單元五列控設(shè)備

1、單元單元五五 正線信號系統(tǒng)正線信號系統(tǒng) 列控設(shè)備列控設(shè)備課題課題1：閉塞概述：閉塞概述課題課題2：列控系統(tǒng)：列控系統(tǒng)課題課題3：列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（：列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）課題課題4：列車自動駕駛子系統(tǒng)（：列車自動駕駛子系統(tǒng)（ATO）主要內(nèi)容主要內(nèi)容 列控設(shè)備是現(xiàn)代城市軌道交通的信號系統(tǒng)的核心，基于無線通信的列控系統(tǒng)（CBTC）已成為主流城市軌道交通信號系統(tǒng)，取代了基于軌道電路以及地面環(huán)線的列控系統(tǒng)，在ATP設(shè)備的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了列車自動駕駛（ATO）。學(xué)習(xí)導(dǎo)入學(xué)習(xí)導(dǎo)入 1了解軌道交通系統(tǒng)中關(guān)于閉塞的基本知識。 2了解與列控系統(tǒng)相關(guān)的基本概念。 3能看懂正線信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中各組成部分。 4熟

2、悉正線信號系統(tǒng)中地面設(shè)備的組成及作用。 5掌握列車在正線運行的各種駕駛模式及其特點。 6掌握ATP子系統(tǒng)設(shè)備組成 7熟練掌握ATP的技術(shù)條件和主要功能。 8掌握ATO子系統(tǒng)的技術(shù)要求和主要功能。 9了解列車司機運行中對車載信號系統(tǒng)的操作內(nèi)容。 10分析總結(jié)地面、車載信號設(shè)障故障對于列車運行的影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)基礎(chǔ)知識課題課題1 閉塞概述閉塞概述1.基本概念 列車在區(qū)間運行時，一般在單線區(qū)段以站間區(qū)間、雙線區(qū)段以閉塞分區(qū)作為行車間隔，在區(qū)間每個行車間隔內(nèi)同一時間只允許一個列車運行，這種保證列車按照空間間隔運行的技術(shù)方法稱為行車閉塞法，簡稱為閉塞。 為了保證列車在區(qū)間的運行安全，必須確認(rèn)空閑并

3、獲得行車憑證后，列車方可駛?cè)?，并處于閉塞狀態(tài)，不允許其他列車進(jìn)入。實現(xiàn)這些功能的技術(shù)設(shè)備，稱為閉塞設(shè)備。一一、閉塞的基本概念、閉塞的基本概念2.閉塞的應(yīng)用 我國鐵路早期曾使用電氣路簽（路牌）閉塞，已基本被淘汰。 目前在我國鐵路的單線區(qū)段，一般使用64D型繼電半自動閉塞。 我國鐵路的雙線區(qū)段主要使用以ZPW-2000A型無絕緣軌道電路為基礎(chǔ)的四顯示自動閉塞。一一、閉塞的基本概念、閉塞的基本概念 城市軌道交通列車靠右側(cè)行駛，不論采用軌道電路還是計軸設(shè)備，也將正線區(qū)間劃分為若干閉塞分區(qū)（軌道區(qū)段或邏輯區(qū)段），不設(shè)置通過信號機，以車載信號作為主體信號。正常情況按照上下行線單方向運行，發(fā)生線路故障等特殊

4、情況時，允許列車反方向運行。一一、閉塞的基本概念、閉塞的基本概念 3.電話閉塞 電話閉塞法是車站之間通過電話聯(lián)系的方式辦理閉塞，以電話記錄號作為確認(rèn)閉塞區(qū)間空閑的憑證，以路票作為列車占用區(qū)間的憑證，以車站值班站長（或指定勝任人員）的發(fā)車手信號作為發(fā)車憑證的一種行車方法。一一、閉塞的基本概念、閉塞的基本概念 例如某城軌公司規(guī)定遇下列情況，經(jīng)值班主任批準(zhǔn)，可采用電話閉塞法組織行車：（1）正線一個或多個聯(lián)鎖區(qū)聯(lián)鎖設(shè)備故障時；（2）正線一個或多個聯(lián)鎖區(qū)在中央ATS工作站和車站ATS/LCW工作站上均失去監(jiān)控功能時；（3）正線車站與車輛段信號設(shè)備故障聯(lián)鎖失效時，或正線與車輛段信號接口故障時；（4）其他情

