城市軌道交通ATO系統(tǒng)PPT課件[通用]

1、7/7/202214-3 ATO子系統(tǒng)一、ATO系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ATO作為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）的一個(gè)重要的子系統(tǒng)，利用車載固化信息和地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車牽引、制動(dòng)的控制，使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高乘客的舒適度，提高列車準(zhǔn)點(diǎn)率，節(jié)約能源。 7/7/20222 ATO是提高城市軌道交通列車運(yùn)行水平(準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、節(jié)能)的重要技術(shù)，但它的功能是要依靠ATC各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作共同完成的。ATO并不是故障安全系統(tǒng)，它的運(yùn)行速度始終低于ATP的防護(hù)速度，且它的運(yùn)行任務(wù)是由ATS根據(jù)需求實(shí)時(shí)給出的，缺少ATP和ATS子系統(tǒng)，ATO將無法正常工作。ATO的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示。 7/7/202237/7/

2、20224 如上所述，利用ATO可以提高列車運(yùn)行的性能指標(biāo)，這些性能指標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)：(1)高效性。ATO應(yīng)能提高通過能力，在采用一定的車輛類型、信號(hào)設(shè)備和行車組織方法條件下，提高軌道交通系統(tǒng)線路的各項(xiàng)固定設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)(通常是小時(shí))所能通過的列車數(shù)。7/7/20225(2)準(zhǔn)時(shí)性。地鐵系統(tǒng)是按照一定的時(shí)刻表運(yùn)行的，每一列車都有其運(yùn)行時(shí)分，若誤點(diǎn)運(yùn)行，將會(huì)打亂整個(gè)地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行作業(yè)。這就要求ATO能自動(dòng)快速的調(diào)整列車的運(yùn)行時(shí)分，使整個(gè)系統(tǒng)有序地運(yùn)行。7/7/20226(3)停車精度。地鐵站臺(tái)長(zhǎng)度固定，停車位置不準(zhǔn)確將影響乘客的上下車，尤其是在帶有屏蔽門的站臺(tái)，這一問題更明顯。停車精度還有可

3、能影響列車與地面的通信。這要求ATO在停車前能快速精確地調(diào)整速度。7/7/20227(4)舒適性。為了提高舒適性，列車加減速度的絕對(duì)值不能過大，加減速度的變化不能過分頻繁。(5)節(jié)能。要求列車以盡量合理的速度運(yùn)行，并且盡量減少制動(dòng)。7/7/20228二、ATO系統(tǒng)主要功能ATO有以下主要功能:1.站間運(yùn)行控制 這是ATO系統(tǒng)的最主要功能。它可生成牽引速度調(diào)節(jié)功能和制動(dòng)控制信號(hào)，其模塊調(diào)速器以漸進(jìn)和恒定的速率加速列車到達(dá)由限速設(shè)定的運(yùn)行速度，列車到達(dá)限定速度后， ATO根據(jù)站間距離和站間運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)計(jì)算出速度距離曲線，通過連續(xù)比較實(shí)際速度和限速以控制列車的牽引和制動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用閉環(huán)控制技術(shù)達(dá)到速度

4、調(diào)節(jié)的目的，它控制列車速度到ATP速度命令、ATS運(yùn)行等級(jí)或車站停車曲線所決定的最低參考速度，列車行駛速度一般被保持在上述參考速度05km/h的范圍內(nèi)。在高峰期間，按照最大允許速度駕駛列車，在低峰期間，按照最節(jié)能的方式駕駛列車。 7/7/202292.列車自動(dòng)調(diào)整 列車運(yùn)行期間，ATO列車自動(dòng)調(diào)整通過對(duì)列車實(shí)際運(yùn)行時(shí)分與計(jì)劃時(shí)刻表內(nèi)的運(yùn)行時(shí)分的比較，用報(bào)文的形式把相應(yīng)的信息（運(yùn)行時(shí)分計(jì)算值）通過軌道電路傳給列車車載ATO。與此同時(shí)，ATS通過控制運(yùn)營(yíng)停車點(diǎn)的釋放時(shí)間，來控制列車的發(fā)車時(shí)刻從而調(diào)整列車在站內(nèi)的停留時(shí)間，使列車按照時(shí)刻表內(nèi)的時(shí)間運(yùn)行。列車自動(dòng)調(diào)整的原則是列車按時(shí)刻表和最大可能的節(jié)能

