第7章 ATO与ATS系统 介绍

ATO服务功能
• PTI 支持功能 PTI 支持功能是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特 定的位置(通常设在列车进入 正线的入口处)传给ATS，向 ATS 报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号，以及列车 位 置数据(例如当前轨道电路的识别和速度表的读数)，以优 化列车运行。 PTI 功能是由车载设备和轨旁设备实现的。由 ATC车载设备提供的数据，通过 ATO 功 能，传输到 PTI 的 轨旁设备，进而传给ATS。
ATO子系统基本原理
ATO系统基本工作原理
列车自动驾驶
ATO存储了轨道布局和坡度信息，能够优化列 车控制命令。 ATO利用通过地面ATP设备传来的编码得知前 方未被占用的轨道电路车点之前，综合考虑安全因素，尽 量以全速行驶。
• 1.ATO 系统基本控制功能： • 2.ATO服务功能
1. ATO 系统基本控制功能： 1.自动驾驶功能 ① 自动调整列车运行速度 ATO 车载控制器通过比较实际列车运行速度及 ATP 给出的最大允许速度及目标速度， 并根据线路的情况， 自动控制列车的牵引及制动， 使列车在区间内的每个区 段始终控制速度 (ATP 计算出来的限制速度减去 5km/h) 运行，并尽可能减少牵引、惰行和制动之间的转换。
ATO子系统基本原理
ATO具有一个双向通信系统，通过车 载ATO天线和地面ATO环线允许列车 直接与车站内的ATS连接，可以实现 最佳的运营控制，完成下列ATO功能： 程序停车、运行图和时刻表调整、轨 旁／列车数据交换、目的地和进路控 制功能。 ATO还具有定位停车系统，
ATO车载单元是非故障-安全的一取一配置。
ATO服务功能
• 允许速度 允许速度功能为 ATO 速度控制器提供列车在轨道任 意点的对应速度值。这个速度没有 被优化， 只是低于 当前速度限制和制动曲线给的限制。 允许列车速度调整 是为了能源优化或 由惰行/巡航功能完成的列车运行。 允许速度功能的输入来自 ATP 功能的轨道当前位置的速 度限制，以及列车制动曲线。 允许速度功能的输出至 ATO 速度控制器。
ATO服务功能
• 巡航/惰行功能 巡航/惰行功能的任务是按照时刻表自动实现列车区间 运行的惰行控制， 同时节省能源， 保证最大能量效率。 ATO 巡航/惰行功能协同 ATS 中的 ATR 功能，并通过确定 列车运行时间和能源优化轨 迹功能实现巡航/惰行功能。 ① 确定列车运行时间的功能 ② 能源优化轨迹功能
1. ATO 系统基本控制功能： ④ 区间内临时停车 由 ATP 系统给出目标点位置(例如前方有车)及制 动曲线，并将数据传送给 ATO 系统车 载单元，ATO 系 统得到目标速度为“0”的速度信息后自动启动列车制 动器，使列车停稳在目 标点前方 10m 左右。此时车门 还是由 ATP 系统锁住的。一旦前方停车目标点取消， 速度信 息改为进行码后，ATO 系统使列车自动启动。 假如车门由紧急开门打开，或是司机手柄被 移至非零 位置，那么列车必须由司机重新启动 SM 模式或 ATO 模式(如果允许)。
1. ATO 系统基本控制功能：
• 3、自动控制车门开闭
由 ATP 系统监督开门条件，当 ATP 系统给出开门命令 时，可以按事前的设定由 ATO 系统自动地打开车门，也可 由司机手动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由司机 完成。 当列车空车运行时，从 ATS 接收到的指定的目的地 号阻止车门的打开。 车门打开功能的输人是来自 ATP 功能的车门释放、运行 方向和打开车门的数据，以及 来自 ATS 功能的确定目的地 号。 车门打开功能的输出将车门打开命令发给负责控制车 门的列车系统。
ATO子系统基本原理 车站定位停车
车站精确停车通过车站区域的轨道电路标识、 分界过渡和ATO环线变换进行。 当停车特征启动后，ATO基于列车速度、预先 确定的制动率和距停止点的距离计算制动特征。
车门控制
ATO只有在自动模式下才执行车门开启。在手 动模式，由司机进行车门操作(ATP仍会提供一 种安全的车门使用功能).