5、況需采用電話閉塞法組織行車時。一一、閉塞的基本概念、閉塞的基本概念 固定閉塞（fixed block），指的是前方列車與追蹤列車之間的最小安全追蹤間隔距離預(yù)先設(shè)定且固定不變的閉塞方式，是實現(xiàn)閉塞功能的基本形式。 固定閉塞又稱分級速度控制方式或階梯式速度控制模式。特點是采用固定劃分區(qū)段的軌道區(qū)段（或計軸區(qū)段），提供分級速度信息，實施臺階式的速度監(jiān)督，使列車由最高速度逐步降至零。列車超速時由設(shè)備自動實施最大常用制動或緊急制動。二、固定閉塞二、固定閉塞 移動閉塞（moving block），指的是前方列車與后續(xù)列車之間的最小安全追蹤間隔距離不預(yù)先設(shè)定，并隨列車的移動和速度的變化而變化的閉塞方式。 移

6、動閉塞系統(tǒng)是現(xiàn)代通信、計算機、控制技術(shù)相結(jié)合的列車控制系統(tǒng)，國際上又習(xí)慣稱為基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC。三、移動閉塞三、移動閉塞 移動閉塞沒有固定的閉塞分區(qū)，ATC系統(tǒng)利用無線通信實現(xiàn)車-地雙向數(shù)據(jù)傳輸。軌旁ATC設(shè)備根據(jù)控制區(qū)列車的連續(xù)位置、速度及其它信息計算出列車移動授權(quán)，并傳送給列車，車載ATC設(shè)備根據(jù)接收到的移動授權(quán)信息和列車自身運行狀態(tài)計算出列車運行速度曲線，對列車進(jìn)行牽引、巡航、惰行、制動控制。 不需要將區(qū)間劃分為若干閉塞分區(qū)，使列車之間保持最小“安全距離”進(jìn)行追蹤運行。三、移動閉塞三、移動閉塞 在固定閉塞和移動閉塞之間，還存在一種準(zhǔn)移動準(zhǔn)移動閉塞閉塞，基于閉塞分區(qū)（或者軌道區(qū)

7、段）和車-地?zé)o線通信技術(shù)，前方列車與后續(xù)列車之間的最小安全追蹤間隔距離預(yù)先設(shè)定且固定不變，并根據(jù)前方目標(biāo)狀態(tài)設(shè)定列車的可行車距離和運行速度，采用目標(biāo)距離控制模式，采用一次制動方式，其追蹤目標(biāo)點是前行列車的所占用閉塞分區(qū)的入口，并留有一定的安全距離。三、移動閉塞三、移動閉塞四、幾種閉塞方式的比較四、幾種閉塞方式的比較固定閉塞固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞移動閉塞制動起點某一分區(qū)邊界變化動態(tài)變化制動終點某一分區(qū)邊界某一分區(qū)邊界動態(tài)變化追蹤目標(biāo)點閉塞分區(qū)始端閉塞分區(qū)始端前車尾部+安全距離空間間隔固定不固定動態(tài)變化系統(tǒng)組成簡單較復(fù)雜簡單功能簡單較強大強大列車定位軌道電路/計軸軌道電路/計軸列車自

8、身定位列車定位精度一個軌道區(qū)段，幾百米幾十米幾米車地信息傳輸模擬軌道電路，單向傳輸數(shù)字軌道電路，單向傳輸環(huán)線/無線/波導(dǎo)管雙向傳輸車地信息量小，十幾個信息較大，幾百個信息大，達(dá)到幾兆正線間隔最小2.5min最小90s最小70s易實施性難難容易技術(shù)先進(jìn)性落后較先進(jìn)先進(jìn)基礎(chǔ)知識課題課題2 列控系統(tǒng)列控系統(tǒng) 1列車自動控制（ATC） 2列車自動監(jiān)控（ATS） 3列車自動防護(hù) （ATP） 4列車自動運行（ATO） 5移動授權(quán)（MA） 一、典型術(shù)語解釋一、典型術(shù)語解釋 6追蹤間隔時間（ Headway） 7列車安全制動模型 8限制速度（Restricted Speed） 9目標(biāo)速度（Target Spe

9、ed） 10目標(biāo)距離 （Target Distance）一、典型術(shù)語解釋一、典型術(shù)語解釋 基于無線通信的移動閉塞列車控制系統(tǒng)（CBTC）包括： ATS列車自動監(jiān)控子系統(tǒng) ATP列車自動防護(hù)子系統(tǒng) ATO列車自動運行子系統(tǒng) 聯(lián)鎖子系統(tǒng) DTS數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng) TWC車-地通信等二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1控制中心ATS子系統(tǒng) ATS子系統(tǒng)包括ATS應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器，一套大屏接口計算機以及調(diào)度員工作站、運行圖/時刻表工作站、模擬培訓(xùn)工作站等，實現(xiàn)線網(wǎng)線路的集中控制、運營數(shù)據(jù)記錄和模擬功能。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2車站設(shè)備 車站按照設(shè)備不同，分為區(qū)域控制站、聯(lián)鎖設(shè)備集中站和非設(shè)備集

