地铁列车自动驾驶系统分析与设计
城市轨道交通的自动化控制与信号系统研究
城市轨道交通的自动化控制与信号系统研究随着城市人口的快速增长和交通需求的不断增加，城市轨道交通系统变得越来越重要。
为了满足市民的出行需求，提高交通效率和安全性，自动化控制与信号系统在城市轨道交通中的应用越来越普遍。
本论文将对城市轨道交通的自动化控制与信号系统进行研究和分析。
一、自动化控制系统在城市轨道交通中的应用（500字）1.1 自动驾驶技术在地铁系统中的应用随着科技的进步，自动驾驶技术在城市轨道交通系统中得到了广泛的应用。
本节将介绍自动驾驶技术在地铁系统中的应用，并讨论其对交通效率和安全性的影响。
1.2 自动列车运行控制系统的优势自动列车运行控制系统是提高城市轨道交通系统效率和安全性的关键技术之一。
本节将介绍自动列车运行控制系统的原理和优势，并分析其对交通系统的影响。
1.3 自动化信号系统的设计和实施自动化信号系统在城市轨道交通中起着重要的作用。
本节将探讨自动化信号系统的设计和实施，包括信号灯控制、区间控制和列车调度等方面。
二、城市轨道交通信号系统的现状与挑战（500字）2.1 城市轨道交通信号系统的发展历程城市轨道交通信号系统的发展经历了多年的演变和改进。
本节将回顾城市轨道交通信号系统的发展历程，并分析其中的关键技术和应用。
2.2 城市轨道交通信号系统存在的问题与挑战城市轨道交通信号系统在实际应用中面临一些问题和挑战。
本节将分析这些问题和挑战，并提出改进和解决方案，以进一步提高交通系统的效率和安全性。
2.3 国内外城市轨道交通信号系统的比较研究通过对国内外城市轨道交通信号系统的比较研究，可以更好地了解各地的技术应用和发展趋势。
本节将比较不同城市轨道交通系统的信号系统，并分析其优势和不足。
三、城市轨道交通自动化控制与信号系统的未来发展（500字）3.1 城市轨道交通自动化控制系统的新技术应用城市轨道交通自动化控制系统在不断发展和改进，新技术的应用为交通系统的效率和安全性带来了新的突破。
本节将介绍一些新技术的应用，例如人工智能、大数据和物联网等，并讨论其对城市轨道交通系统的影响。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析摘要：现阶段许多城市都开始采用无人驾驶的地铁，在此基础上逐步实现了全自动化。
全自动化的地铁列车无人驾驶系统能够实现无人干预、全自动化运行，具有智能化、高安全性和高可靠性等优势。
为了提高列车驾驶性能和使用效果，就需要针对地铁列车全自动无人驾驶系统方案进行了研究分析，以供相关人员参考。
关键词：地铁列车；全自动；无人驾驶系统；方案引言：现今城市轨道交通的快速发展，车辆、信号、通信等综合技术的飞速发展以及相关科技的发展与发展，使得地铁列车自动驾驶技术日趋成熟。
现在，世界上很多国家都在尝试实现无人驾驶，还有其他一些城市，都在考虑将CBTC无人驾驶技术应用到无人驾驶中。
该技术在国内起步较晚，尽管有些线路上已有自动驾驶，但有关的辅助设备和设备仍需进一步改进，满足我国城市轨道交通的需求，在全国范围内都将采用全自动驾驶技术。
一、列车驾驶模式分类地铁列车行驶模式可划分为自动驾驶模式、自动列车自动保护模式、自动驾驶模式以及ATP截断模式。
①自动驾驶模式简称为AM，这种模式可分为两种：一种是有人驾驶的自动操作，一种是无人驾驶的人随车的自动运行方式。
②全自动化无人驾驶的自动化运行方式简称为CBTC，其是国内现有的常规轨道交通系统中普遍使用的一种全自动操作模式。
③人工驾驶列车的自动保护模式，在列车行驶时，司机可以通过驾驶员的操作来控制列车的速度和停靠地点，如果列车的速度超过了系统的安全范围，则会被自动保护并强行停车。
④ATP自动驾驶模式是只有司机开着火车，列车的车速和泊位都是由驾驶员来控制，并受到ATP的保护，这种行驶方式要求车速限制，属于非常规操作。
二、全自动无人驾驶方案（一）全自动无人驾驶的特点CBTC与FAM的不同之处在于，以前的驾驶员都是由OCC来完成，因此，对信号系统的冗余性、可靠性和功能性都有很高的要求，必须具备高可靠性、实时传输等多种监控手段，这就要求铁路网络具有更高的功能性和诊断能力。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
二、STO 和 UTO 的区别
有人驾驶的列车自动化运行模式是列车的发车需要由司 机确认启动，但是列车的牵引、制动、开关门都是由信号系统实现。 UTO 是全自动化列车运行模式，整个的运行过程是无人参与操 作，列车在停车场内的运营和列车内部的空调、照明系统都是 无人操作，列车的运营过程中是不需要驾驶员，只需要乘务员 进行对顾客的服务，做好系统方面的故障处理 [2]。
（3）休眠功能。列车运行服务结束之后会在停车场停放， 列车在停稳之后，UTO 系统会启动休眠程序，也是为了节省能源， 同时为了能够达到保养设备的目的，列车在进入休眠之前，信 号系统 ATC 会对地面列车的维护系统下载相对应的维护信息， 在一定时间内，列车会关闭相应的车载子系统，列车会进入到 休眠状态，在休眠后唤醒模块会一直带电。
城市交通
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
向海斌 通号城市轨道交通技术有限公司
城市轨道交通全自动驾驶车站方案研究 ---以南京地铁7号线为例
工程技术
城市轨吴伟涛
摘要 南京地铁 ! 号线是南京市第一条全自动驾驶线路!与 传统的有人驾驶线路相比!从系统模式"设备车辆"车站方案及管 理模式等很多方面都有很大区别!行车更为智能高效!管理更为 精细!安全要求更高# 全自动驾驶系统的重点在于车辆自动运行 和信号通信为主的自动控制与监控系统!而作为乘客集中使用的 车站却关注不多$ 本文从地铁系统中的重要一环的车站出发!基 于全自动驾驶的特性!考虑安全%高效和合理的要求!研究地铁车 站在建筑设计方面所应具备的应对措施!从而提出地铁车站在全 自动驾驶模式下在站台层设置应急处置室"站台层设备区临轨行 区侧走道完全隔离和存车线快速撤离通道的&车站三标准'处置 方案$
图 6+自动驾驶等级划分
相比传统的有人驾驶模式!全自动驾驶可以实现列车启停行 驶"清洗和相关设备设施的全自动化运行有效提高运量和系统运 行效率!启停自动控制!列车行驶更为均匀顺畅!乘客乘坐更为舒 适!同时因为自动化程度高!可节省人力"物力!虽然初期建设成 本较高!但后期维护成本低!降低了运营成本$
