列車自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)筆記

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)第一節(jié) 綜述一、組成和功能列車自動(dòng)控制（ATC Automatic Train Control）系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：列車自動(dòng)防護(hù)（ATP Automatic Train Protection）、列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO Automanc Train Operation）、列車自動(dòng)監(jiān)控（ATSAutomatic Train Supervision）。ATC系統(tǒng)包括五個(gè)原理功能：ATS功能、聯(lián)鎖功能、列車檢測(cè)功能、ATC功能和PTI（列車識(shí)別）功能。（1）ATS功能：可自動(dòng)或由人工控制進(jìn)路，進(jìn)行行車調(diào)度指揮，并向行車調(diào)度員和外部系統(tǒng)提供信息。ATS功

2、能主要由位于OCC（控制中心）內(nèi)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。（2）聯(lián)鎖功能：響應(yīng)來(lái)自ATS功能的命令，在隨時(shí)滿足安全準(zhǔn)則的前提下，管理進(jìn)路、道岔和信號(hào)的控制，將進(jìn)路、軌道電路、道岔和信號(hào)的狀態(tài)信息提供給ATS和ATC功能。（3）列車檢測(cè)功能：一般由軌道電路完成。（4）ATC功能：在聯(lián)鎖功能的約束下，根據(jù)ATS的要求實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的控制。ATC功能有三個(gè)子功能：ATPATO軌旁功能負(fù)責(zé)列車間隔和報(bào)文生成；ATPATO傳輸功能負(fù)責(zé)發(fā)送感應(yīng)信號(hào)，它包括報(bào)文和ATC車載設(shè)備所需的其他數(shù)據(jù)；ATPATO車載功能負(fù)責(zé)列車的安全運(yùn)營(yíng)、列車自動(dòng)駕駛，且給信號(hào)系統(tǒng)和司機(jī)提供接口。（5）PTI功能：是通過(guò)多種渠道傳輸和接收各種數(shù)據(jù)

3、，在特定的位置傳給ATS，向ATS報(bào)告列車的識(shí)別信息、目的號(hào)碼和乘務(wù)組號(hào)和列車位置數(shù)據(jù)，以優(yōu)化列車運(yùn)行。二、水平等級(jí)為確保行車安全和線路最大通過(guò)能力，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，一般最大通過(guò)能力小于30對(duì)h的線路宜采用ATS和ATP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行車指揮自動(dòng)化及列車的超速防護(hù)。在最大通過(guò)能力較低的線路，行車指揮可采用以調(diào)度員人工控制為主的CTC（調(diào)度集中）系統(tǒng)。最大通過(guò)能力大于30對(duì)h的線路，應(yīng)采用完整的ATC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行自動(dòng)化。ATO系統(tǒng)對(duì)節(jié)能、規(guī)范運(yùn)行秩序、實(shí)現(xiàn)運(yùn)行調(diào)整、提高運(yùn)行效率等具有重要的作用，但不同的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)或不設(shè)ATO會(huì)使運(yùn)營(yíng)費(fèi)用差異較大，不過(guò)即使是通過(guò)能力為30對(duì)幾的線

4、路，有條件時(shí)也可選用ATO系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要，信號(hào)系統(tǒng)還應(yīng)滿足最大通過(guò)能力為40對(duì)的總體要求。對(duì)于城市軌道交通，通過(guò)能力的發(fā)揮往往受制于折返能力，而折返能力與線路條件、車輛狀態(tài)、信號(hào)系統(tǒng)水平等因素有關(guān)。因此，通過(guò)能力要求較高時(shí)，折返能力需與之相適應(yīng)，必須對(duì)上述因素進(jìn)行綜合研究、設(shè)計(jì)。（3）ATC系統(tǒng)構(gòu)成水平的選擇按前述原則執(zhí)行。三、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)按閉塞制式，城市軌道交通ATC可分為：固定閉塞式ATC系統(tǒng)、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞式ATC系統(tǒng)和移動(dòng)閉塞式ATC系統(tǒng)。1固定閉塞固定閉塞將線路劃分為固定的閉塞分區(qū)，不論是前、后列車的位置還是前、后列車的間距，都是用軌道電路等來(lái)檢測(cè)和表示，線路條件和列車參

5、數(shù)等均需在閉塞設(shè)計(jì)過(guò)程中加以考慮，并體現(xiàn)在地面固定區(qū)段的劃分中。由于列車定位是以固定區(qū)段為單位的（系統(tǒng)只知道列車在哪個(gè)區(qū)段中，而不知道在區(qū)段中的具體位置），所以固定閉塞的速度控制模式必然是分級(jí)的，即階梯式的。在這種制式中，需要向被控列車“安全”傳送的只是代表少數(shù)幾個(gè)速度級(jí)的速度碼。固定閉塞方式，無(wú)法滿足提高系統(tǒng)能力、安全性和互用性的要求。傳統(tǒng)ATP的傳輸方式采用固定閉塞，通過(guò)軌道電路判別閉塞分區(qū)占用情況，并傳輸信息碼，需要大量的軌旁設(shè)備，維護(hù)工作量較大。此外，傳統(tǒng)方式還存在以下缺點(diǎn)：軌道電路工作穩(wěn)定性易受環(huán)境影響，如道碴阻抗變化、牽引回流干擾等。軌道電路傳輸信息量小。要想在傳統(tǒng)方式下增加信息量

6、，只能通過(guò)提高信息傳輸?shù)念l率。但是如果傳輸頻率過(guò)高，鋼軌的集膚效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰耗增大，從而導(dǎo)致傳輸距離縮短。利用軌道電路難以實(shí)現(xiàn)車對(duì)地的信息傳輸。固定閉塞的閉塞分區(qū)長(zhǎng)度是按最長(zhǎng)列車、滿負(fù)載、最高速度、最不利制動(dòng)率等不利條件設(shè)計(jì)的，分區(qū)較長(zhǎng)，且一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用，不利于縮短列車運(yùn)行間隔。固定閉塞系統(tǒng)無(wú)法知道列車在分區(qū)內(nèi)的具體位置，因此列車制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總在某一分區(qū)的邊界。為充分保證安全，必須在兩列車間增加一個(gè)防護(hù)區(qū)段，這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。2準(zhǔn)移動(dòng)閉塞準(zhǔn)移動(dòng)閉塞對(duì)前、后列車的定位方式是不同的。前行列車的定位仍沿用固定閉塞的方式，而后續(xù)列車的定位則采用連續(xù)的或

7、稱為移動(dòng)的方式。為了提高后續(xù)列車的定位精度，目前各系統(tǒng)均在地面每隔一段距離設(shè)置1個(gè)定位標(biāo)志（可以是軌道電路的分界點(diǎn)或信標(biāo)等），列車通過(guò)時(shí)提供絕對(duì)位置信息。在相鄰定位標(biāo)志之間，列車的相對(duì)位置由安裝在列車上的輪軸轉(zhuǎn)數(shù)累計(jì)連續(xù)測(cè)得。由于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞同時(shí)采用移動(dòng)和固定兩種定位方式，所以它的速度控制模式既具有無(wú)級(jí)（連續(xù)）的特點(diǎn)，又具有分級(jí)（階梯）的性質(zhì)：l 若前行列車不動(dòng)而后續(xù)列車前進(jìn)時(shí)，其最大允許速度是連續(xù)變化的；l 若前行列車前進(jìn)，其尾部駛過(guò)固定區(qū)段的分界點(diǎn)時(shí)，后續(xù)列車的最大速度將按“階梯”跳躍上升。由于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞兼有移動(dòng)和固定的特性，與“固定”性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的設(shè)備，必須在工程設(shè)計(jì)和施工階段完成。而被控列

8、車的位置是由列車自行實(shí)時(shí)（移動(dòng)）測(cè)定的，所以其最大允許速度的計(jì)算最終只能在車上實(shí)現(xiàn)。為了使后續(xù)列車能夠根據(jù)自身測(cè)定的位置，實(shí)時(shí)計(jì)算其最大允許速度，必須用數(shù)字編碼軌道電路向其提供前方線路的各種參數(shù)以及前行列車處在哪個(gè)區(qū)段上的信息。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞在控制列車的安全間隔上比固定閉塞進(jìn)了一步。它通過(guò)采用報(bào)文式軌道電路輔之環(huán)線或應(yīng)答器來(lái)判斷分區(qū)占用并傳輸信息，信息量大；可以告知后續(xù)列車?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)，列車制動(dòng)的起點(diǎn)可延伸至保證其安全制動(dòng)的地點(diǎn)，從而可改善列車速度控制，縮小列車安全間隔，提高線路利用效率。但準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車占用分區(qū)的

