5.4列车自动控制系统(ATC)

四、信号系统基本功能
1、 列车自动监控子系统（ATS） 、 列车自动监控子系统（ ） ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。ATS系统在 系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。 系统在 系统由控制中心 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： 系统的支持下完成对列车运行的自动监控， 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： 车站设备， （1）通过 ）通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载 车站设备 能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状 提供的轨道占用状 进路状态、 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。 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 ）根据联锁表、计划运行图及列车位置， 传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。 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 ）列车识别跟踪、传递和显示功能。 车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪， 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 自动生成或调度员人工设定、 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。 发送识别号等信息。 发送识别号等信息 （4）列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。能根据列 ）列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。 车运行实际的偏离情况， 车运行实际的偏离情况，自动生成调整计划供调度员参考或自动调整列 车停站时分，控制发车时间。 车停站时分，控制发车时间。 中央故障情况下的降级处理， （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， ） 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 对列车运行进行调整， 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。 自动信号控制，由车站人工进行进路控制。
（6）在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理， ）在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理， 并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端， 并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端，向车 辆段管理及行车人员提供必要的信息， 辆段管理及行车人员提供必要的信息，以便编制车辆运用计 划和行车计划。 划和行车计划。 （7）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道 ）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、 信号机和在线运行列车等进行监视， 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。 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 ）能在中央专用设备上提供模拟和演示功能， 及参观。能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打 及参观。能自动进行运行报表统计， 印。 （9）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分 ）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合， 或所有信号机置于自动模式状态。 或所有信号机置于自动模式状态。 （10）向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。 ）向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。
2、 目标距离码模式（曲线式） 、 目标距离码模式（曲线式）
目标距离码模式一般采用音频数字轨道电路或音频轨道电 路加电缆环线或音频轨道电路加应答器， 路加电缆环线或音频轨道电路加应答器，具有较大的信息传 输量和较强的抗干扰能力。 输量和较强的抗干扰能力。通过音频数字轨道电路发送设备 或应答器向车载设备提供目标速度、目标距离、 或应答器向车载设备提供目标速度、目标距离、线路状态 曲线半径、坡道等数据）等信息， （曲线半径、坡道等数据）等信息，车载设备结合固定的车 辆性能数据计算出适合于列车运行的目标距离速度模式曲线 最终形成一段曲线控制方式）， ），保证列车在目标距离速度 （最终形成一段曲线控制方式），保证列车在目标距离速度 模式曲线下有序运行。不仅增强了列车运行的舒适度， 模式曲线下有序运行。不仅增强了列车运行的舒适度，而且 列车追踪运行的最小安全间隔缩短为安全保护距离， 列车追踪运行的最小安全间隔缩短为安全保护距离，有利于 提高线路的通过能力。如上海地铁2号线引进美国 号线引进美国US&S公 提高线路的通过能力。如上海地铁 号线引进美国 公 明珠线引进法国ALSTOM公司和广州地铁 、2号线引 公司和广州地铁1、 号线引 司、明珠线引进法国 公司和广州地铁 进德国西门子公司的ATC系统均属此类。 系统均属此类。 进德国西门子公司的 系统均属此类
5.4列车自动控制系统 列车自动控制系统 （Automatic Train Control， ， ATC） ）