10、中站三種類型。3車載設(shè)備 每列車配置車載ATP/ATO，能與地面ATP/ATO共同實現(xiàn)列車間隔控制及列車追蹤功能，實現(xiàn)ATO駕駛模式、ATP駕駛模式、限制人工駕駛模式及端站折返模式。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4軌旁設(shè)備 軌旁設(shè)備包括了信號機、轉(zhuǎn)轍機、計軸設(shè)備（或軌道電路）、信標(biāo)以及車站室內(nèi)設(shè)備等。5通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)DTS及車地傳輸子系統(tǒng)TWC構(gòu)成整個系統(tǒng)的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 除了前面介紹的信號機、計軸設(shè)備、軌道電路、AP等，列控系統(tǒng)還包括下列地面信號設(shè)備： 三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備1區(qū)域控制器ZC ZC是CBTC系統(tǒng)的 ATP子系統(tǒng)核心控制設(shè)備，是車-地信息處理的

11、樞紐，采用2乘 2 取2冗余結(jié)構(gòu)的安全計算機平臺，主要負(fù)責(zé)監(jiān)督并控制信號機、轉(zhuǎn)轍機，監(jiān)督站臺屏蔽門、防淹門、站臺緊急停車按鈕、計軸區(qū)段，并根據(jù) CBTC 列車所發(fā)送的列車編號、位置、速度、方向等信息，為其控制范圍內(nèi)的 CBTC 列車計算生成移動授權(quán)（MA），確保在其控制區(qū)域內(nèi) CBTC列車的安全運行。三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備2應(yīng)答器（Balise） 有的信號系統(tǒng)稱之為信標(biāo)。 應(yīng)答器是一種利用電磁原理，在特定地點以報文形式實現(xiàn)地面與車載設(shè)備間高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，分為有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器兩種。三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備 點式ATP系統(tǒng)主要由地面設(shè)備（聯(lián)鎖及通過聯(lián)鎖控制的有源應(yīng)答器）、ATP車載設(shè)備組

12、成，通過有源應(yīng)答器實現(xiàn)車地之間的信息傳遞。 車載設(shè)備通過車載應(yīng)答器天線，接收地面有源應(yīng)答器發(fā)送來的停車點信息。 與有源應(yīng)答器直接相聯(lián)系的典型軌旁設(shè)備是LEU（軌旁電子單元）。三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備 3環(huán)線（TWC） 在有的信號系統(tǒng)中，在軌道中央沿軌道方向鋪設(shè)兩根感應(yīng)環(huán)線電纜，完成車載系統(tǒng)與軌旁ATC系統(tǒng)之間的雙向非安全數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)列車在ATO模式下的站臺精確停車。 感應(yīng)環(huán)線電纜由銅絞線、外部的絕緣與非屏蔽保護(hù)層組成。三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備 4緊急停車按鈕（ESB） 每個車站的每側(cè)站臺上都裝有兩個緊急停車按鈕，第三個 ESB 安裝于車站控制室。當(dāng)任一個 ESB 被激活時，站臺入口信號機（進(jìn)

13、站信號機）及站臺出口信號機（出站信號機）立即關(guān)閉，并將停車信息通過聯(lián)鎖傳給ATP，然后由地面ATP通過無線方式將信息傳遞給線路上的列車，啟動緊急制動，使列車停止運行。 三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備 5列車發(fā)車指示器 每個站臺的每一端都有一個列車發(fā)車指示器，總共四個，用于向列車司機提供計劃的列車發(fā)車倒計時。 系統(tǒng)根據(jù)列車運行的情況，以命令的方式控制發(fā)車指示器顯示停止時分倒計時以及扣車、跳停、提前發(fā)車等信息。三、地面設(shè)備三、地面設(shè)備1列車運行控制 （1）自動運行 （2）站?？刂?（3）跳停控制 （4）扣車控制四、列車運行四、列車運行2駕駛模式 （1）ATO模式（AM） （2）ATP模式（ATPM、SM