9、外方，因此它并沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。3移動(dòng)閉塞（1）移動(dòng)閉塞的基本概念移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是一種區(qū)間不分割、根據(jù)連續(xù)檢測(cè)先行列車位置和速度進(jìn)行列車運(yùn)行間隔控制的列車安全系統(tǒng)。移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)是前、后兩列車都采用移動(dòng)式的定位方式，不存在固定的閉塞分區(qū)，列車之間的安全追蹤間距隨著列車的運(yùn)行而不斷移動(dòng)且變化。移動(dòng)閉塞可借助感應(yīng)環(huán)線或無(wú)線通信的方式實(shí)現(xiàn)。早期的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)大部分采用基于感應(yīng)環(huán)線的技術(shù)，即通過(guò)在軌間布置感應(yīng)環(huán)線來(lái)定位列車和實(shí)現(xiàn)車載計(jì)算機(jī)（VOBC）與車輛控制中心（VCC）之間的連續(xù)通信。而今，大多數(shù)先進(jìn)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)已采用無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的通信，構(gòu)成基于無(wú)線通信技術(shù)的移動(dòng)閉塞。（2

10、）移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)移動(dòng)閉塞具有如下特點(diǎn)：線路沒(méi)有固定劃分的閉塞分區(qū)，列車間隔是動(dòng)態(tài)的，并隨前一列車的移動(dòng)而移動(dòng)；列車間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動(dòng)距離，加上安全余量計(jì)算和控制的，確保不追尾；制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的，軌旁設(shè)備的數(shù)量與列車運(yùn)行間隔關(guān)系不大；可實(shí)現(xiàn)較小的列車運(yùn)行間隔； 采用地車雙向傳輸，信息量大，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。（3）移動(dòng)閉塞的技術(shù)優(yōu)勢(shì)移動(dòng)閉塞是一種新型的閉塞制式，它克服了固定閉塞的缺點(diǎn)?；跓o(wú)線通信的列車控制（Communications Based TrainControl，簡(jiǎn)稱CBTC）則是實(shí)現(xiàn)這種閉塞制式的最主要技術(shù)手段。采用這種方法以后，實(shí)現(xiàn)了車地間雙向、大容量的

11、信息傳輸，達(dá)到連續(xù)通信的目的，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了列車運(yùn)行的閉環(huán)控制。當(dāng)列車和車站一開(kāi)始通信，車站就能得知所有列車的位置，能夠提供連續(xù)的列車安全間隔保證和超速防護(hù)，在列車控制中具有更好的精確性和更大的靈活性，并能更快地檢測(cè)到故障點(diǎn)。而且，移動(dòng)閉塞可以根據(jù)列車的實(shí)際速度和相對(duì)速度來(lái)調(diào)整閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度，盡可能縮小列車運(yùn)行間隔，提高行車密度進(jìn)而提高運(yùn)輸能力。此外，這種系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比將大大減少沿線設(shè)備，車載設(shè)備和軌旁設(shè)備的安裝也相對(duì)較容易，維修方便，有利于降低運(yùn)營(yíng)成本。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)通過(guò)列車與地面間連續(xù)的雙向通信，提供連續(xù)測(cè)量本車與前車距離的方法，實(shí)時(shí)提供列車的位置及速度等信息，動(dòng)態(tài)地控制列車運(yùn)行速度

12、。移動(dòng)閉塞制式下后續(xù)列車的最大制動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)可比準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和固定閉塞更靠近先行列車，因此可以縮小列車運(yùn)行間隔，有條件實(shí)現(xiàn)“小編組，高密度”，從而使系統(tǒng)可以在滿足同等客運(yùn)需求條件下減少旅客候車時(shí)間，縮小站臺(tái)寬度和空間，降低基建投資。由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)：核心部分均通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，因此使系統(tǒng)硬件數(shù)量大大減少，可節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的安全關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)一般采取3取2或2取2的冗余配置，系統(tǒng)通過(guò)故障一安全原則對(duì)軟、硬件及系統(tǒng)進(jìn)行量化和認(rèn)證，可保證系統(tǒng)的可靠性、安全性和可用度。移動(dòng)閉塞還常常和無(wú)人駕駛聯(lián)系在一起。兩者的結(jié)合能夠避免司機(jī)的誤操作或延誤，獲得更高的效率。無(wú)線移動(dòng)閉塞的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)對(duì)所有的子系統(tǒng)

13、透明，對(duì)通信數(shù)據(jù)的安全加密和接入防護(hù)等措施可保證數(shù)據(jù)通信的安全。由于采取了開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間邏輯接口的標(biāo)準(zhǔn)化，從而有可能實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的互聯(lián)互通。采取開(kāi)放式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也使國(guó)內(nèi)廠商可從部分部件的國(guó)產(chǎn)化著手，逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。（4）移動(dòng)閉塞的工作原理移動(dòng)閉塞與固定閉塞的根本區(qū)別在于閉塞分區(qū)的形成方法不同，如圖7-1-1所示，移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是一種區(qū)間不分割、根據(jù)連續(xù)檢測(cè)先行列車位置和速度進(jìn)行列車運(yùn)行間隔控制的列車安全系統(tǒng)。這里的連續(xù)檢測(cè)并不意味著一定沒(méi)有間隔點(diǎn)。實(shí)際上該系統(tǒng)把先行列車的后部看作是假想的閉塞區(qū)間。由于這個(gè)假想的閉塞區(qū)間隨著列車的移動(dòng)而移動(dòng)，所以叫做移動(dòng)閉塞。在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中

14、，后續(xù)列車的速度曲線隨著目標(biāo)點(diǎn)的移動(dòng)而實(shí)時(shí)計(jì)算，后續(xù)列車到先行列車的保護(hù)段后部之間的距離等于列車制動(dòng)距離加上列車制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)駛過(guò)的距離。圖7-1-1 移動(dòng)閉塞原理示意圖移動(dòng)閉塞技術(shù)在對(duì)列車的安全間隔控制上更進(jìn)了一步。通過(guò)車載設(shè)備和軌旁設(shè)備連續(xù)地雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)地計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離。列車的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的虛擬閉塞分區(qū)（見(jiàn)圖7-1-2）。虛擬閉塞分區(qū)=列車的長(zhǎng)度+最大制動(dòng)距離+防護(hù)距離由于保證了列車前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車能以較高的速度和較小的

15、間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。圖7-1-2 移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的安全行車間隔無(wú)線移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的組成主要包括無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、車載設(shè)備、區(qū)域控制器和控制中心等。l 無(wú)線數(shù)據(jù)通信是移動(dòng)閉塞實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，列車不間斷地將其標(biāo)識(shí)、位置、車次、列車長(zhǎng)度、實(shí)際速度、制動(dòng)潛能和運(yùn)行狀況等信息以無(wú)線的方式發(fā)送給區(qū)域控制器。l 區(qū)域控制器追蹤列車并通過(guò)無(wú)線傳輸方式向列車發(fā)送移動(dòng)授權(quán)，根據(jù)來(lái)自列車的信息計(jì)算、確定列車的安全行車間隔，并將相關(guān)信息（如先行列車位置、移動(dòng)授權(quán)等）傳遞給列車，控制列車運(yùn)行。l 車載設(shè)備包括無(wú)線電臺(tái)、車載計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備（如傳感器，查詢器等）。列車將采集到的數(shù)據(jù)（如機(jī)車信息、車

16、輛信息、現(xiàn)場(chǎng)狀況和位置信息等）通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)送給區(qū)域控制器，以協(xié)助完成運(yùn)行決策；同時(shí)對(duì)接收到的命令進(jìn)行確認(rèn)并執(zhí)行。移動(dòng)閉塞的線路取消了物理層次上的閉塞分區(qū)劃分，而是將線路分成了若干個(gè)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先定義的線路單元，每個(gè)單元長(zhǎng)度為幾米到十幾米之間，移動(dòng)閉塞分區(qū)即由一定數(shù)量的單元組成，單元的數(shù)目可隨著列車的速度和位置而變化，分區(qū)的長(zhǎng)度也是動(dòng)態(tài)變化的。線路單元以數(shù)字地圖的矢量來(lái)表示。如圖7-1-3所示，線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖由一系列的節(jié)點(diǎn)和邊線表示。任何軌道的分叉、匯合、走行方向的變更以及線路的盡頭等位置均由節(jié)點(diǎn)（Node）表示，任何連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的線路稱為邊線。每一條邊線有一個(gè)從起始節(jié)點(diǎn)至終止節(jié)點(diǎn)

