列车新技术

列车自动控制系统(ATC)2008年4月28日，一场近10年来中国铁路行业罕见的列车相撞事故在胶济铁路上瞬间发生，给国家和人民生命财产安全造成重大损失。“通过调阅T195次列车运行记录监控装置数据，该列车实际运行速度每小时超速51公里。”29日，刚刚被任命为济南铁路局局长的耿志修说。在已经基本实现自动控制的特快列车身上，为什么发生“超速”行驶这样颇为低级的错误呢？列车自动控制系统究竟是怎样工作的，有多大用处，本专题将为您详细介绍ATC系统通过将ATP、ATO、ATS三个子系统有机地结合起来维持列车运行，三个子系统由中央控制中心的计算机来协调构成车线实时控制系统。一、GRS的ATP子系统ATP确保列车安全运行，检测列车位置和设置限制速度确保列车的运行间隔。根据线路坡度和曲线半径确定速度。ATP在列车行进前检查进路上的所有道岔是否锁闭在预定位置，当发生列车争用闭塞区间时ATP确保一个闭塞区间内只有一个列车占用1、列车检测列车的存在如位置由轨道电路检测。此外，轨道电路也检测断轨。轨道电路划分为闭塞，每个闭塞通常由一个轨道电路组成(最长闭塞除外)。采用无绝缘节作为闭塞分界将使乘坐平稳并减少线路维护工作量。阻抗连接变压器(WEE—Z—BOND)的作用是连接轨道电路建立轨道电路的闭塞边界。此外，阻抗连接变压器也用于传送音频自动速度指令。在轨道电路的列车进入端阻抗连接变压器相当于一个接收器，在轨道电路的列车离去端作用相当于一个发送器，如果从发送器来的信号没有被列车的轮轴短路，轨道继电器励磁吸起，表示轨道电路空闭，一旦列车进入，轨道电路被占用，轨道继电器落下，发送ATP速度指令。速度指令在发送端和列车的第一个轮轴之间构成回路，列车头部的ATP接收线圈感应到轨道电路中的音频能量——即速度指令。轨道电路的频率是按规定配置的。2、速度指令速度指令在轨道电路中表现为音频能量所引起的磁场。存在于发送端至列车头部的第一个轮轴之间的轨道电路中，存在的时机是轨道电路被占用，轨道继电器失磁。影响速度指令的因素是前边进路区段的最大允许速度和道岔的位置。如在曲线处的一个速度限制等。如果前边的闭塞未出清，适宜为指令使列车停车。如果轨道电路中没有ATP指令发送，列车将视作停车指令。3、车载ATP设备执行(1)接收和译解限制速度指令(2)测量列车速度，将该速度与限制速度进行比较(3)在超速或系统出错影响安全时，切除牵引控制并启用全常用制动二、GRS的ATS子系统ATS经由各个车站控制列车的出发和到达，由轨旁设备和控制中心设备对列车实行自动调度和按运行图运行，并完成运行调整，控制中心的显示。由ATS提供的数据更新，数据同时提供给中央控制计算机中为程序，编辑列车运行统计。1、ATS和列车的通信由沿线的——轨车地通信系统(TWC)提供。通信链路在阻抗变压器和轨道之间形成和ATP速度指令信道不同的是，链路信道是双向的，即信道提供了从列车至轨旁设备的通信和轨旁设备至列车的通信。链路信号在旅客站和接近联锁区经由阻抗连接变压器送入轨道中，在某些特定线路和车场，为了提供轨旁和列车的通信，用沿着轨道内侧设置的环形线圈取代阻抗连接变压器的功能。从轨旁设备至列车，链路发送：列车号、列车目的地、列车长度、列车停站和站检查信号、列车号和目的地数据由控制中心计算机以数据形式存储，列车在站停车时，车号报告给控制中心，计算机根据闭塞占用情况追踪列车。当列车在旅客站报告车次时，计算机校验列车号，并由车站和二站之间的车号保持对列车的追踪，当列车报告且停在一个旅客站时，发送车号和“列车停站”标志，计算机对照时刻表检查列车到站时间。如果列车超过时刻表允许的偏移量，计算机采取自动调整措施或者决定是否向控制中央调度人员报告问题及解决方案在列车存储器中的目的地数据用于控制列车的目的地标志，同时也发送给轨旁设备，经由链路提前在通过区域建立进路(常常有多种进路方案可供选择)。运行等级调整数据是计算机控制列车保证列车按时刻表运行的方法之一。列车有1O个可供选择的速度由ATS系统指定，在任意二个旅客站，ATS系统能在速度的4个之中选择，根据二个车站之间的列车运行时间计算机选用4个之中的最佳速度，然后发送给列车。在旅客站，速度指令将允许列车准时到达下一个车站，对于接收到的和存储的ATS速度指令，控制设备决定列车响应ATP速度指令或ATS速度指令中较低的一个。此外，运行等级调整也包括选择理想的加速率。2、FLYBY接收器和发送器列车接近车站为一个点时，要求办理进路发送列车的目的地，经由链路，至一个轨旁“FLYBY”接收器，目的地数据引起自动联锁控制并为列车建立正确的进路。但一个列车接近一个终端旅客站但车站已由前边的列车占用时，“FLYBY”发送器发送闪光信号校准速度指令给接近列车。