二国内外全自动驾驶发展现状 全自动驾驶系统在国内外有很多运营案例!世界范围内已有 :- 余 条 $ 国 外 全 自 动 驾 驶 线 路 运 营 里 程 比 较 多 的 是 新 加 坡 ,,4%&-"迪拜,;-%&-和温哥华,+;%&-$ 国内!/-3+ 年底开通运营 的 香 港 南 港 岛 线 是 我 国 第 一 条 正 式 运 营 的 0125 等 级 的 全 自 动 驾驶线路!全线设 # 座 车 站 $ /-3! 年 开 通 的 北 京 燕 房 线 和 上 海 ; 号线三期是大陆区域的全自动驾驶线路!但两线均为 < 型车 = 辆 编组!针对的是客流量较小的情况!其中北京燕房线设站 , 座!上 海 ; 号线三期为胶轮 2>? 捷运系统!设站 + 座$ 三南京地铁 号线的特征 南京地铁 ! 号线为大运量骨干线路! 采用 < 型车 + 辆编组! 线路长!车站多!客流大$ 大客流的运营条件!对全自动驾驶在运 营安全"效率"管理等方面的要求更高!国内并没有同运量等级的 全自动驾驶线路可供参考$ 四南京地铁 号线全自动驾驶车站建筑方案 全 自 动 驾 驶 对 车 站 建 筑 的 要 求 首先!列车全自动驾驶的运营安全是第一位的!必须保证运 行区域严格无人$ 全区段严格划分为无人区和有人区$ 无人区是 列车全自动行驶的区域! 有人区是有工作人员驻守或操作的区 域$ 对车站来说!轨行区为无人区!其他区域为有人区!两者必须 完全隔离!在相通处需设置信号连锁以识别工作人员是否进入或 离开无人区!从而自动控制列车的运营和停止$ 其次!为了保证突发事故!在需要人为处置的情况下!车站驻 守工作人员必须马上判断事故情况和迅速赶到事故地点!以便以 最短的时间解决突发事件!尽快回复列车运营$ 第三!对于故障列车在处置工作人员的人工干预下!应就近 把列车驶往最近的车站存车线!同时处置工作人员需要尽快撤离 处轨行区!恢复无人区的无人状态!以便马上恢复列车的全自动 运行$ 车 站 建 筑 设 计 应 对 方 案 全自动驾驶的上述要求!反映到车站建筑设计上就需要有相 应的应对方案$ 首先!是无人区严格无人的功能要求+对应无人行驶区完整 隔离方案 地铁车站无人区和有人区的分界面在站台层!公共区部分分 界物是站台门!设备区部分是临轨行区侧走道的分隔栏杆$ 但传 统有人驾驶车站站台层设备区侧走道的护栏高 ,--&&!仅能 对 在 设备区检修" 巡视操作的工作人员起到基本的安全防护作用!且 下轨行区楼梯处为开放式设计!不能作为无人区和有人区的隔离 措施$ 南京 ! 号线针对这种要求!车站建筑设计做了特殊研究$ 车 站站台层设备区走道靠轨行区一侧设置不锈钢编织金属网防护 隔离栏!高度 3@;&!将轨行区与设备区分隔$ 走道端部下轨行区楼 梯 处 设 3A;& 高 隔 离 门 ! 并 设 门 禁 "**7B 摄 像 机 ! 该 处 门 禁 与 **7B 及 C>DC 联动$ 安全隔离栏高度设为 3A;& 考虑有两个考虑+ 一个是在设备区操作的工作人员经过专业的严格培训!有很强的 安全意识!二是隔离栏高度超过了人的高度!攀爬有较大困难!同 时高出人视线的高度在心理上进一步暗示了隔离护栏的隔离作 用!这两个方面保证了隔离护栏的隔离效果!从而无需做全高护
地铁列车控制系统设计与安全性分析
地铁列车控制系统设计与安全性分析地铁列车控制系统是地铁运营的核心组成部分，对于保障地铁运营的安全和效率具有重要意义。
本文将对地铁列车控制系统的设计和安全性进行分析，探讨其关键特点和挑战，并提出相应的解决方案。
设计要点地铁列车控制系统是一个复杂的系统，需要实现多个功能，包括车辆运行、站台信号控制、自动驾驶等。
在设计地铁列车控制系统时，需要考虑以下几个要点：1.车辆运行安全：地铁列车运行在封闭的轨道上，需要确保列车行驶的安全。
车辆控制系统应具备高精度定位、防止列车之间的碰撞、监测障碍物等功能，通过实时监测和反馈控制，确保列车行驶在安全的速度和位置。
2.系统稳定性：地铁列车控制系统需要保证稳定的运行，特别是在高峰期和复杂的运行环境下。
系统设计应考虑应对突发事件的能力，如故障修复、自动切换等。
3.通信与联锁：地铁列车控制系统需要与信号系统、车站控制系统等进行通信和联锁，确保各个子系统之间的协调运行。
设计应考虑数据传输的可靠性和实时性，并预留一定的冗余机制。
4.安全性和防护：地铁列车控制系统是重要的基础设施，需要具备较高的安全性和防护能力。
防止未经授权的访问和恶意攻击是设计中的重要考虑因素。
系统应采用安全的通信协议和加密技术，设置权限控制机制等，确保地铁运营的连续性和稳定性。
安全性分析地铁列车控制系统的安全性是保障乘客安全和地铁运营稳定的关键所在。
然而，由于地铁系统的复杂性和地铁的重要性，地铁列车控制系统也面临着一些安全挑战：1.物理安全挑战：地铁列车被设计为在地下运行，因此物理安全是一个重要的问题。
系统应采取措施保护控制设备免受恶意攻击，确保地铁设备的运行和数据的安全。
2.网络安全挑战：地铁列车控制系统通常使用计算机网络进行通信和控制，这也使其面临网络安全威胁。
攻击者可能尝试入侵系统以对运营进行干扰、数据篡改或服务中断。
因此，系统应采用网络防护措施，包括入侵检测和防火墙等，保护系统免受网络攻击。
3.恶意软件威胁：地铁列车控制系统可能受到恶意软件的影响，包括病毒、恶意代码等。
地铁车辆全自动无人驾驶关键技术
地铁车辆全自动无人驾驶关键技术摘要：全自动无人驾驶列车与传统的有人驾驶列车相比，使得全自动化、无人干预的列车运行模式成为了现实。
通过智能化装备结合新技术的应用，整体提升车辆的自动化水平，提高了安全可靠性，保障车辆安全运营。
同时智能化装备的应用也减少了运维人员，从而降低了人力成本。
本文结合新造地铁项目，介绍了全自动无人驾驶技术的功能、特点及优势，针对全自动无人驾驶列车新增系统及新技术的设计运用进行介绍。
关键词：全自动无人驾驶优势新技术设计运用1前言全自动驾驶系统具备列车自动唤醒、启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动启停车、自动开关车门等功能，并具有常规运行、降级运行和灾害工况等多重运行模式。
智能化装备的应用是全自动驾驶车辆的重要保证，通过智能化装备的合理应用使列车具有自诊断功能，并将诊断结果、故障信息、预警信息等发送至地面，使地面人员实时掌握车辆的健康状态，保证车辆安全运营。
项目中应用了一些智能化程度较高的系统，如城轨云平台、车辆智能运维，还有车辆配置的全方位感知技术，包括走行部监测、弓网监测、蓄电池监测等。
2列车自动化等级无人驾驶列车，是以提升轨道交通运营安全性、服务品质，提高经济性为目的，充分利用现代电子、电气、机械以及信息技术的具有高度自动化水平的新一代城市轨道交通系统。
国际公共交通协会将列车运行的自动化等级（GoA）划分为四个等级：GOA1：为传统意义上的ATP超速保护，信号系统只根据车辆位置确定限速，并承担超速保护的职责。
GOA2：传统意义上的ATO控车运行，信号系统可以根据车辆位置控制列车行驶、控制车门，但应急事件与故障处理由司机完成。
GOA3：取消传统意义上的司机设置，转而设置乘务员，信号系统控制车辆运行，但由乘务员负责故障或应急事件处理。
GOA4：车上取消所有工作人员，完全由信号系统及地面调度控制车辆运行及各项应急事件与故障处理。