17、的默認(rèn)運(yùn)行方向。一條邊線上的任何一點(diǎn)均由它與起點(diǎn)的距離表示，稱為偏移。因此所有線路上的位置均可由矢量邊線，偏移來(lái)定義，且標(biāo)識(shí)是唯一的。圖7-1-3 線路拓?fù)鋱D示例（5）移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)分類移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)就車地雙向信息傳輸速率而言，可分為：基于電纜環(huán)線傳輸方式和基于無(wú)線通信和數(shù)據(jù)傳輸媒介的傳輸方式。按無(wú)線擴(kuò)頻通信方式可分為：直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻方式。按數(shù)據(jù)傳輸媒介傳輸方式可分為：點(diǎn)式應(yīng)答器、自由空間波、裂縫波導(dǎo)管和漏泄電纜等傳輸方式。四、不同結(jié)構(gòu)的ATC系統(tǒng)1點(diǎn)式ATC系統(tǒng)點(diǎn)式ATC系統(tǒng)因其主要功能是實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)，所以又稱為點(diǎn)式ATP系統(tǒng)。它用點(diǎn)式傳遞信息，用車載計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理。

18、點(diǎn)式ATC系統(tǒng)在城市軌道交通中應(yīng)用比較廣泛。其主要優(yōu)點(diǎn)是采用無(wú)源、高信息容量的地面應(yīng)答器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝靈活，可靠性高，價(jià)格明顯低于連續(xù)式ATC系統(tǒng)。上海軌道交通5號(hào)線采用的即是德國(guó)西門子公司的點(diǎn)式ATC系統(tǒng)。點(diǎn)式ATP難以勝任列車密度大的情況，如后續(xù)列車駛過(guò)地面應(yīng)答器時(shí)，因前方區(qū)段有車，它算出的速度曲線是一條制動(dòng)曲線。后續(xù)列車駛過(guò)后，盡管前行列車已駛離，但后續(xù)列車已駛過(guò)地面應(yīng)答器，得不到新的信息只能減速運(yùn)行，直到抵達(dá)運(yùn)行前方的地面應(yīng)答器，才能加速。（1）點(diǎn)式ATC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖7-1-4表示點(diǎn)式ATP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，主要是地面應(yīng)答器、軌旁電子單元（LEU，又稱為信

19、號(hào)接口）以及車載設(shè)備。圖7-1-4 點(diǎn)式ATP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)地面應(yīng)答器地面應(yīng)答器通常設(shè)置在信號(hào)機(jī)旁或者設(shè)置在一段需要降速的緩行區(qū)間的始、終端。它接收車載設(shè)備發(fā)射的能量，供內(nèi)部電路與回答發(fā)送用。其內(nèi)部寄存器按協(xié)議以數(shù)碼形式存放實(shí)現(xiàn)列車速度監(jiān)控及其他行車功能所必須的數(shù)據(jù)。l 置于信號(hào)機(jī)旁的地面應(yīng)答器，用以向列車傳遞信號(hào)顯示信息，因此需要通過(guò)接口電路與信號(hào)機(jī)相連。地面應(yīng)答器內(nèi)所存儲(chǔ)的部分?jǐn)?shù)據(jù)受信號(hào)顯示的控制。此接口電路即軌旁電子單元LEU。l 置于線路上的地面應(yīng)答器通常不需與任何設(shè)備相連，所存放的數(shù)據(jù)往往是固定的。當(dāng)列車駛過(guò)地面應(yīng)答器，且車載應(yīng)答器與地面應(yīng)答器對(duì)準(zhǔn)時(shí)，車載應(yīng)答器首先以一定的頻率，通過(guò)

20、電磁感應(yīng)方式將能量傳遞給地面應(yīng)答器，地面應(yīng)答器的內(nèi)部電路在接收到來(lái)自車上的能量后即開(kāi)始工作，將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以某種調(diào)制方式（通常用FSK方式）仍通過(guò)電磁感應(yīng)傳送至車上。圖7-1-5表示點(diǎn)式列車速度控制系統(tǒng)及車載應(yīng)答器與地面應(yīng)答器之間的耦合關(guān)系。其中100kHz為能量通道，850kHz為信息數(shù)據(jù)通道，50kHz是為增大可靠性而設(shè)置的監(jiān)視通道。圖7-1-5 車載應(yīng)答器與地面應(yīng)答器之間的能量與數(shù)據(jù)傳輸軌旁電子單元LEU軌旁電子單元是地面應(yīng)答器與信號(hào)機(jī)之間的電子接口設(shè)備，其任務(wù)是將不同的信號(hào)顯示轉(zhuǎn)換為約定的數(shù)碼形式。LEU是一塊電子印制板，可根據(jù)不同類型的輸入電流輸出不同的數(shù)碼。車載設(shè)備車載設(shè)備由車載應(yīng)

21、答器、測(cè)速傳感器、中央處理單元、駕駛臺(tái)上的顯示、操作與記錄裝置等部分組成，如圖7-1-6所示。a車載應(yīng)答器：完成車地的耦合聯(lián)系，將能量送至地面應(yīng)答器，接收地面應(yīng)答器所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)并傳送至中央處理單元。b測(cè)速傳感器：通常裝在輪軸上，根據(jù)每分鐘車輪的轉(zhuǎn)數(shù)與車輪直徑在中央處理單元內(nèi)換算成列車目前的速度。圖7-1-6 點(diǎn)式ATC系統(tǒng)車載設(shè)備組成c.中央處理單元：核心是安全型計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成列車當(dāng)前允許的最大速度，將此最大允許速度值與列車的現(xiàn)有速度值進(jìn)行比較，以決定是否給出啟動(dòng)常用制動(dòng)乃至緊急制動(dòng)的信息。從車載應(yīng)答器傳向地面應(yīng)答器的高頻電磁能量也是由它產(chǎn)生的。d駕駛臺(tái)上的顯示

22、、操作與記錄裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)接口，即可將中央處理單元內(nèi)的列車現(xiàn)有速度及列車最大允許速度顯示出來(lái)，這種顯示可以是指針式或液晶顯示屏方式，按照需要，還可顯示出其他有助于司機(jī)駕駛的信息，如距目標(biāo)點(diǎn)的距離、目標(biāo)點(diǎn)的允許速度等。對(duì)于出現(xiàn)非正常的情況，如出現(xiàn)超速報(bào)警、啟用常用或緊急制動(dòng)，都可以由記錄儀進(jìn)行記錄。（2）點(diǎn)式ATC系統(tǒng)的基本原理點(diǎn)式ATC系統(tǒng)的車載設(shè)備接收信號(hào)點(diǎn)或標(biāo)志點(diǎn)的應(yīng)答器信息，還接收列車速度和制動(dòng)壓力信息，輸出控制命令和向司機(jī)顯示。地面應(yīng)答器向列車傳送每一信號(hào)點(diǎn)的允許速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路坡度、信號(hào)機(jī)號(hào)碼等信息。圖7-1-7表示車載中央控制單元根據(jù)地面應(yīng)答器傳至車上的信息以及列車自身

23、的制動(dòng)率（負(fù)加速度），計(jì)算得出的兩個(gè)信號(hào)機(jī)之間的速度監(jiān)控曲線。V0所允許的最高列車速度。v1當(dāng)列車車速達(dá)到此值時(shí)，車載中央控制單元給出音響報(bào)警，如果此時(shí)司機(jī)警惕降速，使車速低于v0，則一切趨于正常。v2當(dāng)列車車速達(dá)到此值時(shí)，車載中央控制單元給出啟動(dòng)常用制動(dòng)（通常為啟動(dòng)最大常用制動(dòng)）的信息，列車自動(dòng)降速至00以下。若列車制動(dòng)裝置具有自動(dòng)緩解功能，則在列車速度降至v0以下時(shí)，制動(dòng)裝置即可自動(dòng)緩解，列車行駛趨于正常；若列車制動(dòng)裝置不具備自動(dòng)緩解功能，則常用制動(dòng)使列車行駛一段路程后停下，列車由駕駛員經(jīng)過(guò)一定的手續(xù)后重新人工啟動(dòng)。圖7-1-7 點(diǎn)式列車超速防護(hù)系統(tǒng)的速度監(jiān)控曲線v3當(dāng)列車車速達(dá)到此值時(shí)。