5、原則。7/7/2022103.定位停車控制 對(duì)運(yùn)行的列車而言最重要的作業(yè)之一便是在車站的定位停車，通常司機(jī)在制動(dòng)時(shí)全憑直覺估計(jì)到停車點(diǎn)的距離，根據(jù)當(dāng)時(shí)的速度來推算減速度，也既完全按“記憶模式”來操作制動(dòng)閥，要做到定位停車是相當(dāng)困難的，所以必須研究列車自動(dòng)定位停車，尤其對(duì)于設(shè)置站臺(tái)屏蔽門的城市軌道交通尤為重要。7/7/202211 定位停車控制一般采用距離控制方式為多，所謂距離控制方式是根據(jù)制動(dòng)開始點(diǎn)到定位停車點(diǎn)之間的距離以及列車速度、列車重量、天氣情況、空走時(shí)間、線路條件時(shí)算出制動(dòng)模式。在定位停車點(diǎn)的附近進(jìn)行階段緩解，以不斷修正停車位置的誤差，來保證定點(diǎn)停車。7/7/202212 為了保證列車

6、能在車站定位停車，一般應(yīng)在車站內(nèi)設(shè)有地面標(biāo)志器（如圖3-5所示），當(dāng)列車接近車站時(shí)，它首先檢出離停車點(diǎn)350m的最外方的標(biāo)志器(110kHz，140kHz)，從而啟動(dòng)車站制動(dòng)曲線并點(diǎn)亮司機(jī)操作臺(tái)上的程序停車表示燈，列車通過離停車點(diǎn)150m中間標(biāo)志器(120kHz，150kHz)和離停車點(diǎn)25m的內(nèi)方標(biāo)志器(160kHz)時(shí)分別更新制動(dòng)曲線，而當(dāng)列車對(duì)位天線檢出8m標(biāo)志(14.4kHz)時(shí)， 7/7/202213 再次更新制動(dòng)曲線，一旦車輛對(duì)天線直接位于地面對(duì)位線圈，控制列車精確定位停車，這時(shí)地面向列車發(fā)送對(duì)位信息(13.2kHz)，車輛檢出此信號(hào)時(shí)，ATO將設(shè)定常用全制動(dòng)并啟動(dòng)開門程序，當(dāng)車門

7、打開，程序停車表示燈將熄滅。如果跳停生效，說明列車在該站不停，所以跳停表示燈點(diǎn)亮，程序停車表示燈不亮而且標(biāo)志器的輸入不起作用，列車根據(jù)ATP/ATS速度命令下運(yùn)行。 7/7/2022147/7/202215 在程序停車正在作用時(shí)，車站停車功能還可以通過司機(jī)按下跳停按鈕來取消，即在列車對(duì)位信號(hào)生成前，在任何時(shí)間都可以人工取消一次程序停車，跳停的輸入，不論由ATS還是由人工輸入，只能取消一個(gè)車站停車。7/7/2022164.車門控制及站臺(tái)屏蔽門的開啟 當(dāng)列車停于定位停車的允許精度范圍內(nèi)時(shí)，列車的定位天線聯(lián)向站臺(tái)定位發(fā)送器和接收器，站臺(tái)定位發(fā)送器向車輛定位接收器發(fā)送列車停站信號(hào)，ATO子系統(tǒng)確認(rèn)列車

8、到達(dá)指定的定位區(qū)域后，將該信號(hào)傳給ATP子系統(tǒng)，以保證列車制動(dòng)。當(dāng)ATP子系統(tǒng)檢查完開門條件，允許車輛開門并給出命令后，ATO自動(dòng)打開車門。7/7/202217 有了車門打開信號(hào)后，車輛定位發(fā)送器改發(fā)屏蔽門信號(hào)，當(dāng)站臺(tái)定位接收器收到此信號(hào)，通過調(diào)節(jié)屏蔽門繼電器將與列車車門位置與數(shù)量都相對(duì)的屏蔽門打開，屏蔽門和車門的開門時(shí)間應(yīng)在小于1秒時(shí)間內(nèi)同步啟動(dòng)，關(guān)閉時(shí)間應(yīng)大致相同。7/7/2022185.自動(dòng)折返 列車自動(dòng)折返可以由ATO控制并受ATP的監(jiān)督。無人駕駛的列車自動(dòng)地從站臺(tái)線駛?cè)胝鄯稻€并停下，在換端之后列車轉(zhuǎn)回車站進(jìn)入另一站臺(tái)線。7/7/2022194-4 ATS子系統(tǒng) 一、概述 現(xiàn)代城市軌道

