ATO系統(tǒng)介紹Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！2城際ato系統(tǒng)需求分析 2.1.城際鐵路ato功能需求分析 根據(jù)上文城市軌道交通ato系統(tǒng)提及的功能，下文主要進(jìn)行城際線ato的功能需求分析。 (1)列車自動(dòng)駕駛功能本文提及的城際線最高運(yùn)行速度為200km/h，線路長度一般在100km左右。 和城市軌道交通類似，城際軌道交通也存在客流量巨大，站站停車的情況，這就要求列車頻繁地進(jìn)行啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、減速等操作，同時(shí)還需要滿足準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、節(jié)能運(yùn)行，這些對駕駛要求極高，使司機(jī)承受很大的體力、精神壓力。因此完全有必要研發(fā)城際線列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，取代司機(jī)駕駛列車運(yùn)行，一方面減輕司機(jī)工作壓力，同時(shí)也

2、提升列車運(yùn)營能力?？赏ㄟ^對增加ato車載設(shè)備，同時(shí)在ctc s-2列控系統(tǒng)地面應(yīng)答器組內(nèi)增加相關(guān)線路數(shù)據(jù)報(bào)文，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛功能。(2)列車精確停車功能 城際鐵路站臺(tái)上也設(shè)有屏蔽門，因此，列車駕駛必須要實(shí)現(xiàn)精確停車。城際鐵路站間距離短，運(yùn)量大，頻繁起停車，僅靠司機(jī)人工駕駛很難保證精確停車。因此，ato系統(tǒng)的精確停車功能顯得極其重要 可以在車站股道內(nèi)適當(dāng)距離進(jìn)行應(yīng)答器布置，提高atp系統(tǒng)的測距精度，提升對停車點(diǎn)的控制精度，實(shí)現(xiàn)列車精確停車功能。 (3)列車車門管理功能 和地鐵類似，城際鐵路車運(yùn)行控制系統(tǒng)具有車門監(jiān)控功能。通過atp和ato系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，對車門實(shí)現(xiàn)安全控制。列車車門管理功

3、能應(yīng)在atp的監(jiān)控之下實(shí)現(xiàn)，通過ato子系統(tǒng)請求指令控制車門打開。2.2. ato系統(tǒng)定義 列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)ato ( automatic train operation )是atc系統(tǒng)的重要子系傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！統(tǒng)，它完成列車的自動(dòng)調(diào)速包括牽引、巡航、惰性、制動(dòng)、停車以及車門開關(guān)的控制功能，實(shí)現(xiàn)正線、折返線以及出入段(場)線運(yùn)行的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)區(qū)間運(yùn)行時(shí)分的調(diào)整控制。ato系統(tǒng)按照系統(tǒng)設(shè)定的運(yùn)行曲線，根據(jù)ats系統(tǒng)的指令選擇最佳運(yùn)行工況，確保列車按運(yùn)行圖運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整和節(jié)能控制。 ato系統(tǒng)功能依靠ato系統(tǒng)自身及信號(hào)各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)共同完成。a

4、to系統(tǒng)不屬于故障一安全系統(tǒng)，其運(yùn)行控制速度始終低于atp系統(tǒng)的防護(hù)速度，實(shí)現(xiàn)atp安全。2.3城際鐵路ato系統(tǒng)功能原理2.3.1列車自動(dòng)駕駛 在atp的防護(hù)下，ato系統(tǒng)根據(jù)時(shí)刻表、地面有源應(yīng)答器碼位以及發(fā)車指示器信息，并且在運(yùn)營間隔的要求下，按目標(biāo)速度曲線自動(dòng)駕駛列車。下面以一列列車為例進(jìn)行說明: (1)列車啟動(dòng)過程。列車首先在站臺(tái)內(nèi)停穩(wěn)，車站為其設(shè)定了發(fā)車時(shí)間以及區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，列車主動(dòng)發(fā)送請求觸發(fā)聯(lián)鎖對列車進(jìn)路進(jìn)行設(shè)置;列車停站上下客時(shí)，ats將對停站時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到停站時(shí)間上線時(shí)將想列車發(fā)送駕駛命令，從而啟動(dòng)列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)車程序，此時(shí)在atp系統(tǒng)的監(jiān)控下關(guān)閉車門，atp系統(tǒng)在

