城市軌道交通行車指揮自動(dòng)化的行車組織

ATC系統(tǒng)介紹ATS功能聯(lián)鎖功能列車檢測功能ATC功能PTI功能ATC系統(tǒng)包括五個(gè)原理功能一、ATC系統(tǒng)的組成和功能(1)ATS功能：可自動(dòng)或由人工控制進(jìn)路，進(jìn)行行車調(diào)度指揮，并向行車調(diào)度員和外部系統(tǒng)提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控制中心）內(nèi)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。(2)聯(lián)鎖功能：響應(yīng)來自ATS功能的命令，在隨時(shí)滿足安全準(zhǔn)則的前提下，管理進(jìn)路、道岔和信號(hào)的控制，將進(jìn)路、軌道電路、道岔和信號(hào)的狀態(tài)信息提供給ATS和ATC功能。聯(lián)鎖功能由分布在軌旁的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。(3)列車檢測功能：一般由軌道電路完成。(4)ATC功能：在聯(lián)鎖功能的約束下，根據(jù)ATS的要求實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的控制。ATC功能有三個(gè)子功能：ATP/ATO軌旁功能、ATP/ATO傳輸功能和ATP/ATO車載功能。ATP/ATO軌旁功能負(fù)責(zé)列車間隔和報(bào)文生成；ATP/ATO傳輸功能負(fù)責(zé)發(fā)送感應(yīng)信號(hào)，它包括報(bào)文和ATC車載設(shè)備所需的其他數(shù)據(jù)；ATP/ATO車載功能負(fù)責(zé)列車的安全運(yùn)營、列車自動(dòng)駕駛，且給信號(hào)系統(tǒng)和司機(jī)提供接口。(5)PTI功能：是通過多種渠道傳輸和接收各種數(shù)據(jù)，在特定的位置傳給ATS，向ATS報(bào)告列車的識(shí)別信息、目的號(hào)碼和乘務(wù)組號(hào)和列車位置數(shù)據(jù)，以優(yōu)化列車運(yùn)行。二、ATC系統(tǒng)選用選擇安全可靠成熟先進(jìn)較高性價(jià)比準(zhǔn)移動(dòng)閉塞或移動(dòng)閉塞也可采用固定閉塞式ATC系統(tǒng)構(gòu)成水平的選擇按前述原則執(zhí)行三、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)

