列車自動駕駛子系統(tǒng)ATO

1、CopyrishtcSieoensAG2004Allrightsreserved頁碼 列車自動駕駛子系統(tǒng)(ATO)目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark04列車口動駕駛子系統(tǒng)5子系統(tǒng)配置5ATO主要部件，關(guān)系和信息交換5子系統(tǒng)功能7口動模式7升級（可選，不包括在報價中）8口動駕駛模式8止線ATO功能8車輛段ATO功能94.2.33試車線ATO功能9折返9ATP防護下的無人駕駛9ATP防護下的有人駕駛94.2.43后備模式10列車定位和速度控制10列車目標制動10開/關(guān)車門11站臺屏蔽門和站臺安全門的開/關(guān)11根據(jù)時刻表產(chǎn)生節(jié)能速度曲線12駕駛模式的轉(zhuǎn)換134.

2、2.10從RM模式至SM模式的轉(zhuǎn)換13從SM模式至AM模式的轉(zhuǎn)換13從AM模式至SM模式的轉(zhuǎn)換13從AM/SM模式至RM模式的轉(zhuǎn)換14從SM模式至AR模式的轉(zhuǎn)換14從AR模式至SM模式的轉(zhuǎn)換14從AR模式至RM模式的轉(zhuǎn)換14從RM模式至旁路的轉(zhuǎn)換154.3子系統(tǒng)原理15軌旁設(shè)備15車載設(shè)備16列車和軌旁之間的信息交換17列車駕駛控制原理18口動駕駛18牽引/制動控制194.3.43常用制動模型20精確車站停車控制原理224.4子系統(tǒng)性能22非安全型車載設(shè)備的碩件22電源板22中央處理板23模擬-數(shù)字輸入/輸岀板23計時/計嗷板23MVB總線接口23軟件23主要功能模塊24司機操作裝置26接口3

3、9通信裝置39車輛40與站臺屏蔽門的接口40與車載旅客信息系統(tǒng)的接口40插圖淸單414列車自動駕駛子系統(tǒng)TRAINGUARDMT系統(tǒng)包括列車自動防護(ATP)、列車自動駕駛(ATO)和通信設(shè)備。TRAINGUARDMT系統(tǒng)中的列車自動駕駛ATO負責控制列車的運行，例如列車的自動離站,列車的速度調(diào)節(jié)，列車的目標制動以及車門、屏蔽門的開/關(guān)的啟動控制。ATO設(shè)備沒有安全相關(guān)的功能，因為ATO總是運行于ATP的安全監(jiān)督之下。4.1子系統(tǒng)配置因為TRAINGUARDMT設(shè)備具有模塊化的功能結(jié)構(gòu)，ATO系統(tǒng)的自動化功能能夠在不同層次上集成到TRAINGUARDMT的西門/信號系統(tǒng)，以滿足相應(yīng)自動化程度的

4、要求。圖1TRAINGUARDMT的配置4.1.1ATO主要部件，關(guān)系和信息交換ATO的上要部件在列車上，以實現(xiàn)TRAINGUANDMT的自動駕駛模式。ATO的功能是非安全型的，ATO車載單元是單通道的計算機。軌旁ATO的功能通過ATS,軌旁ATP和SICAS實現(xiàn)。所以，ATO軌旁功能不需額外的物理設(shè)備。下圖表示了ATO各部分之間的信息交換:TimetableComputeraVICOSOperationControlCentreVAd,e,fATSBus/EthernetbATCProfibusg,k兇od,Imd,efl.QloVICOSLocalAreaWorkstationSICASE

5、CCODIInterlocking2of3TRAINGUARDMTWCUATP2of3VICOSS&DFEP,m【h,(PlA,BBCLEUARGAPDriverBi-Fixec-dauwiseB2vartaWMaiaoaii&eWaysideRadioEquipmentRadioAntennaWaysideControlComputerAxleCounterSystemStationInterfaceCaseTracksideConnectionBoxSICASECC2of3UIpointmachine1DoHor1BaliseKdUdl1Antenna一冷Pllg-COM(Radio)AT

6、PATOHMIVehicleBusAhtu;EmergencyBrakejserviceBrakeTractionForcePropulsionControlDoorControlDoorReleaseITrainSystemsI圖2信息交換信息流用刃，門等表示，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流在文件“系統(tǒng)說明”中描述。4.2子系統(tǒng)功能ATO具有以下功能：自動駕駛模式列車啟動后，ATO系統(tǒng)完全自動控制列車運行至下一車站。列車速度控制該功能控制和監(jiān)替列車的速度，并且根據(jù)最大允許速度參數(shù)來保持列車的速度。列車目標制動列車1=1標制動功能使列車精確地停在計劃規(guī)定的位置。車門、屏蔽門的打開和關(guān)閉列車抵達車站并停穩(wěn)后，

7、ATO功能將會打開列車車門，經(jīng)通信通道由報文觸發(fā)打開站臺屏蔽門。車門關(guān)閉將由司機或在停站時間到時觸發(fā)。根據(jù)時刻表生成節(jié)能速度曲線如果列車從一個車站到下一車站有充分的旅行時間，可以通過選擇該項功能來得到一個節(jié)能優(yōu)化的速度曲線，比如巡航/詣行。4.2.1自動模式為本線路提供下列駕駛模式：AMATO自動駕駛模式SMATP監(jiān)督人工駕駛模式RM受限制人工駕駛模式BY旁路駕駛模式折返模式-ARATO折返模式-ATP監(jiān)督人工折返模式-無ATP監(jiān)督后備模式下的人工折返駕駛4.2.2升級（可選，不包括在報價中）AT0功能的使用取決于通信方式。點式通信可以由可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器構(gòu)成，給列車傳送信息和信號機的顯示。該通信