24、車載中央控制單元給出啟動(dòng)緊急制動(dòng)的信息，確保列車在危險(xiǎn)點(diǎn)的前方停住。2連續(xù)式ATC系統(tǒng)l 按地車信息傳輸所用的媒體分類，連續(xù)式ATC系統(tǒng)可分為有線與無(wú)線兩大類，前者又可分為利用軌間電纜與利用數(shù)字編碼音頻軌道電路兩類。l 按自動(dòng)閉塞的性質(zhì)，連續(xù)式ATC系統(tǒng)可以分為移動(dòng)閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和固定閉塞。l 按地車之間所傳輸信息的內(nèi)容，ATC系統(tǒng)可分為速度碼系統(tǒng)與距離碼系統(tǒng)。（1）采用軌道電路的連續(xù)式ATC系統(tǒng)ATC系統(tǒng)有速度碼系統(tǒng)和距離碼系統(tǒng)兩種。不論是速度碼系統(tǒng)還是距離碼系統(tǒng)，其軌道電路都被用作雙重通道：當(dāng)軌道電路區(qū)段上無(wú)車時(shí)，軌道電路發(fā)送的是軌道電路檢測(cè)信號(hào)或檢測(cè)碼；當(dāng)列車駛?cè)胲壍离娐穮^(qū)段，立即轉(zhuǎn)發(fā)

25、速度信號(hào)或者有關(guān)數(shù)據(jù)電碼。速度碼系統(tǒng)（Speed Code System）速度碼系統(tǒng)通常使用頻分制方法，采用的是移頻軌道電路，即用不同的頻率來(lái)代表不同的允許速度。由控制中心通過(guò)信息傳輸媒體將列車最大允許速度直接傳至車上，這類制式在信息傳遞與車上信息處理方面比較簡(jiǎn)單，速度分級(jí)是階梯式的。上海軌道交通1號(hào)線采用的是從美國(guó)GRS公司引進(jìn)的ATC系統(tǒng)，是千種典型的頻分制速度碼系統(tǒng)。圖7-1-9表示這種速度碼系統(tǒng)的示意圖。在無(wú)列車經(jīng)過(guò)時(shí)，軌道電路用于檢測(cè)列車占用。與每一個(gè)阻抗線圈相對(duì)應(yīng)的發(fā)送與接收電路都與固定的頻率相對(duì)應(yīng)。4個(gè)載頻分別為：f1：2625Hz，f2：2925Hz，f3：3375Hz，f44

26、275Hz，在軌道電路中所傳送的信號(hào)是調(diào)幅信號(hào)，所采用的調(diào)制頻率有fs12Hz，fs23Hz。圖7-1-9速度碼系統(tǒng)示意圖從圖7-1-9可見(jiàn)，當(dāng)列車進(jìn)入某一軌道電路區(qū)段后，檢測(cè)繼電器失磁落下，向軌道電路改發(fā)來(lái)自控制中心的速度信息。載頻為2250Hz，調(diào)制頻率f1f6分別683Hz、831Hz、1010Hz、1243H2、1530Hz和1814Hz，6個(gè)調(diào)制頻率各代表不同的允許速度。顯然，這種速度分級(jí)是比較粗略的。另外設(shè)置了兩個(gè)調(diào)制頻率為45Hz及554Hz，用以分別給出左、右車門的門控信號(hào)。速度碼系統(tǒng)從地面?zhèn)鬟f給列車的允許速度（限速值）是階梯分級(jí)的，在軌道電路區(qū)段分界處的限速值是跳躍式的（見(jiàn)圖

27、7-1-10），這對(duì)于平穩(wěn)駕駛、節(jié)能運(yùn)行及提高行車效率都是非常不利的。因此，速度碼系統(tǒng)已逐漸被能實(shí)時(shí)計(jì)算限速值的距離碼系統(tǒng)所取代。圖7-1-10 階梯式限速曲線注：圖中“8080”是區(qū)段“入口出口”限制速度，其他類同。距離碼系統(tǒng)（Distance Code System）距離碼系統(tǒng)：由于信息電碼的多樣性和復(fù)雜性，所以必須使用時(shí)分制數(shù)字電碼方式，按協(xié)議來(lái)組成各種信息。距離碼系統(tǒng)采用數(shù)字編碼音頻軌道電路，是目前使用最廣泛的ATC，我國(guó)大多數(shù)城市軌道交通的ATC就是采用這種系統(tǒng)。距離碼系統(tǒng)從地面?zhèn)髦淋嚿系氖乔胺侥繕?biāo)點(diǎn)的距離等一系列基本數(shù)據(jù)，車載計(jì)算機(jī)根據(jù)地面?zhèn)髦淋嚿系母鞣N信息（包括區(qū)間的最大限速、目

28、標(biāo)點(diǎn)的距離、目標(biāo)點(diǎn)的允許速度、區(qū)間線路的坡度等）以及儲(chǔ)存在車載單元內(nèi)的列車自身的固有數(shù)據(jù)（如：列車長(zhǎng)度、常用制動(dòng)及緊急制動(dòng)的制動(dòng)率、測(cè)速及測(cè)距信息等），實(shí)時(shí)計(jì)算出允許速度曲線，并按此曲線對(duì)列車的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控。由于數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)計(jì)算以及列車車速監(jiān)控都是連續(xù)的，所以速度監(jiān)控是實(shí)時(shí)、無(wú)級(jí)的，可以有效地實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)駕駛與節(jié)能運(yùn)行。但這種制式的信息傳輸比較復(fù)雜。a系統(tǒng)概況圖7-1-11 用數(shù)字編碼軌道電路實(shí)現(xiàn)列車速度監(jiān)控系統(tǒng)示意圖R接收；T發(fā)送；BPC一比特一致校核；A一軌道電路發(fā)碼；B-ATP信息發(fā)碼；S轉(zhuǎn)換繼電器圖7-1-11表示用數(shù)字編碼軌道電路實(shí)現(xiàn)連續(xù)式列車速度監(jiān)控的系統(tǒng)概況。當(dāng)列車進(jìn)入該軌

29、道區(qū)段時(shí)，轉(zhuǎn)換繼電器落下，一方面向聯(lián)鎖裝置給出有車占用的表示，另一方面由轉(zhuǎn)換繼電器接通列車速度控制系統(tǒng)的發(fā)碼裝置，通過(guò)軌道電路的發(fā)送電路將有關(guān)列車控制的地面信息送上軌面，這些信息將由位于列車最前部的車載天線接收。當(dāng)列車駛離該軌道區(qū)段時(shí)，轉(zhuǎn)換繼電器吸起，導(dǎo)致軌道電路發(fā)送軌道檢測(cè)碼，使軌道繼電器吸起。問(wèn)題：這類系統(tǒng)依賴列車進(jìn)入軌道區(qū)段實(shí)現(xiàn)軌道電路表示碼與信息碼之間的轉(zhuǎn)換，在“有車占用表示”延時(shí)給出情況下（當(dāng)輪軌分路條件不理想時(shí)，列車第一輪對(duì)駛?cè)胲壍离娐穮^(qū)段將并不馬上給出“有車占用表示”，而在第二輪對(duì)，甚至更后的輪對(duì)相繼駛?cè)胲壍离娐穮^(qū)段后，才能給出“有車占用表示”），如不采取特殊的保護(hù)措施，有可能使

30、列車闖入危險(xiǎn)區(qū)，將會(huì)對(duì)安全造成極大威脅。措施：有的系統(tǒng)規(guī)定了軌道電路表示碼與信息碼之間的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間，若當(dāng)列車駛?cè)胲壍离娐穮^(qū)段，在最大轉(zhuǎn)換時(shí)間之內(nèi)車載設(shè)備尚未接收到信息碼，則直接啟用緊急制動(dòng)，保證列車不闖入危險(xiǎn)區(qū)。b從地面向車上所傳輸?shù)男畔?dāng)列車進(jìn)入軌道區(qū)段時(shí)，軌道電路以頻移鍵控方式向車載設(shè)備傳送信息。該信息是以按協(xié)議約定的報(bào)文電碼形式傳送的。目前可在每1s內(nèi)傳送一組報(bào)文電碼，對(duì)于以80kmh速度運(yùn)行的列車而言，每秒駛過(guò)的距離為22m，即使在最短的軌道區(qū)段，車載設(shè)備也可收到一組完整的報(bào)文電碼，每一組報(bào)文電碼的有用信息電碼最多為128bit。數(shù)據(jù)報(bào)文電碼是串行傳輸?shù)?，其頭、尾碼及同步方式與前述Z