5、確認(rèn)所有車門關(guān)閉后，釋放制動(dòng)。列車實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)加速運(yùn)(2)列車行駛過程。通過速度計(jì)等設(shè)備車載atp系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新列車相關(guān)位置信息，結(jié)合速度以及移動(dòng)授權(quán)信息規(guī)劃列車制動(dòng)曲線，通過速度曲線對列車運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控;借助線路、車輛、限速等信息，車載ato系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛，并實(shí)時(shí)將列車檔位、實(shí)際運(yùn)行速度、目標(biāo)速度等信息通過dmi向進(jìn)行顯示;根據(jù)地面精確應(yīng)答器獲取列車的精確位置信息，保證列車實(shí)現(xiàn)站內(nèi)精確停車; atp系統(tǒng)根據(jù)列車位置、速度信息實(shí)時(shí)生成移動(dòng)授權(quán)并發(fā)送給列車。 (3)列車接近、到達(dá)下一車站過程。一日接受到停穩(wěn)條件和停車位置信息， atp立即切斷牽引力同時(shí)開啟制動(dòng)，保證列車精確停車;atp負(fù)責(zé)確認(rèn)

6、列車完全處于安全狀態(tài)后，允許ato開啟車門。此時(shí)ats開始計(jì)算停站時(shí)間，并計(jì)算出下一段運(yùn)行區(qū)間發(fā)車時(shí)間及到站時(shí)間。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！2.3.2車站精確定位停車在atp系統(tǒng)的監(jiān)督下，ato根據(jù)獲取的列車位置信息、線路信息等實(shí)現(xiàn)列車精確停車。為了提升停車精度，列車需要通過地面精確定位應(yīng)答器接受到列車精確的位置信息，應(yīng)答器的布置原則是:距離車站停車點(diǎn)越近，應(yīng)答器布置的越密集。為了防止應(yīng)答器信息丟失的情況，精確定位應(yīng)答器的設(shè)置需要進(jìn)行冗余。根據(jù)列車速度位置信息以及列車的性能實(shí)時(shí)生成制動(dòng)曲線，通過相應(yīng)的制動(dòng)力使列車遵循制動(dòng)曲線。 城際鐵路ato系統(tǒng)還負(fù)責(zé)控制站臺(tái)屏蔽門

7、的開關(guān)，因此需要在距離停車點(diǎn)一定距離的位置設(shè)置精確定位應(yīng)答器。通過該應(yīng)答器atp獲得十分精確的安全停車位置并發(fā)送到ato系統(tǒng)，用于生成制動(dòng)曲線，列車停穩(wěn)后授權(quán)開門。2.3.3車門與屏蔽門聯(lián)動(dòng) 城際線列車將在沿線的各車站站臺(tái)區(qū)域安裝屏蔽門/安全門，在atp的監(jiān)督下ato系統(tǒng)負(fù)責(zé)車門的開關(guān)功能。當(dāng)列車以自動(dòng)駕駛模式進(jìn)站時(shí)，將實(shí)現(xiàn)列車車門自動(dòng)開關(guān)，如有突發(fā)情況可立即切換至人工開關(guān)門。當(dāng)司機(jī)選擇自動(dòng)開關(guān)門時(shí)，只有在atp系統(tǒng)確認(rèn)有關(guān)列車門開關(guān)授權(quán)條件完全滿足時(shí)，才能授權(quán)ato系統(tǒng)控制列車門以及屏蔽門同時(shí)開啟。2.4 城際ato系統(tǒng)構(gòu)成ato系統(tǒng)設(shè)備主要由車載設(shè)備以及軌旁設(shè)備構(gòu)成，圖2-2為ato系統(tǒng)設(shè)

8、備構(gòu)成圖。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！它們各自的功能如下:1、車載設(shè)備:1)人機(jī)mmi: 接收車載atp和ato的信息，顯示當(dāng)前列車的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并把司機(jī)在mmi上的操作及其mmi的工作狀態(tài)傳給車載atp和車載ato。 2)車載ato: 接收其它信號(hào)設(shè)備給車載ato的信息，根據(jù)相應(yīng)的優(yōu)化控制算法計(jì)算出列車預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)，給出相應(yīng)的控車命令，實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)駕駛，并實(shí)時(shí)反饋ato當(dāng)前的工作狀態(tài)給其它相應(yīng)的信號(hào)設(shè)備。 3)車載atp: 用于對ato自動(dòng)駕駛進(jìn)行防護(hù)，保證ato的安全運(yùn)行，具有超速防護(hù)和車門、屏蔽門的開關(guān)防護(hù)等功能。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，

9、可雙擊去除！4)車載twc:與地面twc一起構(gòu)成車地雙向通訊系統(tǒng)，用于把列車的運(yùn)行狀態(tài)和相應(yīng)參數(shù)下傳給軌旁設(shè)備，同時(shí)接收軌旁設(shè)備的控制命令以及道路信息，實(shí)現(xiàn)地面和列車的通訊。2、軌旁設(shè)備: 1)精確定位系統(tǒng):軌旁的精確定位系統(tǒng)在站臺(tái)區(qū)域提供多個(gè)精確的位置點(diǎn)信息，車載ato根據(jù)這些準(zhǔn)確的定位點(diǎn)信息控制列車的精確停車。2)軌旁atp 用于控制站臺(tái)安全門/屏蔽門等安全設(shè)備，當(dāng)列車進(jìn)站停穩(wěn)后，軌旁atp接收到軌旁twc傳遞的列車停準(zhǔn)停穩(wěn)信息，給出安全門/屏蔽門的開門允許。 3)軌旁ats: 用于傳遞地面ats控制中心給列車的運(yùn)行控制命令。列車把運(yùn)行的初始化請求命令、列車的運(yùn)行信息等傳給軌旁ats. a