8、方法提供AM模式下的基本AT0功能。某本AT0功能支持固定閉塞制式的自動駕駛、列車速度控制和列車目標制動。點式通信可以升級到連續(xù)式通信，從而支持完全AM模式。下圖表示了AM和SM模式之間升級的可能性。Statetransitionmatrix:ContinuouscommunicationInterlocking/NoATP/ATOSMModeFall-backAMMode-uauldsbLXJFall-backFixedblockMovingblockperformar)8IntermittentcommunicationFall-backFNMackBasicAT#Fixedblockpe

9、rformaneeCopyrishtcSieoensAG2004Allrightsreserved頁碼 #CopyrishtcSieoensAG2004Allrightsreserved頁碼 Modeofoperation/functionalityRadiosystem,loopsBalises,LEUContinuouscommunicationby:Intermittentcommunicationby:圖3升級示意圖4.2.3自動駕駛模式AT0功能負責列車牽引和常用制動系統(tǒng)的自動控制，以及產(chǎn)生車門、站臺屏蔽門的自動開/關(guān)的命令。4.2.3.1正線ATO功能AT0控制列車自動地從一個車站

10、運行到另一車站。列車的出發(fā)可以由司機啟動，或由停站時間到時啟動，且在所有的列車車門、屏蔽門關(guān)閉后（直到車門完全關(guān)閉以后）列車才會移動。ATP防止在任何一個車門仍打開情況下的列車移動（需要一個&用的程序用于車門不能關(guān)閉的情況下啟動列車）。然后ATO自動駕駛列車出發(fā)，運行中進行列車速度調(diào)節(jié)，在下一個車站執(zhí)行目標制動,苴到車門打開。ATP系統(tǒng)保證在自動運行中任何時刻的列車安全。系統(tǒng)支持不同運營模式下的多種速度曲線，以滿足車站通過的需要（比如，觀光列車或者特快列車）列車速度曲線某于節(jié)能和下一站間運行時間。ATO完成在車站的精確定位停車和自動開/關(guān)車門，ATO可以單獨處理每一列車在每一個站臺的停車點。在

11、ATO自檢成功以及ATP設(shè)備允許自動操作的前提下可以使用ATO駕駛。4.2.3.2車輛段ATO功能在車輛段內(nèi)不具備ATO功能。4.2.3.3試車線ATO功能在列車進入止線服務(wù)之前，將在試車線上進行全部ATO止線功能測試。4.2.4折返通過無線報文請求折返并且通過駕駛室的顯示設(shè)備指示司機，那么列車在靜止狀態(tài)下或者使用折返軌進行的折返都是自動啟動的。司機必須通過按壓站臺上或駕駛室的自動折返按鈕CAR，按鈕）來確認折返操作。4.2.4.1ATP防護下的無人駕駛列車折返駕駛由ATO控制并由ATP監(jiān)督，用于列車的無司機折返移動。該模式的折返可以在有司機或無司機的情況下完成。R在所有車門和屏蔽門關(guān)閉后，司

12、機按壓站臺上的自動折返按鈕。列車執(zhí)行無司機折返，并將列車停在出發(fā)站臺，在列車停穩(wěn)且ATP釋放車門后，ATO車載設(shè)備自動打開車門和站臺屏蔽門（或安全門）。這種模式適用于連續(xù)式通信。b）在所有車門和屏蔽門關(guān)閉后，司機在駕駛室按壓駕駛室的自動折返按鈕。列車啟動無司機自動折返，列車將駛離到達軌，經(jīng)過折返軌抵達出發(fā)軌。在抵達出發(fā)軌后，無司機駕駛折返完成。ATP釋放車門后，ATO車載設(shè)備打開車門。該模式適用于連續(xù)式通信。4.2.4.2ATP防護下的有人駕駛列車的折返操作由司機來執(zhí)行，ATP進行監(jiān)替。在這種情況下無ATO。當所有車門和屏蔽門（或安全門）關(guān)閉后，司機人工駕駛列車到折返軌，改變駕駛室并駕駛列車到

13、出發(fā)軌,然后人工打開車門。4.2.4.3后備模式該功能是折返的特殊情況，人工駕駛，而且系統(tǒng)處于聯(lián)鎖的后備模式下。司機人工駕駛列車，ATS系統(tǒng)自動設(shè)置進路。此情況下無ATP和ATO功能。4.2.5列車定位和速度控制ATO設(shè)備通過ATP連接到雷達和測速電機。ATO列車定位功能在列車經(jīng)過任一固定安裝的應(yīng)答器時接收同步信息，以提崗位置測量楮度。前提是在列車通過該應(yīng)答器時ATO能夠得到一個硬件信號。因此，停車梢度指標可以達到99.99%,即土0.25m或99.9998%,即0.50m,以滿足屏蔽門的要求。精確停車將依靠車站區(qū)域安裝的應(yīng)答器實現(xiàn)?；袑α熊嚨亩ㄎ粵]有彩響，因為測速電機結(jié)合了雷達，即使在緊急