新造项目按照GOA4等级进行设计，并可以向下兼容，完全可以适应ATP、ATO等各种模式的运营需求。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析摘要：随着当前基础科学技术的快速发展，受益于当今信息化技术的发展突破，无人驾驶列车也在当今地铁运营体系中得到了广泛地使用，全面提高了车辆运行的安全性、稳定性，结合全自动化无人干预系统，保障车辆稳定高效地运转，本文对当前地铁列车全自动无人驾驶系统方案进行分析探讨。
关键词：地铁列车；全自动；无人驾驶引言：新时期在我国城市轨道交通发展事业中带动了上下游产业的快速发展，无论是传感器技术、信息通信技术还是视频监测技术在地铁列车全自动无人驾驶理念下也得到了进一步创新和优化，从而进一步提高了无人驾驶的安全性，稳定性。
一、列车驾驶模式的分类分析地铁列车运营驾驶模式可以大体分为自动驾驶模式、自动保护人工驾驶模式以及ATP切除驾驶模式。
而对应的自动驾驶模式也被称之为am驾驶模式，该模式又可以细致分为有人驾驶和无人驾驶两类，对应的全自动化无人驾驶也简称为uto，是当前我国地铁运行过程中常使用到的有人自动化驾驶方式；对应的人工驾驶列车自动保护运营模式是指当列车在运行过程中由驾驶员来掌控列车，而司机只需要做到对车辆运行的速度以及停靠站进行管控即可，并且相应的自动保护装置在车辆运行超出安全保护范围之后会自动启动并且强制停车；ATP切除驾驶模式通常是由司机来掌控列车，并且车辆的运行速度以及停靠站都需要由司机来管控，在该运行模式下往往受到相应的限速管制并且在现有地铁列车运行过程中此类运行模式往往是应对某一些应急状况所采取的。
二、全自动无人驾驶特征地铁全自动无人驾驶是将驾驶员所需要管理的工作事项全部交接给运营管控中心，因此在列车运行过程中要保证相应的信号传输系统具备较高的稳定性、可靠性以及较强的功能性，能够实时监督列车运行状态并且完成对相关数据的快速传递，确保能够实时对列车所运行的状态以及现有的功能完整度进行检测、诊断，保证列车能够安全、稳定地运行。
三、地铁列车功能和实施方案分析（一）驾驶控制功能驾驶控制功能是指当采取人工管控模式时，需要由司机来操作列车，而在车辆处于uto运行模式时，则完全通过信号系统，根据相应的时刻表来管控车辆的运行，uto系统控制传输路径，需要通过列车自动控制装备将相应的数据资料传输到车辆管控系统中，并且相关系统能够实现车辆自动折返运行，车辆可以根据信号系统的授权状况来确认运行方向，并且还具备激活司机室的功效，驾驶员也可以对相关模式进行转换使用，且不会导致在模式转换过程中数据丢失。
沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析
2011届毕业设计任务书一、课题名称：沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析二、指导老师：龚娟三、设计内容与要求：1．课题概述:大城市人口稠密，城市交通问题严峻，迫切需要建设高效率高密度的城市轨道交通系统。
对城市轨道交通高效率高密度的要求来说，列车自动控制系统是必不可少的，在城市轨道交通中采用先进的列车自动控制技术，可以大大提高行车的效率和安全性。
列车自动驾驶系统是列车自动控制系统的重要组成部分，它保证列车的准时性、节能性和旅客舒适度等。
世界上一些著名的轨道交通方面的大公司，如法国的阿尔斯通(ALST0M)、德国的西门子(SIEMENS)、美国的联合道岔与信号公司(US&S)等相继推出了各自先进的列车自动驾驶系统，列车自动驾驶已经成为城市轨道交通发展的重要目标之一。
本课题要求学生在已学的车辆控制及车辆电气等专业知识的基础上，了解国内外列车自动驾驶系统的发展状况，熟悉列车自动驾驶系统的研究目的和意义，掌握列车自动驾驶系统的结构与功能，对沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统形成一个全面、完整的认识。
通过本次毕业设计，培养学生运用所学的基础知识、专业知识及利用其中的基本理论和技能来总结、研究本专业内相应问题的能力，使学生提前具备工程技术人员必须具备的基础能力。
2．设计内容与要求：（1）列车自动驾驶系统的发展状况（2）列车自动驾驶系统的研究目的和意义（3）列车自动驾驶系统的结构与功能分析（4）沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析（5）结论。
四、设计参考书1.IEC61375----TCN列车控制网络标准2.《列车通信网络及其与设备的连接方式》严云升机车电传动3.《地铁列车自动驾驶系统分析与设计》黄良骥，唐涛北方交通大学学报4.《机车电传动》、《中国铁道》等有关铁道车辆杂志、刊物；国标、铁标手册等5. 沈阳地铁官方网站五、设计说明书内容1.封面2.目录3.内容摘要(200-400字左右，中英文)4.引言5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6.结束语7.附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排8.第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
地铁列车自动驾驶系统分析与设计
维普资讯
第 ３期
黄 良骥等 ： 地铁列车 自动驾驶系统分 析与设计
能， 对不符合安全的情况给予防护 ， 保证列车不超速 ， 车门不误动． 由 此可见 Ａ Ｐ系统是列车运行时必不可少的安全保障， Ｔ Ｔ Ａ Ｏ系统则 是提高城市轨道交通列车运行水平 （ 准点、 平稳 、 节能 ） 的技术措施 ．
１ Ａ Ｏ 系统分析 Ｔ
１ １ Ａ Ｏ 工 作 原 理 ｌ， ． Ｔ Ｊ
一
Ａ Ｏ子系统能保证运行时间与定点停车 ， Ｔ 还能提高运行效率 ， 提高舒适度 ， 减少能耗． 但作为 Ａ Ｃ的 Ｔ 个子系统 ， 它的功能是要依靠 Ａ Ｃ各子系统协调工作共 同完成的， Ｔ 缺少 Ａ Ｐ与 Ａ Ｓ Ｔ Ｔ 子系统 ， Ｔ Ａ Ｏ将 从运行 中所起作用来说 ， Ｔ Ａ Ｏ主要实现驾驶列车 的功能 ， 能进行 车速的正常调整， 给旅客传送信息 ，
统 包括 ： 车超 速 防护子 系 统 （ ＴＰ Ａｕｏ ｔ ａ ｒｔｃｉ ） 列 车 自动 驾 驶 子 系统 （ Ｔ Ａ ｔ ｔ 列 Ａ ： ｔｍａｉＴｒｉ Ｐｏｅｔ ｎ 、 ｃ ｎ ｏ Ａ Ｏ： ｕｏ ｉ ｍａ ｃ Ｔ ａｎＯ ｅａｉｎ 、 车 自动 监控 子系统 （ Ｔ ： ｔｍａｉＴｒｉ ｕ ｒｉｏ ） ｒｉ ｐｒｔ ）列 ｏ Ａ Ｓ Ａｕｏ ｔ ａｎＳ ｐ ｖ ｉ ． ｃ ｅ ｓｎ Ａ Ｓ子 系统 可 以实现 对列 车运 行 的监督 和控 制 ， 助 行 车调 度人 员 对 全线 列 车运行 进 行 管 理 ． ＴＰ Ｔ 辅 Ａ
Ｏｐ ｒ ｔｏ ｎ Ｍ ｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｔｏ
ＨＵＡ ＮＧ ｉｎ － Ｌ ａ ｇｊ ｉ，Ｔ ｄ Ｇ Ｔ ｏ ＰＶ ｏ