按照閉塞模式，城市軌道交通的ATC可以分為3.移動(dòng)閉塞2.準(zhǔn)移動(dòng)閉塞1.固定閉塞系統(tǒng)只知道列車在哪個(gè)閉塞分區(qū)，但并不知道在分區(qū)中的具體位置，所以固定模式的閉塞分區(qū)速度必定是分級(jí)的，即臺(tái)階式的。IIIIII前行列車尾部出清前一分區(qū)1、固定閉塞前一區(qū)段中無列車，線路平直前一區(qū)段中無列車，線路曲率較大，且有一定坡度前一區(qū)段中有列車車速Km/h時(shí)間/s前一區(qū)段中有列車限制速度固定閉塞方式對(duì)于前行列車，仍采用固定閉塞的定位方式，而對(duì)后續(xù)列車采用移動(dòng)定位方式，可以告訴后續(xù)列車可繼續(xù)前行的距離，當(dāng)前一區(qū)段中列車出清時(shí)，后續(xù)列車的速度限制將有一個(gè)臺(tái)階式的升高，當(dāng)后續(xù)列車向前逐漸逼近其所在區(qū)段的界限時(shí)，其限制速度是逐漸下降的。2、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞前一區(qū)段中有列車車速Km/h時(shí)間/s前一區(qū)段中有列車限制速度前一區(qū)段中無列車，線路曲率較大，且有一定坡度前一區(qū)段中無列車，線路平直準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式不在設(shè)置閉塞區(qū)段，前后兩列車都采用移動(dòng)定位的方式，列車安全追蹤距離不預(yù)先設(shè)定，而隨著列車的移動(dòng)不斷移動(dòng)并且變化。3、移動(dòng)閉塞四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)軌道電路工作穩(wěn)定性容收環(huán)境影響，如道床阻抗變化、牽引電流干擾等1.固定閉塞存在以下缺點(diǎn)軌道電路傳輸信息量小。利用軌道電路難以實(shí)現(xiàn)車隊(duì)的信息傳輸閉塞分區(qū)長度是按照不利條件設(shè)計(jì)的，分區(qū)較長，且一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用，不利于縮短列車行車間隔。無法知道列車在某一分區(qū)內(nèi)的具體位置。安全距離制動(dòng)距離S安全距離限制速度四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)2.準(zhǔn)移動(dòng)閉塞移動(dòng)閉塞定位方式固定閉塞定位方式能夠了解其具體位置僅知道其在哪個(gè)分區(qū)內(nèi)速度限制有一個(gè)階躍式上升當(dāng)其移動(dòng)并出清一個(gè)分區(qū)后續(xù)列車對(duì)自身前行列車速度限制為連續(xù)式變化當(dāng)其靜止四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)安全距離制動(dòng)距離S安全距離限制速度四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)（1）基本概念3.移動(dòng)閉塞前行列車后續(xù)列車移動(dòng)定位方式與地面通信移動(dòng)定位方式與地面通信地面控制中心感應(yīng)環(huán)線或無線通信四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)（2）移動(dòng)閉塞的特點(diǎn)制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的，與軌旁設(shè)備數(shù)量及行車間隔關(guān)系不大沒有固定分區(qū)，行車間隔是動(dòng)態(tài)的，并隨前一列車的移動(dòng)而移動(dòng)，速度限制連續(xù)變化。列車間隔按照后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動(dòng)距離加上安全余量計(jì)算而得?？蓪?shí)現(xiàn)車地雙向通信，易于實(shí)現(xiàn)無人駕駛。舒適先進(jìn)可實(shí)現(xiàn)較小的行車間隔高效靈活安全四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)（3）移動(dòng)閉塞的技術(shù)優(yōu)勢安全關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)采用3取2或2取2冗余配置，可保證故障安全。數(shù)據(jù)通信對(duì)所有的子系統(tǒng)透明可以與無人駕駛結(jié)合，避免司機(jī)誤操作或延誤，從而提高效率車地雙向通信，實(shí)時(shí)提供列車的位置及速度等信息。模塊化設(shè)計(jì)，核心部分采用軟件實(shí)現(xiàn)，硬件數(shù)量大大減少CBTC（communicationsbasedtraincontrol）四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)安全距離制動(dòng)距離S限制速度（4）移動(dòng)閉塞的工作原理四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)（5）移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的ATC分類四、不同閉塞制式的ATC系統(tǒng)基于電纜環(huán)線基于無線通信和傳輸媒介直接序列擴(kuò)頻跳頻擴(kuò)頻方式點(diǎn)式應(yīng)答器自由空間波裂縫波導(dǎo)管漏泄電纜等按無線擴(kuò)頻通信方式按傳輸媒介按傳輸速率分類五、不同結(jié)構(gòu)的ATC1.點(diǎn)式ATC系統(tǒng)無源，高信息容量，安裝靈活，結(jié)構(gòu)簡單。價(jià)格明顯低于連續(xù)式ATC在北京5號(hào)線有應(yīng)用難以適應(yīng)行車密度大的情況點(diǎn)式ATC系統(tǒng)點(diǎn)式ATC系統(tǒng)主要功能是超速防護(hù)，其主要優(yōu)勢在于采用無源，高信息容量的地面應(yīng)答器，結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活，可靠性高，價(jià)格明顯低于連續(xù)式ATC系統(tǒng)。點(diǎn)式ATC難以勝任列車密度大的情況，如后續(xù)列車駛過地面應(yīng)答器時(shí)，因前方路段有車，它算出的曲線就是一條制動(dòng)曲線。后續(xù)列車駛過后，因得不到新的信息，只能減速慢行，直到抵達(dá)運(yùn)行前方的應(yīng)答器，得到新的信息才能加速。地面應(yīng)答器無源，接收車載設(shè)備發(fā)射的能量，供內(nèi)部電路與回答發(fā)送用。其內(nèi)部寄存器按協(xié)議以數(shù)碼形式存放實(shí)現(xiàn)列車速度監(jiān)控及其他行車功能所必須的數(shù)據(jù)。當(dāng)列車駛過地面應(yīng)答器，且車載應(yīng)答器與地面應(yīng)答器對(duì)準(zhǔn)時(shí)，車載應(yīng)答器首先以一定的頻率，通過電磁感應(yīng)方式將能量傳遞給地面應(yīng)答器，地面應(yīng)答器的內(nèi)部電路在接受到來自車上的能量后即開始工作，將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以某種調(diào)制方式通過電磁感應(yīng)傳送至車上。(1)點(diǎn)式ATC的基本結(jié)構(gòu)五、不同結(jié)構(gòu)的ATC①地面應(yīng)答器應(yīng)答查詢器（TI及應(yīng)TI天線負(fù)責(zé)與軌旁信標(biāo)通信并確定列車的軌道位置，處理信標(biāo)發(fā)出的消息并傳送給車載控制器）.A型應(yīng)答器（無源設(shè)備）

