列车自动控制系统(ATC)
上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程
上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程上海城市轨道交通列车ATC信号与CBTC信号的发展在简要论述上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程后，着重阐明解决多制式信号系统间的互联互通问题的技术策略。
基于通信的列车控制(CBTC)信号系统代表了城市轨道交通ATC系统的一个发展方向。
提出了CBTC的具体实施建议。
、传统信号系统与列车自动控制系统信号系统即列车控制系统。
传统信号系统主要包括区间(站间)闭塞、车站联锁、机车信号、超速防护以及以调度集中(CTC)为主的中央调度控制系统。
列车自动控制(ATC)系统为现代信号系统，主要包括列车自动防护(ATP)、列车自动监控(ATS )与列车自动运行(ATO)子系统，乃至无人驾驶(Driverless)列车控制新技术。
ATP为整个ATC系统的安全核心，负责列车间的安全间隔、超速防护及车门控制。
主要包括轨旁联锁(车站与区间)、车载等设备。
ATP的系统制式有不同分类方式：按控制方式分，有台阶式、曲线式；按传输方式分，有点式、连续式；按闭塞方式分，有固定式、准移动式与移动式。
ATS为ATC系统的上层管理部分，负责监督、控制协调列车运行，根据客流与实际运行情况，选定并维护运行图，自动或人工调整停站或区间运行时间，并与管理信息系统和旅客向导系统接口。
ATS子系统主要由中央计算机及相关显示、控制与记录设备以及车站ATS设备构成。
ATO需在已装备ATP子系统的条件下使用，负责自动控制列车车速调整列车运行、形成平滑控制牵引力和制动力的指令、在一定精度范围内对位停车等。
它有利于列车节能并提高旅客乘坐的舒适度和减轻司机的劳动强度。
2、列车运行间隔控制与闭塞方式列车运行间隔是轨道交通系统的重要指标，反映了系统的最大载客能力，并直接影响系统的设计标准与复杂程度，从而影响造价，同时还隐含系统的适应性或灵活性。
列车运行间隔的控制是列车控制的核心，以故障-安全原则并对其进行量化、认证(包括硬件、软件及系统)，确保系统的可靠性、安全性与可用度，达到安全与效率的统一。
(知识扩展)ATC系统认知
器发送默认报文。
2）.车载设备 （1）车载查询器天线 置于列车底部，是一
个双工收发天线。 一方面连续向地面发
送高频电磁能量，以 激活地面应答器； 另一方面接收地面应 答器发送的报文数据。
（2）车载查询器主机 车载查询器检查、校验、解码和传送收到的报文，选择激活
控制的，一般设置在信号机或道岔旁，用于向列车传送实时可 变信息，如信号机显示、临时限速、道岔位置等。
一般情况下，无源应答器用于定位，有源应答器用于将地面 变化的列车控制信息传送给列车。
有源应答器又分为信号机应答器和进路应答器。 • 信号机应答器安装于信号机旁与信号机相联锁； • 进路应答器安装于道岔前，指示是否需要侧向速度通过道岔。 美式信标一般分为静态信标和动态信标。
ATC系统选用原则
装备ATC的自动闭塞分为： 固定闭塞式ATC系统 准移动闭塞式ATC系统 移动闭塞式ATC系统
根据实际情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系统
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三、列车运行控制系统与车辆段信号控制系统的关系
（一）车辆段/场与ATS 中央ATS系统通过通信传输网，与车辆段/场调度员室和信号楼
间相对制约关系的系统，具有高可靠性、高安全性和可维护 性。
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城市轨道交通信号控制系统的组成
列车在车辆段/停车场的作业主要有： • 出入段/场的列车作业、段/场内的调车作业、试车线的试
车作业。 车辆段/停车场的所有作业均由联锁系统控制。 • 车辆段/停车场试车作业须在信号楼控制室与试车线控制室
ATC系统介绍解析
后续列车
先行列车
保护段
不同闭塞制式的ATC系统
（5）移动闭塞系统的ATC分类
按传输速率分类 按无线扩频通信方式 按传输媒介
•基于电缆环线 •基于无线通信和 传输媒介
•直接序列扩频 •跳频扩频方式
•点式应答器 •自由空间波 •裂缝波导管 •漏泄电缆等
不同结构的ATC
1.点式ATC系统
无源，高信息容量，安装灵活，结构简单。
点式ATC 系统
价格明显低于连续式ATC 在北京5号线有应用 难以适应行车密度大的情况
不同结构的ATC
(1)点式ATC的基本结构
ATP 总线
中央处理单元
测速传感器
天线
车载设备
应答器
地面设备
LEU
信号机或联锁设备
不同结构的ATC
点式ATC系统设备 ①地面应答器
评估 ZUB 车载单元 50KHz 发生器 100KHz 发生器 发送/ 接收
设于控制站的轨旁单元； 设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元； 车载ATP设备； 与ATS 、ATO、联锁设备的接口设备。
三、ATP的主要功能 ATP系统具有下列主要功能：检测列车位置、 停车点防护、超速防护、列车间隔控制（移 动闭塞时）、临时限速、测速测距、车门控 制、记录司机操。
50kHz 监视通道 50kHz 能量通道
100kHz