31、UB200的相同。處于頭、尾碼之間的是信息碼，信息碼的內(nèi)容與報(bào)文結(jié)構(gòu)應(yīng)按照協(xié)議構(gòu)成。通常，信息碼包括以下內(nèi)容：車站停車點(diǎn)（用以構(gòu)成列車停站后開(kāi)啟車門的一個(gè)條件）；列車運(yùn)行方向；開(kāi)啟哪一側(cè)的車門（即車站站臺(tái)的位置，左側(cè)或右側(cè)）；下一段軌道電路的入口允許速度；區(qū)間最大速度（取決于線路狀態(tài)）；下一段軌道電路區(qū)段的坡度；至限速區(qū)間起始點(diǎn)的距離（指列車所在軌道電路區(qū)段的起始點(diǎn)至限速區(qū)間起始點(diǎn)的距離）；限速區(qū)間的允許速度；目標(biāo)距離（指列車所在軌道電路區(qū)段的起始點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的距離）；目標(biāo)速度（目標(biāo)點(diǎn)的允許速度，如目標(biāo)點(diǎn)為停車點(diǎn)，則目標(biāo)速度為零）；ATP系統(tǒng)的開(kāi)始與結(jié)束；列車所在軌道電路的編號(hào)確認(rèn)；列車所在軌道

32、電路的長(zhǎng)度；下一段軌道電路的編號(hào)；下一段軌道電路的載頻頻率（用于車載設(shè)備預(yù)調(diào)諧）。c車載設(shè)備的自動(dòng)調(diào)諧各軌道電路區(qū)間采用不同的頻率，車載設(shè)備的自動(dòng)調(diào)諧（頻率跟蹤）能使機(jī)車接收裝置自動(dòng)適應(yīng)所在軌道電路的傳輸頻率。圖7-1-12表示一段線路上軌道電路頻率的配置及其有關(guān)的信息碼。當(dāng)列車位于0010段軌道電路時(shí)，車載設(shè)備可接收到本段軌道電路的載頻f1，下一段軌道電路的載頻f3、本段軌道電路編號(hào)、下一段軌道電路的編號(hào)等有關(guān)信息。在車載設(shè)備中，裝有兩套接收調(diào)諧電路，當(dāng)列車位于0010段軌道電路時(shí)，接收調(diào)諧電路A調(diào)諧于f1，接收調(diào)諧電路B調(diào)諧于f3（頻率預(yù)置）；當(dāng)列車位于0100段軌道電路時(shí)，接收調(diào)諧電路B

33、調(diào)諧于f3，接收調(diào)諧電路A調(diào)諧于f5（頻率預(yù)置），如此反復(fù)進(jìn)行。圖7-1-12 軌道電路頻率的配置及其有關(guān)的信息碼圖圖7-1-13表示自動(dòng)頻率跟蹤的原理框圖。接收調(diào)諧電路由兩級(jí)濾波器組成：第一級(jí)為模擬帶通濾波器，用以抑制牽引電流的干擾，第二級(jí)為數(shù)字窄帶通濾波器，其通頻帶受一個(gè)邏輯單元控制，而邏輯單元?jiǎng)t根據(jù)來(lái)自地面的信息碼調(diào)整數(shù)字濾波器的有關(guān)系數(shù)，從而使接收調(diào)諧電路的通頻帶隨地面信息碼而變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頻率跟蹤。但是，鋼軌不是一種理想的信息傳輸通道，鐵質(zhì)材料對(duì)音頻信號(hào)的衰耗很大，集膚效應(yīng)非常明顯，限制了軌道電路的有效長(zhǎng)度；此外，鋼軌之間的漏泄、輪軌之間的接觸電阻等因素均會(huì)影響軌道電路的性能。通

34、過(guò)軌道電路傳輸難以實(shí)現(xiàn)機(jī)車與地面間的大容量信息交換。然而，權(quán)衡性能、價(jià)格、安全可靠與可用性等諸方面的因素，用音頻數(shù)字軌道電路構(gòu)成的連續(xù)式ATC系統(tǒng)在城市軌道交通中仍得到廣泛的應(yīng)用。（2）采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)圖7-1-13 自動(dòng)頻率跟蹤原理框圖利用軌間鋪設(shè)的電纜傳輸信息。控制中心儲(chǔ)存線路的固定數(shù)據(jù)：區(qū)間線路坡度、彎道、緩行區(qū)段的位置及長(zhǎng)度等。經(jīng)聯(lián)鎖設(shè)備，將沿線的信號(hào)顯示、道岔位置等信息傳送至控制中心。列車將其數(shù)據(jù)：如載重量、列車長(zhǎng)度、制動(dòng)率、所在位置、實(shí)際速度經(jīng)電纜傳給控制中心?？刂浦行牡挠?jì)算機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出該時(shí)刻的列車允許速度。此速度值經(jīng)電纜傳送給運(yùn)行在線路上的相應(yīng)列車。列車獲得此速度

35、值對(duì)列車速度進(jìn)行監(jiān)控。這種方式統(tǒng)一指揮全部列車運(yùn)行，遇有發(fā)生行車晚點(diǎn)或其他障礙，可極迅速地將行車命令傳給列車。但控制中心故障則全線癱瘓。因此采用另一種控制方式，控制中心將有關(guān)信息（線路坡度、緩行區(qū)段位置、目標(biāo)距離或目標(biāo)速度等）通過(guò)電纜送至機(jī)車，由車載計(jì)算機(jī)計(jì)算其允許速度。武漢輕軌1號(hào)線和廣州地鐵3號(hào)線采用的就是用軌間電纜構(gòu)成的ATC系統(tǒng)，是由加拿大的阿爾卡特交通自動(dòng)化部開(kāi)發(fā)的SelTrac S40移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這類ATC系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備、軌間傳輸電纜及車載設(shè)備組成，如圖7-1-14所示。圖7-1-14 采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)采用軌間電纜超速防護(hù)系統(tǒng)的室內(nèi)室外設(shè)備聯(lián)系用兩級(jí)

36、控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即控制中心與若干個(gè)沿線設(shè)置的中繼器相連，一個(gè)中繼器最多可連接128個(gè)軌間電纜環(huán)路，在控制中心與敷設(shè)在軌間的電纜之間的信息交換將在中繼器內(nèi)進(jìn)行中間變換（頻率變換、電平變換、功率放大等），如圖7-1-15所示。a軌間電纜在這類連續(xù)式超速防護(hù)系統(tǒng)中，軌間電纜是車地之間的唯一信息通道。為了抗?fàn)恳娏鞯母蓴_以及實(shí)現(xiàn)列車定位，軌間電纜每隔一定距離（例如每隔25m）做一交叉，如圖7-1-16所示。圖7-1-15 系統(tǒng)的兩級(jí)控制圖7-1-16 軌間電纜的交叉配置一個(gè)中繼器最多可控制128個(gè)電纜環(huán)路，所以一個(gè)中繼器的最大控制距離為3200m。利用軌間電纜的交叉配置即可實(shí)現(xiàn)列車定位。b中繼器中繼器

37、的框圖結(jié)構(gòu)如圖7-1-18所示。中繼器是控制中心與軌間電纜之間的中間環(huán)節(jié)，它的功能是把控制中心的命令通過(guò)軌間電纜傳給機(jī)車，將機(jī)車信息傳到控制中心。來(lái)自控制中心的信息是數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)，傳輸速率是1200bits。在中繼器內(nèi)進(jìn)行頻率變換、功率放大（20W以上），然后接向軌間電纜。信息的傳輸通常采用脈碼調(diào)制方式，有的采用脈幅調(diào)制方式，更多的是采用頻移鍵控方式。圖7-1-18所示為中繼器的結(jié)構(gòu)框圖。圖7-1-18 中繼器結(jié)構(gòu)框圖圖7-1-18采用FSK數(shù)據(jù)傳輸方式，從控制中心向機(jī)車采用頻率36±02kHz；從地面向控制中心則以頻率56±02kHz在同一電纜中傳輸。c車載設(shè)備車載設(shè)

