項目七 ATC 系統(tǒng)概述

項目七

ATC

系統(tǒng)概述一、ATC系統(tǒng)的作用1、確保列車運行的安全。

防止追尾和沖突2、提高運行效率。

在保證安全的前提下，縮短行車間隔3、實現(xiàn)列車運行的信息化和自動化

二、ATC系統(tǒng)的組成1、功能組成

1）列車自動防護(hù)系統(tǒng)（ATP）（AutomaticTrainProtection，簡稱ATP）

2）列車自動駕駛系統(tǒng)（ATO）（AutomaticTrainOperation，簡稱ATO）

3）列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

（AutomaticTrainSupervision，簡稱ATS）

ATCATSATOATP說明：相對獨立、緊密聯(lián)系。車載信號設(shè)備現(xiàn)場軌旁設(shè)備控制中心設(shè)備

三個子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)

實現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運行調(diào)整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統(tǒng)。

2、設(shè)備組成

1）現(xiàn)場軌旁設(shè)備

2）車載信號設(shè)備

3）控制中心設(shè)備控制中心設(shè)備地鐵車站車控室1、作用：

是地鐵車站行車組織控制的最重要場所，

實現(xiàn)列車運行的監(jiān)督和操作控制。2、室內(nèi)主要設(shè)備：1）、接發(fā)列車操作控制設(shè)備2）、列車運行控制設(shè)備3）、環(huán)境控制設(shè)備4）、救急和疏散控制設(shè)備等3、工作人員：主要是行車值班員和信號員4、主要職責(zé)：負(fù)責(zé)接發(fā)列車和行車安全工作

軌旁設(shè)備作用：1、確保列車運行速度不超過目標(biāo)速度的

安全控制系統(tǒng)。2、列車車門開、閉控制。

當(dāng)列車到達(dá)定位停車點，由ATP子系統(tǒng)

通過軌旁設(shè)備向列車傳送列車車門開啟

和關(guān)閉信息，進(jìn)行列車車門開、閉控制。軌旁設(shè)備

軌旁設(shè)備

軌道箱傳感器運算單元MTU車載設(shè)備

作用：1、隨時監(jiān)視列車的運行，根據(jù)地面發(fā)送的速度信

息確定是否對列車加以控制。2、用于記錄列車運行中各種需求信息，

處理信息3、生成控制速度和目標(biāo)距離模式曲線，控制列車

按命令運行4、定位列車位置為保證列車安全運行提供保障。5、規(guī)范機車乘務(wù)員駕駛，記錄與運行管理相關(guān)

的數(shù)據(jù)。車載設(shè)備組成車載設(shè)備組成VICMMIMMIMMIMMII/OVICI/O編碼里程計信標(biāo)天線人機界面無線天線無線天線冗余以太網(wǎng)三、概念1、閉塞:按照一定的規(guī)律組織列車在區(qū)間內(nèi)運行的方法。2、閉塞種類（1）、固定閉塞（2）、移動閉塞（3）、準(zhǔn)移動閉塞3、區(qū)別：功能性、先進(jìn)性、可靠性和可維護(hù)性等

指標(biāo)方面有較大的差別。4、作用（1）確保列車運行的安全，防止追尾和沖突（2）提高運行效率固定閉塞1、形成：

這種設(shè)備，是把原來只準(zhǔn)一個列車占用的站間區(qū)間，再劃分成若干個“小區(qū)間”。每個“小區(qū)間”在同一個時間內(nèi)，也只準(zhǔn)一個列車占用。這樣，原來只準(zhǔn)運行一個列車的站間區(qū)間就能同時運行兩個以上的列車，從而提高了線路的通過能力。這些“小區(qū)間”稱為——閉塞分區(qū)。

閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)2、固定閉塞——就是將線路劃分為固定的閉塞分區(qū)。

閉塞分區(qū)一旦劃定將固

定不變。3、閉塞分區(qū)與閉塞分區(qū)分界點——每個閉塞分區(qū)的始端

設(shè)一架通過色燈信號機，以防護(hù)這個閉塞分區(qū)4、列車以閉塞分區(qū)為最小行車間隔。5、用軌道電路檢測和表示列車位置及列車間距。6、實現(xiàn)行車指揮和列車運行的自動控制。閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)固定閉塞閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)

小提示為了保證安全，地鐵ATP在兩列車之間還增加了一個防護(hù)區(qū)段，即雙紅燈區(qū)段防護(hù)。后續(xù)列車必須停在第二個紅燈的外方，保證兩列車之間至少間隔一個閉塞分區(qū)。固定閉塞示意圖速度距離075Km/h60Km/h30Km/hS1S2S3S4S5固定閉塞列車運行模式曲線固定閉塞的優(yōu)點1、可縮短區(qū)間的長度到最小限度，可用最小的運行間隔放行