9、交通系統(tǒng)是一個(gè)在高載客量、高密度下運(yùn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)，列車之間的運(yùn)行間隔甚至已經(jīng)縮短至2min以下。對(duì)這樣的系統(tǒng)已經(jīng)完全無法采取人工方式進(jìn)行調(diào)度和管理。列車自動(dòng)監(jiān)控(Automatic Train Supervision)系統(tǒng)正是為了滿足這樣的需求而開發(fā)的一種基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的、智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)。7/7/202220 ATS系統(tǒng)是整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)核心，在ATP(列車自動(dòng)防護(hù))、ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)系統(tǒng)的支持下完成對(duì)列車運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)控，它負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制線路中所有列車的運(yùn)行狀態(tài)。ATS由一個(gè)位于控制中心（OCC）的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及每個(gè)車站的現(xiàn)地設(shè)備(現(xiàn)地ATS)組成。在通常情況下，地鐵

10、提供一個(gè)列車和地面之間的雙向數(shù)據(jù)交換，供停站、出發(fā)、排列進(jìn)路和中央控制設(shè)備監(jiān)督使用。 7/7/202221 ATS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換媒介便是車地通信（TWC）信息交換系統(tǒng)。ATS系統(tǒng)自動(dòng)負(fù)責(zé)運(yùn)行列車的進(jìn)路控制、列車跟蹤、運(yùn)行圖編制以及列車運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，只有在系統(tǒng)或設(shè)備故障時(shí)才需要監(jiān)控人員的人工介入，因此可極大地降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和自動(dòng)化程度。 7/7/202222二、系統(tǒng)主要功能 ATS系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)主要包括進(jìn)路控制、列車移動(dòng)監(jiān)督、運(yùn)行圖管理、運(yùn)行調(diào)整、旅客向?qū)?、仿真培?xùn)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理等方面。7/7/2022231.進(jìn)路控制 系統(tǒng)可根據(jù)列車目的地，由系統(tǒng)自動(dòng)建立進(jìn)路，系

11、統(tǒng)也可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及最大限度地提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率原則采取不同的進(jìn)路選擇方式，一種即由系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行圖、列車識(shí)別號(hào)或者列車接近條件自動(dòng)設(shè)置，也可通過控制中心（OCC）或車站值班員手動(dòng)設(shè)置。7/7/202224 （1）自動(dòng)設(shè)置進(jìn)路：分兩種情況加以考慮，對(duì)于列車常規(guī)運(yùn)行方向上的緊急渡線道岔入口，由聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)車輛的通過情況自動(dòng)排列進(jìn)路，ATS系統(tǒng)無須給出進(jìn)路設(shè)置指令；對(duì)于終端站、維修場(chǎng)和交叉點(diǎn)的道岔入口，必須由ATS系統(tǒng)根據(jù)列車識(shí)別號(hào)中包含的目的地代碼生成進(jìn)路控制指令，交由現(xiàn)地聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行。7/7/202225 （2）人工設(shè)置進(jìn)路：當(dāng)列車需通過常規(guī)運(yùn)行方向的反向渡線時(shí)，必須由ATS系

12、統(tǒng)通過人工設(shè)置進(jìn)路。對(duì)于一個(gè)高度自動(dòng)化的列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)來說，當(dāng)系統(tǒng)中的所有運(yùn)營(yíng)列車均依照事先編制好的實(shí)施運(yùn)行圖正點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，可按照運(yùn)行圖中規(guī)定的每輛列車在線路中通過的具體時(shí)間和運(yùn)行方向自動(dòng)設(shè)置道岔位置和信號(hào)燈狀態(tài)。 通常情況下，系統(tǒng)按照列車的接近條件自動(dòng)設(shè)置進(jìn)路。系統(tǒng)通過由列車跟蹤系統(tǒng)獲得的列車識(shí)別信息和列車所處的軌道區(qū)段，自動(dòng)生成前方道岔區(qū)段的進(jìn)路控制指令。7/7/2022262.列車移動(dòng)監(jiān)督 列車移動(dòng)監(jiān)督實(shí)際上是用計(jì)算機(jī)再現(xiàn)列車的運(yùn)行，系統(tǒng)通過跟蹤列車對(duì)軌道區(qū)間的占用情況和區(qū)間內(nèi)道岔的實(shí)際位置自動(dòng)完成對(duì)控制區(qū)段內(nèi)的列車身份確認(rèn)，并對(duì)由現(xiàn)場(chǎng)傳來的列車識(shí)別號(hào)進(jìn)行校核。相應(yīng)列車的識(shí)別號(hào)將顯示在占

