地铁通信与信号-列车自动驾驶系统

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二、列车自动驾驶系统设备组成
列车自动驾驶系统是非故障-安全系 统，由车载设备和地面设备组成。 1．列车自动驾驶系统车载设备 列车自动驾驶系统车载设备包括车载 ATO模块、ATO车载天线、人机界面。
轨旁辅助定位系统
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车载ATO模块
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(1)车载ATO模块 车载ATO模块是列车自动驾驶系统的核心 组成部分，它包含硬件和软件两部分。车载ATO模块从车载ATP 子系统获得必要的信息，如列车运行速度和列车位臵等，车载 ATO模块软件对这些数据进行实时处理，计算出列车当前所需的 牵引力或制动力，向列车发出请求，列车牵引或制动系统收到 请求指令后，对列车施加牵引或制动，对列车进行实时控制。
2．列车区间运行速度控制 列车自动驾驶系统车载模块接收到从车载ATP发出的列 车速度控制指令后，它向列车的牵引系统或制动系统发出请 求，以施加牵引力将列车加速到控制速度，或施加制动力使 列车减速至规定值，保存列车的运行速度在一个速度控制窗 口内，如图9一l所示。
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图9—1列车自动驾驶模式下的速度距离曲线
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在ATO自动模式下，必须具备一定的条件，列车才能从 车站出发，这些条件包括： ①ATO模块与ATP模块通信正常； ②列车运行目的地代码有效； ③有效的驾驶员代码； ④在出发测试期间没有检测到故障； ⑤列车所处的轨道电路，能够建立ATO模式； ⑥其他必要的信息。
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4．跳停 车载ATO系统从轨旁ATC系统接收跳停指令。跳停指令通 常应在被跳停站的前一站或更早收到。车地通信子系统还能够 在完成计划停站之前告知列车中央ATC已经发出了一个跳停该 车站的命令。在被跳停车站，车载ATO系统也能接收并响应轨 旁产生的跳停指令。 如果在车站停车过程中收到跳停该车站的命令，ATO将会 点亮状态显示单元上的跳停指示灯来告知驾驶员列车不能在站 台停车。在这种情况下，列车继续以ATP控制速度进行速度调 节。跳停命令可以在跳停的车站之前的任何有轨旁通信环线的 车站取消。但是，一旦列车处于要跳停的车站的环线内时，跳 停本站的命令就不能取消。
广州无人驾驶列车.flv
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在自动驾驶模式下，必须具备下列条件，列车才能从车 站出发： 1)与ATP有效的通信(即无连接故障)； 2)有效的目的地ID； 3)有效的轨道电路ID(来自ATP)； 4)有效的驾驶员ID： 5)非零速限制(来自ATP)； 6)有效的车辆方向——东／西(来自ATP)； 7)在出发测试期间没有检测到故障； 8)列车必须位于车站轨道电路、折返轨道电路、车辆段 转换轨电路或试车线。
列车自动运行 （ATO） 地面系统
2013-6-9 ATO数据环路接口柜
ATO车站环路接口柜
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三、列车自动驾驶系统基本功能
列车自动驾驶系统基本功能包括列车车站发车控制、列车 区间运行控制、列车精确停站、列车自动折返、跳停和扣车等。 1．车站发车控制功能 列车在ATO模式下运行时，列车驾驶员按压发车按钮起动 列车运行，ATO根据列车自动防护系统ATP发送的控制速度和列 车自动监控系统ATS发送的运行等级，自动运行到下一车站。
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3．车站精确停车 车站精确停车是列车自动驾驶系统非常重要的功能，它实 现列车在车站站台区精确对位停靠，可以有效提高列车运营效 率，有利于引导乘客上下车。
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列车实现对位停车
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列车实现车站精确停车，需要列车自动驾驶车载模块与 列车的牵引系统和制动系统共同参与，相互配合。在列车接近 站台时，列车自动驾驶车载模块实时对列车的速度进行采集和 比较，并及时向列车的牵引系统和制动系统发出控制指令，实 现对列车速度的实时控制，追踪实现列车精确停车。 列车实现车站精确停车，可以在站台区安装轨道环线， 提高停车的精度。列车在站台精确停车，有利于在车站站台设 臵屏蔽门或安全门，保障乘客安全候车。
