列车运行控制系统 - 7.1

1第七章城市轨道交通系统2主要内容城市轨道交通系统城市轨道交通工程ATC系统地铁其他自动化系统ATOATPATSCBI有轨电车信号系统CBTC系统城市轨道交通工程城市轨道交通工程供电系统车辆段车站建筑环控系统信号系统通信系统给水与排水系统车辆结构工程土木、隧道工程机电工程AFC城市轨道交通工程车站建筑形式：地下、地面、高架站台形式：岛式站台侧式站台城市轨道交通工程车辆段出入段线停车库线试车线联络线洗车库维修线•大修线•定修线•临修线•静调线办公及生活区城市轨道交通工程车辆A型、B型车Tc司机车Mp受电动力车M拖车例如：6节编组Tc-Mp-M-M-Mp-Tc车辆基本组成：•车体•转向架•车钩－缓冲连接•受流装置•车辆内部设备•车辆电气系统城市轨道交通工程供电系统高压供电源系统•110kV专用主变电所•分散供电10kV牵引供电系统600V，750V，1500V•牵引变电所•牵引网架空网接触轨(第三轨)动力照明供电系统•降压变电所•动力照明380V/220VSCADA电力监控系统城市轨道交通工程通信系统调度指挥通信系统•有线调度电话•站间行车电话，又称闭塞电话•区间电话无线通信系统•正线•车辆段其它•公务通信•广播•治安•电视监视系统•其它传输系统城市轨道交通工程环控系统通风与空调系统FAS防排烟消防系统BAS环境监控系统屏蔽门系统机电系统的关联性示例：FAS需与给排水系统高度关联城市轨道交通工程给水与排水系统给水系统•生产、生活给水•消防栓给水系统•自动喷淋给水系统•空调冷却循环水In：城市自来水排水系统•结构渗漏水•消防•生产•生活废水•主排水泵站•辅助排水泵房•污水泵房•临时排水泵房Out：市政下水道城市轨道交通工程AFC自动售检票系统自动售检票系统•清分中心•线路中心•车站系统软件系统•AFC应用软件系统•其他支持系统专用设备•自动售检票机•闸机•半自动售票机•编码机等城市轨道交通工程信号系统传统信号系统•信号装置(机)•联锁设备•轨道电路•闭塞机制•自动停车装置•调度集中装置现代信号系统CBTC•ATP列车自动防护•ATO列车自动操纵•ATS列车自动监视•控制中心子系统•车站及轨旁子系统•车载子系统•车辆段子系统•DCS通信子系统•后备模式城市轨道交通工程列车自动控制（ATC）列车自动控制系统（ATC，AutomaticTrainControl）列车自动防护（ATP，AutomaticTrainProtection）列车自动运行（ATO，AutomaticTrainOperation）列车自动监控（ATS，AutomaticTrainSupervision）列车自动控制系统ATC是集行车调度指挥、控制和现代化运输管理一体化的综合化系统。列车自动控制系统ATCATC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、ATP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。中央控制室车站控制室ATO——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。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……）。ATP——列车自动防护子系统ATP子系统是安全地实现地铁列车高密度高速度运行所必备的车上信号设备，也是ATC系统的核心。轨旁ATP发送和接收各种行车命令，确保列车的运行安全，完成列车运行进路控制、速度控制和实现列车间隔控制，车载ATP接受轨旁ATP设备传递的指令信息，进行列车运行的超速防护，与ATO配合，实现列车的自动控制和定位停车。车载ATC列车自动防护（ATP）接收天线(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。ATC系统包括五个原理功能(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。ATC系统包括五个原理功能固定闭塞式将线路划分为固定的闭塞分区阶梯速度码模式曲线速度码模式不同闭塞制式的ATC系统不同闭塞制式的ATC系统准移动闭塞式ATC•前行列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式•列车通过时提供绝对位置信息提高后续列车的定位精度•在相邻定位标志之间，列车的相对位置由安装在列车上的轮轴转数累计连续测得•可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车也可以通过这一距离合理地采取减速或制动，提高线路使用效率一、不同闭塞制式的ATC系统准移动闭塞式ATC•前行列车的定位仍沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式•列车通过时提供绝对位置信息提高后续列车的定位精度•在相邻定位标志之间，列车的相对位置由安装在列车上的轮轴转数累计连续测得•可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车也可以通过这一距离合理地采取减速或制动，提高线路使用效率移动闭塞式ATC•区间不分割、根据连续检测先行列车位置和速度进行列车运行间隔控制的列车安全系统•不是没有间隔点，实际上该系统把先行列车的后部看作是假想的闭塞区间•后续列车的速度曲线随着目标点的移动而实时计算，后续列车到先行列车的保护段后部之间的距离等于列车制动距离加上列车制动反应时间内驶过的距离。