項(xiàng)目七 ATC 系統(tǒng)概述

項(xiàng)目七

ATC

系統(tǒng)概述一、ATC系統(tǒng)的作用1、確保列車(chē)運(yùn)行的安全。

防止追尾和沖突2、提高運(yùn)行效率。

在保證安全的前提下，縮短行車(chē)間隔3、實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的信息化和自動(dòng)化

二、ATC系統(tǒng)的組成1、功能組成

1）列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）（AutomaticTrainProtection，簡(jiǎn)稱ATP）

2）列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ATO）（AutomaticTrainOperation，簡(jiǎn)稱ATO）

3）列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

（AutomaticTrainSupervision，簡(jiǎn)稱ATS）

ATCATSATOATP說(shuō)明：相對(duì)獨(dú)立、緊密聯(lián)系。車(chē)載信號(hào)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)軌旁設(shè)備控制中心設(shè)備

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

實(shí)現(xiàn)地面控制與車(chē)上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車(chē)指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車(chē)駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2、設(shè)備組成

1）現(xiàn)場(chǎng)軌旁設(shè)備

2）車(chē)載信號(hào)設(shè)備

3）控制中心設(shè)備控制中心設(shè)備地鐵車(chē)站車(chē)控室1、作用：

是地鐵車(chē)站行車(chē)組織控制的最重要場(chǎng)所，

實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)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(chē)操作控制設(shè)備2）、列車(chē)運(yùn)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(chē)值班員和信號(hào)員4、主要職責(zé)：負(fù)責(zé)接發(fā)列車(chē)和行車(chē)安全工作

軌旁設(shè)備作用：1、確保列車(chē)運(yùn)行速度不超過(guò)目標(biāo)速度的

安全控制系統(tǒng)。2、列車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)、閉控制。

當(dāng)列車(chē)到達(dá)定位停車(chē)點(diǎn)，由ATP子系統(tǒng)

通過(guò)軌旁設(shè)備向列車(chē)傳送列車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)啟

和關(guān)閉信息，進(jìn)行列車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)、閉控制。軌旁設(shè)備

軌旁設(shè)備

軌道箱傳感器運(yùn)算單元MTU車(chē)載設(shè)備

作用：1、隨時(shí)監(jiān)視列車(chē)的運(yùn)行，根據(jù)地面發(fā)送的速度信

息確定是否對(duì)列車(chē)加以控制。2、用于記錄列車(chē)運(yùn)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(chē)

按命令運(yùn)行4、定位列車(chē)位置為保證列車(chē)安全運(yùn)行提供保障。5、規(guī)范機(jī)車(chē)乘務(wù)員駕駛，記錄與運(yùn)行管理相關(guān)

的數(shù)據(jù)。車(chē)載設(shè)備組成車(chē)載設(shè)備組成VICMMIMMIMMIMMII/OVICI/O編碼里程計(jì)信標(biāo)天線人機(jī)界面無(wú)線天線無(wú)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(chē)在區(qū)間內(nèi)運(yùn)行的方法。2、閉塞種類(lèi)（1）、固定閉塞（2）、移動(dòng)閉塞（3）、準(zhǔn)移動(dòng)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(chē)運(yùn)行的安全，防止追尾和沖突（2）提高運(yùn)行效率固定閉塞1、形成：

這種設(shè)備，是把原來(lái)只準(zhǔn)一個(gè)列車(chē)占用的站間區(qū)間，再劃分成若干個(gè)“小區(qū)間”。每個(gè)“小區(qū)間”在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)，也只準(zhǔn)一個(gè)列車(chē)占用。這樣，原來(lái)只準(zhǔn)運(yùn)行一個(gè)列車(chē)的站間區(qū)間就能同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)以上的列車(chē)，從而提高了線路的通過(guò)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(diǎn)——每個(gè)閉塞分區(qū)的始端

設(shè)一架通過(guò)色燈信號(hào)機(jī)，以防護(hù)這個(gè)閉塞分區(qū)4、列車(chē)以閉塞分區(qū)為最小行車(chē)間隔。5、用軌道電路檢測(cè)和表示列車(chē)位置及列車(chē)間距。6、實(shí)現(xiàn)行車(chē)指揮和列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)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(chē)之間還增加了一個(gè)防護(hù)區(qū)段，即雙紅燈區(qū)段防護(hù)。后續(xù)列車(chē)必須停在第二個(gè)紅燈的外方，保證兩列車(chē)之間至少間隔一個(gè)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(chē)運(yùn)行模式曲線固定閉塞的優(yōu)點(diǎn)1、可縮短區(qū)間的長(zhǎng)度到最小限度，可用最小的運(yùn)行間隔放行

追蹤列車(chē)，可提高線路通過(guò)能力。2、充分保證行車(chē)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可伲瑢?duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼3、利用軌道電路難以實(shí)現(xiàn)車(chē)對(duì)地的信息傳輸4、固定閉塞的閉塞分區(qū)長(zhǎng)度是按最不利條件設(shè)計(jì)的，分區(qū)較長(zhǎng)，

