任务三：列车自动驾驶(ATO)系统
ATO系统介绍
2城际ATO系统需求分析2.1.城际铁路ATO功能需求分析根据上文城市轨道交通ATO系统提及的功能，下文主要进行城际线ATO的功能需求分析。
(1)列车自动驾驶功能本文提及的城际线最高运行速度为200km/h，线路长度一般在100km左右。
和城市轨道交通类似，城际轨道交通也存在客流量巨大，站站停车的情况，这就要求列车频繁地进行启动、加速、制动、减速等操作，同时还需要满足准点、舒适、节能运行，这些对驾驶要求极高，使司机承受很大的体力、精神压力。
因此完全有必要研发城际线列车自动驾驶系统，取代司机驾驶列车运行，一方面减轻司机工作压力，同时也提升列车运营能力。
可通过对增加ATO车载设备，同时在CTC S-2列控系统地面应答器组内增加相关线路数据报文，实现列车自动驾驶功能。
(2)列车精确停车功能城际铁路站台上也设有屏蔽门，因此，列车驾驶必须要实现精确停车。
城际铁路站间距离短，运量大，频繁起停车，仅靠司机人工驾驶很难保证精确停车。
因此，ATO系统的精确停车功能显得极其重要可以在车站股道内适当距离进行应答器布置，提高ATP系统的测距精度，提升对停车点的控制精度，实现列车精确停车功能。
(3)列车车门管理功能和地铁类似，城际铁路车运行控制系统具有车门监控功能。
通过ATP 和ATO系统与车辆系统的联动，对车门实现安全控制。
列车车门管理功能应在ATP的监控之下实现，通过ATO子系统请求指令控制车门打开。
2.2. ATO系统定义列车自动驾驶子系统ATO ( Automatic Train Operation )是ATC系统的重要子系统，它完成列车的自动调速包括牵引、巡航、惰性、制动、停车以及车门开关的控制功能，实现正线、折返线以及出入段(场)线运行的自动控制，实现区间运行时分的调整控制。
ATO系统按照系统设定的运行曲线，根据ATS系统的指令选择最佳运行工况，确保列车按运行图运行，实现列车运行自动调整和节能控制。
ATO系统功能依靠ATO系统自身及信号各子系统协调共同完成。
城市轨道交通列车自动控制系统 项目三 西门子ATO子系统
OBCU_ATO
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PSU
一、自动驾驶
ATO功能负责列车牵引和常用制动系统的自动控制，以及 产生车门、站台门的自动开/关的命令。ATO控制列车自动地 从一个车站运行到另一个车站。列车的出发可以由司机启动， 且在所有的列车车门、站台门关闭后列车才会移动。ATP防 止在任何一个车门仍打开情况下的列车移动。
六、ATO子系统的原理
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1. ATO车载
车载计算机单元
ATO车载设备通过对列车牵引和制动系统的每控个制驾，驶来室负一责套列O车BC在U 车站间的自动驾驶。在列车离开车站之前
，ATO车载设备关闭车门C。OM正常情况下，前面的ATO和ATP控制和监督列车驾驶，CO后M 面的ATP/ATO作为备用。 在驾驶P室IS 切换期串行链间接 ，后面(无A线T) P/ATO接管控制而前面的ATP/ATO成为备用。在这种冗(无余线) 模式下串行，链接两头的PIAS TO都
西门子ATO子系统的功能及工作原理
车载子系统架构：
DCS
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Train
ATO设备是 车载OBCU的一 部分，仅位于列 车上，轨旁不配 置ATO设备。
PIS/TMS
CRU
CRU
HMI
驾驶室A1 Driver’s cab
A1
列车主控器 Train Control
车载子系统On-board Subsystem
四、根据时刻表产生节能速度曲线
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1. 节能曲线功能的输入信息： （1） 至下站停车为止的可用的列车运行时间和停站时间，它来自ATS； （2） 来自线路数据库的线路纵断面数据； （3） 来自ATP功能的ATP静态速度曲线。 2. 节能曲线功能的输出信息：
ATO系统介绍
2城际ATO系统需求分析2、1、城际铁路ATO功能需求分析根据上文城市轨道交通ATO系统提及的功能,下文主要进行城际线ATO 的功能需求分析。
(1)列车自动驾驶功能本文提及的城际线最高运行速度为200km/h,线路长度一般在100km左右。