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图9一l中列车在ATO模式下，其实际运行速度曲线在ATP 限制速度曲线以下，在一个较小的速度范围内波动，使得列车 以接近ATP限制速度运行，最有效提高列车运行效率，降低列 车能耗，减少列车在牵引、惰行和制动状态之间的不断切换次 数，有效提高乘客的舒适度。
惰行可以有效降低地铁列车能耗,通过选择合适的惰行点 可以实现列车的节能运行。建立了定时约束条件下列车节能运 行惰行控制优化模型,将模型求解的遗传算法嵌入到城市列车 运行计算系统中,实现了给定线路条件下站间最佳惰行点的自 动计算。
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4．列车自动折返 列车在ATO运行模式下，可以实现在运营线路两端实现列 车自动折返作业，控制列车回到下一个运营作业的站台区。 在这种驾驶模式下无需驾驶员控制列车，而且列车上的全 部控制台被锁闭。接到自动折返运行许可后自动进入AR模式， 驾驶员通过驾驶室MMI的显示确认得到授权。只有按下站台的 AR按钮后，才实施列车自动折返运行。ATC轨旁设备提供所需 的数据以控制列车进入折返轨，列车运行至出发站台后，ATC 车载设备自动退出AR模式。
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四、列车自动驾驶系统基本操作
在驾驶室内，列车的状态显示单元上，有“ATO模式指示 灯”。驾驶员将列车驾驶模式选择开关臵于ATO挡位，系统正 常运行情况下，ATO模式指示灯会点亮。列车在车站完成停站， 关好车门后，根据系统的设臵，驾驶员可以按“发车按钮”或 直接由系统自动发车，列车自动驾驶系统对列车进行控制，自 动运行到下一运营车站。 列车在自动驾驶模式下运行，列车驾驶员需要观察列车的 运行状态，如果出现列车控制系统故障情况，需及时采取措施， 如按压紧急停车按钮，使列车及时停止运行以排除故障，保证 运营安全。
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6．控制车门 由ATP系统监督开门条件，当ATP系统给出开门命令时， 可以按照事先设定由ATO系统自动打开车门，也可由驾驶员手 动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由驾驶员完成。 车门打开功能的输入来自ATP功能的车门释放、运行方向 和打开车门数据，以及来自ATS的目的地号。当列车空车运行 时，从ATS接收到的指定目的地号阻止车门的打开。
地铁2号线提速 列车 实现自动驾驶 2013-6-9 22
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1．车站发车 当准备在ATO模式下运行时，ATP通过通信天线接收到关门 命令，ATP点亮状态显示单元上的停站时间结束指示灯。如果 门是人工操作，驾驶员必须关好车门(否则，ATP将不允许发 车)。门一旦关好，驾驶员必须按压并释放发车按钮来让列车出 发运行到下一车站。 在车站停车结束之后，驾驶员必须关好车门再按压并释放 发车按钮以继续运行到下一车站。一旦发车按钮被按压，ATP 发给ATO一个控制速度。
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2．车门控制和停站 车载ATO系统通过轨旁通信环线从轨旁ATC系统接收到传 送给车辆的开门指令，通过要求车载ATP系统开启车门来启动 开门程序。驾驶员按下开门按钮打开车门。 轨旁ATC系统累计停站时间。在正常情况下，停站时间结 束后轨旁ATC系统会传送一个关门命令。车载ATO系统接收到 命令后及时励磁关门列车线。驾驶员按下关门按钮关门。 当从本地或中心接收到指令时，轨旁ATC系统会向车辆传 送一个停放制动命令。在这种情况下，车载ATO系统通过从车 地通信子系统传来的命令控制车门开闭，但在相应的停放制 动缓解以及从轨旁接收到命令之前不允许列车从该站发车。 车载ATO系统通过车地通信子系统向轨旁传送车门状态。
项目九 列车自动驾驶系统
[知识要点] 1．Βιβλιοθήκη Baidu解列车自动驾驶系统设备组成。 2．掌握列车自动驾驶系统基本功能及人机界面 信息。 3．了解列车自动驾驶系统站台精确停车功能。
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[理论内容] 一、列车自动驾驶系统概述
人工驾驶列车运行时，列车驾驶员操纵列车驾驶手柄， 控制列车运行，实现列车加速、减速和停车。
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3．折返 在运营终点车站，当驾驶员按下发车按钮，ATO将自动 地驱动列车进入折返轨并在折返点执行精确停车。驾驶员必 须关闭本端驾驶室的钥匙(司控器)，并启动离去端的驾驶室， 打开司控器开关，建立ATO模式。轨旁进路开放后，驾驶员 按下发车按钮，ATO将驱动列车进入第一个运营车站并精确 停车。