14、制動后列車的定位仍然有效。AT0列車定位功能的輸入信息有：ATP位置信息雷達單元的信息同步應(yīng)答器的探測脈沖同步應(yīng)答器標識符AT0列車定位功能的輸出信息有：止確的列車位置止確的列車速度根據(jù)列車在軌道上的位置，AT0允許速度功能給AT0速度控制器提供一個合適的速度,即當前速度曲線和制動曲線觸發(fā)線二者中的佼低者。允許的列車速度可以根據(jù)節(jié)能要求或者執(zhí)行AT0的巡航/悄行進行調(diào)整。一旦確定了絕對位置，定位系統(tǒng)的輸出將更新列車的當前位置信息。4.2.6列車目標制動AT0制動列車來保證列車在停車點達到0.25m的停車將度。如前所述，為使列車停在預期的停車窗內(nèi)，必須借助列車定位功能。SIEMENS西門子交通技

15、術(shù)集團CopyrightSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團Coprriffhtr-SieoensAG2004Allrightsreserved頁碼： ATO從ATP軌旁設(shè)備接收到的移動授權(quán)產(chǎn)生駕駛速度曲線,ATO根據(jù)下一停車點（比如,車站）,實際位置，速度,列車特性和ATP停車點（防護點）計算常用制動曲線,ATO控制列車沿著常用制動曲線行駛直到列車停止。詳細描述在本文件的4.3.4節(jié)。這個基于特定列車及其實際速度的計算方法使運行時的速度曲線得到最優(yōu)化。車站ATO停車點由ATO根據(jù)線路數(shù)據(jù)庫來控制。如果列車越過停車點，ATP允許受

16、限制的退行。4.2.7開/關(guān)車門ATP和ATO溝涉及該項功能。車門釋放由ATP授權(quán)，接著ATO選擇合適一側(cè)的車門并提供開門命令。打開哪側(cè)車門的信息包含在線路數(shù)據(jù)庫里。車門關(guān)閉由司機或者停站時間的到時來觸發(fā)。對于一些特殊列車（例如空車、觀光列車或者特快列車），禁止打開車門，也就是說,如果某列車被標識為特殊列車，則其車門不能在某些車站或所有的車站打開。ATS使用一個特殊的車次號指定該類型的列車。車門開/關(guān)功能的輸入信息是：來自ATP的車門釋放來自線路數(shù)據(jù)庫的開車門數(shù)據(jù)人工車門功能模式的車輛接口車門開/關(guān)功能的輸出信息是：輸出車門開/關(guān)命令到負責車門的車輛系統(tǒng)如果具有連續(xù)式通信，車門開/關(guān)信息會傳送

17、給ATP軌旁設(shè)備用于操作站臺屏蔽門的開/關(guān)。4.2.8站臺屏蔽門和站臺安全門的開/關(guān)ATP軌旁和聯(lián)鎖涉及該功能。列車停穩(wěn)后授權(quán)門釋放，ATO車載設(shè)備通過通信通道發(fā)送一個報文去打開站臺門。ATP軌旁通過聯(lián)鎖釋放站臺門，因為與站臺門控制單元的技術(shù)接口是連接到聯(lián)鎖元件控制計算機的。軌旁設(shè)備的丄要任務(wù)是：列車在止確位置時允許打開站臺門列車門關(guān)閉后申請關(guān)閉站臺門站臺門未關(guān)閉時防止列車啟動站臺門未關(guān)閉時防止列車進站站臺門開/關(guān)功能的輸入有：來自ATO車載的站臺門的開/關(guān)命令來自ATP的站臺門釋放命令來自線路數(shù)據(jù)庫的打開站臺門的數(shù)據(jù)站臺門開/關(guān)功能的輸出有：輸出站臺門開/關(guān)控制命令到站臺門控制系統(tǒng)4.2.9

18、根據(jù)時刻表產(chǎn)生節(jié)能速度曲線ATC系統(tǒng)的一個上要目標是根據(jù)時刻表并結(jié)合ATS的列車自動調(diào)整功能ATR來控制列車，并確保獲得最大的能源效率，這就是ATO巡航/悟行功能的任務(wù)。該功能只能在連續(xù)式通信的前提下實現(xiàn)。節(jié)能曲線的計算要考慮加速和制動，以及坡度和曲線的彩響。因此，ATO需要線路縱斷面的信息，整個系統(tǒng)的線路縱斷面信息保存在線路數(shù)據(jù)庫里。ATO同時從目的地碼來預見列車預期的路徑，目的地碼是一列車旅程的唯一標識碼。該信息允許ATO確定列車在它的旅程中的位置，并能夠檢測到與預期路徑的偏離。應(yīng)用最大加速度和結(jié)合巡航/睛行，ATO使用上述信息計算到下一個停車點的速度距離曲線。當在某速度曲線采用巡航時，對

19、于限速區(qū)段（SRS）和停車點來說，怖行具有優(yōu)先權(quán)。如果該曲線會導致列車抵達下一個停車點的時間提前，那么悟行的啟動點就會前移一段時間；同時，在列車到達下一停車點制動曲線之前增加低速巡航（典型為30km/h）的時間。在未規(guī)定旅行時間的情況下，從ATR功能里就不能得到抵達下站運行時間的信息，此時釆用線路數(shù)據(jù)庫里各站間旅行時間的缺省値。將用于計算節(jié)能曲線的存儲曲線同傳送的ATP曲線相比較，如果曲線不同，則以傳送的ATP曲線為基礎(chǔ)，計算出列車由當前位置至下一停車點的速度曲線。假如報文數(shù)據(jù)迫使列車使用一個比從線路數(shù)據(jù)庫中計算出的曲線速度更低的曲線時，則使用速度更低的曲線。節(jié)能曲線功能的輸入信息：至下站停車