与城市轨道交通类似,城际轨道交通也存在客流量巨大,站站停车的情况,这就要求列车频繁地进行启动、加速、制动、减速等操作,同时还需要满足准点、舒适、节能运行,这些对驾驶要求极高,使司机承受很大的体力、精神压力。
因此完全有必要研发城际线列车自动驾驶系统,取代司机驾驶列车运行,一方面减轻司机工作压力,同时也提升列车运营能力。
可通过对增加ATO车载设备,同时在CTC S-2列控系统地面应答器组内增加相关线路数据报文,实现列车自动驾驶功能。
(2)列车精确停车功能城际铁路站台上也设有屏蔽门,因此,列车驾驶必须要实现精确停车。
城际铁路站间距离短,运量大,频繁起停车,仅靠司机人工驾驶很难保证精确停车。
因此,ATO系统的精确停车功能显得极其重要可以在车站股道内适当距离进行应答器布置,提高ATP系统的测距精度,提升对停车点的控制精度,实现列车精确停车功能。
(3)列车车门管理功能与地铁类似,城际铁路车运行控制系统具有车门监控功能。
通过ATP与ATO系统与车辆系统的联动,对车门实现安全控制。
列车车门管理功能应在ATP 的监控之下实现,通过ATO子系统请求指令控制车门打开。
2、2、 ATO系统定义列车自动驾驶子系统ATO ( Automatic Train Operation )就是ATC系统的重要子系统,它完成列车的自动调速包括牵引、巡航、惰性、制动、停车以及车门开关的控制功能,实现正线、折返线以及出入段(场)线运行的自动控制,实现区间运行时分的调整控制。
ATO系统按照系统设定的运行曲线,根据ATS系统的指令选择最佳运行工况,确保列车按运行图运行,实现列车运行自动调整与节能控制。
ATO系统功能依靠ATO系统自身及信号各子系统协调共同完成。
列车自动驾驶ATO系统
信号与通信概论 第 6 章 列 车 自 动 驾 驶 系 统
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2．列车自动折返控制
自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在折返 站使用，这种驾驶模式下无需司机控制，而且列车上 的全部控制台将被锁闭。列车收到折返许可后，自动 进入自动折返模式。授权经驾驶室人机接口( MMI)显 示给司机，司机必须确认这个显示，并得到授权，锁 闭控制台。
若采用ATO自动运行折返模式，在司机按压ATO 启动按钮后，列车自动驶入折返轨，并改变车头和轨 道电路发送方向；在折返轨至发车站台的进路排列完 成后，再次按压ATO启动按钮，列车自动驶入发车站 台，并精确地停在发车站台，此时，ATO车载设备即 退出自动折返模式。
若采用ATO无人自动折返模式，只有在司机下车 后按压站台上的无人折返按钮后，才能实施自动列车 折返运行。无人自动折返功能的输入是来自车载速度 ／距离功能的列车当前的速度和位置以及ATP速度曲 线，输出使列车制动和牵引的控制命令。
信号与通信概论 第 6 章 列 车 自 动 驾 驶 系 统
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2．巡航／惰行功能
巡航／惰行功能的任务是按照时刻表自动实现列
车区间运行的惰行控制，同时节省能源，保证最大能 量效率。ATO巡航／惰行功能协同ATS中的列车自动 调整(ATR)功能，并通过确定列车运行时间和能源优化 轨迹功能实现巡航／惰行功能。
设备，以及提供车站标识和车站停车状 态信息的ATO车辆报告系统设备等。
信号与通信概论 第 6 章 列 车 自 动 驾 驶 系 统
6
6.3 ATO系统的功能及其工作原理
ATO系统的功能分为基本控制功能和 服务功能。基本控制功能包括：列车自 动驾驶、自动折返和车门控制三个功能。 其他辅助功能包括：列车定位修正、巡 航／惰行、列车识别(PTI)支持功能等。
《2024年基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统研究》范文
《基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统研究》篇一一、引言随着城市交通的日益繁忙和复杂化，列车自动驾驶系统（Automatic Train Operation，简称ATO）的研究与应用显得尤为重要。
多模型预测控制（Multi-model Predictive Control，简称MPC）作为一种先进的控制策略，在列车自动驾驶系统中得到了广泛的应用。
本文旨在研究基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统，以提高列车的运行效率、安全性和舒适性。