追蹤列車，可提高線路通過能力。2、充分保證行車安全。

固定閉塞不足之處1、軌道電路工作穩(wěn)定性易受環(huán)境影響2、所傳輸?shù)男畔⒘可?，對?yīng)每個閉塞分區(qū)只能傳送一個信息代碼3、利用軌道電路難以實現(xiàn)車對地的信息傳輸4、固定閉塞的閉塞分區(qū)長度是按最不利條件設(shè)計的，分區(qū)較長，

一個分區(qū)只能被一個列車占用，不利于縮短列車運行間隔；5、由于只能確定前行列車所在閉塞分區(qū)，因此追踩列車制動的起點和

終點總在某一分區(qū)邊界，為了充分保證安全，必須在兩列車之間增加

一個防護(hù)區(qū)段，這使得列車間的安全間隔較大，影響線路的使用效率。自動閉塞的基本原理在毎一個閉塞分區(qū)的始端裝設(shè)一架防護(hù)該分區(qū)的通過色燈信號機。閉塞分區(qū)無車（線也正常）時，軌道電流從正極出來，經(jīng)由軌道繼電器的線圈構(gòu)成回路，使該線圈繞著的電磁鐵勵磁，將其控制的。接在信號機點燈電路上的銜鐵吸起，接通綠燈的電路，通過色燈信號機亮綠燈，表示開通犬態(tài)；閉塞分區(qū)有車占用時，軌道電流由于輪對使軌道電路短路（或切斷)而不流經(jīng)軌道繼電器的線圈，電磁鐵失磁，它所控制銜鐵由于AS而落下，接通紅燈的電路，于是通過色燈信號機綠燈滅，紅燈亮，表示分區(qū)在閉塞狀態(tài)。移動閉塞的概述1、概念：

列車間的運行間隔是動態(tài)的，并隨前一列車的移動而移動，列車運行間隔自動調(diào)整，所以稱移動閉塞。2、特點：

移動閉塞中已經(jīng)沒有了將線路分成若干個閉塞分區(qū)的概念。不需要將區(qū)間劃分成若干固定的閉塞分區(qū)，而是在兩個列車之間自動調(diào)整運行間隔，使之保持一定的安全距離。3、優(yōu)點：

移動閉塞使兩列車之間的間隔最小，從而提高了區(qū)間內(nèi)的行車密度，大大提高區(qū)段的通過能力。移動閉塞概述

4、移動閉塞ATC控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的以固定閉塞分區(qū)

追蹤運行的觀念。5、只要實時了解前方列車與本列車的實際間隔距離，通

過車載信號設(shè)備實時計算確保列車停在安全距離外的

最佳制動時機即可實現(xiàn)列車追蹤運行。6、移動閉塞中已經(jīng)沒有了將線路分成若干個閉塞分區(qū)

的概念。7、列車間的運行間隔是動態(tài)的。并隨前一列車的移動

而移動。8、該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下的所需制動距離

加上安全富余量實時計算和控制的，確保追蹤運行不追尾。移動閉塞1、現(xiàn)狀：它是全球鐵路及軌道交通信號界公認(rèn)的最先進(jìn)的信號產(chǎn)品。該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用將近20年，并且給運營商們帶來了良好的經(jīng)濟和社會效益。2、產(chǎn)生背景在輪軌交通中，為保證列車運行安全，須保證列車間以一定的安全間隔運行。早期，人們通常將線路劃分為若干閉塞分區(qū)，以不同的信號表示該分區(qū)或前方分區(qū)是否被列車占用等狀態(tài)，列車則根據(jù)信號顯示運行。列車間都必須有一定數(shù)量的空閑分區(qū)作為列車安全間隔。這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。移動閉塞設(shè)備的組成1、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)2、車載設(shè)備包括無線電臺、車載計算機和其他設(shè)備

3、區(qū)域控制器4、控制中心等。實現(xiàn)這種閉塞的最主要技術(shù)手段是——無線通信。

實現(xiàn)了車——地間雙向、大容量的信息傳輸，達(dá)到連續(xù)通信的目的，在真正意義上實現(xiàn)了列車運行的閉環(huán)控制。移動閉塞原理1、通過可靠的無線數(shù)據(jù)移動通信網(wǎng)，列車不間斷地將其標(biāo)識、位置、車次、列車長度、實際速度、制動潛能和運行狀況等信息以無線方式發(fā)送給地面信號設(shè)備。地面信號設(shè)備可以得到每一列車連續(xù)的位置信息和列車運行其他信息，并據(jù)此計算出每一列車的移動授權(quán)，根據(jù)來自列車的信息計算、確定列車的安全行車間隔，并將相關(guān)信息（如現(xiàn)行列車位置、移動授權(quán)等)動態(tài)更新發(fā)送給列車。2、列車根據(jù)接收到的移動授權(quán)和自身的運行狀態(tài)計算出列車運行的速度曲線，車載設(shè)備保證列車在該速度曲線下運行,控制列車的牽引、及惰行、制動。1、移動閉塞對列車的安全間隔控制上更進(jìn)了一步。通過不間斷的車地雙向通信,控制中心可以根據(jù)列車實時的速度和位置，動態(tài)計算列車的最大制動距離。2、列車的長度加上這一最大制動距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個與列車同步移動的虛擬分區(qū)。3、該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下的所需制動距離加上安全富余量實時計算和控制的，確保追蹤運行不追尾。安全距離制動距離列車長度虛擬分區(qū)防護(hù)距離制動距離列車長度移動閉塞列車運行模式曲線