38、備包括接收天線、車載計(jì)算機(jī)、發(fā)送及接收電路、操作及指示盤、與制動(dòng)機(jī)的接口、路程脈沖發(fā)生器等?；驹碓诳刂浦行膬?nèi)按地理坐標(biāo)儲(chǔ)存了各種地面信息（如線路坡度、曲線半徑、道岔位置、緩行區(qū)段的位置與長(zhǎng)度等等）。此外，經(jīng)過(guò)聯(lián)鎖裝置，將沿線的信號(hào)顯示、道岔位置、列車的有關(guān)信息（車長(zhǎng)、制動(dòng)率、所在位置、實(shí)時(shí)速度等）不斷地經(jīng)由軌間電纜傳至控制中心?？刂浦行膬?nèi)的計(jì)算機(jī)計(jì)算出在它管轄的區(qū)段上每一列車當(dāng)前的最大允許速度，再經(jīng)由軌間電纜傳至相應(yīng)列車，實(shí)現(xiàn)速度控制。圖7-1-19中，在某一時(shí)刻，列車B獲得實(shí)時(shí)最大允許速度為v允許；隨著列車A的運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)點(diǎn)的距離一直在改變，列車B的實(shí)時(shí)最大允許速度隨列車A、B間的距離而變

39、化。與點(diǎn)式速度控制系統(tǒng)比較，顯然連續(xù)式的行車效率更高。列車從控制中心獲得最大允許速度值之后，一方面在雙針?biāo)俣缺砩巷@示出來(lái)。另一方面依據(jù)此值對(duì)列車速度進(jìn)行監(jiān)控。若列車實(shí)際速度高于此最大允許速度，則先報(bào)警后制動(dòng)。如果制動(dòng)設(shè)備條件許可，則可在列車實(shí)際速度低于最大允許速度時(shí)緩解制動(dòng)機(jī)，從而避免了列車停車及重新啟動(dòng)。圖7-1-19 采用軌間電纜的列車速度自動(dòng)控制的原理圖系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖7-1-20所示。圖7-1-20 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖由于要求數(shù)據(jù)處理的速度很高，不宜采用大容量外存儲(chǔ)器，以避免需要較多的存取數(shù)據(jù)時(shí)間，于是將與列車運(yùn)行有關(guān)的區(qū)間數(shù)據(jù)表、列車數(shù)據(jù)表分別存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，由操作系統(tǒng)控

40、制數(shù)據(jù)的存人和取出。對(duì)于每一個(gè)具體區(qū)間，在設(shè)計(jì)完成后就能提供一份完整的區(qū)間數(shù)據(jù)文件，借助于翻譯程序就可自動(dòng)生成區(qū)間數(shù)據(jù)表。區(qū)間數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)分成靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩大類。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括區(qū)間設(shè)備的地點(diǎn)、區(qū)間坡度、緩行段的位置和長(zhǎng)度、列車接發(fā)地點(diǎn)，區(qū)間分界點(diǎn)、每一段軌間電纜的地理位置等。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括區(qū)間設(shè)備狀態(tài)的變化、緩行段的增減、緊急停車操作等。列車數(shù)據(jù)表中儲(chǔ)存全部與列車有關(guān)的信息，由于控制中心整個(gè)管轄區(qū)內(nèi)的列車是運(yùn)動(dòng)的，所以列車數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)都是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（包括列車的制動(dòng)率、即時(shí)速度、所處的位置等）。它的接收、監(jiān)視、刪除都用程序來(lái)完成。列車數(shù)據(jù)表以級(jí)聯(lián)的方式構(gòu)成，從而可使每列車知道它的前行車和后續(xù)

41、車的位置。采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)的信息傳遞的連續(xù)性是以昂貴的軌間電纜為代價(jià)的，維修費(fèi)用也高，而且軌間電纜的存在給線路養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)了不便。（3）無(wú)線ATC系統(tǒng)無(wú)線ATC系統(tǒng)利用無(wú)線通信的方式傳輸信息。l 地面編碼器生成編碼信息，通過(guò)天線向車上發(fā)送。編碼器用高安全度的代碼將這些數(shù)據(jù)編碼，經(jīng)過(guò)載波調(diào)制，饋送至無(wú)線通道向機(jī)車發(fā)送。車上接收設(shè)備接收限制速度、坡度、距離后，由車載計(jì)算機(jī)計(jì)算出目標(biāo)速度，對(duì)機(jī)車進(jìn)行監(jiān)控。l 信號(hào)顯示控制接口負(fù)責(zé)檢測(cè)要發(fā)送的信號(hào)顯示，并從已編程的數(shù)據(jù)中選出有用數(shù)據(jù)送編碼器，同時(shí)選出與限制速度、坡度、距離等有關(guān)的軌道數(shù)據(jù)。典型的移動(dòng)閉塞線路中，線路被劃分為若干個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域

42、由一定數(shù)量的線路單元組成。區(qū)域的組成和劃分預(yù)先定義，每一個(gè)區(qū)域均由本地控制器和通信系統(tǒng)控制。本地控制器和區(qū)域內(nèi)的列車及聯(lián)鎖等子系統(tǒng)保持連續(xù)的雙向通信，控制本區(qū)域內(nèi)的列車運(yùn)行。列車從一個(gè)控制區(qū)域進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域的移交是通過(guò)相鄰區(qū)域控制器之間的無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)列車到達(dá)區(qū)域邊界，后方控制器將列車到達(dá)信息傳遞給前方控制器，同時(shí)命令列車調(diào)整其通信頻率；前方控制器在接收并確認(rèn)列車身份后發(fā)出公告，移交便告完成。兩個(gè)相鄰的控制區(qū)域有一定的重疊，保證了列車移交時(shí)無(wú)線通信不中斷（見(jiàn)圖7-1-21）。圖7-1-21 分布式移動(dòng)閉塞技術(shù)的無(wú)線傳輸示意圖圖中虛線表示了無(wú)線蜂窩信號(hào)的重疊，車載無(wú)線電根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度決定與哪一

43、個(gè)軌旁基站進(jìn)行通信。在采用軌旁基站的無(wú)線通信系統(tǒng)中，一般考慮100的無(wú)線信號(hào)冗余率進(jìn)行基站布置，以消除在某個(gè)基站故障時(shí)可能出現(xiàn)的信號(hào)盲區(qū)。典型無(wú)線移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1-22所示。該系統(tǒng)以列車為中心，其主要子系統(tǒng)包括：區(qū)域控制器、車載控制器、列車自動(dòng)監(jiān)控（中央控制）、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和司機(jī)顯示等。圖7-1-22 典型無(wú)線移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖CCTV一閉路電視；PAS口乘客廣播系統(tǒng)：PID乘客向?qū)到y(tǒng)；SCADA一電力監(jiān)控系統(tǒng)TOD-機(jī)顯示；VOBC一車載控制器。區(qū)域控制器（ZC）即區(qū)域的本地計(jì)算機(jī)，與聯(lián)鎖區(qū)一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)保持與控制區(qū)域內(nèi)所有列車的安全信息通信。ZC根據(jù)來(lái)自列

44、車的位置報(bào)告跟蹤列車并對(duì)區(qū)域內(nèi)列車發(fā)布移動(dòng)授權(quán)，實(shí)施聯(lián)鎖。區(qū)域控制器采取3取2的檢驗(yàn)冗余配置。冗余結(jié)構(gòu)的ATS可實(shí)現(xiàn)與所有列車運(yùn)行控制子系統(tǒng)的通信，用于傳輸命令及監(jiān)督子系統(tǒng)狀況。車載控制器（VOBC）與列車一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)保護(hù)（ATP）和列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）的功能。車載控制器也采取3取2的冗余配置。車載應(yīng)答器查詢器和天線與地面的應(yīng)答器（信標(biāo)）進(jìn)行列車定位，測(cè)速發(fā)電機(jī)用于測(cè)速和對(duì)列車定位進(jìn)行校正。司機(jī)顯示提供司機(jī)與車載控制器及ATS的接口，顯示的信息包括最大允許速度、當(dāng)前速度、到站距離、列車運(yùn)行模式及系統(tǒng)出錯(cuò)信息等。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有列車運(yùn)行控制子系統(tǒng)間的通信。系統(tǒng)采用開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