二、多模型预测控制概述多模型预测控制是一种基于模型的预测控制方法，它通过建立多个模型来描述系统的不同运行状态，并根据当前的系统状态选择最合适的模型进行预测和控制。
在列车自动驾驶系统中，多模型预测控制可以根据列车的运行环境、速度、加速度等参数，建立多个模型，以实现对列车的精确控制和优化。
三、基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统研究1. 系统架构设计基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统主要由传感器、控制器、执行器等部分组成。
传感器负责采集列车的运行状态和环境信息，控制器根据采集的信息选择最合适的模型进行预测和控制，执行器则根据控制器的指令驱动列车进行运行。
2. 模型建立与优化在列车自动驾驶系统中，模型的准确性和可靠性对于系统的性能至关重要。
因此，需要建立多个模型来描述列车的不同运行状态。
这些模型可以通过历史数据、仿真实验等方式进行训练和优化，以提高模型的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑模型的复杂度和计算量，以保证系统的实时性和响应速度。
3. 控制器设计控制器是列车自动驾驶系统的核心部分，它需要根据传感器采集的信息选择最合适的模型进行预测和控制。
因此，需要设计一种有效的控制器，以实现对列车的精确控制和优化。
在多模型预测控制中，可以采用基于规则的控制器、基于优化的控制器等方法进行设计。
4. 实验与验证为了验证基于多模型预测控制的列车自动驾驶系统的性能，需要进行实验和验证。
可以通过仿真实验和实际运行实验等方式，对系统的准确性、稳定性和响应速度等进行评估。
自动化技术在地铁列车工程中的应用
自动化技术在地铁列车工程中的应用一、列车自动驾驶系统（ATO）列车自动驾驶系统是地铁列车自动化技术的核心之一。
它能够根据预设的运行计划和线路条件，自动控制列车的加速、减速、巡航和停车，实现列车的精准运行。
ATO 系统通过接收来自列车自动监控系统（ATS）的指令和线路数据，结合列车自身的速度、位置、加速度等信息，计算出最优的控制策略。
在加速阶段，系统会根据列车的性能和线路条件，合理控制牵引力的输出，确保列车平稳快速地加速；在减速阶段，系统会精确计算制动距离和制动力，使列车准确停靠在指定位置。
此外，ATO 系统还能够根据线路的坡度、弯道等情况，自动调整列车的运行速度，提高乘客的舒适度。
列车自动驾驶系统的应用，不仅提高了列车的运行效率和准点率，还减轻了司机的工作强度，使司机能够更加专注于列车的监控和应急处理。
二、列车自动监控系统（ATS）列车自动监控系统是地铁列车运行的“大脑”，负责对全线列车的运行进行监控和管理。
ATS 系统通过与列车上的车载设备、沿线的信号设备和车站的控制设备进行通信，实时获取列车的位置、速度、运行状态等信息，并将这些信息显示在控制中心的大屏幕上。
调度员可以通过 ATS 系统直观地了解列车的运行情况，及时发现并处理异常情况。
同时，ATS 系统还能够根据客流情况和运营计划，自动调整列车的运行间隔和停站时间，实现列车的灵活调度。
在遇到突发事件时，系统可以迅速制定应急处置方案，指挥列车采取相应的措施，保障乘客的生命安全和运营的正常秩序。
三、列车自动保护系统（ATP）列车自动保护系统是保障地铁列车运行安全的重要防线。
它能够实时监测列车的运行速度和位置，防止列车超速、冒进和追尾等事故的发生。
ATP 系统通过与轨道上的信号设备和列车上的传感器进行交互，获取列车的运行信息和线路的限制条件。
当列车的运行速度超过限速或接近危险区域时，系统会自动触发紧急制动，使列车停车。
此外，ATP 系统还具备列车完整性检测、车门与站台门联动控制等功能，进一步提高了列车运行的安全性。
简述列车控制系统的组成和各部分的主要功能
、简述列车控制系统的组成和各部分的主要功能1、A TC系统的组成列车运行控制系统（automatic train control，简称ATC）是根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。
简称列控系统。
也叫列车自动控制系统。
ATC系统的组成：列车自动防护系统（Automatic Train Protection,简称ATP）、列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）、列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）。