14、） （3）點式ATO模式（PAM） （4）點式ATP模式（PATPM） （5）限制人工駕駛模式（RM） （6）非限制人工駕駛模式（ATP切除NRM/EUM） （7）關(guān)斷模式（OFF模式）四、列車運行四、列車運行3折返模式 （1）無司機的ATO自動折返模式 （2）有司機的ATO自動折返模式 （3）有ATP監(jiān)督的人工折返模式 （4）限制人工折返模式 （5）非限制人工折返模式；四、列車運行四、列車運行基礎(chǔ)知識課題課題3 列車自動防護(hù)子系統(tǒng)列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP） 1ATP設(shè)備應(yīng)確保列車的安全運行，實現(xiàn)列車運行間隔控制、超速防護(hù)和車門監(jiān)控等功能。 2每列車宜頭尾兩端各設(shè)一套 ATP車載設(shè)備。 3A

15、TP車載設(shè)備的開關(guān)、按鈕及表示燈包括：駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)或按鈕、自動折返按鈕及表示燈、確認(rèn)按鈕、車載設(shè)備切除開關(guān)。 4ATP地面設(shè)備宜采用列車位置報告和列車占用檢測設(shè)備的冗余方式獲得列車位置，以滿足系統(tǒng)正常及降級運用的要求。 5ATP車載設(shè)備在不同的 ATP地面設(shè)備控制區(qū)域間切換應(yīng)不影響列車正常運行。一、典型技術(shù)要求一、典型技術(shù)要求 6ATP設(shè)備應(yīng)滿足連續(xù)通信的列車控制、點式列車控制、聯(lián)鎖控制三種級別的要求。 7ATP車載設(shè)備應(yīng)至少支持限制人工駕駛模式（RM 模式）、ATP防護(hù)下的人工駕駛模式（CM模式），如果裝備ATO設(shè)備的，還應(yīng)支持列車自動駕駛模式（AM模式）。 8ATP車載設(shè)備應(yīng)與車輛電路

16、一起提供設(shè)備切除功能。 9ATP設(shè)備宜具備無人自動折返功能。 10在具有列車作業(yè)方式的車輛段/停車場，ATP設(shè)備應(yīng)提供超速防護(hù)功能。一、典型技術(shù)要求一、典型技術(shù)要求 車載子系統(tǒng)主要由三部分組成：車上設(shè)備、車底設(shè)備、車頂設(shè)備。二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1車上設(shè)備 （1）車載主機（VATC機柜、CC機柜） （2）司機控制臺（TOD） （3）繼電器柜 （4）電源和輔助設(shè)備等二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2車底設(shè)備 列車速度和位置測定功能由信標(biāo)讀取器、測速裝置和多普勒雷達(dá)等完成。 （1）信標(biāo)讀取器 （2）測速裝置 （3）多普勒雷達(dá)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3車頂設(shè)備 車頂設(shè)備

17、包括漏纜天線和LOS（Line of Sight）天線，作用均為發(fā)送列車的位置和狀態(tài)信號，接收軌旁AP發(fā)送過來的軌旁列車控制信號。二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4車載子系統(tǒng)組成舉例 某地鐵公司的ATC車載子系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：（1）ATP安全冗余單元 （2）雷達(dá)傳感器（3）速度傳感器 （4）BTM應(yīng)答器主機單元（5）應(yīng)答器接收天線 （6）車載無線單元（7）波導(dǎo)管天線 （8）車載自由波天線（9）MMI單元 （10）兩端車載設(shè)備貫通線二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1基本要求（1）ATP設(shè)備在CBTC區(qū)域內(nèi)應(yīng)能夠確定列車的速度、位置（包括列車兩端的位置）和運行方向。（2）ATP車載設(shè)備應(yīng)

18、采用冗余方式的測速系統(tǒng)，速度信息的輸出應(yīng)相互校驗，并實行斷路檢查。（3）ATP設(shè)備的測速分辨率2km/h。（4）列車進(jìn)入CBTC區(qū)域或從故障狀態(tài)恢復(fù)時，ATP設(shè)備應(yīng)能通過讀取應(yīng)答器信息來自動初始化定位。（5）ATP車載設(shè)備應(yīng)具有空轉(zhuǎn)、打滑檢測功能，及列車速度和位置測量誤差修正功能。三、車載子系統(tǒng)功能三、車載子系統(tǒng)功能（6）系統(tǒng)無故障時，應(yīng)答器的配置應(yīng)滿足要求。（7）采用車輪轉(zhuǎn)動來測量列車速度/位置時，ATP車載設(shè)備宜具備自動輪徑補償功能。（8）ATP車載設(shè)備應(yīng)具有零速度檢測功能。零速度檢測標(biāo)準(zhǔn)：速度值1km/h且持續(xù)時間不小于2s。三、車載子系統(tǒng)功能三、車載子系統(tǒng)功能2主要功能 列車自動防護(hù)系