（ ｏｅｅ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ａｄＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉ ，Ｎ ｒ ｅｎＪ ｏｏｇＵｒ ｅ ｉ ， Ｃ ｌｇ ｅ ｒ ｉｓ ｎ ｏｍａｉ ｎ ｉｅｒ ｇ ｏｔ ｒ ａｔｎ ｆ ｒｔ ｌ ｏＥ ｃｏ ｎ ｏ ｎ ｈ ｉ ｉ ｓｙ ｖ 啦 ！ ０４ ， ｈｎ ） ００ ４ Ｃ ｉａ
地铁列车运行自动控制系统设计
地铁列车运行自动控制系统设计地铁列车是当今现代交通生活中最为重要的交通方式之一，它既快速又便捷，不仅能够缓解城市交通压力，还能够提高城市交通运输效率。
而地铁列车的运行自动控制系统设计则是地铁列车技术的核心之一，能够有效保障地铁列车的安全运行、提高地铁列车的运营效率，因此成为地铁列车技术领域的研究热点之一。
本文主要从地铁列车运行自动控制系统的概念、技术原理、功能特点、应用案例和未来发展趋势等方面进行论述。
一、地铁列车运行自动控制系统的概念与技术原理地铁列车运行自动控制系统（Automatic Train Control System，ATC）是指一种集机电、通信、计算机控制技术为一体的系统，通过内置计算机对列车的运行状态进行实时监测、分析和控制，控制列车的运行速度、距离和停车等操作，使列车在运行过程中具有更高的安全性、稳定性、可靠性和可控性。
地铁列车运行自动控制系统主要由车辆端装置、线路端装置和控制中心组成，其中车辆端装置分为列车自动驾驶装置、列车自动保护装置和列车自动空气制动装置三部分，主要用来控制列车运行速度、制动距离和停车位置等；线路端装置主要包括轨道电路、通信系统和控制信号等设备，用于实时监控列车运行轨迹、速度和位置等信息；控制中心则是地铁列车运行自动控制系统的核心，主要由操作员控制计算机、监控设备、通信系统等组成，通过监测和控制列车的运行状态，对列车进行远程控制。
技术原理方面，地铁列车运行自动控制系统借助现代通信技术、计算机技术和电子控制技术等多种技术手段，结合列车高清晰度信号系统和列车牵引力控制系统等多重保障机制，实现实时监测和控制列车的运行状态。
通过内置定位系统、转速传感器、距离传感器、速度传感器等多重传感器装置，实时掌控列车的运行状态，根据列车所处的行车区段、运行速度和特殊情况等因素，进行列车的自动控制和保护，保证列车的安全运行。
二、地铁列车运行自动控制系统的功能特点地铁列车运行自动控制系统具有以下几个功能特点：1.提高列车的运行安全性地铁列车运行自动控制系统内置安全保障机制，能够及时监测列车的运行状态，根据列车所处的行车区段、运行速度和突发情况等因素，进行列车运行的自动控制和保护，从而有效避免列车发生碰撞、脱轨和滑行等安全事故。
城市轨道交通全自动运行系统应用的分析
城市轨道交通全自动运行系统应用的分析摘要：本文先分析了全自动运行系统的优点，然后探究了全自动运行系统的应用，接下来对全自动运行系统主要技术原则以及全自动运行系统和常规驾驶系统的主要区别进行了研究，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词：城市轨道交通；全自动运行；系统1全自动运行系统的优点轨道交通全自动运行(Fully Automatic Operation，FAO)是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代轨道交通控制系统，是进一步提升现有基于通信的列车运行控制(Communication- basedTrain Control，CBTC)系统的安全性和效率的国际公认发展方向。
FAO系统具有传统CBTC系统之外的更多优点，包括如下方面:(1)高度自动化、多专业系统集成度深，各系统高效联动控制，实现列车运行的全面监控及乘客服务功能；(2)充分的冗余配置，保证运行高可用性；(3)更加完善的安全防护功能，增强了工作人员、乘客、障碍物、应急情况下的防护；(4)提高效率、节能减排，实现列车运行、供电、车站机电设备的综合节能优化运行；(5)完全兼容常规驾驶模式。
因此，FAO系统是城市轨道交通技术的发展方向。
目前我国尚处在起步阶段，与国际差距较大。
但随着我国国产化信号、综合监控、车辆等关键系统已实现自主化，并且具有一定的成熟性，我国已经具备研发FAO系统的条件，因此，在新一轮的建设中有必要大力发展自主化FAO系统，推动自主化装备达到国际先进水平并引领该项技术。
2全自动运行系统应用截止2016年7月，全球已建成6条无人自动驾驶的轨道交通线路，共789km。
北京地铁燕房线于2017年12月开通，是我国首条自主研发的全自动运行线路。
国际公共交通协会(UITP)预测，全自动运行在今后将会有一个巨大的增长，2022年全球将有2000公里以上的地铁线路采用全自动运行方式，75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术。
地铁信号系统中列车ATO自动驾驶时与车辆相关接口的实现及优化
2020年12月地铁信号系统中列车ATO 自动驾驶时与车辆相关接口的实现及优化邹定锋（福州地铁集团有限公司，福建福州350004）【摘要】本文介绍地铁列车信号系统中ATO 子系统与车辆电气控制系统相关接口方面的实现,面对日常运营的地铁列车在自动驾驶过程中,当制动列车线持续有效后,列车会发生司机手动无法动车的故障,通过对该故障的深化分析,于是在信号与车辆相关的接口电路上进行优化,从而使得列车在发生制动列车线持续有效后,依然可由司机手动驾驶列车继续运营。
【关键词】自动驾驶;接口;接点组黏连;手动动车【中图分类号】U231.7【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222（2020）12-0179-02信号名称输出/输入电和逻辑信号形式牵引输出牵引命令：二进制‘牵引’：+110V ；/‘行驶’：0V，浮动的制动输出制动命令：二进制‘制动’：+110V ；‘制动’：0V ，浮动的ATO 模式输出ATO 模式：二进制‘ATO 模式’：+110V ；/‘ATO 模式’：0V ，浮动的ATO 启动按钮灯输出ATO 启动按钮灯：二进制‘ATO 启动按钮灯开启’：+110V ；/‘ATO 启动按钮灯关闭’：0V ，浮动的ATO 启动输入ATO 启动：二进制‘ATO 启动进入’：+24V ；/‘ATO 启动退出’：0V ，浮动的表1数字信号输出/输入形式0引言城轨信号列控系统由列车自动驾驶（ATO ）、列车自动防护（ATP ）、列车自动监督（ATS ）等子系统组成。
ATO 子系统在ATP 子系统的安全保护下，并根据ATS 子系统的指令，可实现列车自动驾驶，具备站间自动运行、车站定点停车及车站通过、折返作业、列车运行自动调整、车门/屏蔽门防护及联动控制等功能[1]。
其中列车自动驾驶是ATO 子系统功能之一，为了保证自动驾驶的持续稳定，则ATO 子系统与车辆电气控制系统接口方面满足双方各自需求，接口电路设计合理。