2、各部分的主要功能2.1、ATP 系统2.1.1系统的基本概念ATP即列车运行超速防护或列车速度监督系统。
主要功能：对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车之间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入、与ATS、ATO及车辆系统接口并进入信息交换。
ATP是ATC的基本环节，属于故障一一安全系统，必须符合故障一一安全的原则。
2.1.2、ATP 功能（1）ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文，完成对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备，这些报文包括安全、非安全和信号信息等。
（2）ATP传输功能负责发出报文信号，包括报文和ATP车载设备所需的其他数据。
（3）ATP车载功能负责列车安全运行、自行驾驶，并提供信号系统和司机间的接口。
2.2、ATO 系统221、ATO系统基本概念ATO即列车自动驾驶它代替司机操作列车驱动、制动设备，自动实现列车的启动、加速、匀速惰行、制动等驾驶功能。
可使列车经常处于最佳运行状态，高质量地自动驾驶，提高列车运行效率，避免不必要的、过于剧烈的加速和减速。
2.2.2、ATO的功能基本控制功能：自动驾驶、自动折返、自动开车门；服务功能：确定列车位置、计算允许速度、提供运行模式、PTI支持功能（1）自动驾驶①自动调整列车运行速度②停车点的目标制动③从车站自动发车④区间内临时停车⑤区间限速（2）无人自动折返从接收到无人驾驶折返运行许可时，就自动进入AR模式。
城市轨道交通通信信号系统—ATC系统
ATC系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现以下功能： （1）行车指挥和列车运行自动化； （2）最大限度地保证列车运行安全； （3）提高运输效率； （4）减轻运营人员的劳动强度； （5）发挥城市轨道交通的通过能力。
• ATC系统主要包括中央设备、 地面设备、车载设备三部分。
思考题
ATP系统用于列车运行速度监督、列车运行超速防护，是保 证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运 行的设备。
ATP系统的主要作用：
（1）对列车运行进行超速防护 （2）实现列车位置检测 （3）保证列车间的安全间隔 （4）故障报警、降级提示 （5）列车参数、线路参数的输入 （6）与ATS、ATO系统进行信息交互 （7）停车点防护和列车车门控制。
专业术语
• OCC：operating control center，控制中心 • 对全线列车运行、电力供应、车站设备运行、防灾报警、环境监
控、票务管理及乘客服务等地铁运营全程进行调度、指挥和监控 的中心。
专业术语
是英文Positive Train Identification的缩写, 即列车定位识别 • 该系统主要由车载和轨旁两部分组成, 实现列车-地面的信息单向
传输。 • 运行过程中，每辆列车唯一的列车编号通过PTI传输到地面设备。
专业术语
• 惰行模式就是利用车辆自身的惯性进行滑行,是一种有效节约能 源的运行模式,
练习1：下列各项与ＡＴO、ＡＴP、ＡＴS有对应关系？
实现对列车运行的 ， 辅助行车调度人员对全线列 车运行进行管理。
01
用于实现“ ”，即用地面信息实现 对列车驱动、制动的控制 ，以及列车自动折返等。
OCC
思考题
• 1.实现列车位置检测的信号设备是什么？ • 2.如何保证列车间的安全间隔？
城市轨道交通行车组织 (3)
任务1 列车自动控制（ATC）系统
五、ATC 系统选用原则
1. ATC 系统应采用安全、 可靠、成熟和先进的技术 装备，具有较高的性价比。
3. ATC 系统构成水平 的选择按前述原则执行。
2. 城市轨道交通运营线 路宜采用准移动闭塞式 ATC 系统或移动闭塞式 ATC 系统，也可以采用 固定闭塞式ATC 系统。
城市轨道交通行车组织
CHENGSHI GUIDAO JIAOTONG XINGCHE ZUZHI
目录
1
城市轨道交行车组织概述
2
行车组织的基础
3
对列车自动控制系统的认知
4
城市轨道交通正常行车的组织办法
5
非正常情况下的行车组织
6
施工组织和管理
7
行车事故的处理及预防
任务1 列车自动控制（ATC）系统
一、城市轨道交通运营过程中的工作分类
点式ATC难以胜任列车密度大的情况.
