列车自动驾驶系统PPT课件
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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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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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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。
2020ຫໍສະໝຸດ Baidu8/3
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。
2020/8/3
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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
2020/8/3
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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。
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屏蔽门
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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。
2020/8/3 车载ATO模块
轨旁辅助定位系统
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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。
列车自动驾驶系统
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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知识要点
➢：了解列车自动驾驶系统设备组成。
➢：掌握列车自动驾驶系统基本功能及 人机 界面信息。
➢：了解列车自动驾驶系统站台精确停 车功能。
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。
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。
2020/8/3
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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。
图9—1列车自动驾驶模式下的速度距离曲线
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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。
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。
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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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2020/8/3 ATP车载设备接口
ATO工作原理图
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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：
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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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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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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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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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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。
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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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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。
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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。
2020/8/3 车载ATO模块
轨旁辅助定位系统
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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。
列车自动驾驶系统
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整体概述
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知识要点
➢：了解列车自动驾驶系统设备组成。
➢：掌握列车自动驾驶系统基本功能及 人机 界面信息。
➢：了解列车自动驾驶系统站台精确停 车功能。
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。
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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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。
图9—1列车自动驾驶模式下的速度距离曲线
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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。
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。
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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。
2020/8/3
2020/8/3 ATP车载设备接口
ATO工作原理图
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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：
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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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