第六章 列车运行控制及调度指挥,主要内容,列车自动控制系统的组成及功能,一,ATC系统的基本类型（典型制式）,二,ATC系统的闭塞制式,三,列车运行控制系统简介,列车运行控制系统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。 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设备。,基本概念,列车运行控制系统简介,地面设备：产生出列车控制所需要的全 部基础数据 车载部分：通过媒体将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行,列车运行控制系统设备,城市轨道交通信号系统与传统大铁路的信号系统在控制原理上基本相同，但他也有自身诸多特点：,城市轨道交通信号系统,城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高线路通过能力的重要设施。传统的信号系统已不能适应城轨交通的发展，必须用一种能实现列车速度自动控制和列车运行间隔自动调整的新的系统来替代，这就是列车自动控制系统（Automatic Train Control System）。 系统中后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件，在车内连续地显示出容许的速度信息，（或按设定的运行条件达到该容许速度的距离信息），根据上述信息列车自动地控制运行速度，以达到自动调整行车间隔的目的，提高运输效率，并由列车自动控制系统实现在车站的程序定位停车。,城市轨道交通信号系统,ATC系统取消了传统的地面信号，将机车信号作为主体信号，信号的含义发生了质的变化，传递给列车的是具体的速度和距离信息，系统能可靠地防止由于司机失误而超速或追尾等事故，确保列车运行安全。 列车运行控制系统ATC (Automatic Train Control)包括三个子系统： 列车自动监控系统ATS (Automatic Train Supervision) 列车自动保护系统ATP (Automatic Train Protection) 列车自动运行系统ATO(Automatic Train Operation) 简称“3A”系统。ATC是在保证行车安全，提高运营效率的情况下，实现列车的自动控制。,城市轨道交通信号系统,这三个子系统是通过信息交换网络构成闭环系统，可以充分发挥保证行车安全，提高运行效率，缩短行车间隔，促进管理现代化，提高综合运营能力和服务质量的作用。其结构示意图如图,城市轨道交通信号系统按子系统设备所在区域，由以下部分组成: (1)行车指挥控制中心：由列车运行监视（调度监督）或列车运行监控（调度集中）或列车自动监控等子系统构成。 (2)车站及轨旁子系统：由行车指挥系统车站设备、联锁、行车运行控制系统的地面设备及其与联锁设备的接口、列车识别等其他设备组成。 (3)车载子系统：由机车信号和自动停车设备、车载ATP/ATO及列车识别等设备组成。 (4)车辆段（场）子系统：由联锁设备、行车指挥系统等设备组成。,城市轨道交通信号系统,一、列车自动控制系统的组成及功能,列车运行自动控制系统（ATC） 包括：列车自动防护系统（ATP），列车自动运行系统（ATO）和列车自动监控系统（ATS）。,轨道交通列车运行控制系统组成示意图,列车自动防护系统（ATP）功能： （1）停车点防护 （2）速度监督与超速防护 （3）列车间隔控制 （4）测速与测距 （5）车门控制 （6）其他功能：紧急停车，给出发车命令，列车倒退控制。,1.列车自动防护系统（ATP）,ATP（Automatic Train Protection，简称ATP）子系统的主要功能是通过车载ATP系统和地面设备间的信息传输，来实现列车的安全间隔控制、超速防护及车门控制，保证行车安全 。