10、ts根據(jù)這些信息給出對列車的控制命令，例如:扣車、跳停、運(yùn)行等級(jí)、自動(dòng)折返命令等。 4)軌旁twc:與車載twc一起構(gòu)成車地雙向通訊系統(tǒng)，用于接收列車的運(yùn)行狀態(tài)和相應(yīng)參數(shù)給軌旁設(shè)備，同時(shí)把地面的控制命令和信息上傳給車載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)地面和列車的通訊。 2.5 ato功能測試系統(tǒng)ato系統(tǒng)功能測試系統(tǒng)主要是通過模擬城市軌道列車和其運(yùn)行環(huán)境來測試ato、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)出發(fā)、速度調(diào)整、精確停車和目標(biāo)制動(dòng)、車地雙向通訊、車門/屏蔽門控制、人機(jī)交互等功能，所以構(gòu)建仿真測試的動(dòng)車模型和環(huán)境模型是ato系統(tǒng)仿真測試的基礎(chǔ)。圖2-3所示為動(dòng)車組模型參數(shù)，動(dòng)車組模型參數(shù)包括三個(gè)主要的部分:牽引制動(dòng)特性、電流電壓特性

11、、車輛固定數(shù)據(jù)，這些參數(shù)都是動(dòng)車組牽引計(jì)算的必要條件。我們在設(shè)計(jì)該模型時(shí)可以考慮把這些參數(shù)設(shè)置成前面板可調(diào)參數(shù)，這樣可以通過改變參數(shù)的值來模擬不同種類型的動(dòng)車組。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 如圖2-4所示為環(huán)境模型參數(shù)，環(huán)境模型也包括兩個(gè)主要的模塊:線路數(shù)據(jù)和車站數(shù)據(jù)，由于線路上有坡度和曲線，所以計(jì)算線路時(shí)又包括線路、曲線、坡度三個(gè)部分。坡度是反映線路縱斷面的一個(gè)重要的線路參數(shù)，由于坡道力的影響，會(huì)對列車運(yùn)行產(chǎn)生一定的阻力，如圖所示，坡道數(shù)據(jù)必須包括坡道的長度、坡度、坡道方向等重要的計(jì)算數(shù)據(jù)列車在曲線上要受到曲線阻力，并且列車在曲線段的運(yùn)行速度要受到曲線半徑大小的制

12、約，即存在曲線限速。因此在曲線建模時(shí)，要反映曲線在線路上的位置、曲線長度、曲線半徑等計(jì)算數(shù)據(jù)。車站是線路數(shù)據(jù)上不可或缺的重要組成部分，根據(jù)車站的模型建立，以便ato準(zhǔn)確計(jì)算當(dāng)前位置距車站的距離以及判斷是否進(jìn)行停車制動(dòng)的工況轉(zhuǎn)換，達(dá)到精確停車的要求。所以車站數(shù)據(jù)必須包括車站的起始位置和站名相關(guān)信息線路設(shè)置限速的目的是為了保證列車的安全行駛，列車運(yùn)行時(shí)必須低于當(dāng)前列車所在區(qū)段的限速值，限速數(shù)據(jù)必須包括限速的起始位置、限速值，以便ato能夠根據(jù)限速值推算出列車當(dāng)前的控制速度和進(jìn)入下一個(gè)區(qū)段的行駛速度、根據(jù)推算出的牽引制動(dòng)點(diǎn)控制機(jī)車及時(shí)轉(zhuǎn)換工況模式。整個(gè)線路的參數(shù)也和機(jī)車參數(shù)一樣是可變參數(shù)，在設(shè)計(jì)測試模型時(shí)應(yīng)該把該部分設(shè)置為可調(diào)整參數(shù)，這樣就可以通過改變環(huán)境參數(shù)的值來選擇不同的仿真測試環(huán)境。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ ato系統(tǒng)仿真測試系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2-5所示，整個(gè)仿真測試系統(tǒng)由軟件測試平臺(tái)和硬件測試平臺(tái)以及ato測試設(shè)備共同構(gòu)成，仿真測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)是上述的動(dòng)車組模型和環(huán)境模型，由軟件測試平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，通過硬件測試平臺(tái)的接口與測試設(shè)備的通訊共同完成仿真測試的任務(wù)，