3. 按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、 车场子系统。
任务1 列车自动控制（ATC）系统
七、ATC 系统的可用性
ATC 系统应满足本系统设备和通信、供电等相关系统设备故障的特殊条件下安全行车的需要 。 ATC 系统应能降级运用，实现故障弱化处理，满足故障复原的需要。
❖ 在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为上的CTC（调度集中）系统。 ❖ 最大通过能力大于30对/h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。 ❖ 不过即使是通过能力为30对/h的线路，有条件时也可选用ATO系统。 ❖ 根据运营需要，信号系统还应满足最大通过能力为40对/h的总体要求。
列车自动驾驶系统(ATO系统)在地铁中的应用
列车 自动驾驶 系统 （ Ａ Ｔ Ｏ系统 ） 在地铁 中的应用
天津市地 下铁 道运 营有 限公 司 赵
广 州 ，天 津 等 ） 巳开 始 运 行 列 车 自动 驾驶 （ ＡＴＯ） 设备 全 部 是 以 高成 本 ｇ Ｉ 进 的 国外 成 套 设 备 ，本 文 特 针 对 三大 城 市 的 列 车 自动 驾 驶 的 系 统特 点进 行 比对 分 析 。
列车自动驾驶系统ato系统在地铁中的应用摘要20世纪80年代以来地铁的发展建设受到了国家及各大城市的普遍重视其中实现列车自动驾驶功能成为技术发展的必然趋势国内的几大城市北京上海广州天津等已开始运行列车自动驾驶ato设备全部是以高成本引进的国外成套设备本文特针对三大城市的列车自动驾驶的系统特点进行况 城 市 轨 道 交 通 自动 化 技 术 经 历 了 几 个 发 展阶 段 ： （ １ ） 传 统运 行方 式 ； （ ２ ） Ａ Ｔ Ｃ（ 列 车 自动 控 制 ） 技 术 ，含 Ａ Ｔ Ｐ（ 列 车 自动 防 护 ） 、 Ａ Ｔ Ｓ（ 列车 自动 监控 ） Ａ Ｔ Ｏ（ 列车 自动 运 行） 三 个 子系统； （ ３ ） 全 自动 无 人驾 驶 方 式 ，如 法 国 的Ｖ Ａ Ｌ 系统 、 日本 的新 交通 系 统等 。 最近 一个 世 纪 ，高载 客量 、无 人 驾驶 地 铁 的 实施 在技 术 上和经 济 上成 为 可能 ， 从上 世 纪８ Ｏ 年 代 以来 ，无 人 驾驶技 术进 入 到 了一 个 新 阶段 。 它将 自动 控制 、 自动 加速 和在 司 机 室 速度 显示 器 上形 成 的编码 轨道 电路 组合 起 来 ， 以使 驾驶 功 能 自动 化 ，尽 管在 列车 到 站 后 最终 的停 车精 确 性上 还 有欠 缺 ，但在 提 高乘客 舒 适度 上 已能达 到预期 的效 果 。 当 然 ，现 在Ａ Ｔ Ｏ 的 发展 方 向很 宽 ，但 归 根 到底 可 分 为两 种运 行 制式 ：手 动或 自动 。 在 选 择 自动 模式 时 ，Ａ Ｔ Ｏ 系统 代 替 司机 操 纵 列 车 牵 引 、 制 动 ， 自动 的 实 现 列 车 启 动 加 速 、匀速 运 行 、减速 制 动等 基本 驾驶 功 能 。 然而 ，不论是 由司机 驾驶还是Ａ Ｔ ０自动 驾 驶 ，都 需 要Ａ Ｔ Ｐ系统 执 行 速度 监 督 和超 速 防 护 功 能 ，具 体 的操作 形 式为 ： 司机 人工 驾驶 ＋ Ａ Ｔ Ｐ 系 统＝ 手动 驾驶 ；Ａ Ｔ Ｏ 系 统 自动 驾驶 ＋ Ａ Ｔ Ｐ 系统＝自动 驾驶 。 ２ ． Ａ Ｔ Ｏ 系统 功 能简 介 ２ ． １ Ａ Ｔ Ｏ 子系 统功 能 列 车 自动 驾驶 系 统 （ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ Ｃ Ｔ ｒ ａ ｉ ｎ Ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 是 地铁 车站 列车 集 中控 制系 统 的 个子 系 统 ，是 列车 自动 控 制系 统 （ Ａ Ｔ Ｃ ） 中 必 不可 少 的一 个重 要子 系 统 。它 能模拟 完 成 驾驶 列 车 的任 务 ，通过 利 用地 面信 息 实现对 列 车牵 引 、制 动 、 自动 折返 等 运行 控制 ，使 列 车经 常处 于 最佳 运 行状 态 ，提 高乘 客 的乘 坐 舒 适 度 和 列 车 的 准 点 率 ，节 约 能源 。 另 外 ，它 还提 供 定 点停 车 、车 门控 制和 给车 站 反 馈 列 车 定位 信 息 等 功 能 。Ａ Ｔ Ｏ 使 列车 运 营 降低 了成 本 、增 加运 营弹 性 ，使 密集 发 车成 为 可 能 ，是城 市 轨道 交通 进入 自动化 时代 的 可 靠技 术保 障 。具体 功 能如 下： ● 自动 驾驶 和 目的制 动 ：这 是Ａ Ｔ Ｐ 和Ａ Ｔ Ｏ 装 备 的列 车 常规 运 行 模 式 ，３ 种 基 本 的 驾驶 阶段 是 ：加 速 （ 包 括 启动 ） 、巡 行 和 制 动 （ 包
列车自动控制系统(ATO)
轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统，由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成。
ATC系统共分三个子系统，分别是列车自动行车监控系统（ATS）、列车自动运行系统（ATO）、列车自动防护子系统（ATP），三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
其中ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。
ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能。
1.通过ATS车站设备，能够采集轨道旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。