一個(gè)分區(qū)只能被一個(gè)列車(chē)占用，不利于縮短列車(chē)運(yùn)行間隔；5、由于只能確定前行列車(chē)所在閉塞分區(qū)，因此追踩列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)和

終點(diǎn)總在某一分區(qū)邊界，為了充分保證安全，必須在兩列車(chē)之間增加

一個(gè)防護(hù)區(qū)段，這使得列車(chē)間的安全間隔較大，影響線路的使用效率。自動(dòng)閉塞的基本原理在毎一個(gè)閉塞分區(qū)的始端裝設(shè)一架防護(hù)該分區(qū)的通過(guò)色燈信號(hào)機(jī)。閉塞分區(qū)無(wú)車(chē)（線也正常）時(shí)，軌道電流從正極出來(lái)，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(lì)磁，將其控制的。接在信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路上的銜鐵吸起，接通綠燈的電路，通過(guò)色燈信號(hào)機(jī)亮綠燈，表示開(kāi)通犬態(tài)；閉塞分區(qū)有車(chē)占用時(shí)，軌道電流由于輪對(duì)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(guò)色燈信號(hào)機(jī)綠燈滅，紅燈亮，表示分區(qū)在閉塞狀態(tài)。移動(dòng)閉塞的概述1、概念：

列車(chē)間的運(yùn)行間隔是動(dòng)態(tài)的，并隨前一列車(chē)的移動(dòng)而移動(dòng)，列車(chē)運(yùn)行間隔自動(dòng)調(diào)整，所以稱移動(dòng)閉塞。2、特點(diǎn)：

移動(dòng)閉塞中已經(jīng)沒(méi)有了將線路分成若干個(gè)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(gè)列車(chē)之間自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行間隔，使之保持一定的安全距離。3、優(yōu)點(diǎn)：

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

4、移動(dòng)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(yùn)行的觀念。5、只要實(shí)時(shí)了解前方列車(chē)與本列車(chē)的實(shí)際間隔距離，通

過(guò)車(chē)載信號(hào)設(shè)備實(shí)時(shí)計(jì)算確保列車(chē)停在安全距離外的

最佳制動(dòng)時(shí)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)列車(chē)追蹤運(yùn)行。6、移動(dòng)閉塞中已經(jīng)沒(méi)有了將線路分成若干個(gè)閉塞分區(qū)

的概念。7、列車(chē)間的運(yùn)行間隔是動(dòng)態(tài)的。并隨前一列車(chē)的移動(dòng)

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

加上安全富余量實(shí)時(shí)計(jì)算和控制的，確保追蹤運(yùn)行不追尾。移動(dòng)閉塞1、現(xiàn)狀：它是全球鐵路及軌道交通信號(hào)界公認(rèn)的最先進(jìn)的信號(hào)產(chǎn)品。該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用將近20年，并且給運(yùn)營(yíng)商們帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。2、產(chǎn)生背景在輪軌交通中，為保證列車(chē)運(yùn)行安全，須保證列車(chē)間以一定的安全間隔運(yùn)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(hào)表示該分區(qū)或前方分區(qū)是否被列車(chē)占用等狀態(tài)，列車(chē)則根據(jù)信號(hào)顯示運(yùn)行。列車(chē)間都必須有一定數(shù)量的空閑分區(qū)作為列車(chē)安全間隔。這使得列車(chē)間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。移動(dòng)閉塞設(shè)備的組成1、無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)2、車(chē)載設(shè)備包括無(wú)線電臺(tái)、車(chē)載計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備

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

實(shí)現(xiàn)了車(chē)——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(shí)現(xiàn)了列車(chē)運(yùn)行的閉環(huán)控制。移動(dòng)閉塞原理1、通過(guò)可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)移動(dòng)通信網(wǎng)，列車(chē)不間斷地將其標(biāo)識(shí)、位置、車(chē)次、列車(chē)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)線方式發(fā)送給地面信號(hào)設(shè)備。地面信號(hào)設(shè)備可以得到每一列車(chē)連續(xù)的位置信息和列車(chē)運(yùn)行其他信息，并據(jù)此計(jì)算出每一列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)，根據(jù)來(lái)自列車(chē)的信息計(jì)算、確定列車(chē)的安全行車(chē)間隔，并將相關(guān)信息（如現(xiàn)行列車(chē)位置、移動(dòng)授權(quán)等)動(dòng)態(tài)更新發(fā)送給列車(chē)。2、列車(chē)根據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)和自身的運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算出列車(chē)運(yùn)行的速度曲線，車(chē)載設(shè)備保證列車(chē)在該速度曲線下運(yùn)行,控制列車(chē)的牽引、及惰行、制動(dòng)。1、移動(dòng)閉塞對(duì)列車(chē)的安全間隔控制上更進(jìn)了一步。通過(guò)不間斷的車(chē)地雙向通信,控制中心可以根據(jù)列車(chē)實(shí)時(shí)的速度和位置，動(dòng)態(tài)計(jì)算列車(chē)的最大制動(dòng)距離。2、列車(chē)的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車(chē)后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個(gè)與列車(chē)同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)。3、該間隔是按后續(xù)列車(chē)在當(dāng)前速度下的所需制動(dòng)距離加上安全富余量實(shí)時(shí)計(jì)算和控制的，確保追蹤運(yùn)行不追尾。安全距離制動(dòng)距離列車(chē)長(zhǎng)度虛擬分區(qū)防護(hù)距離制動(dòng)距離列車(chē)長(zhǎng)度移動(dòng)閉塞列車(chē)運(yùn)行模式曲線