850kHz
车载应答器 数据传输
100kHz
850kHz
轨旁应答器
信号模块
不同结构的ATC
应答查询器（TI及应TI天线 负责与轨旁信标通信并确定 列车的轨道位置，处理信标 发出的消息并传送给车载控 制器）
不同结构的ATC
•.A型应答器（无源设备） • (1)用于确定列车位置 • (2)当一辆列车驶过应答器， 它会收到一条标识应答器的消息
ATC系统(沙盘)
ATC系统ATC系统应实现以下几部分功能：1、ATS子系统ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。
ATS系统应在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能：（1）通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。
（2）根据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。
（3）列车识别跟踪、传递和显示功能。
系统能自动完成正线区段内列车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车—地通信向ATS发送识别号等信息。
（5）ATS中央故障情况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或根据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。
（7）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。
（8）能在中央专用设备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。
能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打印。
（9）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。
（10）应可具备自动/人工运行调整功能（11）应可具备时刻表编制和管理功能（12）应可具备系统状态显示功能（13）应可具备列车运行及信号设备的监视和报警功能（14）应可具备运行信息的记录、统计和回放功能2、ATO子系统ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，在ATP系统的保护下，要求能够根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。
具体要求如下：（1）自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。
第04章 列车自动控制(ATC)系统 PPT
实现区间闭塞的基本方法有时间间隔法和空间 间隔法两种类型。时间间隔法是当先行列车发出后， 隔一定时间再发出同方向的后续列车，以实现相继 追踪列车间的隔离。这种方法的主要缺点是不能确 保安全，如当先行列车运行不正常时（晚点或中途 停车等），有可能发生后续列车撞上前行列车的追 尾事故。为了克服时间间隔法的缺陷提出了空间间 隔法，即先行列车与后续列车间隔开一定空间的运 行方法。空间间隔法能较好地保证行车安全而被广 泛采用，逐步形成了铁路区间列车运行的闭塞制度。
ATC系统包括五个原理功能：ATS功 能、联锁功能、列车检测功能、ATC功 能和PTI（列车识别）功能。
①ATS功能：可自动或由人工控制进路，进行行车调度 指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要 由位于OCC（控制中心）内的设备实现。
②联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安 全准则的前提下，管理进路和信号的控制，将进路、轨道电 路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC的功能由分布 在轨旁的设备来实现。
全。所以它既要受闭塞机的控制，又要受车站 联锁设备的控制。
3)自动闭塞
自动闭塞是由运行中的列车自动完成闭塞任务的 一种闭塞制式。采用自动闭塞要将两个相邻车站之间 的区间正线划分成若干个闭塞分区，在每个分区起点 设置一架固定通过（色灯）信号机进行防护，并在闭 塞分区内钢轨上装设轨道电路。用轨道电路检查分区 空闲情况并反映列车的运行情况和钢轨是否完整，以 通过信号机的进行信号显示作为占用分区的凭证，以 通过信号机的禁止信号显示实现分区闭塞。因为通过 信号机是随着列车的运行自动控制的，不需要人工操 纵，所以叫自动闭塞。
2)半自动闭塞 半自动闭塞是采用人工办理闭塞手续，列
城市轨道交通通信信号系统—ATC系统
ATC系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现以下功能： （1）行车指挥和列车运行自动化； （2）最大限度地保证列车运行安全； （3）提高运输效率； （4）减轻运营人员的劳动强度； （5）发挥城市轨道交通的通过能力。
• ATC系统主要包括中央设备、 地面设备、车载设备三部分。
思考题
ATP系统用于列车运行速度监督、列车运行超速防护，是保 证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运 行的设备。