(1)用于確定列車位置

(2)當(dāng)一輛列車駛過應(yīng)答器，它會(huì)收到一條標(biāo)識(shí)應(yīng)答器的消息.B型應(yīng)答器（有源設(shè)備）

(1)信號(hào)機(jī)B信標(biāo)（安裝于信號(hào)機(jī)旁與信號(hào)機(jī)相聯(lián)鎖）

(2)進(jìn)路B信標(biāo)（安裝于道岔前，指示是否需要側(cè)向速度通過道岔）五、不同結(jié)構(gòu)的ATC②軌旁電子單元LEU將不同的信號(hào)顯示轉(zhuǎn)化為電碼并發(fā)送至列車。③車載設(shè)備a、車載應(yīng)答器b、測速傳感器c、中央處理單元d、駕駛臺(tái)上的顯示2.連續(xù)式ATC系統(tǒng)采用軌道電路的連續(xù)式ATC系統(tǒng)采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)無線ATC系統(tǒng)速度碼模式距離碼模式速度碼模式下的車地通信采用軌道電路的連續(xù)式ATC系統(tǒng)速度碼模式五、不同結(jié)構(gòu)的ATC用數(shù)字編碼軌道電路實(shí)現(xiàn)列車速度監(jiān)控的系統(tǒng)（距離碼模式）距離碼模式車載設(shè)備自動(dòng)調(diào)諧距離碼模式采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)控制中心自動(dòng)控制模式（CA）；控制中心自動(dòng)控制時(shí)的人工介入控制；利用CTC系統(tǒng)的人工控制模式（CM）；車站自動(dòng)控制模式；車站人工控制模式。（四）ATC系統(tǒng)的控制模式控制等級(jí)優(yōu)先順序控制中心自動(dòng)控制模式車站自動(dòng)控制模式1.列車自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式（ATO）2.列車自動(dòng)防護(hù)駕駛模式（SM）3.限制人工駕駛模式（RM）4.分限制人工駕駛模式（URM）5.自動(dòng)折返人工駕駛模式（AR）（五）列車駕駛模式列車自動(dòng)運(yùn)行駕駛模式（ATO）司機(jī)的作用：司機(jī)只負(fù)責(zé)監(jiān)視ATO顯示、監(jiān)督車站發(fā)車和關(guān)閉車門以及列車運(yùn)行所要通過的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，并在必要時(shí)人工介入。ATO的作用：生成列車的行駛曲線，自動(dòng)駕駛列車；計(jì)算列車到站停車曲線；ATO速度曲線可以由ATS的調(diào)整命令修改；控制列車的緊急制動(dòng)。列車自動(dòng)防護(hù)駕駛模式（SM）即ATP監(jiān)督人工駕駛模式。司機(jī)作用：司機(jī)手動(dòng)駕駛列車，并監(jiān)督ATP顯示以及列車運(yùn)行所要通過的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，可以在任何時(shí)候操作緊急制動(dòng)。ATP作用：連續(xù)監(jiān)督人工駕駛的列車運(yùn)行，向司機(jī)提示安全速度和距離信息；實(shí)施常用制動(dòng)，防止列車超速；緊急情況下控制列車緊急制動(dòng)。限制人工駕駛模式（RM）即ATP限制允許速度的人工駕駛模式，其限制速度為25KM/h列車由司機(jī)根據(jù)軌旁信號(hào)駕駛，ATP僅監(jiān)督允許的最大限速值，超速則進(jìn)行緊急制動(dòng)。主要用于：列車在車輛段內(nèi)運(yùn)行；列車正線運(yùn)行時(shí)，聯(lián)鎖設(shè)備、軌道電路、ATP軌旁設(shè)備故障；列車緊急制動(dòng)后的運(yùn)行。非限制人工駕駛模式又叫關(guān)斷模式，即不受限制的人工駕駛（無ATP監(jiān)督模式）在車載ATP設(shè)備故障以及車載設(shè)備測試完全關(guān)斷時(shí)的列車駕駛。列車是由司機(jī)根據(jù)軌旁信號(hào)和調(diào)度員的口頭指令駕駛的，沒有速度監(jiān)督，但是速度不能超過25KM/h。列車駕駛模式目前地鐵車輛的正線運(yùn)行時(shí)采用的列車駕駛模式主要有以下五種：1、ATO模式（列車自動(dòng)駕駛模式）2、AR（列車自動(dòng)折返模式）3、SM模式（受監(jiān)控的人工駕駛模式）4、RM模式（受限制的人工駕駛模式）5、URM模式（不受限制的人工駕駛模式）RMARNRMATPMATO模式選擇器圖8.3駕駛模式選擇器通過ATC信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該種模式下，兩站間的列車自動(dòng)運(yùn)行，列車的運(yùn)行不取決于司機(jī)。司機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)督ATP/ATO指示，列車狀況，所要通過的軌道、道岔、信號(hào)的狀態(tài)，必要時(shí)加以干預(yù)。在正線正常時(shí)運(yùn)用（包括折返線和試車線）。ATO模式是最優(yōu)先級(jí)的駕駛模式（1）ATO模式SM模式是次優(yōu)先級(jí)的駕駛模式