列車(chē)制動(dòng)時(shí)機(jī)、制動(dòng)起始點(diǎn)、終點(diǎn)均是動(dòng)態(tài)的，其目的是最大限度地利用機(jī)車(chē)車(chē)輛特性全速運(yùn)行，盡可能縮短列車(chē)運(yùn)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(dòng)閉塞原理ATC列車(chē)在線位置＋進(jìn)路條件生成移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)計(jì)算制動(dòng)曲線制動(dòng)曲線制動(dòng)控制與列車(chē)的位置、速度比較停車(chē)點(diǎn)的信息列車(chē)位置信息基于線路數(shù)據(jù)和停車(chē)點(diǎn)信息逐次生成制動(dòng)曲線車(chē)載設(shè)備車(chē)載控制設(shè)備防護(hù)距離車(chē)頭位置車(chē)尾位置追蹤列車(chē)的停車(chē)點(diǎn)移動(dòng)閉塞綜述1、移動(dòng)閉塞技術(shù)在對(duì)列車(chē)的安全間隔控制上更

進(jìn)了一步。2、通過(guò)車(chē)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(chē)實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)地計(jì)算列車(chē)的最大制動(dòng)距離。3、追蹤列車(chē)之間的安全間隔距離信息是根據(jù)最大允許車(chē)速、

當(dāng)前停車(chē)點(diǎn)位置、線路等信息計(jì)算出的。4、信息被循環(huán)更新，以保證列車(chē)不斷收到實(shí)時(shí)信息，便組成了一個(gè)與列車(chē)同步移動(dòng)的虛擬的閉塞分區(qū)。5、因此在保證安全的前提下，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)。6、列車(chē)可以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，最大程度地提高區(qū)間通過(guò)能力，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞組成形式1、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞對(duì)前后列車(chē)的定位方式是不同的2、前行列車(chē)的定位用固定閉塞的方式3、后續(xù)列車(chē)的定位用移動(dòng)閉塞的方式4、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞同時(shí)采用移動(dòng)閉塞和固定閉塞

兩種定位方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞工作原理1、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)采用在傳統(tǒng)軌道電路上（固定閉塞）+信息報(bào)文（移動(dòng)閉塞）的方法，即把列車(chē)占用或空閑檢測(cè)和ATP信息傳輸合二為一。2、通過(guò)軌道電路的發(fā)送設(shè)備向車(chē)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(chē)載設(shè)備結(jié)合固定的車(chē)輛性能計(jì)算出適合本列車(chē)運(yùn)行的速度/距離曲線，保證列車(chē)在速度/距離曲線有序運(yùn)行，提高線路利用率。3、為了使后續(xù)列車(chē)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，軌道電路應(yīng)向其列車(chē)提供前方線路的各種參數(shù)以及前行列車(chē)處在哪個(gè)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(gè)定位標(biāo)志（可以是軌道電路的分界標(biāo)或信標(biāo)等），列車(chē)通過(guò)時(shí)提供絕對(duì)位置信息，以提高后續(xù)列車(chē)的定位精度。在相鄰定位標(biāo)志之間，列車(chē)的相對(duì)位置由安裝在列車(chē)上的輪軸轉(zhuǎn)數(shù)累計(jì)連續(xù)測(cè)得。5、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的追蹤間隔和列車(chē)控制精度除取決于線路特性、停站時(shí)分、車(chē)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(dòng)閉塞概述1、在控制列車(chē)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(chē)?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車(chē)可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)3、改善列車(chē)速度控制，縮小列車(chē)安全間隔，提高線路利用效率。4、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車(chē)的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車(chē)占用分區(qū)的外方，因此它沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞列車(chē)運(yùn)行模式曲線

地鐵信號(hào)系統(tǒng)固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、移動(dòng)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(dòng)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(dòng)閉塞具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）實(shí)現(xiàn)車(chē)地雙向、實(shí)時(shí)、高速度、大容量的信息傳輸，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛；2）列車(chē)定位精度商；3）列車(chē)移動(dòng)授權(quán)更新快；4）不受牽引回流干擾；5）軌旁設(shè)備簡(jiǎn)單