1接口实现ATO 子系统在ATP 、ATS 配合下，根据不同的条件选择最佳的运行工况，高效经济地完成对列车的启动、牵引（加速）、巡航、惰行和制动（减速）的控制，实现列车的自动驾驶，确保达到设计行车间隔及旅行速度[2]。
浅谈全自动无人驾驶地铁功能分析及故障应对
浅谈全自动无人驾驶地铁功能分析及故障应对摘要：与传统的城市轨道交通系统相比，无人驾驶系统具有全自动化、高可靠性、低成本等优点。
本文介绍全自动无人驾驶地铁工作的重要流程，对全自动无人驾驶地铁的定义和特点进行完整、有针对性的讲解。
对主要的故障部位进行了分析。
描述了全自动无人驾驶地铁的关键故障响应计划，并通过完全自主的无人驾驶系解决紧急情况。
安全问题是全自动无人驾驶地铁的关键。
其中，核心问题是基于改进全自动无人驾驶地铁的功能分析，并且全面分析全自动无人驾驶地铁的普遍缺陷，进行科学的安全评估。
因此，本文介绍了如何科学合理的处理全自动驾驶地铁出现的故障。
旨在加强地铁的安全管理，促进我国交通事业的进步和发展。
关键词：全自动无人驾驶；地铁车辆；功能分析；故障应对引言：改善城市轨道交通，满足运输旺季的客运需求，现如今的全自动驾驶地铁车辆越来越多。
包括韩国在内的无人驾驶汽车研究已经开始。
阿联酋和其他国家过去曾开设过二级业务。
近几年，中国越来越普及无人驾驶，无人能驾驶研究已经启动和实施。
现在，北京等一线城市已经开始使用HAI等非机动车辆进行城市轨道交通。
同时，选择在中国制造无人驾驶的建筑和生产线。
无人系统计划逐步成为我国城市铁路行业的增长点。
总体而言，该项目是与国内外研究人员共同开发的，关于运行情况的研究很多，但由于地铁行驶的应用较少，这是因为地下情况和灾害的不确定因素较多。
同时，在自动化层面，需要具备足够应对灾害的能力等。
综上所述，本文的结构如下。
首先，我们将介绍在城市中全自动无人驾驶地铁的自动化技术进行功能分析。
其次，介绍了全自动无人驾驶地铁再出现故障时的正确应对方法。
现如今，在测试自动驾驶地铁时发现并不能完全保证安全行。
所以需要相关专家不断完善全自动无人驾驶地铁的安全管理。
1 全自动驾驶地铁功能分析1.1.功能分析交通便利是使用自动无人驾驶地铁的基本保障，在全自动无人驾驶地铁中，列车由ATS指示，独立于相应站台，车站时间已根据地铁线路完整地图科学计算。
城市轨道交通全自动无人驾驶系统与传统CBTC系统差异分析与探讨
1 全自动无人驾驶系统发展现状近年来，城市轨道交通全自动无人驾驶线路呈现加速增长的态势，截至2018年12月，全世界共有64条全自动无人驾驶地铁线路投入运营，为42个城市提供1 026 km的公共交通服务。
据国际公共交通协会估计，到2020年国际上75%新线将采用全自动无人驾驶技术，40%的既有线改造时将采用全自动无人驾驶技术[1-2]。
根据我国各城市轨道交通建设规划，北京地铁3号线、12号线、17号线、19号线以及新机场线等新一轮轨道交通线路，以及上海地铁浦江线和未来几条新线，均为全自动无人驾驶运营等级。
深圳、成都、武汉、苏州等城市，在建及规划中的地铁线路也逐步开始采用全自动无人驾驶运营等级的系统。
全自动无人驾驶系统正在被越来越多地了解和接受，同时经过近年来我国城市轨道交通技术的发展，全自动无人驾驶技术也正逐步走向成熟。
在此，重点对全自动无人驾驶系统与传统基于通信的列车控制系统（CBTC）在系统组成、主要功能点及应用场景等方面的差异进行分析，总结全自动无人驾驶技术的优势和主要功能特点，提出针对全自动无人驾驶系统主要功能点的设计思路以及系统实现的相关建议。
2 系统组成差异分析全自动无人驾驶系统与传统CBTC系统的系统组成按照设备所属的区域划分，主要包括车载设备和轨旁设备两大部分，其中轨旁设备包括车站设备、车辆段设备、控制中心设备。
第一作者：王向阳（1968—），男，高级工程师。
E-mail ：*****************通信作者：高晓菲（1989—），女，工程师，硕士。
E-mail ：****************城市轨道交通全自动无人驾驶系统与传统CBTC系统差异分析与探讨王向阳1，朵建华1，高晓菲2（1. 宁波市轨道交通集团有限公司 运营分公司，浙江 宁波 315500；2. 浙江众合科技股份有限公司，浙江 杭州 310051）摘 要：随着城市轨道交通的快速发展，全自动无人驾驶系统已成为大力发展的方向，是城市轨道交通未来发展的重点。
全自动驾驶地铁车辆车门的控制设计
全自动驾驶地铁车辆车门的控制设计摘要：在技术不断进步过程中，轨道交通技术也在不断发展，促进了全自动驾驶技术的发展，并且越来越成熟。
地铁全自动驾驶指的是无人参与时列车也能够自主运行，在列车自动化驾驶过程中，要求系统满足高密度、高效率的需求，所以列车自动控制系统尤为重要。
关键词：全自动驾驶;地铁车辆;车门;控制设计引言在我国社会不断发展的过程中，也促进了城市轨道交通的发展，安全性与自动化程度不断提高，全自动运行系统（FAO）车辆为保证城市轨道交通安全、可靠、高密度运行的主要手段。
在列车安全运行的过程中，车门控制系统具有重要作用，全自动驾驶地铁对于车门控制具有较高的要求。
1地铁车辆车门系统的构成地铁车辆车门在车厢两侧设置单侧开合控制，车门处设置指示灯使乘客能够了解车门闭合动态。
地铁车辆车门系统包括电动控制装置、基础部件、承载导向装置、驱动锁闭装置、内外操作装置等，车门承载导向装置为车门闭合动力与导向装置。
电动控制装置为车门系统心脏，主要目的就是接收命令信号，从而控制车门开合。
内外操作装置是在车门自动控制失效后才能够发挥作用的车门内外紧急解锁装置，手动控制车门系统。
车门系统驱动装置为带动车门动作，并且在关闭车门后机械锁闭车门，对乘客进行保护的装置；车门基础部件能够提高车门服务质量，包括密封胶条、指示灯等。
2车门控制系统设计功能分析2.1车门控制方式选择SML16项目车辆车门控制设计了2种不同的方式，即网络控制和硬线控制，两种方式间可以自由切换。
模式的选择通过一个二位旋钮实现的，旋钮直接将模式信息通过列车线传输给各个EDCU，由各个EDCU判断接受的信号源。
这种通过旋钮选择模式的设计增加了控制方式的灵活性，司机可以随时在两种模式下自由切换，同时也减小了由于故障检修而导致列车晚点的可能性。
2.2集中开关门（1）零速信号零速信号保证了车门只能在车辆静止时才能打开，它在EDCU各信号中的优先级是最高的，即不管车辆正工作在哪一种状态中，如果此时零速信号丢失，则车门会马上关闭，从而保证了乘客的人身安全。
地铁列车运行自动控制系统设计
地铁列车运行自动控制系统设计一、引言地铁交通作为现代城市交通系统的重要组成部分，具有快速、安全、高效的特点，受到了越来越多城市的重视和投资。
地铁列车运行自动控制系统作为地铁交通的核心技术之一，对于保障地铁运行安全和提高运行效率具有重要意义。
本文将从系统设计的角度对地铁列车运行自动控制系统进行深入研究，旨在为相关研究和实践提供参考。
二、地铁列车运行自动控制系统概述1.1 系统定义地铁列车运行自动控制系统是指通过计算机技术和信号通信技术实现对地铁列车在线路上的自动驾驶、速度控制、停站等操作，并实现与其他设备之间的信息交互。