使列车减速给车站更多的时间等待列车出清，避免列车停车三、GRS的AT0子系列车自动运行系统（AutomaticTrainOperation，简称ATO）ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，在ATP系统的保护下，根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。(1)自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。(2)在ATS监控范围的入口及各站停车区域（含折返线、停车线）进行车—地通信，将列车有关信息传送至ATS系统，以便于ATS系统对在线列车进行监控。(3)控制列车按照运行图进行运行，达到节能及自动调整列车运行的目的。(4)ATO自动驾驶时实现车站站台定点停车控制、舒适度控制及节省能源控制。(5)能根据停车站台的位置及停车精度，自动地对车门进行控制。(6)与ATS和ATP结合，实现列车自动驾驶、有人或无人驾驶。在列车接近方向的车站设置有四个标志器。第一个设置在350米处，作用是列车到达此地开始产生停车曲线和传递接近的坡度信息；第二个设置在150米处，作用是更新停车曲线的位置参数；第三个设置在25米处和一个站台标志器线圈；第四个设置在8米处的标志器结合对停车曲线作出最终更正实现精确的定位置停车。第三个标志器改变坡度信息和触发车上预告，二、三标志器发送列车型号/站台定位或列车跳停信号。通常有五个不同数值的坡度信息从轨旁传送到位于坡度和曲线变化点的列车标志器，列车由引起车载标志检测器产生振荡的频率来识别每一个标志器。标志器是无源的，二、三标志器的调谐频率的转换按需要配置。轨旁控制电路指明目标停车点，目标停车点是随列车组合长度的变化而改变，站台上有三个停车位置：第一适宜停车点，最远停车点和位于站台中央的停车点。1、车门操作系统(DOS)当列车完全停靠在站台上，且所有的车门是在站台限界内时，车门自动打开。ATO、ATP和链路系统一起实现自动功能。由于车门控制涉及到旅客的安全。系统的合作以一种故障——安全方式。特别是用门逻辑来防止列车停在车站之间的区间或在站台上没有专有标志时打开车门。2、列车调度在旅客站列车调度是一个局部功能。独立于控制中心，站台上设置的扣车计数器随着列车的来到和车门打开开始计时。俟计时到时车门关闭即启动列车。在一些车站设置有调度器，目的是确保列车在出发时间到时才发车。调度器带有状态时钟程序器、周日、星期天和假日计划存储在机器中，控制中心和车站控制二者均能选择这三个运行计划中的任一个。控制中心计算机在必要时通过调度干预列车，使列车按计划运行，它通过增减列车来调整计划、调整扣车时间。干预不可能由计算机单独完成，而需要由中央控制人员确认实施。ATC组成及功能列车自动控制系统（AutomaticTrainControl，简称ATC）一般有一下几个部分组成：1、列车自动监控系统（AutomaticTrainSupervision，简称ATS）ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能：(1)通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。(2)根据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。(3)列车识别跟踪、传递和显示功能。系统能自动完成正线区段内列车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车—地通信向ATS发送识别号等信息。(4)列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。能根据列车运行实际的偏离情况，自动生成调整计划供调度员参考或自动调整列车停站时分，控制发车时间。(5)ATS中央故障情况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或根据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。(6)在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端，向车辆段管理及行车人员提供必要的信息，以便编制车辆运用计划和行车计划。(7)列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。(8)能在中央专用设备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打印。(9)能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。(10)向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。