列車制動時機、制動起始點、終點均是動態(tài)的，其目的是最大限度地利用機車車輛特性全速運行，盡可能縮短列車運行間隔，最有效最合理地利用區(qū)間有限空間，提高區(qū)間通行能力。

移動閉塞原理ATC列車在線位置＋進(jìn)路條件生成移動授權(quán)終點計算制動曲線制動曲線制動控制與列車的位置、速度比較停車點的信息列車位置信息基于線路數(shù)據(jù)和停車點信息逐次生成制動曲線車載設(shè)備車載控制設(shè)備防護(hù)距離車頭位置車尾位置追蹤列車的停車點移動閉塞綜述1、移動閉塞技術(shù)在對列車的安全間隔控制上更

進(jìn)了一步。2、通過車載設(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)列車實時的速度和位置動態(tài)地計算列車的最大制動距離。3、追蹤列車之間的安全間隔距離信息是根據(jù)最大允許車速、

當(dāng)前停車點位置、線路等信息計算出的。4、信息被循環(huán)更新，以保證列車不斷收到實時信息，便組成了一個與列車同步移動的虛擬的閉塞分區(qū)。5、因此在保證安全的前提下，兩個相鄰的移動閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時前進(jìn)。6、列車可以較高的速度和較小的間隔運行，最大程度地提高區(qū)間通過能力，從而提高運營效率。準(zhǔn)移動閉塞組成形式1、準(zhǔn)移動閉塞對前后列車的定位方式是不同的2、前行列車的定位用固定閉塞的方式3、后續(xù)列車的定位用移動閉塞的方式4、準(zhǔn)移動閉塞同時采用移動閉塞和固定閉塞

兩種定位方式。準(zhǔn)移動閉塞工作原理1、準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)采用在傳統(tǒng)軌道電路上（固定閉塞）+信息報文（移動閉塞）的方法，即把列車占用或空閑檢測和ATP信息傳輸合二為一。2、通過軌道電路的發(fā)送設(shè)備向車載設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)（曲線半徑、坡道)等信息，ATP車載設(shè)備結(jié)合固定的車輛性能計算出適合本列車運行的速度/距離曲線，保證列車在速度/距離曲線有序運行，提高線路利用率。3、為了使后續(xù)列車能夠根據(jù)自身測定的位置，實時計算其最大允許速度，軌道電路應(yīng)向其列車提供前方線路的各種參數(shù)以及前行列車處在哪個區(qū)段上的信息。4、目前各系統(tǒng)均在地面每隔一段距離設(shè)置一個定位標(biāo)志（可以是軌道電路的分界標(biāo)或信標(biāo)等），列車通過時提供絕對位置信息，以提高后續(xù)列車的定位精度。在相鄰定位標(biāo)志之間，列車的相對位置由安裝在列車上的輪軸轉(zhuǎn)數(shù)累計連續(xù)測得。5、準(zhǔn)移動閉塞的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時分、車輛參數(shù)外，還與ATP/ATO系統(tǒng)及軌道電路的特性密切相關(guān)。準(zhǔn)移動閉塞概述1、在控制列車安全間隔上比固定閉塞進(jìn)了一步。2、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3、改善列車速度控制，縮小列車安全間隔，提高線路利用效率。4、準(zhǔn)移動閉塞中后續(xù)列車的最大目標(biāo)制動點仍必須在先行列車占用分區(qū)的外方，因此它沒有完全突破軌道電路的限制。

準(zhǔn)移動閉塞列車運行模式曲線

地鐵信號系統(tǒng)固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞、移動閉塞三者間的比較前兩種閉塞制式均基于軌道電路，而基于通信的移動閉塞系統(tǒng)不依靠軌道電路。與基于軌道電路的閉塞制式相比，移動閉塞具有以下優(yōu)點：1）實現(xiàn)車地雙向、實時、高速度、大容量的信息傳輸，易于實現(xiàn)無人駕駛；2）列車定位精度商；3）列車移動授權(quán)更新快；4）不受牽引回流干擾；5）軌旁設(shè)備簡單