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列车自动驾驶系统对列车进行控制，使得列车驾驶处于最 佳的运行状态，列车运行更加平稳，可以有效提高运营效率，降 低列车运行能耗。 列车自动驾驶系统在站台可以精确对位停车，为乘客上下 车提供便捷的条件，列车在站台精确停车为站台加装安全门或屏 蔽门提供了有利的条件。
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屏蔽门
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ATP车载设备接口
ATO工作原理图
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车载ATO模块与列车的牵引和制动系统相互作用，实现 列车在站台区精确对位停车。
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(2)ATO车载天线 列车自动驾驶系统的车载模块与地面 设备之间的信息交换是通过ATO车载天线来完成，以实现列车 自动驾驶系统与列车自动监控系统(ATS)之间的信息交换。 ATO车载天线一般安装在列车第一列编组的车体下，它接 收来自列车自动监控系统的信息，同时向列车自动监控系统发 送有关的列车状态信息。这些信息一般包括以下内容： ①从列车向地面发送的信息。列车自动驾驶系统车载模块 通过ATO车载天线向地面列车自动监控系统发送的信息有列车识 别号信息，该列车识别号信息包括了列车的车组号、车次号、目 的地编码等内容；列车向地面发送的信息还有列车运行方向、列 车车门状态、车轮磨损指示、列车车轮打滑和空转、车载ATO模 块状态和报警信息等。
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②从地面向列车ATO车载设备发送的信息。从地面向列车 ATO车载设备发送的信息有列车开关门命令、列车车次号确认、 列车测试指令、门循环测试、主时钟参考信号、跳停／扣车指 令和列车运行等级等。 (3)人机界面 列车驾驶员通过人机界面可以将列车运行 的模式选择为“ATO”，起动列车在ATO模式下运行。
轨道电路信息接收 STM 人机界面（DMI）
应答器信息接收 BTM
ATP车载设备
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列车自动驾驶系统实现列车自动驾驶，它需要列车自动 防护系统ATP和列车自动监控系统ATS提供支持。列车自动防 护系统向列车自动驾驶系统提供列车的运行速度、线路允许 速度、限速和目标速度，以及列车所处位臵等基本信息；列 车自动监控系统向列车自动驾驶系统提供列车运行作业和计 划。 列车自动驾驶系统取代驾驶员人工驾驶，实现列车自动 驾驶，有效地提高了列车的运营效率，降低了驾驶员的劳动 强度，是城市轨道交通运营作业自动化的重要体现。
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ATO系统
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2．列车自动驾驶系统地面设备 列车自动驾驶系统地面设备由地面信息接收发送设备和 轨道环线组成。这些地面设备接收来自列车ATO车载天线所发 送的信息，并把ATS有关信息通过轨道环线发送到线路上， 由列车ATO车载设备进行接收和处理。 地面信息接收发送设备的谐调控制部分安装在信号设备 室内，轨道环线安装在线路上。
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列车自动驾驶系统，即ATO系统，主要实现“地对车控 制”，实现正常情况下高质量的自动驾驶，提高列车运行效率， 提高列车运行舒适度，节省能源。与ATP系统为列车运行提供 安全保障相比，ATO是提高城市轨道交通列车运行水平的技术 措施。
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列车自动驾驶系统车载设备根据列车运行计划，以及列车的运行速度、 当前线路限速和目标速度等信息，实时计算列车达到目标速度值所需要的 牵引力或制动力的大小，通过列车接口电路，由列车的牵引系统或制动系 统完成对列车进行加速或减速作业。
AR（自动折返Automatic return) SM(supervision management受监控的人工模式)
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5．执行跳停和扣车功能 (1)跳停 跳停作业是指在线路上运营的列车，在某一指 定车站不停车，而以规定的速度通过该车站。列车自动驾驶 系统收到来自列车自动监控系统ATS发出的跳停指令后，完成 跳停作业。 (2)扣车 扣车作业是指列车在某站台停靠，不允许列车 继续运行。列车自动驾驶系统收到来自列车自动监控系统ATS 发出的扣车指令后，完成扣车作业。