20、為止的可用的列車運行時間，它來自列車運行時間確定功能來自線路數(shù)據(jù)庫的線路縱斷面數(shù)據(jù)來自ATP功能的ATP靜態(tài)速度曲線（例如速度曲線）節(jié)能曲線功能的輸出信息：至ATO速度控制器的速度距離曲線4.2.10駕駛模式的轉(zhuǎn)換4.2.10.1從RM模式至SM模式的轉(zhuǎn)換RM模式是列車上電時的初始模式（通常在車輛段）。在RM模式，司機駕駛列車。在列車經(jīng)過兩個固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器后，確定了列車的位置，建立了列車與軌旁設(shè)備的連續(xù)式通信通道，RM模式將轉(zhuǎn)換為SM模式。從ATP軌旁設(shè)備接收到移動授權(quán)后，列車變?yōu)锳M模式。如果不能建立連續(xù)式通信通道，列車在RM模式下駕駛苴到經(jīng)過可變數(shù)據(jù)的應(yīng)答器（連接到一個信號機）。經(jīng)過可變數(shù)

21、據(jù)應(yīng)答器時，ATP接收到信號產(chǎn)生的一個移動授權(quán)，列車駕駛變?yōu)镾M模式。4.2.10.2從SM模式至AM模式的轉(zhuǎn)換在下列所有前提條件滿足后，允許SM模式轉(zhuǎn)換為AM模式，通過點亮SM開始燈表示:所有門已關(guān)閉駕駛/制動于柄在0位鑰匙開關(guān)在前進位置當司機操作AM啟動按鈕時，ATP車載單元從SM模式轉(zhuǎn)換為AM模式。該轉(zhuǎn)換也可以在駕駛其間進行。4.2.10.3從AM模式至SM模式的轉(zhuǎn)換舉例1：如果司機將駕駛/制動于柄從零位移開，或?qū)㈣€匙開關(guān)從前進的位置移開，ATP車載單元將從AM模式轉(zhuǎn)換為SM模式。舉例2：SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtcSiectenzAG2004Allrightsr

22、eserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團Coprriffhtr-SieoensAG2004Allrightsreserved頁碼： #如果列車在站外停穩(wěn)，司機按壓門允許按鈕打開車門，ATP車載單元將從AM模式轉(zhuǎn)換為SM模式。4.2.10.4從AM/SM模式至RM模式的轉(zhuǎn)換舉例1：如果ATP車載單元啟動了緊急制動，則無須司機的任何額外操作，ATP車載單元將自動從AM/SM模式轉(zhuǎn)換為RM模式。如果司機想繼續(xù)前進，必須在列車停穩(wěn)后按壓RH按鈕。舉例2：如果列車在停穩(wěn)狀態(tài)，司機按壓了RM按鈕，則ATP車載單元從AM/SM模式轉(zhuǎn)換為RM模式。舉例3：進入車輛段ATO或司機控制列車停在車輛段

23、軌道的前面的停車點，當列車停穩(wěn)后，司機按壓RM按鈕，ATP車載單元從AM/SM模式轉(zhuǎn)換為RM模式。4.2.10.5從SM模式至AR模式的轉(zhuǎn)換如果下列前提條件滿足：ATP車載單元接收到來|=|ATP軌旁單元的自動折返命令前面和后面的ATP車載單元之間的通信止常ATP車載單元將從SM模式轉(zhuǎn)換為AR模式。4.2.10.6從AR模式至SM模式的轉(zhuǎn)換如果下列前提條件滿足：當監(jiān)替列車的ATP車載單元（前-后）轉(zhuǎn)換成功時司機解鎖駕駛室ATP車載單元將從AR模式轉(zhuǎn)換為SM模式。4.2.10.7從AR模式至RM模式的轉(zhuǎn)換舉例1：如果ATP車載單元啟動了緊急制動，則無須司機的任何額外操作，ATP車載單元將自動從A

24、R模式轉(zhuǎn)換為RM模式。如果司機想繼續(xù)前進，必須在列車停穩(wěn)后按壓RM按鈕。舉例2：如果列車在停穩(wěn)狀態(tài)，司機按壓了RM按鈕，則ATP車載單元從AR模式轉(zhuǎn)換為RM模式。4.2.10.8從RM模式至旁路的轉(zhuǎn)換只有在ATP故障的情況下，才要求使用旁路。列車將自動停車，司機操作封閉的安全電路開關(guān)，轉(zhuǎn)換至旁路。這個轉(zhuǎn)換將被車載記數(shù)器記錄。這個轉(zhuǎn)換程序也適用于AM模式和SM模式至旁路的轉(zhuǎn)換。旁路時，列車的駕駛由司機負全部責任。4.3子系統(tǒng)原理4.3.1軌旁設(shè)備ATO軌旁設(shè)備結(jié)合連續(xù)式通信提供以下功能：通信接口取決于采用的通信方式（比如無線）通過連續(xù)式通信通道接收列車數(shù)據(jù)（比如駕駛模式、車次號、目的地號或者司機