13、用軌道旁的識(shí)別號(hào)顯示窗口，以將所有運(yùn)營(yíng)列車的實(shí)際位置通知監(jiān)控人員。列車的移動(dòng)監(jiān)督主要由以下幾個(gè)步驟7/7/202227 （1）列車初始化：系統(tǒng)在列車投入運(yùn)營(yíng)之前需對(duì)該列車進(jìn)行身份確認(rèn)和登記。處于發(fā)車轉(zhuǎn)換軌中的列車通過車地通信系統(tǒng)（TWC）將該列車的有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)往控制中心（OCC），控制中心（OCC）將運(yùn)行時(shí)刻表中下一列列車的車次號(hào)賦予該列車。對(duì)于脫離正常運(yùn)營(yíng)線路進(jìn)入車輛段或維修廠的列車將停止跟蹤，并從運(yùn)行時(shí)刻表中刪除該車次號(hào)。7/7/202228 （2）列車號(hào)移動(dòng)：列車在系統(tǒng)中的移動(dòng)導(dǎo)致軌道電路占用狀態(tài)的變化。ATS系統(tǒng)采集軌道顯示、道岔、進(jìn)路、列車運(yùn)行等數(shù)據(jù)，通過列車跟蹤算法推算出列車的運(yùn)動(dòng)狀

14、態(tài)，列車識(shí)別號(hào)自動(dòng)地跟隨列車移動(dòng)而移動(dòng)。7/7/202229 （3）正確列車識(shí)別：PTI功能可改善ATS系統(tǒng)的列車跟蹤算法精度。當(dāng)列車在車站停靠時(shí)，車載信息通過車地通信系統(tǒng)發(fā)往控制中心（OCC）。ATS系統(tǒng)確認(rèn)接收數(shù)據(jù)與系統(tǒng)跟蹤的列車號(hào)數(shù)據(jù)的一致性，以確保對(duì)列車的正確跟蹤。7/7/2022303. 運(yùn)行圖管理 系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)日的運(yùn)營(yíng)需求自動(dòng)排出每日的運(yùn)行計(jì)劃。系統(tǒng)應(yīng)具有10種以上基本運(yùn)行圖，通過調(diào)用這些基本運(yùn)行圖并在進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置以后，監(jiān)控人員可很方便地獲得當(dāng)天的實(shí)施運(yùn)行圖。列車運(yùn)行后獲得的實(shí)跡運(yùn)行圖由機(jī)器實(shí)時(shí)記錄保存，需要時(shí)可輸出查看。所有基本運(yùn)行圖和實(shí)施運(yùn)行圖均可由監(jiān)控人員進(jìn)行離線修改和

15、維護(hù)。運(yùn)行圖是系統(tǒng)運(yùn)行的依據(jù)與核心。運(yùn)行圖管理主要包括以下子功能：7/7/202231(1)基本數(shù)據(jù)和分部時(shí)刻表數(shù)據(jù)的顯示 基本數(shù)據(jù)包括列車在區(qū)間的運(yùn)行時(shí)分，車站停車時(shí)間，列車折返運(yùn)行時(shí)間及折返停站時(shí)間的最大值、最小值以及缺省值供調(diào)度人員選擇；分部時(shí)刻表數(shù)據(jù)包括每天的運(yùn)營(yíng)開始車站及開始時(shí)間；每個(gè)運(yùn)營(yíng)間隔的開始、結(jié)束時(shí)間以及間隔時(shí)間；有關(guān)折返車站白天、晚上停放的列車數(shù)量。7/7/202232 （2）運(yùn)行圖編輯和修改：系統(tǒng)提供編輯、修改基本運(yùn)行圖的實(shí)用工具，有關(guān)工作人員可以根據(jù)上述基本數(shù)據(jù)的輸入，對(duì)運(yùn)行圖進(jìn)行編輯，可以十分方便地生成每日的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃。對(duì)于已經(jīng)存在的運(yùn)行圖，操作員可以進(jìn)行復(fù)制、修改和存