19、統(tǒng)列車安全穩(wěn)定運行的可靠保障，不僅能控制列車運行速度，還具有其它重要功能： （1）防止運營列車超速運行 （2）接收和處理來自地面的信息 （3）防止列車相撞 （4）車輛安全?？空九_ （5）列車車門控制 （6）空轉(zhuǎn)、打滑防護(hù) （7）防止列車發(fā)生溜車三、車載子系統(tǒng)功能三、車載子系統(tǒng)功能 1人機界面信息四、人機界面四、人機界面（1）列車速度（2）速度-距離曲線速度（3）控制級別和駕駛模式（4）ATP車載設(shè)備工作狀態(tài)（5）ATO設(shè)備工作狀態(tài)（如果裝備 ATO）（6）超速報警（7）目標(biāo)速度（8）目標(biāo)距離（9）推薦速度（10）車次號（11）目的地名（12）乘務(wù)人員的身份識別號（13）停準(zhǔn)指示（14）發(fā)車提示

20、（15）關(guān)車門提示（16）車門和站臺門狀態(tài)（17）ATO牽引、制動、惰行狀態(tài)信息（18）空轉(zhuǎn)/打滑狀態(tài)表示（19）列車制動力狀態(tài)（20）ATP車載設(shè)備頭尾設(shè)備狀態(tài)（21）跳停、扣車狀態(tài)（22）日期和時間信息（23）列車完整性（24）折返提示（25）轉(zhuǎn)換區(qū)提示 2人機界面顯示舉例四、人機界面四、人機界面車載系統(tǒng)人機界面舉例2人機界面顯示舉例 （1）按鈕部分 （2）信息顯示部分 （3）指示燈 （4）報警器四、人機界面四、人機界面 車載ATP通過速度傳感器和多普勒雷達(dá)來測量列車速度和運行距離，并通過測速設(shè)備對列車的走行距離進(jìn)行累計。 車載 ATP接收地面信息可通過兩種不同的通道，不同的信息通道對應(yīng)列

21、車不同的運行級別。 車載 ATP內(nèi)存儲全部的電子地圖，包含了全線的線路狀態(tài)信息和固定限速信息。 車載 ATP 可根據(jù) MA信息的來源管理列車的運行級別，并根據(jù)列車狀態(tài)管理列車駕駛模式的轉(zhuǎn)換。五、車載子系統(tǒng)工作原理五、車載子系統(tǒng)工作原理1車載ATP/ATO地面ATP （1）列車位置信息 （2）列車運行速度和方向 （3）停穩(wěn)信息 （4）列車控制級別和駕駛模式 （5）列車完整性 （6）無人折返狀態(tài)指示信息六、車六、車-地信息傳輸?shù)匦畔鬏?地面ATP車載ATP/ATO（1）CBTC級別移動授權(quán)信息：地面ATP計算并向列車發(fā)送的對列車運行位置和速度的許可信息。（2）臨時限速信息：ATS根據(jù)運營需要，設(shè)

22、置并下發(fā)的臨時速度限制信息。（3）無人折返按鈕信息：辦理無人自動折返的按鈕狀態(tài)信息。六、車六、車-地信息傳輸?shù)匦畔鬏?CI車載ATP/ATO 站臺門狀態(tài)：站臺門是否處于關(guān)閉且鎖閉的狀態(tài)信息。4車載ATP/ATOCI 站臺門命令：車載 ATP/ATO發(fā)出的站臺門控制命令，CI可利用該信息控制站臺門開/關(guān)。六、車六、車-地信息傳輸?shù)匦畔鬏敾A(chǔ)知識課題課題4 列車自動列車自動駕駛駕駛子系統(tǒng)子系統(tǒng)（ATO） 列車自動駕駛系統(tǒng)，即ATO系統(tǒng)，主要實現(xiàn)“地對車控制”，與 ATP系統(tǒng)為列車運行提供安全保障相比，ATO是提高城市軌道交通列車運行水平的技術(shù)措施。 ATO系統(tǒng)實現(xiàn)列車自動駕駛，它需要列車自動防護(hù)系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控系統(tǒng)提供支持。 ATO系統(tǒng)對列車進(jìn)行控制，使得列車駕駛處于最佳的運行狀態(tài)。 ATO系統(tǒng)在站臺可以精確對位停車。一、一、ATO概述概述 1ATO設(shè)備應(yīng)在ATP設(shè)備的防護(hù)下實現(xiàn)列車自動駕駛功能，ATO設(shè)備故障應(yīng)不影響ATP防護(hù)下的人工駕駛列車運行。 2ATO設(shè)備宜具備無人自動折返功能