2.ATO 系统服务功能
• • • • • ATO系统服务功能组成： 列车位置 允许速度 巡航/惰行功能 PTI 支持功能
ATO服务功能
• 列车位置 列车位置功能从 ATP 功能中接收到当前列车的位置 和速度等详细信息。根据上一次计 算后所运行的距离 来调整列车的实际位置。此调整也考虑到在 ATP 功能 计算列车位置时传 送和接收的延迟时间，以及打滑和 滑行。
ATO子系统基本原理 ATO向列车广播设备及车厢信息显示牌提 供报站信息(即目的地号、下一车站号)。 ATO车载通信系统在所有模式中处于活动 状态，向轨旁设备传输信息。点式ATC系 统。 ATO车辆报告系统在自动模式中处于活动 状态，提供车站标识和车站停车状态信息 连续式ATC系统。
三、ATO 系统的主要功能
ATO子系统基本原理
ATO系统的基本要求 根据线路条件、道岔状态、前方列车位置等，实现 列车速度自动控制。列车在区间停车应尽量接近前 方目的地。 ATO应能提供多种区间运行模式，满足不同行车间 隔的运行要求，适应列车运行调整的需要ATO定点 停车精度应根据站台计算长度、列车性能和屏蔽门 的设置等因素选定。 ATO控制过程应满足舒适度和快捷性的要求。 自动记录运行状态、自诊断及故障报警。
ATO子系统基本原理
ATO也载有有关轨道布置和坡度的所有资料，以 便优化列车控制指令。ATO还装有一个双向的通 信系统，使列车能够直接与车站内的ATS系统接 口，保证实现最佳的运行图控制。当列车处在自 动驾驶模式下，车载ATO运用牵引和制动控制， 实现列车自动运行。
ATO子系统基本原理 • ATO系统的组成 各公司的ATO系统结构不尽相同，但ATO系 统的基本组成相同。都由轨旁设备和车载 设备组成； ATO车载设备由设在列车每一端司机室内的 ATO控制器(包括司机控制台)及安装在列车 每一端司机室车体下的两个ATO接收天线和 两个ATO发送天线组成，还包括ATO附件， 这些附件用于速度测量、定位和司机接口。 ATO车载设备通常和ATP车载设备安装在一 个机架内。
车站定位停车
为了保证列车能在车站定位停车，一般应在车 站内设有地面标志器（如图3-5所示），当列车接近 车站时，它首先检出离停车点350m的最外方的标志 器(110kHz，140kHz)，从而启动车站制动曲线并点 亮司机操作台上的程序停车表示灯，列车通过离停 车点150m中间标志器(120kHz，150kHz)和离停车 点25m的内方标志器(160kHz)时分别更新制动曲 线，而当列车对位天线检出8m标志(14.4kHz)时，
1. ATO 系统基本控制功能： ③ 从车站自动发车 当发车安全条件符合时(在 ATO 模式下，关闭了车 门，这由 ATP 系统监视)，ATO 系统 给出启动显示，司 机按下启动按钮，ATO 系统使列车从制动停车状态转为 驱动状态。停车 制动将被缓解，然后列车加速。ATO 通 过预设的数据提供牵引控制，该引控制可使列车平稳加 速。 停站时间由 ATS 控制， 并传送给 ATP。 另外， 基于车站和方向的停车时间也储存在 ATP 轨 旁单元中，用作 ATS 故障下的后备程序。
2014-9-26
4
ATO是提高城市轨道交通列车运行水平 (准点、舒适、节能)的重要技术，但它的功 能是要依靠ATC各子系统协调工作共同完 成的。ATO并不是故障－安全系统，它的 运行速度始终低于ATP的防护速度，且它的 运行任务是由ATS根据需求实时给出的，缺 少ATP和ATS子系统，ATO将无法正常工作。 ATO的系统结构图如图所示。
ATO子系统基本原理
车站程序停车 线路上的车站都有预先确定的停站时间间隔。 控制中心ATS监督列车时刻表，计算需要的停 站时间以保证列车正点到达下一个车站。 控制中心通过集中站ATS缩短或延长车站停站 时间。 在控制中心要求下，列车可跳过某车站。这一 跳停命令由控制中心通过集中站ATS传给列车。
2014-9-26 31
再次更新制动曲线，一旦车辆对天线直接位于 地面对位线圈，控制列车精确定位停车，这时地面 向列车发送对位信息(13.2kHz)，车辆检出此信号 时，ATO将设定常用全制动并启动开门程序，当车门 打开，程序停车表示灯将熄灭。如果跳停生效，说 明列车在该站不停，所以跳停表示灯点亮，程序停 车表示灯不亮而且标志器的输入不起作用，列车根 据ATP/ATS速度命令下运行。
2014-9-26 5
2014-9-26
6
ATO子系统基本原理
• ATO系统基本概念 ATO子系统主要用以实现“地对车控制”，即 用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括 列车自动折返，根据控制中心指令自动完成对列 车的启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏蔽 门同步开关信号，使列车按最佳工况正点、安全、 平稳地运行。 ATO为非故障-安全系统，主要目的是模拟最佳司 机的驾驶，实现正常情况下高质量的自动驾驶， 提高列车运行效率，提高列车运行的舒适度，节 省能源。
1. ATO 系统基本控制功能：
• 2、无人自动折返
无人自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式， 在这种驾 驶模式下无需司机控制， 而且列 车上的全部控制台将被锁闭。 从接收到无人驾驶折返运行许可时，就自动进入 AR 模式。 授权经驾驶室 MMI 显示给 司机，司机必须确认这个显示， 并得到授权，锁闭控制台。 只有按下站台的 AR 按钮以后，才实施无人驾驶列车折返 运行。ATC 轨旁设备提供所 需的数据以驾驶列车进入折返轨。 列车将自动回到出发站台。列车一到出发站台，ATC 车 载设 备就会退出 AR 模式。 无人自动折返功能的输入是来自车载 速度/距离功能的列车当前的速度和位置以及 ATP 速度曲线。 无人自动折返功能的输出至列车制动和牵引控制系统的命令。
城市轨道交通信号与通信系统
-----ATO与ATS系统
内容提要
• • • • •
1.掌握ATO\ATS系统基本概念 2.熟悉ATO\ATS系统的组成 3.了解ATO\ATS系统的主要功能 4.掌握ATO\ATS系统基本工作原理 5.了解ATO与ATP的关系