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。

(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ATO与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。

①从列车向地面发送的信息。

列车识别号信息，其中包括列车的车组号、车次号、目的地编码等内容；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。

②从地面向列车ATO车载设备发送的信息。

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。

二、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。

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。

如图所示，ATO数据环路接口柜 ATO车站环路接口柜

第3节 ATO驾驶模式与模式转换

一、列车驾驶模式

城市轨道交通ATC系统为列车驾驶提供了几种不同的方式，以便在不同的情况下，对列车进行最有效的控制，保证列车运行安全和提高运营效率。

列车的操纵模式，因列车和信号系统而异；而且根据不同的信号系统其模式的名称也不相同。

1．ATO自动驾驶模式（AM模式）

在这种驾驶模式下，列车自动控制系统的三个子系统ATP、 ATO和ATS都在正常运行，列车在ATC系统控制下自动完成运营作业。

列车起动后，在ATP设备安全保护下，车载ATO设备自动控制列车加速、巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，开关车门，驾驶员仅需监督ATP／ATO车载设备运行状况。

2．ATP监督下的人工驾驶模式(SM模式)

线路条件不好或恶劣天气等不适宜使用ATO的情况下，可以使用这种驾驶模式。

这种情况下列车上的ATO系统已经旁路，列车由驾驶员人工驾驶。

驾驶员根据ATP显示的速度信息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运行速度超过限制速度时，ATP 车载设备将对列车实施制动。

3．限制人工驾驶模式(RM模式)

这种模式下，ATP只提供对一定的设定速度(25km／h)的超速防护，驾驶员以不超过该限制速度驾驶列车，列车运行安全由驾驶员负责；当列车超过该限制速度时，ATP车载设备则对列车实施制动。

4．非限制人工驾驶模式(URM模式)

在车载ATP设备故障状态时，可采用非限制人工驾驶模式。

这种模式下车载ATP和ATO都已经旁路，ATP不对列车运行起监控作用，列车运行安全由驾驶员、调度员、车站值班员共同负责。

5．列车折返模式(AR模式)

列车在ATP监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达股道牵出至折返线，由驾驶员转换驾驶端，并折返至发车股道。在ATO有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股道牵出至折返线，由驾驶员转换驾驶端和起动列车，然后从折返线进

入发车股道。

二、列车驾驶模式转换

以上五种基本运行模式, 在满是一定条件后可以相互转换。 第4节 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：自动驾驶、 自动折返、车门打开。这三个控制功能相互之间独立地运行。

服务功能包括：列车位置、允许速度、巡航/堕行、 PTI支持

功能等。

一、 ATO系统基本控制功能

1．自动驾驶

( 1 ) 自动调整列车运行速度

AT0车载控制器通过比较实际列车运行速度及 ATP给出的最大允许速度及目标速度, 并根据线路的情况, 自动控制列车的牵引和制动, 使列车在区间内的每个区段始终控制速度(ATP计算出来的限制速度减去5 km/h) 运行,并尽可能减少牵引、惰行和制动之间的

转换。

(2)停车点的目标制动

车站停车点作为目标点,当停车特征被启动后, AT0系统基于列车速度、预先决定的制动率和距停止点的距离计算出一个制动曲线,采用最合适的減速度(制动率)使列车准确、平稳地停在规定的停车点。与列车定位系统相配合, 可使停车位置的误差达到0.5m以下。

(3)从车站自动发车

当发车安全条件符合时(即在AT0模式下,关闭了车门,由 ATP

系统监视), AT0系统给出启动显示,司机按下启动按钮, AT0系统使列车从制动停车状态转为驱动状态。

(4)区间内临时停车