正常情況下培訓(xùn)時(shí)采用，或當(dāng)ATO設(shè)備故障，但車載和軌旁的ATP設(shè)備良好時(shí)必須采用。在SM模式下，司機(jī)必須根據(jù)顯示屏顯示的推薦速度駕駛列車，當(dāng)實(shí)際速度在推薦速度-1km/h到推薦速度+4km/h這范圍時(shí)，會(huì)有聲音報(bào)警，當(dāng)實(shí)際速度大于推薦速度4km/h時(shí)，ATP產(chǎn)生緊急制動(dòng)，司機(jī)要負(fù)責(zé)監(jiān)督列車狀況，所要通過的軌道、道岔、信號(hào)的狀態(tài)。所以SM模式一般在ATO故障時(shí)的降級(jí)采用，或運(yùn)行時(shí)軌道上發(fā)現(xiàn)有障礙物（如人），以及列車在下雨時(shí)在地面站行駛采用。（2）SM模式（ATPM模式）在該模式下，列車由司機(jī)駕駛，司機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)督ATP/ATO指示顯示，列車狀況，所要通過的軌道、道岔、信號(hào)的狀態(tài)，速度不能大于25km/h，ATP只提供25km/h的超速防護(hù)。一般在車輛段運(yùn)行時(shí)，或聯(lián)鎖、軌道電路、ATP軌旁設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，以及列車緊急制動(dòng)以后采用。（3）RM模式RM模式是較低級(jí)的駕駛模式在該模式下，列車的運(yùn)行完全由司機(jī)負(fù)責(zé)，沒有ATP的監(jiān)控。國內(nèi)部分地鐵車輛采用URM模式時(shí)，列車前進(jìn)最高速度可達(dá)80km/h，后退最高速度可達(dá)10km/h。一般在車載ATP設(shè)備故障不能使用時(shí)采用，或車輛部分設(shè)備檢修和調(diào)試時(shí)采用。（4）URM模式（NRM模式）URM模式是故障級(jí)駕駛模式AR模式列車的自動(dòng)換向有折返的自動(dòng)折返人工折返無人折返該模式在折返站和具有換向功能的軌道區(qū)段使用。（5）AR模式各種駕駛模式的特性和運(yùn)用如表8.1所示模式定義基本特征運(yùn)用ATO列車自動(dòng)駕駛自動(dòng)控制兩站間的列車運(yùn)行。司機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)督ATP及ATO的顯示，列車運(yùn)行狀態(tài)，通過的軌道、道岔和信號(hào)的狀態(tài)，必要時(shí)加以人工干預(yù)。地鐵正線的正常運(yùn)行方式SMATP監(jiān)督下的人工駕駛模式列車運(yùn)行由司機(jī)駕駛，列車的運(yùn)行速度受ATP監(jiān)控，如果列車的極限速度超過了ATP允許速度，則列車產(chǎn)生緊急制動(dòng)而停車。司機(jī)負(fù)責(zé)駕駛列車，監(jiān)督ATP的顯示。ATO故障時(shí)（但車載和軌旁的ATP設(shè)備良好）降級(jí)運(yùn)營表8.1駕駛模式的特性和運(yùn)用條件比較模式定義基本特點(diǎn)運(yùn)用RM受限制的人工駕駛模式列車運(yùn)行由司機(jī)駕駛，列車的運(yùn)行速度不能大于25km/h，如果超過，則列車產(chǎn)生緊急制動(dòng)而停車。司機(jī)負(fù)責(zé)列車運(yùn)行安全列車在車輛段范圍內(nèi)運(yùn)行（試車線例外），或聯(lián)鎖、軌道電路、ATP軌旁設(shè)備、ATP列車天線發(fā)生故障及列車緊急制動(dòng)后運(yùn)行URM非限制的人工駕駛模式用ATP鑰匙開關(guān)后才起作用，使用時(shí)必須經(jīng)過批準(zhǔn)和登記。列車運(yùn)行由司機(jī)控制，沒有限制速度監(jiān)督車載ATP設(shè)備故障或聯(lián)鎖故障后采用降級(jí)的行車組織辦法時(shí)使用AR列車自動(dòng)折返自動(dòng)控制列車折返，司機(jī)可以不在列車上及不加干預(yù)進(jìn)行列車折返作業(yè)。司機(jī)負(fù)責(zé)檢查自動(dòng)折返前乘客已經(jīng)下車，車門已經(jīng)關(guān)閉，才操作位于站臺(tái)端墻處的自動(dòng)折返按鈕。在設(shè)有自動(dòng)折返功能的折返站計(jì)劃采用的方式。接上表正線運(yùn)行流程在行車指揮自動(dòng)化情況下，由控制中心ATS設(shè)備實(shí)現(xiàn)當(dāng)日使用列車運(yùn)行圖并指揮列車運(yùn)行。控制中心ATS通常儲(chǔ)存數(shù)個(gè)基本列車運(yùn)行圖，而經(jīng)過加開或停運(yùn)列車等修改后的基本列車運(yùn)行圖稱為計(jì)劃列車運(yùn)行圖，使用列車運(yùn)行圖是當(dāng)日列車運(yùn)行的計(jì)劃，由基本列車運(yùn)行圖或計(jì)劃列車運(yùn)行圖生成（如圖8.2所示）。