45、以8023（以太網(wǎng)）作為列車控制子系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn)，以80211作為無(wú)線通信接口標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP。五、ATC系統(tǒng)控制模式ATC系統(tǒng)應(yīng)包括下列控制等級(jí)：l 控制中心自動(dòng)控制模式；l 控制中心自動(dòng)控制時(shí)的人工介入控制或利用CTC系統(tǒng)的人工控制模式；l 車站自動(dòng)控制模式；l 車站人工控制模式。每種模式說(shuō)明了操作對(duì)給定車站和歸屬控制地段中的列車運(yùn)行所采取的控制等級(jí)，然而一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)間只能處于一種模式。以上控制等級(jí)應(yīng)遵循的原則是：l 車站人工控制優(yōu)先于控制中心人工控制；l 控制中心人工控制優(yōu)先于控制中心的自動(dòng)控制或車站自動(dòng)控制。1控制中心自動(dòng)控制模式（CA）在控制中心自動(dòng)控制模式

46、下，列車進(jìn)路命令由ATS進(jìn)路自動(dòng)設(shè)定系統(tǒng)發(fā)出，其信息來(lái)源是時(shí)刻表及列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)?？刂浦行恼{(diào)度員可以對(duì)列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)行人工干預(yù)，使列車運(yùn)行按調(diào)度員意圖進(jìn)行。2控制中心自動(dòng)控制時(shí)的人工介入控制或利用CTC系統(tǒng)的人工控制模式（CM）在控制中心自動(dòng)控制時(shí)，控制中心調(diào)度員也可關(guān)閉某個(gè)聯(lián)鎖區(qū)或某個(gè)聯(lián)鎖區(qū)內(nèi)部分信號(hào)機(jī)或某一指定列車的自動(dòng)進(jìn)路設(shè)定，直接在控制中心的工作站上對(duì)列車進(jìn)路進(jìn)行控制，在關(guān)閉聯(lián)鎖區(qū)自動(dòng)進(jìn)路設(shè)定時(shí)，控制中心調(diào)度員可發(fā)出命令，利用聯(lián)鎖設(shè)備自動(dòng)進(jìn)路控制功能，隨著前行列車的運(yùn)行，自動(dòng)排列一條后續(xù)列車的固定進(jìn)路。在自動(dòng)進(jìn)路功能出現(xiàn)故障的情況下，調(diào)度員可以人工設(shè)置進(jìn)路。在CM模式中，

47、車站的人工控制轉(zhuǎn)到ATS系統(tǒng)。一旦車站工作于該模式，則由ATS系統(tǒng)啟動(dòng)控制而不由車站控制計(jì)算機(jī)啟動(dòng)控制。然而，車站控制計(jì)算機(jī)繼續(xù)接收表示，更新顯示和采集數(shù)據(jù)。3車站自動(dòng)控制模式在控制中心設(shè)備故障或通信線路故障時(shí)，控制中心將無(wú)法對(duì)聯(lián)鎖車站的遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行控制，此時(shí)將自動(dòng)進(jìn)入列車自動(dòng)監(jiān)控后備模式，由列車上的車次號(hào)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)出的帶列車去向的車次信息，通過(guò)遠(yuǎn)程控制終端自動(dòng)產(chǎn)生進(jìn)路命令，由聯(lián)鎖設(shè)備的自動(dòng)功能來(lái)自動(dòng)設(shè)定進(jìn)路，即隨著列車運(yùn)行，自動(dòng)排列一條固定進(jìn)路。4車站人工控制模式當(dāng)ATS因故不能設(shè)置進(jìn)路（不論人工方式還是自動(dòng)進(jìn)路方式），或由于某種運(yùn)營(yíng)上的需要而不能由中心控制時(shí)，可改為現(xiàn)地操縱模式。在現(xiàn)地

48、操縱臺(tái)上人工排列進(jìn)路。車站自動(dòng)控制和車站人工控制也可合稱車站控制（LC）。當(dāng)車站工作于LC模式時(shí)，不能由ATS系統(tǒng)啟動(dòng)控制。然而，ATS系統(tǒng)將繼續(xù)收到表示，更新顯示和采集數(shù)據(jù)。對(duì)車站控制計(jì)算機(jī)而言，這是唯一可用的控制模式。5控制模式間的轉(zhuǎn)換（1）轉(zhuǎn)換至車站操作只有當(dāng)控制中心ATS已經(jīng)發(fā)出相應(yīng)的命令，才能轉(zhuǎn)換到車站操作模式。因此，所有轉(zhuǎn)換操作只能由車站操作員才能有效實(shí)施。在轉(zhuǎn)換模式時(shí)，不用考慮特別檢查聯(lián)鎖條件，自動(dòng)運(yùn)行功能不受影響。即使轉(zhuǎn)換至車站操作，聯(lián)鎖顯示還應(yīng)該傳輸至控制中心ATS，僅由車站操作站的打印機(jī)執(zhí)行對(duì)顯示和命令的記錄。（2）強(qiáng)制轉(zhuǎn)換至車站操作在沒(méi)有收到控制中心ATS發(fā)出的命令時(shí)，也

49、可以轉(zhuǎn)換本至車站操作。通過(guò)一個(gè)已經(jīng)登記的轉(zhuǎn)換操作可以轉(zhuǎn)換至車站操作，并且聯(lián)鎖系統(tǒng)的所有轉(zhuǎn)換操作僅能由車站操作員來(lái)執(zhí)行。（3）轉(zhuǎn)換至控制中心ATS操作只有當(dāng)車站操作已經(jīng)發(fā)出釋放的命令，才能轉(zhuǎn)換到控制中心ATS操作，然后控制中心ATS確認(rèn)它。因此，所有轉(zhuǎn)換操作只有由控制中心操作員才能有效實(shí)施。在這種情況下，只有正常的轉(zhuǎn)換操作才能被接受。隨著轉(zhuǎn)換至控制中心ATS操作，控制中心ATS可以執(zhí)行所有允許的操作。但是只有車站操作才能有效實(shí)施以下轉(zhuǎn)換操作：當(dāng)車站操作故障，在沒(méi)有車站操作的釋放命令的情況下，也可以轉(zhuǎn)換至控制中心ATS操作。六、駕駛模式及模式轉(zhuǎn)換1駕駛模式城市軌道交通列車的主要駕駛模式應(yīng)包括：l

50、列車自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式；l 列車自動(dòng)防護(hù)駕駛模式；l 限制人工駕駛模式；l 非限制人工駕駛模式。l 自動(dòng)折返駕駛模式。自動(dòng)駕駛模式和無(wú)人駕駛模式可以提高列車行車效率，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整、維護(hù)列車運(yùn)行秩序、減少司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度和人員配備的數(shù)量。然而，由于無(wú)人駕駛涉及車輛、行車組織、車輛段配置等多種因素，系統(tǒng)造價(jià)高，我國(guó)又無(wú)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，故無(wú)人駕駛系統(tǒng)宜在探索經(jīng)驗(yàn)后，根據(jù)需要逐漸采用。（1）列車自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式（ATO模式或AM模式）ATO模式即ATO自動(dòng)運(yùn)行模式，此模式是正線上列車運(yùn)行的正常模式，即用于正線上列車的正常運(yùn)行。在這種模式下，列車在車站之間的運(yùn)行是自動(dòng)的，不需司機(jī)駕駛，司機(jī)只負(fù)責(zé)監(jiān)視ATO顯

51、示，監(jiān)督車站發(fā)車和車門關(guān)閉，以及列車運(yùn)行所要通過(guò)的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，并在必要時(shí)人工介入。司機(jī)給出列車關(guān)門指令關(guān)閉車門后，通過(guò)按壓?jiǎn)?dòng)按鈕給出出發(fā)指令。車載ATP確認(rèn)車門已關(guān)閉后，列車便可啟動(dòng)。如果車門還開(kāi)著，ATP會(huì)不允許列車出發(fā)。列車出發(fā)后站間運(yùn)行的速度調(diào)整、至下站的目標(biāo)制動(dòng)以及開(kāi)車門都由ATO自動(dòng)操作。ATP確保列車各階段自動(dòng)運(yùn)行的安全，在車站之間的運(yùn)行將根據(jù)控制中心ATS的優(yōu)化時(shí)刻表指令執(zhí)行，確定其走行時(shí)間。在ATO模式下，ATO根據(jù)ATP編碼和列車位置生成運(yùn)行列車的行駛曲線，完全自動(dòng)地駕駛列車；ATO還能根據(jù)到停車點(diǎn)的距離計(jì)算出列車的到站停車曲線；ATO速度曲線可以由ATS的調(diào)整

