城市軌道交通行車組織 課件 項目十 列車全自動運行

城市軌道交通行車組織項目十列車全自動運行

任務一

列車全自動運行概述及要求

全自動運行系統(tǒng)概述一、1．全自動運行系統(tǒng)定義全自動運行是基于現(xiàn)代計算機、通信控制和系統(tǒng)集成等技術實現(xiàn)列車的運行自動化。其范圍包括：將停車場內列車從休眠中自動喚醒并完成自檢、自動完成正線運營、到站精準停車、自動開閉車門、自動發(fā)車離站、自動折返、完成運營后自動清客、自動回庫、自動休眠、自動洗車等。

全自動運行系統(tǒng)概述一、2．列車運行自動化等級

根據(jù)國際電工協(xié)會標準IEC62290-2（城市軌道交通管理與控制系統(tǒng)）以及GB／T32590.1-2016（城市軌道交通運輸管理和指令控制系統(tǒng)），按照以人工駕駛運行模式、以非自動化駕駛運行模式、以半自動化駕駛運行模式、以無人駕駛運行模式和無干預運行模式，分別定義為GoA0、GoA1、GoA2、GoA3和GoA4。全自動運行系統(tǒng)（FAO）包含自動化等級GoA3和GoA4，即全自動運行系統(tǒng)運行模式包括有人值守的列車自動運行（DTO）和無人值守的自動運行（UTO）。

全自動運行系統(tǒng)概述一、

3.全自動系統(tǒng)主要功能（1）自動化列車運營。車輛配置休眠喚醒單元、整車延時斷電控制模塊，實現(xiàn)列車的自動喚醒與休眠功能。列車的照明、空調具備智能調節(jié)和遠程控制功能，滿足列車進入正線自動服務的需求。列車具備清掃工況、正線運營工況、車輛段運行工況，在不同情況下自動啟用相對應工況。車輛具備全自動運行模式、跳躍模式、蠕動模式、洗車模式。（2）乘客乘降監(jiān)控。列車具備車門故障對位隔離站臺門功能。列車具備遠程廣播功能，在清客和在關門過程中能夠自動廣播或遠程廣播。（3）線路監(jiān)測。線路檢測主要是通過障礙物檢測系統(tǒng)和脫軌檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的。（4）緊急狀態(tài)監(jiān)測處理。（5）狀態(tài)監(jiān)測及上傳。

全自動運行系統(tǒng)概述一、

4．全自動運行系統(tǒng)與非全自動運行系統(tǒng)設備差異（1）車站及軌旁設備（3項）人員防護開關（SPKS）。在列車全自動運行時，為工作人員提供可靠的安全防護，防止進入人工作業(yè)區(qū)域或者在人工作業(yè)區(qū)域啟動。信號系統(tǒng)在車控室IBP盤或站臺區(qū)設置人員防護開關及相應表示燈，工作站具有SPKS相關表示，SPKS的具體位置可根據(jù)運營需求進行設置。工作人員進入?yún)^(qū)間時需轉動SPKS，建立相應封鎖區(qū)域。封鎖區(qū)域外的列車不進入該區(qū)間。封鎖區(qū)域內的列車制動停車或保持靜止狀態(tài)不發(fā)生移動。站臺關門按鈕。應答器。

全自動運行系統(tǒng)概述一、

4．全自動運行系統(tǒng)與非全自動運行系統(tǒng)設備差異（2）車載設備（2項）車載信號設備需設置輔助駕駛設備用于實現(xiàn)休眠和喚醒等相關控制功能（或通過其他車載設備實現(xiàn)此功能）。