,13,1. ATP,轨旁ATP子系统的功能： （1）轨道区段空闲的检测； （2）自动检测车辆的位置； （3）控制列车运行安全间隔，满足规定通过能力； （4）连续监督列车速度，实现超速防护； （5）列车车门开、闭安全控制，为列车车门的关闭提供安全 可靠的信息； （6）标志器及环线信息控制； （7）目的地选择； （8）停站时间控制及自动启动等； （9）向ATO传送控制信息。,车载ATP子系统功能： (1)接收和解译限速指令； (2)根据限速进行超速防护； (3)测速、测距； (4)停站校核； (5)控制车门开、闭，发送站台屏蔽门开、闭信息等； (6)具有故障自检和报警、记录功能。,列车自动运行系统（ATO）功能： 控制列车运行速度 自动调整列车速度 控制列车制动 控制列车自动启动 列车到达折返站，自动准备折返,2.列车自动运行系统(ATO),ATO (Automatic Train Operation，简称 ATO)子系统主要完成站间自动运行、列车速度调节和进站定点停车, 并能接受控制中心的运行调度命令, 实现列车的运行自动调整。,轨旁ATO子系统 (1)车站程序定位停车的车地信息交换； (2)定位停车校核，车门和站台屏蔽门开、闭控制。 车载ATO子系统 (1)列车运行速度的自动调整； (2)惰行、加速、减速控制； (3)定位停车程序控制； (4)出发控制； (5)自动折返； (6)发送停站及列车长度信息等。,18,3.列车自动监控系统(ATS),ATS (Automatic Train Supervision，简称ATS)子系统的主要功能是监控列车运行状态, 采用软件方法实现联网、通信及列车运行管理自动化。 ATS子系统主要由中央计算机网络系统和车站计算机或终端模块设备组成。它完成全线列车地运行管理和监控。其控制方式可由中心集中控制，也可由车站分散控制。ATS主要作用是编制、管理行车计划，实现对全线列车的监控和列车运行的自动调整。,列车自动监控系统（ATS）功能 （1）控制与显示功能 （2）时刻表功能 （3）仿真功能 （4）数据记录 （5）检测与报警 控制中心ATS的主要功能： 1）列车的运行控制等正常操纵； 2）时刻表的编辑、修改和存储，时刻表延时修正的调整控制； 3）列车位置的实时监视和列车运行轨迹记录； 4）运行图管理（计划和实际运行图）； 5）列车运行进路的自动设置，车站联锁状态的监督； 6）故障记录等,3.列车自动监控系统(ATS),轨旁ATS子系统 1）列车的进路控制及其表示； 2）遥控指令的解译及表示数据的编辑； 3）折返模式控制； 4）车地交换信息的编译； 5）旅客向导信息、目的地信息的显示； 6）停止控制逻辑及接口等； 7）运行等级设定； 8）列车识别。 车载ATS子系统 1）接收非安全控制信息； 2）接收运行等级及其目的地等数据； 3）发送列车状态的自诊断信息； 4）旅客向导信息的提供等。,轨道交通列车运行控制系统,轨道交通列车运行控制系统组成示意图,二、列车运行控制系统的基本类型,点式自动列车运行控制系统 连续式自动列车运行控制系统,其主要功能：实现列车超速防护，所以又称为点式超速防护（点式ATP）系统，它是一种点式传递信息，用车载计算机进行信息处理，最后达到列车超速防护目的的系统。 主要优点：采用无源、高信息容量的地面应答器，结构简单，安装灵活，可靠性高，价格明显低于连续式自动列车运行控制系统。 主要缺点：信息传递的不连续性，有时会对列车运行造成 比例影响。 系统组成：(1)地面应答器 (2)道旁电子单元LEU（信号接口） (3)车载设备,1.点式自动列车运行控制系统,点式ATP系统的基本结构示意图,26,2.连续式自动列车运行控制系统,连续式自动列车运行控制系统适应高速干线与高行车密度的轨道交通。 （1）采用轨间电缆的连续式自动列车运行控制系统 组成：地面控制中心、轨间传输电缆及车载设备 缺点：电缆价格昂贵，而且轨间电缆的存在给线路养护工作带来了麻烦。 （2）采用数字编码轨道电路的连续式自动列车运行控制系统 优点：摒弃了轨间电缆，同时又实现了连续信息传递。 缺点：钢轨不是一种理想的信息通道，铁质材料对音频信号的衰耗很大，限制了轨道电路的有效长度；此外，钢轨之间的泄露，轮轨之间的接触电阻等因素均会影响轨道电路的工作性能。