列车自动控制系统（ 列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称 ，简称ATC） ） 组成， 系统包括三个子系统： 组成，ATC系统包括三个子系统： 系统包括三个子系统 — 列车自动监控系统（Automatic Train Supervision， 列车自动监控系统（ ， 简称ATS） 简称 ） — 列车自动防护子系统（Automatic Train Protection， 列车自动防护子系统（ Protection， 简称ATP） 简称ATP） — 列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简 列车自动运行系统（ ， 称ATO） ） 三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统， 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， 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、 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。 化等功能为一体的列车自动控制系统。
1、 速度码模式（台阶式） 、 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 如北京地铁和上海地铁 号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公 公 号线分别引进的英国西屋公司和美国 司的ATC系统均属此类 系统均属此类ATC系统，该系统属 世纪 ～80年代的产品， 系统， 世纪70～ 年代的产品 年代的产品， 司的 系统均属此类 系统 该系统属20世纪 技术成熟、造价较低， 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 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 是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少， 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， 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。 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。 以出口防护方式为例， 以出口防护方式为例，轨道电路传输的信息即该区段所规定的出口速 度命令码， 度命令码，当列车运行的出口速度大于本区段的出口命令码所规定的速 度时，车载设备便对列车实施惩罚性制动，以保证列车运行的安全。 度时，车载设备便对列车实施惩罚性制动，以保证列车运行的安全。由 于列车监控采用出口检查方式，为保证列车安全追踪运行， 于列车监控采用出口检查方式，为保证列车安全追踪运行，需要一个完 整的闭塞分区作为列车的安全保护距离， 整的闭塞分区作为列车的安全保护距离，限制了线路通过能力的进一步 提高和发挥。能提供此类产品的公司有：英国WSL公司、美国 公司、 公司、 提高和发挥。能提供此类产品的公司有：英国 公司 美国GRS公司、 公司 法国ALSTOM公司、德国 公司、 公司等。 法国 公司 德国SIEMENZ公司等。 公司等
三、移动闭塞ATC系统
移动闭塞方式的ATC系统通常采用无线通信、地面交叉感应环线、 移动闭塞方式的 系统通常采用无线通信、地面交叉感应环线、 系统通常采用无线通信 波导等媒体，向列控车载设备传递信息。 波导等媒体，向列控车载设备传递信息。列车安全间隔距离是根据最大 允许车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被循环更新， 允许车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被循环更新， 以保证列车不间断收到即时信息。 以保证列车不间断收到即时信息。 移动闭塞ATC系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地 系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备， 移动闭塞 系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备 面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息， 面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息，并距此计算出每一列车 的运行权限，动态更新发送给列车， 的运行权限，动态更新发送给列车，列车根据接收到的运行权限和自身 的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现精确的定点停车， 的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现精确的定点停车，实现 完全防护的列车双向运行模式，更有利于线路通过能力的充分发挥。 完全防护的列车双向运行模式，更有利于线路通过能力的充分发挥。 移动闭塞ATC系统在我国还未有应用实例，国外能提供此类系统的公 系统在我国还未有应用实例， 移动闭塞 系统在我国还未有应用实例 司有：阿尔卡特公司交叉感应电缆作为传输媒介的ATC系统，在加拿大 系统， 司有：阿尔卡特公司交叉感应电缆作为传输媒介的 系统 温哥华“天车线”和香港KCRC西部铁路等应用，技术比较成熟，但交 西部铁路等应用， 温哥华“天车线”和香港 西部铁路等应用 技术比较成熟， 叉感应轨间电缆给线路日常养护带来不便； 叉感应轨间电缆给线路日常养护带来不便；美国哈蒙公司基于扩频电台 通信的移动闭塞应用在旧金山BART线，其系统结构、系统运用尚不成 通信的移动闭塞应用在旧金山 线 其系统结构、 熟；阿尔斯通公司基于波导传输信息的移动闭塞正在新加坡西北线试验 段安装调试。 段安装调试。
2 、列车自动防护子系统（ATP）
ATP系统由地面设备、车载设备组成，监督列车在安全速 系统由地面设备、车载设备组成， 系统由地面设备 度下运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动， 度下运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动，主 要实现以下功能： 要实现以下功能： （1）自动连续地对列车位置进行检测，并向列车发送必要 ）自动连续地对列车位置进行检测， 的速度、距离、线路条件等信息， 的速度、距离、线路条件等信息，以确定列车运行的最大安 全速度。提供列车速度保护， 全速度。提供列车速度保护，在列车超速时提供常用制动或 紧急制动，保证前行与后续列车之间的安全间隔， 紧急制动，保证前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向 行车时的设计行车间隔和折返间隔。 行车时的设计行车间隔和折返间隔。对反向运行列车能进行 ATP防护。 防护。 防护 （2）确保列车进路正确及列车的运行安全。确保同一径路 ）确保列车进路正确及列车的运行安全。 上的不同列车之间具有足够的安全距离， 上的不同列车之间具有足够的安全距离，以及等防止列车侧 面冲撞。 面冲撞。 （3）防止列车超速运行，保证列车速度不超过线路、道岔、 ）防止列车超速运行，保证列车速度不超过线路、道岔、 车辆等规定的允许速度。 车辆等规定的允许速度。 （4）为列车车门的开启提供安全、可靠的信息。 ）为列车车门的开启提供安全、可靠的信息。