2.根据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。
3.列车识别跟踪、传递和显示功能。
系统能自动完成正线区段内列车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车—地通信向ATS发送识别号等信息。
4.列车计划与实际运行图的比较和计算机辅助调度功能。
能根据列车运行实际的偏离情况，自动生成调整计划供调度员参考或自动调整列车停站时分，控制发车时间。
5.ATS中央故障情况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或根据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。
6.通过显示终端，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。
在轨道交通调度指挥中心，整个大屏显示系统以ATS列车自动监控系统为主要人机界面，其全局信号显示方式经历了三个阶段。
第一阶段，传统的马赛克表盘显示方式，操作困难，显示不够灵活；第二阶段，计算机显示终端显示方式，往往因为分辨率不够导致无法完整显示整个系统；第三阶段，大屏可视化系统显示方式，可满足超大分辨率图像的高速显示。
ATO
ATO服务功能
• 允许速度 允许速度功能为 ATO 速度控制器提供列车在轨道任 意点的对应速度值。这个速度没有 被优化， 只是低于 当前速度限制和制动曲线给的限制。 允许列车速度调整 是为了能源优化或 由惰行/巡航功能完成的列车运行。 允许速度功能的输入来自 ATP 功能的轨道当前位置的速 度限制，以及列车制动曲线。 允许速度功能的输出至 ATO 速度控制器。
可以这样认为：手动驾驶=司机人工驾驶+ATP 系统 自动驾驶=ATO 系统自动+ATP 系统 列车自动运行驾驶模 式（ATO） 列车自动驾驶模式，是正线上列车运行的正 常模式，即用于正线上列车的正常运行。在 这种模式下， 列车在车站之间的运行是自动的，不需司机驾驶，司机 只负责监视 ATO 显示， 监督车站发车和车门关闭，以 及列车运行所要通过的轨道、道岔和信号的状态，并在 必要时 人工介入。
② 能源优化轨迹功能 能源优化轨迹的计算要考虑 加速度、坡度制动以及曲线制动。因此，整套系统的轨 道曲 线信息都储存在 ATO 存储器中。借助此信息，并 使用最大加速度，惰行/巡航功能计算出到 下一停车点 的速度距离轨迹。 能源优化轨迹功能的输人来自确定 列车运行时间功能的至下站可用的列车运行时间、 ATO 存储器的轨道曲线、ATP 功能的 ATP 静态速度曲线(例 如速度限制)。 能源优化轨迹功能的输出至 ATO 速度 控制器的速度距离轨迹。
2.ATO 系统服务功能
• • • • • ATO系统服务功能组成： 列车位置 允许速度 巡航/惰行功能 PTI 支持功能
ATO服务功能
• 列车位置 列车位置功能从 ATP 功能中接收到当前列车的位 置和速度等详细信息。根据上一次计 算后所运行的距 离来调整列车的实际位置。此调整也考虑到在 ATP 功 能计算列车位置时传 送和接收的延迟时间，以及打滑 和滑行。 另外，ATO 功能同测速单元的接口为控制提 供更高的测量精确性。列车位置功能也接 收到地面同 步的详细信息， 由此确定列车的实际位置和计算列车 位置的误差。 对列车位置调 整， 可在由 ATO 功能规 定的直至接近实际停车点 10-15m 的任意位置开始。 由于这种调整， 停车精度由 ATO 控制在希望的范围内。 列车位置功能的输人来自 ATP 功能的列车当前速度和 位置、轨道电路信息的变化，测 速单元的读入、轨道 中同步标记的检测、SYNCH 环线。 列车位置功能的输 出用作校正列车位置信息。
城市轨道交通ATO系统
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（2）人工设置进路：当列车需通过常规运行方 向的反向渡线时，必须由ATS系统通过人工设置进 路。对于一个高度自动化的列车自动监控系统来 说，当系统中的所有运营列车均依照事先编制好的 实施运行图正点运行时，可按照运行图中规定的每 辆列车在线路中通过的具体时间和运行方向自动设 置道岔位置和信号灯状态。
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3.定位停车控制 对运行的列车而言最重要的作业之一便是在车
站的定位停车，通常司机在制动时全凭直觉估计到 停车点的距离，根据当时的速度来推算减速度，也 既完全按“记忆模式”来操作制动阀，要做到定位 停车是相当困难的，所以必须研究列车自动定位停 车，尤其对于设置站台屏蔽门的城市轨道交通尤为 重要。
车的定位天线联向站台定位发送器和接收器，站台 定位发送器向车辆定位接收器发送列车停站信号， ATO子系统确认列车到达指定的定位区域后，将该信 号传给ATP子系统，以保证列车制动。当ATP子系统 检查完开门条件，允许车辆开门并给出命令后，ATO 自动打开车门。
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有了车门打开信号后，车辆定位发送器改发屏 蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，通过调 节屏蔽门继电器将与列车车门位置与数量都相对的 屏蔽门打开，屏蔽门和车门的开门时间应在小于1秒 时间内同步启动，关闭时间应大致相同。
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(4)舒适性。为了提高舒适性，列车加减速度 的绝对值不能过大，加减速度的变化不能 过分频繁。
(5)节能。要求列车以尽量合理的速度运行， 并且尽量减少制动。
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二、ATO系统主要功能 ATO有以下主要功能: 1.站间运行控制