不同闭塞制式的ATC系统移动闭塞式ATC虚拟闭塞分区=列车的长度+最大制动距离+防护距离。不同闭塞制式的ATC系统不同结构的ATC系统•在地面设置应答器，当列车驶过地面应答器•车载应答器与地面应答器对准时，车载应答器通过电磁感应的方式将能量传递给地面应答器•地面应答器的内部电路开始工作，将所存数据仍通过电磁感应传送到车上•列车计算机系统根据所得到的数据计算制动曲线点式ATC系统点式ATC系统ATP中央处理单元测速传感器车载应答器地面应答器轨旁电子单元（LEU）信号机或联锁设备点式ATC系统速度控制点式ATC系统优点地面应答器无源高信息容量结构简单安装灵活价格低缺点难以胜任高密度情况后续列车通过地面应答器前方有车算出一条制动曲线后续列车驶过，前车已驶离后续列车已经通过地面应答器后续列车不能得到新的信息只能减速到下一个地面应答器不同结构的ATC系统•用不同频率代表不同的允许速度•控制中心通过信息传输媒体把将列车的最大允许速度直接传到车上•信息的传递和车上信息的处理简单•速度分级是阶梯式的连续式ATC系统（速度码）连续式ATC系统（速度码）P发送f1接受f4速度码P发送f4接受f3速度码P发送f3接受f2速度码P发送f2接受f1速度码行车方向f1f3f2来自控制中心f4P-轨道线圈连续式ATC系统速度控制(速度码)60402060/6060/6060/4040/2020/00/0注：图中“40/20”是区段的“入口/出口”速度二、不同结构的ATC系统•数字音频轨道电路•距离码系统从地面传至车上前方目标距离的一系列数据•车载设备计算传来的信息，实时计算允许速度曲线，并按此曲线控制•速度监控实时、无级，实现平稳驾驶连续式ATC系统（距离码）连续式ATC系统（距离码）ATP行车方向轨旁连接盒轨旁连接盒联锁连续式ATC系统速度控制（距离码）604020列车驾驶模式列车驾驶模式•正线上列车运行的正常模式•列车能够正常接收ATP/ATO信息•自动控制列车启动、加速、制动，定位停车和车门、屏蔽门的开启•列车司机主要任务是观察•只需要观察线路情况，发现异常及时处理•列车司机将模式开关选择至ATO位，司控器至于“0”位，按压ATO启动按钮大于2秒，启动列车自动驾驶模式（ATO）•司机在ATP的监督下使用司机控制器平稳操纵列车运行•列车启动、加速、常用制动、开门等都由司机操作•ATP设备实时监督列车速度，当列车接近ATP限制速度时给出警告或超速时ATP自动启动紧急制动，直到停车ATP监督下的人工驾驶模式（CM）列车驾驶模式•受约束的人工操作，必须“谨慎运行”•在这种模式下，列车由司机根据轨旁信号驾驶，ATP仅监督允许的最大限速值•该运行模式在列车在车辆段范围内运行、正线运行中联锁设备等发生故障时列车在正线退行时使用限制人工驾驶模式（RM）列车驾驶模式•不受限制的人工驾驶（无ATP监督）模式•用于车载ATP设备故障以及车载设备测试情况下完全关断时的列车驾驶•列车由司机根据轨旁信号和调度员的口头指令驾驶的，没有速度监督•在此模式下，列车由司机人工驾驶，ATP的紧急制动输出被车辆控制系统切断•没有ATP保护措施；使用这种模式必须进行登记，此时列车运行安全完全由司机负责非限制人工驾驶模式（URM）列车驾驶模式•列车到达折返站时，选用此模式实现列车的自动折返•在规定停站时间结束后，司机选择模式开关到AR位，按压“自动折返”按钮启动，列车自动进入折返线并停车•折返进路具备后，列车自动进入折返线发车到站台并打开车门和屏蔽门列车自动折返模式（AR）列车驾驶模式列车自动防护（ATP）列车自动防护（ATP）ATP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是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全的原则。一、ATP的基本原理列车超速防护v1v0v2v3速度距离V0:允许的最大速度V1，音响警报，司机减速到V0以下，一切正常V2，常用制动，降速到V0以下V3，紧急制动，直到停车ATP的基本原理目标速度和目标距离•ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标距离”•通知列车前方有多少个未占用的区段•车载ATP车载设备调用存储器里的信息，决定在列车任何时刻列车的运行速度和可以运行的最远距离•确保在抵达障碍物或限制区之前安全停车ATP的基本原理ATP的基本原理•一级制动时按目标距离制动的。根据前行列车的距离、目标距离、列车参数和线路参数等，有计算机计算出列车的制动曲线•分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型制动模式ATP的基本原理阶梯分级制动ATP的基本原理曲线分级制动ATP的基本原理一级制动ATP的基本原理测速与测距•测速是通过路程脉冲发生器、光电式传感器等完成的•测距是通过测速和轮径完成的，同过测速设备获得车轮旋转的次数，考虑运行方向和车轮直径来计算走行距离ATP的基本原理速度限制•固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储存着整条线路上的固定限速区信息决定了“目标距离”运作模式下的可能给出的最优行车间隔。•限制速度在某些条件下（施工