1.2 系统组成地铁列车运行自动控制系统主要由以下几个组成部分构成：（1）线路设备：包括信号设备、轨道设备等，用于提供给列车位置信息和线路状态信息。
（2）计算机硬件：包括主机、分布式计算机等，用于处理线路设备提供的信息和实现列车的自动驾驶。
（3）通信设备：包括列车与线路设备之间的通信设备和列车与控制中心之间的通信设备，用于实现信息交互。
（4）控制中心：用于监控和控制整个地铁运行自动控制系统。
1.3 系统功能地铁列车运行自动控制系统主要实现以下功能：（1）自动驾驶：根据线路设备提供的信息，实现列车在线路上的自动驾驶，包括起步、加速、减速、停站等操作。
（2）速度控制：根据线路状态和运行要求，实现对列车运行速度的精确控制，确保安全和高效。
（3）停站操作：根据乘客需求和站点情况，准确停靠站点，并保证乘客安全上下车。
（4）故障处理：对于系统故障或异常情况，能够及时发出警报并采取相应应对措施。
三、地铁列车运行自动控制系统设计要点2.1 系统可靠性设计地铁交通作为城市交通系统中最重要的组成部分之一，在设计地铁列车运行自动控制系统时，系统的可靠性是首要考虑的因素。
可靠性设计包括以下几个方面：（1）硬件设计：选择可靠的硬件设备，包括计算机硬件、通信设备等，确保系统运行的稳定性和可靠性。
（2）软件设计：采用先进的软件设计技术，确保系统运行稳定、功能完善。
列车自动驾驶系统
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ATO系统
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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。
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。
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ATO系统的自动驾驶功能是通过ATO车载设备控制列车牵 引和制动系统实现的。所需的ATP数据包括：从ATP轨旁单元 接收到的全部ATP运行命令、测速单元提供的当前列车位置和 实际速度信息、位置识别和定位系统的信息、列车长度、ATS 通过ATP轨旁单元发送的出站命令和达到下一车站的计划时间。
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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。
轨道电路信息接收 STM 人机界面（DMI） 应答器信息接收 BTM
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基于安全完整性级别分析的全自动驾驶地铁列车安全功能设计
2021年4月（总第414期）·53·研究与交流STUDY AND COMMUNICATIONS第49卷Vol.49第4期No.4铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2021-01-27作者简介：白春光，工程师0引言全自动驾驶地铁列车具有安全风险小、运营效率高、运营成本低等优势，已经成为城市轨道交通的发展趋势。
根据国际公共交通协会（UITP ）发布的报告，截至2020年底，全球已投入运营无人驾驶地铁列车的城市至少包括温哥华、吉隆坡、新加坡、哥本哈根等36个城市，共计56条无人驾驶地铁线路。
国内城市在新一轮轨道交通建设中，也将全自动驾驶地铁线路纳入发展规划，上海、北京、广州、深圳、武汉、成都、南宁、太原等多个城市已开通或正在建设全自动驾驶地铁路线。
由于全自动驾驶地铁列车在运营过程中无人值基于安全完整性级别分析的全自动驾驶地铁列车安全功能设计白春光（中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001）摘要：自动化等级为GoA4的全自动驾驶地铁列车在运行过程中无人值守，为降低发生意外事件时乘客的人身伤害风险，对车辆相关控制功能提出更高的安全要求。
通过初步危害分析（PHA ）和子系统危害分析（SSHA ）方法，识别车辆风险。
采用半定量等分析方法，确定安全完整性级别（SIL ）等级。
基于确定的SIL 等级，开展相关控制功能设计。
设计完成后，通过故障树分析（FTA ）方法，校验设计方案是否满足SIL 等级的预期要求。
给出全自动驾驶地铁列车安全控制功能设计满足SIL 等级的建议。
关键词：地铁列车；全自动驾驶；安全完整性级别；控制功能；设计中图分类号：U266.203.6文献标识码：A文章编号：1006-9178（2021）04-0053-05Abstract ：The GoA4level full automatic metro train is unattended during operation.In order to reduce the risk of passenger personal injury in the accident,higher safety requirements are raised for the relevant control functions of the train.It Identifies train risks through preliminary hazard analysis （PHA ）and subsystem hazard analysis （SSHA ）methods and uses semi-quantitative analysis methods to determine the safety integrity level （SIL ）.On the basis of the determined SIL level,it is designed in terms of related control function.When the design is completed,the fault tree analysis （FTA ）method is used to verify whether the plan meets the expected requirements of the SIL level.It is suggested that the safety control function design of fully automatic metro train meets SIL level.Keywords ：Metro Train;Fully Automatic Driving;Safety Integrity Level;Control Function;Design林业建设，2004（6）：12-18．