25、號），并且將這些信息提交ATS通過連續(xù)式通信通道，在司機和ATS之間傳送文本消息打開和關(guān)閉站臺屏蔽門為非安全信號提供標準接口/接點。作為一個選項，可為非安全的信號提供一個串行的連接。ATO沒有其本身的物理設(shè)備，其功能由ATS,ATP和SICAS共同完成（如，控制站臺屏蔽門）。下圖表示了軌旁設(shè)備的配置。上要部件有：WCU_ATP：ATP安全冗余單元WCC：軌旁非安全通信控制器SICASECC0DI：微機聯(lián)鎖操作控制接口SICASECC：連接到SICASECCODI的現(xiàn)場元件控制器SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼：

26、 SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtrSieoensAG200-1Allrightsreserved頁碼: 連續(xù)式通信系統(tǒng)（無線）在車站區(qū)域用于定位的固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器ATO和ATP采用相同的軌旁和車載設(shè)備之間的連續(xù)式通信系統(tǒng)。站臺屏蔽門和安全門與SICASECC接口，SICASECCODI和ATP軌旁單元通過一個總線系統(tǒng)連接，ATP軌旁設(shè)備通過通信系統(tǒng)從ATO車載單元接收開門報文。從ATO車載單元至ATS的信息將通過ATS總線苴接傳輸?shù)紸TS。ATSATSWCUATPATSBusATSBusWCUATPSICASSICASECCODIECCODIServiceandDtagnos

27、ticsServiceandDiagnosticswccWCCE8jph11LSICASPlatformScreenDoors/Baltse/ixed-dataInterloddngBusAxieCOM(Radio)/Ms/fixedd&afixed-data圖4TRAINGUARDMT軌旁配置參考4.3.2車載設(shè)備ATO車載設(shè)備通過對列車牽引和制動系統(tǒng)的控制，來負責列車在車站間的自動駕駛。而且，當列車在一個運行停車點停穩(wěn)后打開車門，并當列車運行在AT0模式和AR模式下的無人折返運行期間封鎖司機安全裝置。在列車離開車站之前，AT0車載設(shè)備關(guān)閉車門。AT0車載設(shè)備提供一個多功能車輛總線（MFV總

28、線）接口。雖然ATP和AT0設(shè)備可以安裝在一個共用的機架里，但在物理上是分離的。這樣配置允許分別更換模塊。為了具有更好的可用性，ATO車載計算機是熱備冗余的。止常情況下，前面的ATO和ATP控制和監(jiān)替列車駕駛，后面的ATP/ATO作為備用。在駕駛室切換期間，后面ATP/ATO接管控制而前面的ATP/ATO成為備用。在這種冗余模式下，兩頭的ATO都收到來自兩個駕駛室的諸如按鈕、開關(guān)和接點的輸入。在沒有故障時，后面的ATO跟隨前面ATO的輸出。如果前面ATO故障時，后面ATO將控制列車的移動。為了實現(xiàn)ATO的熱備冗余，兩個ATO的輸出都連接到RST。OnBoardComputerUnitoneOB

29、CUoneachcabcertallinkcCABAOBCUunitOBCUbTrainControlCOM(Radio)OBCUITFdoBCUAToT1OBCUunitInternalOBCUZTrainControl|RadaycortalIMcCABBHMIDcp圖5TRAINGUARDMT車載設(shè)備配置參考上圖表示了車載設(shè)備的配置。上要部件有：0BCU_ATP：安全型ATP車載單元0BCU_AT0：非安全型AT0車載單元0BCU_ITF:非安全型接口單元HMI：司機顯示器列車控制：與車輛接口（如，門控制、牽引和制動）PIS：旅客信息系統(tǒng)，通過串行連接OBCU.ITF連接到無線通信單元。

30、AT0車載單元通過OBCU.ITF發(fā)送和接收所有信息。4.3.3列車和軌旁之間的信息交換SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrightcSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtrSieoensAG200-1Allrightsreserved頁碼: #ATO和ATP采用相同的軌旁和車載設(shè)備之間的連續(xù)式通信系統(tǒng)。采用連續(xù)式通信方式,下列信息從軌旁設(shè)備傳輸?shù)杰囕d設(shè)備：來自ATP軌旁設(shè)備的授權(quán)移動通過ATP車載設(shè)備到ATO車載設(shè)備，計算自動駕駛曲線從ATS到車載ATO的旅行時間和停站時間采用連續(xù)式通信方式，下列信息從

31、ATO車載設(shè)備傳輸?shù)杰壟栽O(shè)備：到ATS的列車數(shù)據(jù)（如，駕駛模式、車次號、目的地碼）到ATP軌旁的站臺屏蔽門的開/關(guān)信息4.3.4列車駕駛控制原理4.3.4.1自動駕駛AM模式是有裝備列車的常用駕駛模式。車載ATO自動控制牽引和制動單元，為此，ATO需要從車載ATP來的數(shù)據(jù)：從ATP軌旁單元來的ATP運行命令（移動授權(quán)）測速電機和雷達數(shù)據(jù)（以決定實際速度）位置識別和定位系統(tǒng)的信息（應(yīng)答器信息）列車長度ATS/ATR（列車自動調(diào)整）根據(jù)時刻表和下列到ATP軌旁單元的運行命令對列車自動運行進行干涉：發(fā)車命令下一車站的計劃到達時間原理上自動駕駛基于閉環(huán)控制的原理（見下圖）。測速電機和雷達通過ATP將列