16、儲(chǔ)，并可以增加或刪減實(shí)際運(yùn)行圖中已經(jīng)存在的列車。 7/7/202233 （3）運(yùn)行圖記錄、顯示和打?。毫熊囋诿恳卉囌镜牡健l(fā)時(shí)刻均作為數(shù)據(jù)庫(kù)的一條記錄，并可在此基礎(chǔ)上生成列車的實(shí)跡運(yùn)行圖，計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)行圖均可在系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)顯示并打印。 （4）運(yùn)行記錄訪問：管理人員可通過檢索所有的運(yùn)營(yíng)記錄數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀況加以分析、比照，以指定更為合理有效的運(yùn)行計(jì)劃。7/7/2022344.運(yùn)行調(diào)整 當(dāng)列車運(yùn)行偏離運(yùn)行圖時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整列車的停站時(shí)間。當(dāng)偏離誤差較大時(shí)，可由調(diào)度員人工介入，指定列車的停站時(shí)間和區(qū)間走行時(shí)間，或?qū)ο到y(tǒng)實(shí)施運(yùn)行圖進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)行調(diào)整可手動(dòng)或自動(dòng)完成，具體調(diào)整策略包括：改變運(yùn)行等級(jí)；

17、改變停站時(shí)間；增減車次；時(shí)刻表偏移等等。 7/7/202235 列車自動(dòng)運(yùn)行調(diào)整可根據(jù)列車偏離時(shí)刻表的程度大小自動(dòng)決定所采用的調(diào)整策略。由于車輛性能、線路條件和站停時(shí)間等約束，當(dāng)這種誤差較大時(shí)，往往不可能一次性調(diào)整到位。因此，系統(tǒng)需要采取彈性的調(diào)整策略，通過改變前后多輛列車的運(yùn)行狀態(tài)，逐步消除當(dāng)前列車的運(yùn)行偏差對(duì)系統(tǒng)總體的影響 。7/7/202236 當(dāng)調(diào)度人員人工介入時(shí)，可通過在車站設(shè)置扣車命令或設(shè)置列車跳停命令，使下一列車不停站通過等方式進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)偏差較大時(shí)，調(diào)度人員甚至可以關(guān)閉列車的自動(dòng)調(diào)整功能，在系統(tǒng)限定的最大值與最小值范圍內(nèi)，人工設(shè)置列車的區(qū)間運(yùn)行和停站時(shí)分，或者使列車不停站通過任

18、選的一些車站等。 7/7/2022375.旅客向?qū)?系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)行時(shí)刻表設(shè)定的信息和運(yùn)行中的列車交通狀況，通過乘客信息系統(tǒng)向乘客提供自動(dòng)、實(shí)時(shí)、可視及廣播告示，例如在每個(gè)車站的旅客信息顯示牌中顯示相關(guān)列車的到發(fā)站時(shí)間和行駛目標(biāo)，并能根據(jù)需要顯示特定的警告信息。7/7/2022386. 仿真與培訓(xùn) 仿真系統(tǒng)通過提供仿真的列車控制環(huán)境，為列車模擬提供各種站場(chǎng)、列車基本數(shù)據(jù)以及一系列信號(hào)狀態(tài)數(shù)據(jù)和列車移動(dòng)數(shù)據(jù)，并針對(duì)操作人員對(duì)各種不同情況下的列車運(yùn)行方式和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)行的操作做出響應(yīng)，也可對(duì)所編制的運(yùn)行計(jì)劃和控制算法進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)可用于培訓(xùn)行車調(diào)度人員的正常操作和事故演習(xí)，提高運(yùn)行人員的實(shí)際操

19、作技能，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提高運(yùn)行分析和意外突發(fā)事故處理能力。 7/7/2022397.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理 ATS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理將ATP終端圖形顯示、邏輯計(jì)算和數(shù)據(jù)維護(hù)有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。它包含全部的站場(chǎng)數(shù)據(jù)、時(shí)刻表數(shù)據(jù)、全部車輛的信息和不斷變化的列車信息、交通狀況信息及信號(hào)點(diǎn)狀態(tài)等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理可提供以下報(bào)告或記錄：列車信息管理，車輛運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)營(yíng)里程；正點(diǎn)率統(tǒng)計(jì)；交通狀態(tài)記錄；操作人員操作記錄；重大、突發(fā)事件記錄；設(shè)備故障等。7/7/202240三、系統(tǒng)運(yùn)行模式 ATS系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的指揮中樞，其系統(tǒng)的可靠性和高可用性對(duì)保證整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率至關(guān)重要。當(dāng)系統(tǒng)中的某些單元出現(xiàn)故障或運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)必須具備相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。ATS系統(tǒng)采用高可靠性的