,采用轨间电缆的列车速度自动控制原理图,28,（3）CBTC系统,CBTC系统是一个连续数据传输的自动控制系统，利用高精度的列车定位，实现双向连续、大容量的车-地数据通信，能够执行列车自动防护（ATP），列车自动运行(ATO)以及列车自动监控(ATS)。,29,CBTC基本概念,CBTC概述,基于通信的列车控制系统（简称CBTC） Communication Based Train control，是计算机技术、通信技术、控制技术综合发展的新型控制系统，已成为列车控制系统的发展方向。,CBTC 介绍,CBTC制式分类,采用轨间电缆作为传输通道的CBTC（IL CBTC） 采用无线数据传输通信的CBTC（RF CBTC）,CBTC 介绍,CBTC特点,（1）通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段，通过车-地间双向信息传输，实现对列车的闭环控制，从而大大降低人为错误的影响，系统的可靠性更高。 （2）各级调度都可以随时了解区段内任意运行列车的位置、速度、机车工况及其它各种参数，利用上述信息，各级调度可以规范、协调地直接指挥行车。,CBTC 介绍,CBTC特点,（3）车站控制中心依据列车状态及前车状态，结合智能技术调整列车运行，获得最佳的区间通过能力，减少列车在区段内运行时能源消耗，增加旅客乘坐舒适度。 （4）区段内所有运行列车的各种参数自动地发送给各种管理系统，从而可以避免由于人为错误，导致参数错误，将运输控制与管理紧密结合，实现铁路信息化 。,CBTC 介绍,CBTC特点,（5）减少沿线设备，减轻设备维护和管理的劳动强度，受环境影响小，在遭受自然灾害或战争破坏后，易恢复运行。 （6）可以实现移动闭塞 。,CBTC 介绍,CBTC系统组成,移动设备（车载设备） 轨旁设备 通信网络 控制中心组成,CBTC的基本原理,CBTC系统组成示意图,CBTC的基本原理,CBTC通信方式,查询应答器 感应回线 漏泄电缆,CBTC的基本原理,查询/应答器,查询/应答器是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，在特定地点实现与地面间的相互通信。,CBTC的基本原理,轨道间交叉回线,在两轨间铺设交叉型感应回线，一线固定在轨道中央的道床上，另一线在钢轨的腰部下方 ，交叉回线不仅可以用于列车定位，也可以作为列车与地面之间的双向通信媒体，得到1.2kbit/s的传输速率。,CBTC的基本原理,漏泄电缆,控制中心发射出的电磁波沿电缆导线传输时，在电缆内传输的电磁波从外导体槽孔辐射到周围空间在其外部产生漏泄场，因而车载设备能够接收到地面发送的信息；同样，车载设备发出的电磁波，在电缆外部产生漏泄场，也会耦合到电缆内，实现与控制中心通信。,CBTC的基本原理,CBTC相关技术和规范内容,列车位置和速度检测 双向数据传输 列车完整性检测 断轨检测,CBTC中相关技术和规范,CBTC技术标准,IEEE Std 14731999 车载单元间通信协议标准； IEEE Std 1474.11999 CBTC性能及功能需求标准； IEEE Std 14751999 车载控制功能及与动力系统、制动系统的接口标准； IEEE Std 1482.11999 车载事件记录仪标准； IEEE Std 14832000 铁路运输控制处理器系统安全功能验证标准。,CBTC中相关技术和规范,三、ATC系统的闭塞制式,1.固定闭塞系统 固定闭塞列控系统的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端，后行列车从最高速度开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端，这两点是固定的，空间间隔长度也是固定的。,2.准移动闭塞,准移动闭塞列控系统采取目标距离控制模式。目标点是前行列车或限速点所占用闭塞分区的始端，目标速度是目标点的限速值，目标距离是本列车至目标点的距离。本列车制动曲线的起