［2］孔令伟，薛春晓，崔雍，等．新保墒措施在铁路路域建植技术中的应用研究［J ］．铁道工程学报，2019，36（5）：71-76．［3］包赛很那，苗彦军，郭云雷，等．西藏林芝地区高等级公路生态袋边坡修复技术应用研究［J ］．中国水土保持科学，2019，17（3）：140-147．［4］王君武，张茂林，侯克锁，等．高寒高海拔地区路域生态修复技术体系研究［J ］．交通节能与环保，2018，14（1）：34-36．［5］高海拔高寒地区公路边坡生态防护技术施工规范：DB63/T 1600—2017［S ］．［6］高海拔高寒地区公路边坡生态防护技术设计规范：DB63/T1599—2017［S ］．［7］高海拔高寒地区公路边坡生态防护技术验收规范：DB63/T 1601—2017［S ］．［8］高海拔高寒地区公路边坡生态防护技术养护规范：DB63/T 1602—2017［S ］．［9］薛春晓，蒋富强，叶世斌，等．一种植生培育装置：CN205179880U ［P ］．2016-04-27．［10］薛春晓，石龙，达益正，等．一种路基边坡生态骨架护坡制作装置：CN206870072U ［P ］．2018-01-12．［11］薛春晓，熊治文，刘琨，等．曲型植被纤维毯装置：CN105874955A ［P ］．2016-08-24．（编辑郁杨）·54·基于安全完整性级别分析的全自动驾驶地铁列车安全功能设计研究与交流守，在有人驾驶地铁列车中由司机执行的安全监督、故障应急处理等操作均由系统自动完成，这对地铁列车提出了更高的安全要求。
地铁列车自动驾驶系统原理
地铁列车自动驾驶系统原理地铁列车自动驾驶系统是一种使用先进的计算机技术和传感器技术来实现地铁列车全自动驾驶的系统。
该系统利用激光雷达、图像传感器、惯性导航系统、车载计算机等硬件设备，以及相应的软件算法来实现地铁列车的自主控制和导航。
以下是该系统的主要原理：1. 环境感知：地铁列车自动驾驶系统通过激光雷达和图像传感器等设备对列车周围的环境进行扫描和监测，获取车辆周围的动态和静态障碍物的信息。
通过在车身各个位置部署多个传感器，系统能够实时感知并识别路轨、信号、站台、车辆等各种元素。
2. 地图匹配：自动驾驶系统配备了高精度的地铁路网地图，利用车载计算机和GPS等技术将感知到的车辆位置与地图进行匹配。
地图匹配可以提供准确的车辆位置和速度信息，帮助系统做出安全的驾驶决策。
3. 驾驶决策：地铁列车自动驾驶系统根据感知到的车辆位置、速度以及地图信息，通过预先定义的轨道规划算法和车辆控制算法来做出驾驶决策。
驾驶决策包括列车的加速、减速、停车、起动、激活门机等操作，以保证列车行驶的安全和顺畅。
4. 控制执行：驾驶决策生成后，系统将相应的指令传递给列车的执行单元，包括列车的 traction（牵引）系统、制动系统、门机系统等。
执行单元根据指令控制车辆的行驶速度、方向和车门的开合等操作，确保列车按照驾驶决策的要求进行运行。
5. 安全监控：地铁列车自动驾驶系统内置了丰富的安全功能模块，包括碰撞预警、障碍物检测、信号故障检测等。
通过对车辆周围环境的持续监控和驾驶决策的评估，系统能及时发现并应对潜在的安全风险，确保列车安全运行。
地铁列车自动驾驶系统的原理是通过感知、地图匹配、驾驶决策、控制执行和安全监控等环节，实现对地铁列车的自主控制和导航，提高运行效率和安全性。
这一技术的应用将在未来减轻驾驶员的压力，提升地铁列车的运营效益。
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文章编号:100021506(2002)0320036204地铁列车自动驾驶系统分析与设计黄良骥,唐 涛(北方交通大学电子信息工程学院,北京100044)摘 要:对地铁列车自动驾驶系统进行分析,并对列车自动驾驶系统的车载设备进行设计.关键词:列车自动控制系统;列车自动驾驶系统;自动控制中图分类号:U284.48 文献标识码:BSystem Analysis and Design of Autom atic T rainOperation on MetroHUA N G L iang-ji ,TA N G Tao(College of Electronics and Information Engineering ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China )Abstract :In this paper ,the existing metro Automatic Train Operation (A TO )systems have beenanalyzed in China and the design of an onboard A TO system is proposed.K ey w ords :Automatic Train Control (A TC );Automatic Train Operation (A TO );Automatic Con 2trol对于城市轨道交通系统高效率高密度的要求来说,列车自动控制系统(A TC )是必不可少的.A TC 系统包括:列车超速防护子系统(A TP :Automatic Train Protection )、列车自动驾驶子系统(A TO :Automatic Train Operation )、列车自动监控子系统(A TS :Automatic Train Supervision ).A TS 子系统可以实现对列车运行的监督和控制,辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.A TP 子系统则根据地面传递的信息计算出列车运行的允许安全速度,保证列车间隔,实现超速防护.A TO 子系统根据A TS 提供的信息,在A TP 正常工作的基础上,实现最优驾驶,提高舒适度、降低能耗、减少磨损.国外已研制了适用于高密度城市轨道交通的列车自动驾驶系统,并在城市轨道交通系统中广泛应用.我国在此项技术上研究较少,20世纪80年代以来,北京地铁、上海地铁、广州地铁均以巨额代价引进了国外的设备,近年来,为缓解市内交通紧张、减少空气污染发挥巨大作用.地铁的发展建设受到国家及各大中城市的普遍重视,许多城市的地铁正在设计建设,为降低地铁投资,迫切需要国内研究具有自主产权的适于城市轨道交通的列车自动驾驶设备.1 ATO 系统分析1.1 AT O 工作原理[1,2]A TO 子系统能保证运行时间与定点停车,还能提高运行效率,提高舒适度,减少能耗.但作为A TC 的一个子系统,它的功能是要依靠A TC 各子系统协调工作共同完成的,缺少A TP 与A TS 子系统,A TO 将无法正常工作.