32、車實際位置傳輸給ATO,參考位置的輸入來自于應(yīng)答器的位置。因此，ATO提供設(shè)定值的數(shù)據(jù)輸出至牽引和制動系統(tǒng)。SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtrSieoensAG200-1Allrightsreserved頁碼: #圖6閉環(huán)控制和口動駕駛在ATO自檢成功通過并ATP設(shè)備釋放自動駕駛后，就可以采用ATO駕駛。AM模式在下列條件下激活：ATP在SM模式停站時間己過（運行停車點己被釋放）從軌旁接收到移動授權(quán)門已關(guān)閉駕駛于柄在0位置自動啟動AM模式或由司機通過啟動按鈕

33、啟動AM模式。如果任何一個前提條件不滿足,啟動將被取消。ATP將ATO控制信號傳輸?shù)綘恳到y(tǒng)。在ATO由啟動按鈕激活后，列車加速直到計算出的速度曲線。當列車達到期望的速度后，系統(tǒng)控制列車按速度曲線運行。當達到制動觸發(fā)點時，ATO設(shè)備將自動控制常用制動使列車跟隨制動曲線。當列車停在車站預定的停車區(qū)域后，ATO自動打開車門。類似的過程也應(yīng)用于駕駛通過限速區(qū)，在列車通過限速區(qū)后，列車自動加速到計算出的速度曲線。4.3.4.2牽弓1/制動控制傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機列車依靠車輪和鋼軌的摩擦來驅(qū)動列車。旋轉(zhuǎn)電機的加速度和減速度轉(zhuǎn)距會導致車輪的空轉(zhuǎn)和打滑。車輪的滑動僅在機械制動的時候發(fā)生。因為速度和距離的測量采用雷達

34、設(shè)備，因此列車定位不受車輪的滑動影響。這就會保證列車在緊急制動之后系統(tǒng)不會丟失位置信息。4.3.4.3常用制動模型根據(jù)文件“列車自動防護廣系統(tǒng)”描述的安全制動模型，ATO生成駕駛速度曲線。該安全制動模型結(jié)合常用制動曲線，描述了ATO車載設(shè)備的駕駛曲線。ATO車載設(shè)備依據(jù)下一停車點（如，車站）計算出實際位置、速度、ATP安全停車點（防護點）和常用制動曲線。下圖舉例說明了常用制動曲線。圖7有ATO常用制動模型的安全制動模型該圖中表示了如下信息：最大限制的速度曲線：最大限制性速度曲線（MRSP）是在給定線路區(qū)段上，對最大限制性速度的描述。MRSP是線路數(shù)據(jù)庫中或操作員設(shè)置的臨時限速區(qū)段的最小的靜態(tài)速

35、度曲線。防護點：防護點的位置取決于所考慮的運行環(huán)境。對于移動閉塞運行，防護點是前面列車的背后。緊急制動曲線：緊急制動減速曲線要考慮列車的最小緊急制動減速度，軌旁ATP計算出的洛前防護點，最大限制性速度曲線以及線路的坡度縱斷面。緊急制動觸發(fā)曲線：從緊急制動曲線計算得到。這個曲線的得到需考慮切斷牽引動力的延時，以及制動力發(fā)生作用的延時。車載ATP連續(xù)監(jiān)督緊急制動觸發(fā)曲線。ATO停車點：停車點來源于運行停車點（如，車站）和對給出的緊急停車觸發(fā)曲線的計算。常用制動曲線：從緊急制動觸發(fā)曲線和ATO停車點計算得到，該曲線要考慮額外的調(diào)整時間。常用制動曲線產(chǎn)生于緊急制動觸發(fā)曲線和ATO停車點，所以，常用制動

36、曲線不是在離線時的固定計算。根據(jù)這個原理，列車可以非?？拷雷o點駕駛。在下面例圖中，增加了第二條常用制動曲線和第二個ATO停車點。要按照第二個ATO停車點駕駛時，必需以比第一條常用制動曲線更少減速的常用制動曲線駕駛。利用這個原理，ATO可以駕駛列車非常近地靠近防護點，也就是，短折返軌。圖8有兩條常用制動曲線的ATO制動模型4.3.5精確車站停車控制原理車站停車點由ATO根據(jù)線路數(shù)據(jù)庫進行控制。ATO設(shè)備通過ATP與雷達和測速電機連接，并苴接獲得位置信息。ATO列車定位功能也在列車經(jīng)過任一固定安裝的同步應(yīng)答器接收信息以提崗測量梢度。前提是在列車通過該應(yīng)答器時ATO能夠得到一個硬件信號。ATO制動

37、列車使停車楮度指標可以達到0.3m或更好。楮確停車將依靠車站區(qū)域安裝的應(yīng)答器實現(xiàn)。4.4子系統(tǒng)性能4.4.1非安全型車載設(shè)備的硬件ATO車載設(shè)備的硬件和通信接口單元一起組成一個19斤架，安裝在ATC車載機柜中。ATO單元和接口單元在19的組匣中的配置如圖下圖所示。圖9ATO車載單元的可能配置對ATO和接口設(shè)備沒有安全相關(guān)的要求，因為ATO總是運行在ATP的安全監(jiān)督之下。下列印刷電路板提供ATO功能和要求的接口。4.4.2電源板SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團Copzriffh