ATP系统的主要作用：
（1）对列车运行进行超速防护 （2）实现列车位置检测 （3）保证列车间的安全间隔 （4）故障报警、降级提示 （5）列车参数、线路参数的输入 （6）与ATS、ATO系统进行信息交互 （7）停车点防护和列车车门控制。
专业术语
• OCC：operating control center，控制中心 • 对全线列车运行、电力供应、车站设备运行、防灾报警、环境监
控、票务管理及乘客服务等地铁运营全程进行调度、指挥和监控 的中心。
专业术语
是英文Positive Train Identification的缩写, 即列车定位识别 • 该系统主要由车载和轨旁两部分组成, 实现列车-地面的信息单向
传输。 • 运行过程中，每辆列车唯一的列车编号通过PTI传输到地面设备。
专业术语
• 惰行模式就是利用车辆自身的惯性进行滑行,是一种有效节约能 源的运行模式,
练习1：下列各项与ＡＴO、ＡＴP、ＡＴS有对应关系？
实现对列车运行的 ， 辅助行车调度人员对全线列 车运行进行管理。
01
用于实现“ ”，即用地面信息实现 对列车驱动、制动的控制 ，以及列车自动折返等。
OCC
思考题
• 1.实现列车位置检测的信号设备是什么？ • 2.如何保证列车间的安全间隔？
城市轨道交通信号系统ATC
城市轨道交通信号系统ATC城市轨道交通信号系统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系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：— 列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）— 列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）— 列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
列车自动控制系统ATC 阿尔卡特
列车自动控制系统(ATC)(5)——实例展示（ZZX编辑）zzx 发表于: 2008-8-15 09:52 来源: 中国铁路博客列车自动控制系统(ATC)(5)——实例展示前面介绍了列车自动控制ATC的相关知识，本文将通过上海阿尔卡特公司ATC的一些现场图片对整个系统做更详细的介绍，以便大家有更加直观的认识。
一、阿尔卡特ATC的组成阿尔卡特ATC采用了前面介绍的移动闭塞原理，其结构图和移动闭塞示意图分别如下所示：图1 ATC系统结构图2 移动闭塞原理图3 移动授权限制1、系统工作流程(1)在人工模式和轨旁信号机防护模式下，车载控制器借助安装于轨道上的应答器及来自车载设备（速度传感器和加速度计）的数据信息来确定列车位置我的火车站。
(2)车载控制器会有一个轨道数据库，包含许可速度、应答器位置及信号机等信息我的火车站。
(3)在检测到两个连续应答器后，列车确定位置我的火车站。
(4)如果只有一个应答器未被检测到，列车继续运行。
(5)应答器间实际距离与测量距离不符，且超出容限、连续两个应到器未被检测到、以外检测到应答器车载控制器在信号机防护模式下都会产生紧急制动。
2、移动闭塞特点(1)实现更大运能，减小列车间隔距离(2)允许多辆列车占用同一区间(3)列车保持安全距离二、中央设备1、列车自动监控（ATS）(1)是一个向中央调度人员提供人机借口的非安全系统(2)本地ATS设备放置于拥有区域控制器的各个车站的机房中2、ATS功能(1)接收每辆车的位置和状态报告(2)监控和显示ATC设备的状态(3)对于每辆列车都向区域控制器发送进路请求(4)采集数据，用于管理报告、维护和运行分析(5)数据事件记录3、ATS设备的主要组成(1)ATS服务器计算机（有两台服务器，主用服务器故障，系统会自动切换到备用服务器）(2)ATS工作站（中央调度员通过工作站与ATC系统实现人机接口，调度员必须登陆并输入一个有效的访问ID及密码才可有权使用命令）(3)数据记录器（记录所有报警、事件和调度命令）(4)网络管理计算机（用于监控数据通信系统所有设备状态）(5)打印机（打印报告、绘制显示列车性能详细信息的列车图）(6)背投接口（与背投显示屏连接，以显示所有子系统状态，提供正线系统的相关信息）(7)认证授权（管理和分发安全设备所需信息）(8)数据记录器（记录所有网络信息）(9)培训模拟服务器+工作站（与车载单元+轨旁模拟系统共同用于模拟和培训）(10)时刻表编辑器（用于创建和修改时刻表）三、轨旁设备1、区域控制器(1)移动授权单元(2)基于计算机的联锁系统或计算机联锁(3)监督和控制信号机和道岔(4)监督站台屏蔽门、防淹门、站台紧急停车按钮和计轴区域2、计算机联锁(1)电子联锁模块(2)看门狗继电器机架（一旦出现故障，或两个安全控制命令出现不一致，它就会断开有故障的安全控制命令上的所有输出和电源）(3)运行和通信模块(4)维护辅助系统3、轨旁数据通信系统(1)AP轨旁无线单元/接入点（在列车和其他子系统间发送和接收信息）(2)AP轨旁天线（AP轨旁无线单元与列车进行无线通信）图4 AP轨旁天线4、应答器（信标）a.A型应答器（无源设备）(1)用于确定列车位置(2)当一辆列车驶过应答器，它会收到一条标识应答器的消息图5 A型应答器b.B型应答器（有源设备）(1)信号机B信标（安装于信号机旁与信号机相联锁）(2)进路B信标（安装于道岔前，指示是否需要侧向速度通过道岔）图6 B型应答器5、轨旁信号机(1)道岔区域联锁信号机（绿灯：正常速度行车。