全自動運行系統(tǒng)概述一、

4．全自動運行系統(tǒng)與非全自動運行系統(tǒng)設備差異（3）車輛段設備（4項）車輛段內需要增加軌旁ATP/ATO計算機設備，在車輛段咽喉區(qū)、洗車庫、自動控制區(qū)域/非自動控制區(qū)域的轉換軌、停車列檢庫內增加相應的應答器設備。同CBTC（ATP/ATO）車輛段方案相比（已配置軌旁ATP/ATO計算機設備），車輛段內需要在洗車庫、自動區(qū)域/非自動區(qū)域的轉換軌、停車列檢庫內增加相應的應答器設備。在車輛段停車列檢庫運轉值班室或停車列檢庫內設置人員防護開關（SPKS）及相應表示燈的控制盤，ATS相關工作站具有SPKS相關表示。

全自動運行系統(tǒng)概述一、

4．全自動運行系統(tǒng)與非全自動運行系統(tǒng)設備差異（4）控制中心設備（2項）控制中心需要增設車輛管理調度工作站和乘客調度工作站，用于實現(xiàn)車輛和乘客的相關監(jiān)視、控制及調度功能。（5）試車線設備（1項）新增用于全自動運行功能測試用的信號設備及相關應答器等。全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、1．CBTC全自動運行系統(tǒng)（1）CBTC全自動運行系統(tǒng)概述1）系統(tǒng)構成。CBTC全自動運行系統(tǒng)設備包括，ATS子系統(tǒng)、ATP子系統(tǒng)、ATO子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、DCS子系統(tǒng)、MMS子系統(tǒng)等。2）發(fā)展趨勢。CBTC系統(tǒng)基于車地通信，可以減少對地面設備的依賴，滿足不同編組列車混跑的需求，在CBTC技術發(fā)展的基礎上進一步研究互聯(lián)互通信號系統(tǒng)關鍵技術和裝備研制，有利于進一步提高信號系統(tǒng)產(chǎn)品的標準化，符合行業(yè)發(fā)展的整體趨勢。

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、（2）CBTC全自動運行系統(tǒng)功能1）ATS子系統(tǒng)①設備組成：ATS系統(tǒng)設備主要包括，ATS機柜、調度員工作站和時刻表工作站等。②ATS子系統(tǒng)功能包括：●監(jiān)視功能

●控制功能

●列車運行描述

●列車運行圖/時刻表的管理●列車運用計劃及車輛管理

●列車運行的調整

●列車運行的查詢●事件回放

●用戶登錄及權限管理

●故障告警

●全自動運營

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、③列車運行徑路的確定原理當列車進入CBTC控制區(qū)域后，ATS為列車分配時刻表。ATS根據(jù)列車分配的時刻表確定列車的運行交路。運行交路是列車的總體運行路徑，列車在車站發(fā)車前，ATS基于運行交路向聯(lián)鎖發(fā)送至下一站的進路命令，聯(lián)鎖為列車辦理至下一站的進路。進路是列車當前可用的行進路徑。ZC基于當前行進路徑計算移動授權，由OBCU實施超速防護。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、④ATS系統(tǒng)控制模式的轉換控制中心的ATS應用服務器與各集中站的CBI和ZC通訊，同時連接線路上所有的車載設備，采集全線的軌旁設備狀態(tài)以及列車的狀態(tài)。中心ATS控制整個系統(tǒng)運行，當控制中心的ATS故障，本地ATS服務器激活，與本地的CBI及ZC通訊，采集本控制區(qū)域的軌旁設備狀態(tài)并進行處理。本地ATS工作站也會連接到該激活的本地服務器，顯示設備信息以及供本地操作員來對本區(qū)進行控制。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2）ATP子系統(tǒng)①系統(tǒng)組成：ATP子系統(tǒng)由地面設備和車載設備組成。地面設備包括區(qū)域控制器（ZC）、軌旁電子單元（LEU）、無源應答器、有源應答器，ATP子系統(tǒng)的地面設備。ZC是ATP子系統(tǒng)的核心設備，采用二乘二取二的冗余結構。LEU用于向有源應答器傳輸可變號數(shù)據(jù)；無源應答器是將自身存儲的固定報文信息傳輸至車載接收設備；有源應答器是應答器用于接收來自LEU的可變信號數(shù)據(jù)，并將其傳輸至車載接收設備。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2）ATP子系統(tǒng)①系統(tǒng)組成：ATP子系統(tǒng)由地面設備和車載設備組成。車載設備包括車載控制器（OBCU）、應答器查詢單元、應答器查詢天線、速度傳感器和加速度傳感器。OBCU是ATP子系統(tǒng)的核心設備，用于實現(xiàn)列車的測速定位和列車的控制；應答器查詢單元，用于從地面應答器讀取信號數(shù)據(jù)；應答器查詢天線，是應答器的天線；速度傳感器，用于測量列車的速度以及運行距離；加速度傳感器，用于測量列車的加速度，以補償車輪空轉打滑時速度傳感器的測量誤差；DMI用于顯示各種駕駛相關信息。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2）ATP子系統(tǒng)②ATP子系統(tǒng)功能包括：●列車駕駛模式