38、tSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： 電源板將車輛提供的電壓（+110V）變換為獨立的直流控制電壓（+5VDC,+3.3VDC,+12VDC,-12VDC）o當電壓過低或過高時，電源被切斷。逆變器帶有輸入保護，以防止線路上的浪涌和瞬間干擾。所有輸出有開路、短路和過電壓保護。4.4.3中央處理板AT0車載單元的中央處理板控制AT0的輸入和輸JL1,11-算速度曲線和管理接收到的安全碼數(shù)據(jù)。軟件的更新通過AT0與普通PC的吊行連接可以在線實現(xiàn)。在復位后，就可以啟用新的軟件。通過系統(tǒng)接口總線，中央控制板與AT0的外圍接口板連接。還有一個看門狗記時器監(jiān)督CPUo處理器：

39、Am5x86,100MHz或更高內(nèi)存：128MbytesRAM存儲：集成的閃存64Mbytes接口：最多4個標準串行連接，1個LAN接口4.4.4模擬-數(shù)字輸入/輸出板模擬-數(shù)字輸入/輸出板可以：16位數(shù)字輸出16位數(shù)字輸入2個模擬輸出4.4.5計時/計數(shù)板訃時/計數(shù)板管理速度計算和定位所需的鎖件和軟件的輸入以及內(nèi)部時間基準。4.4.6MVB總線接口MVB接口是塊用于與標準列車總線通信的板，它與機車信號（司機操作裝置）通信。4.5軟件應(yīng)用軟件程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，得到了鐵路運營許多應(yīng)用的證明。操作系統(tǒng)可以同時處理多個程序或者程序段（多任務(wù)操作系統(tǒng)）。它設(shè)計為快速處理和管理，并根據(jù)優(yōu)先級來協(xié)調(diào)計算

40、機功能的處理。該操作系統(tǒng)還可提供外部數(shù)據(jù)交換所必需的驅(qū)動程序。軟件開發(fā)符合CENELEC規(guī)范并且滿足EN50128標準的要求。軟件工程化過程符合CENELEC,并稱為PEACC+o軟件作為一種常規(guī)的系統(tǒng)來開發(fā)，可以優(yōu)化使用于不同的應(yīng)用。對于應(yīng)用，安裝數(shù)據(jù)UOQe-J5su_包括了用戶化的數(shù)據(jù)。InstallationData(customiseddata)ATOApplicationOperatingSystemHardwareSystem圖10軟件結(jié)構(gòu)4.5.1主要功能模塊AT0應(yīng)用軟件分為兒個不同的功能模塊：圖仆ATO主要軟件功能模塊模塊：列車，ATP,ATS,顯示和PIS是與外部通信單元

41、的接口，通過操作系統(tǒng)與外部單元進行接口。接口模塊工作獨立于所使用的通信系統(tǒng)，并執(zhí)行端對端協(xié)議?；緮?shù)據(jù)模塊存儲從列車接口和ATP接口接收到的相關(guān)數(shù)據(jù)，該模塊作為狀態(tài)設(shè)備，具有ATO相關(guān)的狀態(tài)，比如，車站接近，車站停車，跳站，折返。數(shù)據(jù)控制模塊存儲不屬于某本數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自ATP（部分），ATS和PIS。另外一個模塊，在圖中沒有表示，是錯誤和故障處理模塊。主要錯誤信息將顯示在司機的顯示器（HMI）上，并通過連續(xù)式通信通道傳輸?shù)降孛娴姆?wù)和診斷系統(tǒng)。丄要的ATO控制運算在自動駕駛模塊中執(zhí)行，并有如下任務(wù)：循環(huán)掃描輸入（比如，定位信息）和更新某本數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)計算巡航/悟行駕駛曲線計算慣性狀

42、態(tài)和值計算速度控制所允許的目標速度計算駕駛列車的控制器值控制門接口在司機顯示器上輸出信息（比如，燈，聲音信號）4.6司機操作裝置人機接口（HMI）的目的是提供給司機所有必需的列車駕駛信息。它是車載ATP/ATO系統(tǒng)和司機的接口。司機HMI包括一個顯示屏（用于給司機信息的顯示）和一個數(shù)據(jù)輸入部分（接收司機的輸入和指令）。HMI給司機指示以下上要信息：列車實際速度列車允許速度目標速度目標距離駕駛模式緊急制動門狀態(tài)錯誤消息其他諸如后續(xù)里程的速度曲線、報警信號（聽覺的和視覺的）、文本消息或者時間信息等也會顯示給司機。HMI從ATP或者ATO的車載設(shè)備接收數(shù)據(jù)。本建議系統(tǒng)給司機提供一個崗分辨率的彩色圖形

43、LCD顯示器和一個：用的觸摸屏，以確保顯示的按鈕和操作之間強制性的對應(yīng)，只有以圖形方式顯示的按鈕是可以觸摸操作的。不同的功能單元集成在窗口區(qū)，給司機提供簡易的操作。一個窗口區(qū)負責一個集成的功能單元的任務(wù)。一個菜單區(qū)具有最高優(yōu)先級，包含所有任務(wù)，可以從該菜單選擇操作屏幕和概要屏幕。可以從概要屏幕選擇任何輸入屏幕。每個窗口區(qū)稱為頁面，類似的頁面稱為類似標記。窗口頁面都按照最新的人體工程學規(guī)則進行設(shè)計。下列圖型舉例說明了HMI可能的布局，詳細的設(shè)計將在設(shè)計聯(lián)絡(luò)階段定義（比如，速度表的刻度）。操作屏部分SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrightcSiectensAG2004Allrightsr