（一）正線運(yùn)行前組織（一）正線運(yùn)行前組織控制中心ATS基本運(yùn)行圖1基本運(yùn)行圖2基本運(yùn)行圖3加開或停運(yùn)列車計(jì)劃列車運(yùn)行圖使用列車運(yùn)行圖圖8.2使用列車運(yùn)行圖的產(chǎn)生（二）列車出段列車出段的程序如下：

列車整備完畢列車狀態(tài)符合正線服務(wù)后，報(bào)告車廠信號(hào)值班員列車整備完畢；

確認(rèn)出廠信號(hào)開放，按該列車出廠時(shí)刻以RM模式駕駛列車出庫，整列離開庫門前限速5km/h，庫大門前、平交道口應(yīng)一度停車，確認(rèn)線路狀態(tài)良好后動(dòng)車；列車運(yùn)行到轉(zhuǎn)換軌一度停車，待顯示屏收到速度碼，“ATO”燈亮后，駕駛員確認(rèn)進(jìn)入進(jìn)路防護(hù)信號(hào)開放，以ATP/SM模式運(yùn)行至車站。123列車正線運(yùn)行調(diào)整列車運(yùn)行調(diào)整的主要方法主要有組織列車始發(fā)正點(diǎn)和組織列車運(yùn)行正點(diǎn)兩大方法，具體辦法有在始發(fā)站提前或推遲發(fā)出列車、扣車、抽線等方法。盡可能在最短時(shí)間內(nèi)使列車恢復(fù)按圖運(yùn)行。列車運(yùn)行調(diào)整原則堅(jiān)持按圖行車、提高列車正點(diǎn)率單一指揮安全生產(chǎn)按列車等級(jí)進(jìn)行調(diào)整列車等級(jí)列車速度運(yùn)行調(diào)整等級(jí)1ATS限速=ATP限速ATS限速±2km/h范圍內(nèi)調(diào)整等級(jí)2ATS限速=ATP限速經(jīng)惰行標(biāo)志線圈后①列車≥30km/h，惰性保持②列車≤30km/h，提速至30km/h等級(jí)3ATP限速≠20、30km/hATS限速=75%的ATP限速等級(jí)4ATP限速ATS限速=65%的ATP限速2）列車正線運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整

在執(zhí)行列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整時(shí)，ATS系統(tǒng)會(huì)