●列車速度判定

●列車位置判定

●移動授權管理

●臨時限速管理●授權速度判定和超速防護

●授權方向判定與防護

●緊急制動命令

●非命令移動監(jiān)督●牽引受阻監(jiān)督

●紅燈誤出發(fā)防護

●站臺安全停靠

●站臺門管理

●站臺緊急關閉管理●車門管理

●列車發(fā)車授權

●車狀態(tài)監(jiān)督與防護

●系統(tǒng)啟動自檢及聯(lián)合自檢

●車地通信●工作人員防護開關

●診斷維護

●進入和退出CBTC區(qū)域

●逃生門監(jiān)督

●蠕動控制

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2）ATP子系統(tǒng)③列車超速防護車載信號控制單元（OBCU）確定移動授權范圍內的所有由線路限速和臨時限速導致的變速點。OBC計算從當前位置不超速到達變速點（包括移動授權終點）的安全制動曲線，然后確定由安全制動曲線、線路限速和列車限速導致的當前位置限速，并取其中最不利的限速作為ATP限速。OBCU比較當前速度和ATP限速，如果超過的值大于超速容限就認為超速。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、3）ATO子系統(tǒng)①系統(tǒng)組成：ATO子系統(tǒng)由地面設備和車載設備組成。ATO子系統(tǒng)的地面設備完全共用ATP子系統(tǒng)的地面設備，包括區(qū)域控制器（ZC）、軌旁電子單元（LEU）、無源應答器和有源應答器。ATO子系統(tǒng)的車載設備完全共用ATP子系統(tǒng)的車載設備，包括車載控制器（OBCU），應答器查詢單元、應答器查詢天線、速度傳感器、加速度傳感器、司機顯示單元（DMI）；在OBCU的通信板上運行獨立的ATO和休眠喚醒應用軟件，實現(xiàn)ATO和休眠喚醒控制。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、3）ATO子系統(tǒng)②ATO子系統(tǒng)功能包括：●列車自動駕駛