从运行中所起作用来说,A TO 主要实现驾驶列车的功能,能进行车速的正常调整,给旅客传送信息,进行车门的开关作业,但这只是执行操作命令,不能确保安全,这就需要A TP 来进行防护.A TP 起监督功收稿日期:2001209218作者简介:黄良骥(1978—),男,广东普宁人,硕士生.em ail :hliangji @ 第26卷第3期2002年6月 北 方 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Vol.26No.3J un.2002图1 三种制动曲线能,对不符合安全的情况给予防护,保证列车不超速,车门不误动.由此可见A TP 系统是列车运行时必不可少的安全保障,A TO 系统则是提高城市轨道交通列车运行水平(准点、平稳、节能)的技术措施.在任何时候,只要A TP 系统正常的话,就应让其执行防护工作,以确保行车安全.如图1,从A TP 与A TO 两子系统的三条制动曲线,也可明显地看出:A TP 主要负责“超速防护”,起保障安全的作用,A TO 主要负责正常情况下的列车高质量地运行.其中,曲线1表示列车的紧急制动曲线,由A TP 系统计算及监督.曲线2表示由A TP 系统计算,在驾驶室显示出来的最大允许速度,它略低于紧急制动曲线.当列车速度达到曲线2,应给出告警.曲线3是由A TO 系统动态计算的制动曲线,也即正常运行情况下的停车制动曲线.由于地铁列车的运行密度越来越大,安全性要求越来越高,所以要求有A TS 系统,以使列车按照设计好的时刻表准确有序地运行,并监视列车运行状态实现智能调度.A TS 设在地铁线路中较大的车站,控制中心与各站连锁设备间的联系由遥控系统来完成.A TO 从A TS 处得到列车运行任务命令,信息是与地面线路信息一起组成报文,通过轨道电路传送,由车载A TP 统一接收.A TP 将处理过后的对A TO 有用的信息传给A TO ,并显示相关信息,且不断地监视A TO 的工作.A TO 获得有用信息后,并根据实际运行速度和A TP 的最大允许速度,计算运行速度,得出控制量并执行控制命令.巡航/惰行模块由独立的控制器来辅助完成.定点停车采用站内交叉环线实现.到站后A TO 通过列车位置识别系统(PTI )的天线向地面发送列车信息,并传到A TS ,以便识别列车的位置.A TS 根据此列车信息确定列车的新任务后再次通过轨道电路传送给A TO.在区间运行时,每进入新的轨道区段,A TO 便接收新的地面信息,以便进行速度调整.在运行过程符合A TO 条件时,允许灵活地切换到A TO 模式.A TO 的工作原理图如图2.图2 AT O 工作原理图1.2 AT O 车载设备功能模块A TO 功能模块图如图3,其车载设备能完成的功能有:(1)从驾驶室中接收司机输入信息.列车到站定点停稳后,司机输入司机号、列车号、目标站号并传给A TO ,以便与地面通信.(2)从A TP 处获得信息.这信息包括轨道电路传来的经A TP 处理过的DA T-A TO 信息和一些实时检测到的过程数据.DA T-A TO 包括车门控制(右门、左门、左右门)、到达下一站的运行时间、车站号、车次号、目标站号、轨道电路号.过程数据包括列车走过的距离、列车速度和区间调整的信息.(3)给出操纵变量.经A TO 计算出的操纵变量(牵引、制动力值,运行/制动命令)传送到车辆接口,进行速度控制.(4)车门控制.在车站停车后,经A TP 检查开门条件后,A TO 给出开门信息(左门、右门、左右门).(5)向地面发送信息.列车停稳的同时,A TO 还向车载PTI 传送PTI 数据,以便与地面进行通信.(6)A TO 能提供乘客信息.A TO 在到站前和出发前均可给出乘客信息,包括目的地、运行方向等信73第3期 黄良骥等:地铁列车自动驾驶系统分析与设计息.(7)A TO 能显示信息.A TO 运行时要把运行状态传给显示器,传送的数据为:控制器的状态(运行、制动、惰行)、实时速度和控制器数据、特殊功能和车门控制信息,这些电信号都用循环方式传送出去.(8)对运行过程,A TO 能进行必要的纪录存档.(9)A TO 留有诊断接口.图3 AT O 功能模块图2 ATO 系统设计2.1 AT O 车载设备的结构设计A TO 车载设备是A TO 系统的核心部分,是设计的难点.A TO 车载设备接口如图4,其中CCU 为中央控制单元,控制着A TO 、A TP 、显示器间的通信;PTI 天线能实现车地通信;L1、L2为与A TO 接口的显示灯;E1到E10为与A TP 接口的开关、按钮或显示灯.图4 AT O 车载设备接口2.2 AT O 控制算法A TO 系统最主要的任务是计算施加于列车的牵引力或制动力的大小,并实施控制.由于我们采用的是比例积分微分控制(PID ),因此需要计算标准速度曲线.83北 方 交 通 大 学 学 报 第26卷以下将介绍标准速度曲线的计算和速度控制方式.(1)标准曲线的计算 标准曲线通过实时计算获得.通过给定的运行时间,可判断采用的运行速度等级,其中不同的速度等级对应于不同的运行速度v i 与运行时间(i 表示等级).站间每一轨道电路都有固定限速和限速的起点、终点及下一轨道电路区段的入口速度,停车制动采用设计好的停车制动曲线.这些信息都产生各自的速度曲线,如图5,于是便合成了每一个轨道电路区段的标准速度曲线:min (v i ,限速曲线,入口曲线,停车曲线)对整个站间运行来说,时间上一般都稍微有富余.我们可通过停车前增加惰行来消耗一些时间,实现运行的准时性,并节省能源.(a )v i 曲线(b )限速曲线(c )入口曲线(d )停车曲线图5 各种信息产生的速度曲线(2)速度控制 速度控制主要是牵引制动力计算的问题.采用PID 控制方法,通过实时速度与标准速度的差值e 来进行计算.控制量为u i =K e i +T T I ∑i j =0e j +T D T (e i -e i -1)+u 0,式中,i 为采样序号;e i 和e j 分别为第i 次和第j 次采样时刻输入的偏差值,j 的取值范围为[0,i ];u i 为第i 次采样时刻输出量;u 0是控制量的基准;K 为比例系数;T 为采样周期;T I 为积分时间;T D 为微分时间.3 结束语大城市交通问题严峻,有必要应用高效率的列车自动驾驶技术.北京地铁一号线引进了英国Westing 2house 公司的A TO 系统,上海地铁一号线引进了美国GRS 公司的A TO 系统,广州地铁一号线引进了德国Siemens 公司A TO 系统,其中以广州地铁的A TO 系统运行效果最佳.这三套A TO 系统的工作原理有一定的区别,设备之间并不兼容.经过对这三套系统的分析,我们决定研制与广州地铁A TO 系统地面设备相兼容的车载设备.本文对A TO 系统进行了分析,并对A TO 系统车载设备硬件进行设计,同时给出了控制列车的算法.参考文献:[1]《当代中国铁路信号》编辑委员会.当代中国铁路信号[M ].北京:中国铁道出版社,1997.413-443.[2]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M ].北京:中国铁道出版社,1998.126-141.93第3期 黄良骥等:地铁列车自动驾驶系统分析与设计。