这是ATO系统的最主要功能。它可生成牵引速度调节 功能和制动控制信号，其模块调速器以渐进和恒定的速率加 速列车到达由限速设定的运行速度，列车到达限定速度后， ATO根据站间距离和站间运行时间自动计算出速度—距离曲 线，通过连续比较实际速度和限速以控制列车的牵引和制动 系统，应用闭环控制技术达到速度调节的目的，它控制列车 速度到ATP速度命令、ATS运行等级或车站停车曲线所决定 的最低参考速度，列车行驶速度一般被保持在上述参考速度 0～5km/h的范围内。在高峰期间，按照最大允许速度驾驶列 车，在低峰期间，按照最节能的方式驾驶列车。
第6章列车自动驾驶系统
第6章 列车自动驾驶系统ATO目录第1节 列车自动驾驶系统概述 (2)第2节 ATO系统的组成 (3)一、ATO系统车载设备 (3)二、列车自动驾驶系统地面设备 (6)第3节 ATO驾驶模式与模式转换 (7)一、列车驾驶模式 (7)二、列车驾驶模式转换 (9)第4节 ATO系统的功能及其工作原理 (9)一、 ATO系统基本控制功能 (10)2. ATO系统服务功能 (12)第1节 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。
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。
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，以及列车所处位置等基本信息；•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。
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。
第2节 ATO系统的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。
一、ATO系统车载设备车载设备包括：车载ATO模块、ATO车载天线、人机界面。
(1)车载ATO模块车载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置等，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。
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。
城市轨道交通列车驾驶模式
城市轨道交通列车驾驶模式城市轨道交通列车驾驶模式一、全自动驾驶模式——ATO模式1、司机将模式开关1转换至“ATO”位置，在此模式下，列车的起动、加速、巡航、惰行、制动、精确停车、开门及折返等由车载信号设备自动控制，不需要司机操作。
2、列车在站台停稳，车载信号设备给出门允许信号后，车门及安全门自动打开。
3、停站时间结束后，需要人工关闭车门，门关好后，按下ATO 发车按钮，列车启动。
4、车载信号设备连续监控列车的速度，并在超过规定速度时自动实施常用制动，在超过最大允许速度时自动实施紧急制动。
5、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。
二、速度监控下的人工驾驶模式——ATP模式1、司机将模式开关1转换至“ATP”位置，在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动在车载信号设备限制下由司机操作。
2、开关车门由司机人工控制，但开车门仅在车载信号设备给出门允许信号时才允许操作。
3、车载信号设备连续监控列车速度，并在超过规定速度时实施常用制动。
在超过最大允许速度时实施紧急制动。
4、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。
三、限速人工驾驶模式——RM模式1、司机将模式开关1转换至“RM”位置，在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动由司机人工控制。
2、车载信号设备不提供门允许信号，开关车门时需转至NRM模式。
3、车载信号设备仅对列车特定速度（25 km/h）进行超速防护，列车超速（大于25 km/h）时自动施加紧急制动。
4、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。
四、点式ATP模式——IATP模式点式ATP模式作为最常用的后备模式在CBTC系统无法启用的条件下使用，此时车载通信系统不能实现连续数据传输，依靠固定点式设备进行车地间的点式通信。
1、司机将模式开关1转换至“IATP”位置，司机得到行车调度员可以动车的指令后，按下驾驶台上的IATP释放按钮。
在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动由司机人工控制。
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC 系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC 是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
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车载ATO模块-列车自动驾驶的核心 • 车载ATO模块从车载ATP子系统获得必要的信息，如列车
运行速度和列车位置等，车载ATO模块软件对这些数据 进行实时处理，计算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。
• 指线路上运营的列车，在某一指定车站不停车， 而以规定的速度通过该车站。
• ATO系统收到来自ATS的跳停指令后，完成跳停 指令。
（2）扣车
• 指在某站台停车，不允许列车继续运行。
• ATO系统收到来自ATS发出的扣车指令后， 完成扣车作业。