●停車點管理

●自動折返

●車門/站臺門管理

●站臺扣車●站臺跳停

●倒計時管理

●雨雪模式命令

●運行調整

●列車休眠喚醒●列車環(huán)境監(jiān)督

●工況管理

●自動鳴笛

●遠程控制管理

●維護診斷

●司機人機接口●自動對站調整

●門故障隔離

●清客

●遠程重啟

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、3）ATO子系統(tǒng)③列車自動駕駛OBCU確定移動授權范圍內的ATO停車點。停車點可能是下一個車站或者移動授權終點減去一個固定距離。OBCU確定停車點范圍內由臨時限速和預存的運行等級曲線導致的變速點，計算從當前位置不超速到達停車點和變速點的ATO制動曲線，確定由ATO制動曲線臨時限速和預存的運行等級曲線導致的當前位置限速，并取其中最不利的限速作為ATO限速，然后根據(jù)自動調速算法調整列車速度不斷逼近ATO限速。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、4）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)①系統(tǒng)組成：聯(lián)鎖設備包括設備集中站聯(lián)鎖設備和非設備集中站聯(lián)鎖設備。在設備集中站設置計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)設備，包括計算機聯(lián)鎖主機、現(xiàn)地控制工作站（與車站ATS工作站一體化設置）、聯(lián)鎖維護工作站、繼電接口電路等設備，實現(xiàn)對信號機、轉轍機、站臺門、計軸等設備的控制。在非設備集中站的信號機、轉轍機、站臺門、計軸等設備由設備集中站的聯(lián)鎖子系統(tǒng)設備控制，僅設置ATS監(jiān)視工作站實現(xiàn)監(jiān)控功能。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

列車脫軌時的故障處理二、5）數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)①數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)（DCS）包括：有線網(wǎng)絡系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡系統(tǒng)。有線網(wǎng)絡系統(tǒng)包括骨干網(wǎng)絡設備、本地網(wǎng)絡設備、安全網(wǎng)絡設備以及網(wǎng)管設備。無線網(wǎng)絡系統(tǒng)包括LTE承載網(wǎng)設備、LTE核心網(wǎng)設備、LTE基站設備、LTE車載設備以及LTE網(wǎng)管設備。②骨干網(wǎng)絡設備原理骨干網(wǎng)絡的拓撲結構采用高冗余度的雙環(huán)網(wǎng)，無論是設備還是鏈路上都實現(xiàn)冗余設計。在每個集中站、以及控制中心、車輛段等其它站點均配置兩臺IP業(yè)務交換機。如果一個環(huán)中的一臺失效，并不影響本站點網(wǎng)絡與整個骨干網(wǎng)絡的連通性。骨干網(wǎng)絡設備采用三層高性能業(yè)務交換機，所有接口均滿足10/100/1000M以太網(wǎng)標準，傳輸介質為單模光纖。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)

列車脫軌時的故障處理二、6）信號維護監(jiān)測（MMS）子系統(tǒng)①系統(tǒng)組成：信號維護監(jiān)測（MMS）子系統(tǒng)包括維修中心設備、控制中心設備和設備集中站/車輛段設備。②系統(tǒng)功能●控制子系統(tǒng)檢測：OBCU、ZC、聯(lián)鎖等控制子系統(tǒng)狀態(tài)檢測；●基礎信號設備檢測：轉轍機、信號機、計軸等基礎信號設備狀態(tài)的監(jiān)測；●監(jiān)測記錄和報表。

1.CBTC全自動運行系統(tǒng)全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、（1）全自動運行系下統(tǒng)行車崗位要求1）控制中心調度工作要求控制中心調度崗位設置比在傳統(tǒng)行車調度員工作站、電力調度員工作站、環(huán)境調度員工作站、維修調度員工作站基礎上，增設車輛調度員工作站、乘客調度員工作站。2）乘務工作要求與傳統(tǒng)模式相比，司機崗位工作要求如下：①有人值守的全自動運行（DTO）模式。正線設置正線司機班組，負責列車運行監(jiān)控、列車故障處置、列車乘客服務等工作。車輛段／停車場設置車輛段／停車場司機班組，負責工程車駕駛、調試列車作業(yè)、調車作業(yè)、場內人工現(xiàn)場辦理進路等工作。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、②無人值守的全自動運行UTO階段。司機退出列車駕駛室，系統(tǒng)設置正線多職能隊伍（駐站）負責應急情況下的列車駕駛及車站服務工作，設置正線多職能隊伍（巡視），負責列車巡視以及車廂乘客服務工作。每班至少有2名具備電客車駕駛證的人員，且其全線具備電客車駕駛證的在班人員總數(shù)至少等于上線列車（加備車）數(shù)。車輛段／停車場設置多職能隊伍，負責工程車駕駛、調試列車作業(yè)、調車作業(yè)、場內人工現(xiàn)場辦理進路等工作。2）乘務工作要求與傳統(tǒng)模式相比，司機崗位工作要求如下：①有人值守的全自動運行（DTO）模式。②無人值守的全自動運行UTO階段。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、（2）正常情況下列車運行組織1）列車駕駛模式目前我國城市軌道交通CBTC全自動運行系統(tǒng)六種駕駛模式如下：①全自動駕駛（FAM）模式②應急（CAM）模式③ATP監(jiān)控下的列車自動運行（AM）模式④ATP監(jiān)控下的人工駕駛（CM）模式⑤受限制的人工駕駛（RM）模式⑥非限制的人工駕駛（EUM）模式