52、命令修改；ATP系統(tǒng)控制列車的緊急制動(dòng)。（2）列車自動(dòng)防護(hù)駕駛模式（SM模式或CM模式）superviseSM模式即ATP監(jiān)督人工駕駛模式，是一種受保護(hù)的人工駕駛模式。在這種模式下，司機(jī)根據(jù)駕駛室中的指示手動(dòng)駕駛列車，并監(jiān)督ATP顯示，以及列車運(yùn)行所要通過(guò)的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，可以在任何時(shí)候操作緊急制動(dòng)。ATP連續(xù)監(jiān)督人工駕駛的列車運(yùn)行，如果列車超過(guò)允許速度將產(chǎn)生緊急制動(dòng)。ATO故障時(shí)列車可用SM模式在ATP的保護(hù)下降級(jí)運(yùn)行。在SM模式下，列車由司機(jī)人工駕駛，列車的運(yùn)行速度受ATP監(jiān)控；ATO此時(shí)對(duì)列車不進(jìn)行控制，但會(huì)根據(jù)地圖數(shù)據(jù)隨時(shí)監(jiān)督列車的位置；如果ATO能與PAC通信，它可控制車門開(kāi)

53、啟；ATP向司機(jī)提示安全速度和距離信息；在列車實(shí)際行駛速度到達(dá)最大安全速度之前，ATP可實(shí)施常用制動(dòng)，防止列車超速；由ATP系統(tǒng)來(lái)控制列車的緊急制動(dòng)。（3）限制人工駕駛模式（RM模式）(restrict mode)RM模式即ATP限制允許速度的人工駕駛模式，這是一種受約束的人工操作，必須“謹(jǐn)慎運(yùn)行”。在這種模式下，列車由司機(jī)根據(jù)軌旁信號(hào)駕駛，ATP僅監(jiān)督允許的最大限速值。該運(yùn)行模式在下列情況下使用：列車在車輛段范圍內(nèi)（非ATC控制區(qū)域）運(yùn)行時(shí)；正線運(yùn)行中聯(lián)鎖設(shè)備或軌道電路或ATP軌旁設(shè)備或ATP列車天線或地對(duì)車通信發(fā)生故障時(shí)；列車緊急制動(dòng)以后；啟動(dòng)ATPATO以后。此時(shí)，車載ATP將給出一個(gè)2

54、5kmh的限制速度。在RM模式下，列車由司機(jī)人工駕駛，沒(méi)有軌道編碼的參與，不要求強(qiáng)制使用地面編碼。此時(shí)ATO退出控制；由司機(jī)負(fù)責(zé)列車運(yùn)行的安全，并監(jiān)督列車所要通過(guò)的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，如有必要，對(duì)列車進(jìn)行制動(dòng)；列車行駛速度很低，例如不得超過(guò)25kmh；一旦超出，ATP系統(tǒng)就會(huì)實(shí)施緊急制動(dòng)。（4）非限制人工駕駛模式（關(guān)斷模式、URM模式）(unrestrict mode)關(guān)斷模式是不受限制的人工駕駛（無(wú)ATP監(jiān)督）模式，用于車載ATP設(shè)備故障以及車載設(shè)備測(cè)試情況下完全關(guān)斷時(shí)的列車駕駛，列車是由司機(jī)根據(jù)軌旁信號(hào)和調(diào)度員的口頭指令駕駛的，沒(méi)有速度監(jiān)督。ATP的緊急制動(dòng)輸出被車輛控制系統(tǒng)切斷，司機(jī)

55、必須保證列車運(yùn)行不超過(guò)限制速度（最大25kmh），并監(jiān)督列車所要通過(guò)的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，必要時(shí)采取措施，對(duì)列車進(jìn)行制動(dòng)。在關(guān)斷模式下，列車由司機(jī)人工駕駛，沒(méi)有ATP保護(hù)措施；使用這種模式必須進(jìn)行登記，此時(shí)列車運(yùn)行安全完全由司機(jī)負(fù)責(zé)，ATO退出控制。（5）自動(dòng)折返駕駛模式（AR模式）automatic return列車在站端（沒(méi)有折返軌道的終端）調(diào)轉(zhuǎn)行車方向或使用折返軌道進(jìn)行折返操作，就要求能進(jìn)入自動(dòng)折返駕駛模式。為使自動(dòng)折返操作具有高度的靈活性，自動(dòng)折返模式有下列幾種：l ATO自動(dòng)運(yùn)行折返模式；l ATO無(wú)人自動(dòng)折返模式；l ATP監(jiān)督人工駕駛折返模式。折返命令是由ATS中心根據(jù)需要生

56、成并傳輸至列車，或由設(shè)計(jì)固定的ATP區(qū)域（如終端站）的軌旁單元發(fā)出。ATP車載設(shè)備通過(guò)接收軌旁報(bào)文而自動(dòng)啟動(dòng)AR模式，并通過(guò)駕駛室顯示設(shè)備指示給司機(jī)，司機(jī)必須按壓“AR”按鈕確認(rèn)折返作業(yè)。是否折返，使用折返軌道折返，由無(wú)人駕駛執(zhí)行，還是由司機(jī)執(zhí)行，這些完全由司機(jī)決定。采用無(wú)人折返或有司機(jī)折返取決于司機(jī)采取的不同折返模式。若采用ATO自動(dòng)運(yùn)行折返模式，在司機(jī)按壓ATO啟動(dòng)按鈕后，列車自動(dòng)駛?cè)胝鄯弟墸⒏淖冘囶^和軌道電路發(fā)送方向；在折返軌至發(fā)車站臺(tái)的進(jìn)路排列完成后，再次按壓ATO啟動(dòng)按鈕，列車自動(dòng)駛?cè)氚l(fā)車站臺(tái)，并精確地停在發(fā)車站臺(tái)。若采用ATO無(wú)人自動(dòng)折返模式，在司機(jī)下車后按壓站臺(tái)上的無(wú)人折返按鈕

57、，列車在無(wú)司機(jī)的情況下，自動(dòng)完成啟動(dòng)列車駛?cè)胝鄯弟墸淖冘囶^和軌道電路發(fā)送方向，并在折返軌至發(fā)車站臺(tái)的進(jìn)路排列完成后，再自動(dòng)啟動(dòng)列車駛?cè)税l(fā)車站臺(tái)，并精確地停在發(fā)車站臺(tái)。若采用ATP監(jiān)督人工駕駛折返模式，在人工駕駛過(guò)程中ATP將對(duì)列車速度、停車位置進(jìn)行監(jiān)督，并在列車駛?cè)胝鄯弟壓笞詣?dòng)改變車頭和軌道電路發(fā)送方向。除URM模式外，其他所有的模式都有一個(gè)5m的退車限制，如果超過(guò)這個(gè)限制，ATP將實(shí)施緊急制動(dòng)。2列車駕駛模式轉(zhuǎn)換以上五種基本運(yùn)行模式，在滿足一定條件后可以相互轉(zhuǎn)換。（1）列車駕駛模式轉(zhuǎn)換的規(guī)定ATC系統(tǒng)控制區(qū)域與非ATC系統(tǒng)控制區(qū)域的分界處，應(yīng)設(shè)駕駛模式轉(zhuǎn)換區(qū)（或稱轉(zhuǎn)換軌），轉(zhuǎn)換區(qū)的信號(hào)設(shè)備應(yīng)與正線信號(hào)設(shè)備一致。駕駛模式轉(zhuǎn)換可采用人工方式或自動(dòng)方式，并應(yīng)予以記錄。當(dāng)采用人工方式時(shí)，其轉(zhuǎn)換區(qū)域的長(zhǎng)度宜大于一列車的長(zhǎng)度。當(dāng)采用自動(dòng)方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)ATC系統(tǒng)的性能特點(diǎn)確定轉(zhuǎn)換區(qū)域的設(shè)置方式。ATC系統(tǒng)宜具有防止列車在駕駛模式轉(zhuǎn)換區(qū)域未將駕駛模式轉(zhuǎn)換至列車自動(dòng)