护（ATP）系统系统FS-2500型轨道电路型轨道电路列车自动防护位置检测列车自动防护位置检测（ATPTD）地面系统）地面系统10北京首都机场线将建国内第一条无人驾驶地铁北京首都机场线将建国内第一条无人驾驶地铁 2 2提高运营效率提高运营效率 列车自动控制系列车自动控制系统能实现统能实现列车自动驾列车自动驾驶驶，列车根据运营计，列车根据运营计划自动完成运营作业，划自动完成运营作业，可以有效减少列车驾可以有效减少列车驾驶员、调度和车站人驶员、调度和车站人员的工作强度，确保员的工作强度，确保列车正点运营，有效列车正点运营，有效提高运营作业效率。提高运营作业效率。2022/11/811 二、二、ATCATC系统构成系统构成 1 1按设备功能划分按设备功能划分 ATCATC系统从功能分主要包括三个子系统。系统从功能分主要包括三个子系统。1)1)列车自动防护子系统列车自动防护子系统(Automatic Train Protection(Automatic Train Protection，简，简称称ATPATP)，主要作用是防止列车，主要作用是防止列车追尾追尾、冲突事故的发生，并控制、冲突事故的发生，并控制列车的运行速度列车的运行速度不超过不超过允许的最高速度；允许的最高速度；2022/11/812车载ATC2022/11/813ATP列车自动防护子系统ATP子系统是ATC系统的核心和关键。ATP子系统具有实现列车的间隔控制、超速防护、进路的安全监控、车门和站台屏蔽门的控制等功能。2022/11/8142022/11/8152022/11/8162)2)列车自动运行系统列车自动运行系统(Automatic Train(Automatic Train OperationOperation，简称，简称ATOATO)，主要作用是实现列车主要作用是实现列车自动自动驾驶驾驶，并使列车在设定的，并使列车在设定的车站自动停车；车站自动停车；列车自动运行（列车自动运行（ATO）系统）系统机车信号设备机车信号设备-自动停车装置自动停车装置2022/11/817ATO列车自动运行子系统ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制。使用ATO子系统后，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速，因此明显提高了乘坐的舒适度，提高了列车准点率及减少轮轨磨损。ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电能的消耗。3)3)列车自动监控系统列车自动监控系统(Automatic Train(Automatic Train SupervisionSupervision，简称，简称ATSATS)，主，主要作用是对线路上运行的所要作用是对线路上运行的所有列车进行有列车进行监督监督和管理，控和管理，控制列车根据列车制列车根据列车运行图运行图完成完成运营作业。运营作业。ATS列车自动监控子系统ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理。它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时及时做出反应（提出调整建议或者自动修整运行图）。通过ATO的接口，向旅客提供运行信息通报（列车到达、出发时间、运行方向、中途停靠站名）。三个子系统的功能既三个子系统的功能既能相对独立，又紧密相连，能相对独立，又紧密相连，通过通过信息交换网络构成闭信息交换网络构成闭环系统环系统，实现地面控制与，实现地面控制与车上控制结合、现地控制车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为列车驾驶自动化等功能为一体的一体的列车自动控制系统。列车自动控制系统。2022/11/822中央控制室2022/11/823车站控制室2022/11/8242022/11/825 2 2按设备安装位置划分按设备安装位置划分 按设备安装位置可分成以下三部分：按设备安装位置可分成以下三部分：1)1)轨旁设备轨旁设备：包括线路上、信号设备室：包括线路上、信号设备室内信号设备，如图内信号设备，如图7-17-1中的车站联锁、轨旁中的车站联锁、轨旁设备等；设备等；图图7-1ATC系统组成及安装位置图系统组成及安装位置图ATO车站环路接口柜车站环路接口柜ATO数据通信设备数据通信设备ATO车站设备和轨旁设备车站设备和轨旁设备轨旁设备轨旁设备1 1、区域控制器、区域控制器 (1)(1)移动授权单元移动授权单元 (2)(2)基于计算机的联锁系统或计算机联锁基于计算机的联锁系统或计算机联锁 (3)(3)监督和控制信号机和道岔监督和控制信号机和道岔 (4)(4)监督站台屏蔽门、防淹门、站台紧急停车按钮和计轴区监督站台屏蔽门、防淹门、站台紧急停车按钮和计轴区域域2 2、计算机联锁、计算机联锁 (1)(1)电子联锁模块电子联锁模块 (2)(2)看门狗继电器机架（一旦出现故障，或两个安全控制命看门狗继电器机架（一旦出现故障，或两个安全控制命令出现不一致，它就会断开有故障的安全控制命令上的所有输令出现不一致，它就会断开有故障的安全控制命令上的所有输出和电源）出和电源）(3)(3)运行和通信模块运行和通信模块 (4)(4)维护辅助系统维护辅助系统AP轨旁天线轨旁天线3、轨旁数据通信系统轨旁数据通信系统 (1)AP(1)AP轨旁无线单元轨旁无线单元/接接入点（在列车和其他子系统入点（在列车和其他子系统间发送和接收信息）间发送和接收信息）(2)AP(2)AP轨旁天线（轨旁天线（APAP轨轨旁无线单元与列车进行无线旁无线单元与列车进行无线通信）通信）2022/11/828GSM-R固定网络无线闭塞中心RBC无线接收模块2022/11/829 2)2)车载设备车载设备：指安装在车上的信号设备，如图：指安装在车上的信号设备，如图7-17-1中的车中的车载载ATPATP、车载、车载ATOATO等；等；图图7-1ATC系统组成及安装位置图系统组成及安装位置图车载车载ATP、车载、车载ATO2022/11/830 3)3)控制中心设备：指安装控制中心设备：指安装在控制中心的在控制中心的ATSATS设备，如图设备，如图7-7-l l中的调度员终端、服务器等。中的调度员终端、服务器等。控制中心设备控制中心设备2022/11/831三、三、ATCATC系统功能系统功能 1 1ATPATP系统系统 ATPATP系统由系统由地面设备地面设备、车载设备车载设备组成，通过对列车运行速组成，通过对列车运行速度的控制，保证列车在允许的运行速度值范围内运行，确保列度的控制，保证列车在允许的运行速度值范围内运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动。主要实现以下功能：车一旦超过规定速度，立即施行制动。主要实现以下功能：移动闭塞原理移动闭塞原理2022/11/8322022/11/833移动授权限制移动授权限制34 1)1)自动连续地对列车位置进行检测自动连续地对列车位置进行检测，并，并向列车发送必要的速度、距离、线路条件等向列车发送必要的速度、距离、线路条件等信息，以确定列车运行的最大安全速度。提信息，以确定列车运行的最大安全速度。提供列车速度保护，在列车超速时提供常用制供列车速度保护，在列车超速时提供常用制动或紧急制动，保证前行与后续列车之间的动或紧急制动，保证前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向行车时的设计行车间隔安全间隔，满足正向行车时的设计行车间隔和折返间隔。对反向运行列车能进行和折返间隔。对反向运行列车能进行ATPATP防防护。护。2)2)确保列车进路正确及列车的运行安全确保列车进路正确及列车的运行安全。确保同一径路上的不同列车之间具有足够的确保同一径路上的不同列车之间具有足够的安全距离，以及防止列车侧面冲撞等。安全距离，以及防止列车侧面冲撞等。3)3)防止列车超速运行防止列车超速运行，保证列车速度不，保证列车速度不超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度。超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度。ATPATP的主要功能有：列车的主要功能有：列车速度的监控和限制、车速度的监控和限制、车轮打滑的探测和修正、轮打滑的探测和修正、倒车检测、零速度检测、倒车检测、零速度检测、常规自检、为驾驶员提常规自检、为驾驶员提供显示（包括声音和视供显示（包括声音和视频报警、当前和目标速频报警、当前和目标速度显示、其他显示等）、度显示、其他显示等）、故障检测和数据记录等。故障检测和数据记录等。35 4)4)为列车车门的开启提供安全为列车车门的开启提供安全、可靠、可靠的信息。的信息。5)5)根据联锁设备提供的进路上轨道区根据联锁设备提供的进路上轨道区间运行方向间运行方向，确定相应轨道电路发码方向。，确定相应轨道电路发码方向。6)6)任何车任何车-地通信中断以及列车的非预地通信中断以及列车的非预期移动期移动(含退行含退行)、列车完整性电路的中断、列车完整性电路的中断、列车超速列车超速(含临时限速含临时限速)、车载设备故障等、车载设备故障等均将产生安全性制动。均将产生安全性制动。7)7)实现与实现与ATSATS的接口和有关的交换信息的接口和有关的交换信息。8)8)系统的自诊断、故障报警、记录系统的自诊断、故障报警、记录。9)9)列车的实际速度列车的实际速度、推荐速度、目标、推荐速度、目标速度、目标距离等信息的记录和显示。具速度、目标距离等信息的记录和显示。具有人工或自动轮径磨耗补偿功能。有人工或自动轮径磨耗补偿功能。ATPATP的主要功能有：列车的主要功能有：列车速度的监控和限制、车速度的监控和限制、车轮打滑的探测和修正、轮打滑的探测和修正、倒车检测、零速度检测、倒车检测、零速度检测、常规自检、为驾驶员提常规自检、为驾驶员提供显示（包括声