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2)全自動駕駛模式（FAM）運行①投入運營前接觸軌送電。早間投入運營前，提前一定時間行車調度員工作站上自動彈出接觸軌送電提示，行車調度員人工與車站確認接觸軌送電區(qū)域出清后，行車調度員通知電調進行送電。②列車喚醒。列車在投入運營前由TIAS自動或遠程喚醒位于休眠區(qū)域停車位置的列車喚醒的整個過程包含（最多喚醒5輛電客車，如喚醒失敗，TIAS自動匹配第一輛備車出庫）：列車上電、各系統(tǒng)自檢、ATP確認系統(tǒng)具備FAM模式的基本條件、靜態(tài)測試、動態(tài)測試、自檢成功后按照運行圖發(fā)車。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2)全自動駕駛模式（FAM）運行③列車按照運行圖出庫，進入正線投入運營。TIAS遠程按照運行圖自動為列車觸發(fā)車庫門打開，觸發(fā)出庫進路，檢查車庫門打開等聯(lián)鎖條件滿足后，出庫信號機開放允許信號，列車出庫進入正線投入運營；列車出庫有兩種方式：自動喚醒后FAM出庫和司機人工升級FAM模式出庫。④進站停車。列車以FAM/CAM模式進站停車，如自動停在停車窗內，TIAS顯示列車停穩(wěn)狀態(tài)；列車在進站、到站、離站時自動觸發(fā)車輛廣播。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2)全自動駕駛模式（FAM）運行⑤雨雪模式。FAM模式下，列車收到中心TIAS設置雨雪模式指令時，進入雨雪模式；雨雪模式下列車按最高運行速度不超過40km/h行車；FAM模式下，列車收到中心TIAS取消雨雪模式指令時，退出雨雪模式，轉為正常模式。⑥折返換端。FAM模式下的自動折返，站務人員應在規(guī)定內時間內完成清人作業(yè)，列車在站臺關門或遠程關門后，根據(jù)運行圖進行折返換端作業(yè)。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2)全自動駕駛模式（FAM）運行⑦清人。當列車收到TIAS發(fā)送的清人指令后，列車在該站臺打開車門不關閉，站務人員進行清人作業(yè)。清人完畢，站務人員須向行車調度員匯報。⑧列車按照運行圖返回停車場。每日運營結束后，行車調度員應監(jiān)控列車按照運行圖規(guī)定時刻運行至車輛段或停車場。⑨休眠。FAM模式下，當列車在停車庫線、正線存車線、燕化站終端折返線停穩(wěn)在規(guī)定位置提供遠程休眠和本地休眠功能。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、2)全自動駕駛模式（FAM）運行⑩本地休眠。司機按下休眠按鈕后，車輛延時30秒為整列車斷電，進入休眠狀態(tài)。?洗車。FAM模式下，列車根據(jù)移動授權停穩(wěn)在洗車庫前，根據(jù)洗車指令進行洗車作業(yè)，洗車結束后，列車自動換端，出清洗車庫停車點停穩(wěn)，根據(jù)移動授權運行回庫。?自動調車。調車作業(yè)由車場控制中心根據(jù)業(yè)務需要進行自動調車作業(yè)。

2．全自動運行系統(tǒng)正常情況下列車運行組織全自動運行系統(tǒng)列車運行組織二、3）非全