44、eserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #圖12操作屏部分A目標信息B速度控制C輔助駕駛信息D菜單M模式和狀態(tài)監(jiān)控E監(jiān)控FACK信息SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #S

45、IEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #T1451D52C45140NFOAMCTCSIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG

46、2004Allrightsreserved頁碼： #ACKReverseButtonAMm”EntryinSupervisedModeNextStation:SIEMENS12:00:34圖13操作屏舉例SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團

47、CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #制動詳情A1目標詳情A2SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #

48、說明該信息顯示距離下一限制點的目標距離和目標速度。在特定的目標距離下將能達到相應(yīng)的目標速度。顯示的目標速度和目標距離由最大限制的ATP條件決定。目標距離以條狀表示，并呈對數(shù)減小。最大目標距離與項目設(shè)計的最大值對應(yīng)，小于750米。條狀下端固定。目標速度排列在目標距離之上，并以數(shù)值輸岀。在屏幕上的位置A2舉例H標速度Id標距離范圍I二I標距離條60755)002010駕駛/制動詳情ci說明在屏幕上的位置該信息顯示監(jiān)控制動的狀態(tài)。如果沒有信息，將顯示空白背景。舉例初始監(jiān)控惰行制動C1SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼：

49、 #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #最大模式詳情C2說明在屏幕上的位置舉例該信息顯示所具備的最大模式。如果沒有信息，將顯示空白背景。C2初始擴大口動模式ATO模式監(jiān)督模式XAMAMSM列車完整性詳悄C3說明該信息顯示列車的完整性。在屏幕上的位置C3初始列車完整列車不完

50、整舉例列車常用制動狀態(tài)的詳情C4SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #說明在屏幕上的位置舉例該信息顯示列車制動系統(tǒng)的狀態(tài)。C4列車制動力減小初始SIEM

51、ENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #列車常用制動狀態(tài)的詳情C5說明該信息顯示OBCU系統(tǒng)的狀態(tài)。在屏幕上的位置C5舉例M；?JOBCU負動,尾部的。BCU備用.口_M；?JOBCU關(guān)閉,尾部的。BCU啟動.菜單詳情D說明該菜單按鈕改變列車數(shù)據(jù)以及維護數(shù)據(jù)輸入屏幕。在屏幕上的位置D舉例啟動關(guān)閉INFOINFO詳情E1說明西門子的商標標志。在屏幕上的位置E1舉例時間詳情E2說明該信息顯示OBCU系統(tǒng)的實

52、際時間。如果沒有信息，將顯示空白背景。在屏幕上的位置E2文本信息詳情EACK詳情F說明該信息向司機顯示ACK命令。如果沒有信息，將顯示空白背景。在屏幕上的位置F面積大小234x96像素（wxh）舉例顯示要求文本高度為18像素，文本向左向上調(diào)整。將使用一種顏色：黃色。黃框閃爍實際模式詳情Ml說明該信息顯示OBCU系統(tǒng)的實際模式。如果沒有信息，將顯示空白背景。在屏幕上的位置M1SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtcSiectensAG200-tAllrightsreserved頁碼:31SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsr

53、eserved頁碼： #舉例初始擴大口動模式ATO模式XAMAM監(jiān)督模式所限制模式口動折返切除11|RM|實際級別詳情M2說明在屏幕上的位置舉例該信息顯示TRAINGUARDMT系統(tǒng)的實際級別。如果沒有信息，將顯示空白背景。M2初始聯(lián)鎖連續(xù)式CTC折返操作詳情M3說明該信息顯示折返操作的狀態(tài)。如果沒有信息，將顯示空白背景。在屏幕上的位置M3SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtcSiectensAG200-tAllrightsreserved頁碼:31SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEME

54、NS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtcSiectensAG200-tAllrightsreserved頁碼:31SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #舉例初始按下AR按鈕的命令（閃爍）SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allr

55、ightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #折返確認操作SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopyrishtSiertensAG2004Allrightsreserved頁碼： SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #停車粘度詳情M4門釋放詳情H5說明該信息顯示發(fā)車命令。在屏幕上的位置M6舉例無信息門關(guān)閉命令發(fā)車請求mn門模式詳情M7說明該信息顯示門模式信息。如果沒有信息，將顯示空白背景。SIEMENS

56、西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtgSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtgSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #在屏幕上的位置舉例M7無信息MO/MCAO/MCAO/ACM0：人工開啟MC：人工關(guān)閉A0：口動開啟AC：口動關(guān)閉緊急詳

57、情M8SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtgSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtgSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #說明在屏幕上的位置舉例M8無信息空轉(zhuǎn)或打滑緊急制動PSD未關(guān)閉該信息顯示空轉(zhuǎn)/打滑，緊急制動和PSD狀態(tài)信息。如果沒有信息，將顯示空白背景。SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtgSiectensAG2004Allrightsreserved頁碼: #SIEMENS西門子交通技術(shù)集團CopzriffhtSieaensAG2004Allrightsreserved頁碼： #SIEMENS西門子交通技