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，可由 ATO系统自动打开车门或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，实现列车在站台区的精确对位停车。
车载天线 • 完成ATO系统的车载模块与地面设备间的信息交
换，以实现ATO系统与ATS之间的信息交换。
人机界面
三、ATO基本功能
1.车站发车控制功能 • 在ATO模式下运行，列车驾驶员按压发车按钮起动
列车运行，ATO根据ATP发送的控制速度和ATS发 送的运行等级，自动运行到下一车站。
• 列车实现车站精确停车，可在站台区安装轨道环线，提高 停车精度。
• 列车在站台精确停车，有利于在车站站台设置屏蔽门或安 全门，保障乘客安全候车。
4.列车自动折返
• 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。
5、跳停和扣车功能 （1）跳停
1、轨旁设备 由地面信息接收发送设备（信号设备室内）和轨道环线组 成。地面设备接收列车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ATO车载设备接收和 处理。
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2、车载设备 车载ATO模块 车载天线 人机界面
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2、车站程序停车 • 正线上的车站都有预先确定的停站时间间隔。 • 控制中心ATS监督列车时刻表，计算需要的停站时间以保证 列车正点到达下一车站。 • 控制中心通过集中站ATS缩短或延长车站停站时间，数据由 集中站ATS通过ATO环线传送给ATO车载设备。 • 如果控制中心离线，集中站ATS预置一个默认的停站时间。 集中站ATS还可向列车传送跳停命令。
3.车站精确停车
•实现列车在车站站台区精确停靠，可以有效提高 列车运行效率，有利于引导乘客上下车。
• 列车实现车站精确停车，需要ATO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。
• 接近站台时，ATO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。
• 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的指定目的地号阻止车门的打开。
四、ATO系统的基本原理
1、列车自动驾驶
•ATO系统存储了轨道布局和坡度信息，能够优化列车控制命令， 保证列车在ATP监督下按照最大允许速度运行。 •ATO通过地面设备传来的编码确定前方空闲轨道电路的数目或 前行列车位置，根据本次列车位置，列车在综合考虑安全因素 的前提下可尽量全速行驶至本次列车的停车点。
运行等级
包括速度限制、加减 速指令限制、及车站 停车减速率
运行等级数据中的速 度和加减速限制并不 安全（实际须收到车 载ATP的限制）
具有惰行运行模式
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：
• ATO模块与ATP模块通信正常 • 有效的目的地ID • 有效的司机ID • 发车测试时未发现故障 • 列车所处的轨道电路，能够建立ATO模式 • 其他必要的信息
目标速度，以及列车所处位置等基本信息； ATS系统向ATO系统提供列车运行作业和计划。 ATO系统在站台可精确对位停车，为乘客上下车提供便利条件，
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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二、ATO系统的组成
ATO系统是非故障-安全系统 由轨旁设备和车载设备组成
2.列车区间运行控制
• ATO车载模块接收到从车载ATP发出的列车速度 控制指令后，向列车的牵引系统或制动系统发出请 求，以求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，使列车的运行速度 在一个较小的速度控制范围内波动。
• 列车以接近ATP限速运行，有效提高列车运行效率 ，降低列车能耗，减少列车在牵引、惰行和制动之 间的切换次数，有效提高乘客的舒适度。
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•ATO系统的自动驾驶是通过ATO车载设备控制列车牵引和制 动系统实现的。 •所需数据包括：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速度信息、位置识别和定位 系统的信息、列车的长度、ATS通过ATP轨旁单元发送的出站 命令和到达下一车站的计划时间。
任务三：列车自动驾驶（ATO）系统
培训目标
1.掌握ATO系统基本功能 2.了解ATO系统基本工作原理 3.掌握ATO与ATP的关系 4.了解驾驶模式及转换
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一、ATO系统基本概念
ATO为非故障-安全系统。其控制列车自动运行，主要目的 是模拟最佳司机的驾驶，实现高质量的自动驾驶，提高列 车运行效率，提高乘客的舒适度，节约能源。
ATO系统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。
ATP系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障。
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一、ATO系统基本概念
ATO系统实现列车自动驾驶，需要ATP系统和ATS系统提供支持。 ATP系统向ATO提供列车的运行速度、线路允许速度、限速和