地铁列车自动驾驶系统分析与设计
城市轨道交通的自动化控制与信号系统研究
城市轨道交通的自动化控制与信号系统研究随着城市人口的快速增长和交通需求的不断增加，城市轨道交通系统变得越来越重要。
为了满足市民的出行需求，提高交通效率和安全性，自动化控制与信号系统在城市轨道交通中的应用越来越普遍。
本论文将对城市轨道交通的自动化控制与信号系统进行研究和分析。
一、自动化控制系统在城市轨道交通中的应用（500字）1.1 自动驾驶技术在地铁系统中的应用随着科技的进步，自动驾驶技术在城市轨道交通系统中得到了广泛的应用。
本节将介绍自动驾驶技术在地铁系统中的应用，并讨论其对交通效率和安全性的影响。
1.2 自动列车运行控制系统的优势自动列车运行控制系统是提高城市轨道交通系统效率和安全性的关键技术之一。
本节将介绍自动列车运行控制系统的原理和优势，并分析其对交通系统的影响。
1.3 自动化信号系统的设计和实施自动化信号系统在城市轨道交通中起着重要的作用。
本节将探讨自动化信号系统的设计和实施，包括信号灯控制、区间控制和列车调度等方面。
二、城市轨道交通信号系统的现状与挑战（500字）2.1 城市轨道交通信号系统的发展历程城市轨道交通信号系统的发展经历了多年的演变和改进。
本节将回顾城市轨道交通信号系统的发展历程，并分析其中的关键技术和应用。
2.2 城市轨道交通信号系统存在的问题与挑战城市轨道交通信号系统在实际应用中面临一些问题和挑战。
本节将分析这些问题和挑战，并提出改进和解决方案，以进一步提高交通系统的效率和安全性。
2.3 国内外城市轨道交通信号系统的比较研究通过对国内外城市轨道交通信号系统的比较研究，可以更好地了解各地的技术应用和发展趋势。
本节将比较不同城市轨道交通系统的信号系统，并分析其优势和不足。
三、城市轨道交通自动化控制与信号系统的未来发展（500字）3.1 城市轨道交通自动化控制系统的新技术应用城市轨道交通自动化控制系统在不断发展和改进，新技术的应用为交通系统的效率和安全性带来了新的突破。
本节将介绍一些新技术的应用，例如人工智能、大数据和物联网等，并讨论其对城市轨道交通系统的影响。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析摘要：现阶段许多城市都开始采用无人驾驶的地铁，在此基础上逐步实现了全自动化。
全自动化的地铁列车无人驾驶系统能够实现无人干预、全自动化运行，具有智能化、高安全性和高可靠性等优势。
为了提高列车驾驶性能和使用效果，就需要针对地铁列车全自动无人驾驶系统方案进行了研究分析，以供相关人员参考。
关键词：地铁列车；全自动；无人驾驶系统；方案引言：现今城市轨道交通的快速发展，车辆、信号、通信等综合技术的飞速发展以及相关科技的发展与发展，使得地铁列车自动驾驶技术日趋成熟。
现在，世界上很多国家都在尝试实现无人驾驶，还有其他一些城市，都在考虑将CBTC无人驾驶技术应用到无人驾驶中。
该技术在国内起步较晚，尽管有些线路上已有自动驾驶，但有关的辅助设备和设备仍需进一步改进，满足我国城市轨道交通的需求，在全国范围内都将采用全自动驾驶技术。
一、列车驾驶模式分类地铁列车行驶模式可划分为自动驾驶模式、自动列车自动保护模式、自动驾驶模式以及ATP截断模式。
①自动驾驶模式简称为AM，这种模式可分为两种：一种是有人驾驶的自动操作，一种是无人驾驶的人随车的自动运行方式。
②全自动化无人驾驶的自动化运行方式简称为CBTC，其是国内现有的常规轨道交通系统中普遍使用的一种全自动操作模式。
③人工驾驶列车的自动保护模式，在列车行驶时，司机可以通过驾驶员的操作来控制列车的速度和停靠地点，如果列车的速度超过了系统的安全范围，则会被自动保护并强行停车。
④ATP自动驾驶模式是只有司机开着火车，列车的车速和泊位都是由驾驶员来控制，并受到ATP的保护，这种行驶方式要求车速限制，属于非常规操作。
二、全自动无人驾驶方案（一）全自动无人驾驶的特点CBTC与FAM的不同之处在于，以前的驾驶员都是由OCC来完成，因此，对信号系统的冗余性、可靠性和功能性都有很高的要求，必须具备高可靠性、实时传输等多种监控手段，这就要求铁路网络具有更高的功能性和诊断能力。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
二、STO 和 UTO 的区别
有人驾驶的列车自动化运行模式是列车的发车需要由司 机确认启动，但是列车的牵引、制动、开关门都是由信号系统实现。 UTO 是全自动化列车运行模式，整个的运行过程是无人参与操 作，列车在停车场内的运营和列车内部的空调、照明系统都是 无人操作，列车的运营过程中是不需要驾驶员，只需要乘务员 进行对顾客的服务，做好系统方面的故障处理 [2]。
（3）休眠功能。列车运行服务结束之后会在停车场停放， 列车在停稳之后，UTO 系统会启动休眠程序，也是为了节省能源， 同时为了能够达到保养设备的目的，列车在进入休眠之前，信 号系统 ATC 会对地面列车的维护系统下载相对应的维护信息， 在一定时间内，列车会关闭相应的车载子系统，列车会进入到 休眠状态，在休眠后唤醒模块会一直带电。
城市交通
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
向海斌 通号城市轨道交通技术有限公司
城市轨道交通全自动驾驶车站方案研究 ---以南京地铁7号线为例
工程技术
城市轨吴伟涛
摘要 南京地铁 ! 号线是南京市第一条全自动驾驶线路!与 传统的有人驾驶线路相比!从系统模式"设备车辆"车站方案及管 理模式等很多方面都有很大区别!行车更为智能高效!管理更为 精细!安全要求更高# 全自动驾驶系统的重点在于车辆自动运行 和信号通信为主的自动控制与监控系统!而作为乘客集中使用的 车站却关注不多$ 本文从地铁系统中的重要一环的车站出发!基 于全自动驾驶的特性!考虑安全%高效和合理的要求!研究地铁车 站在建筑设计方面所应具备的应对措施!从而提出地铁车站在全 自动驾驶模式下在站台层设置应急处置室"站台层设备区临轨行 区侧走道完全隔离和存车线快速撤离通道的&车站三标准'处置 方案$
图 6+自动驾驶等级划分
相比传统的有人驾驶模式!全自动驾驶可以实现列车启停行 驶"清洗和相关设备设施的全自动化运行有效提高运量和系统运 行效率!启停自动控制!列车行驶更为均匀顺畅!乘客乘坐更为舒 适!同时因为自动化程度高!可节省人力"物力!虽然初期建设成 本较高!但后期维护成本低!降低了运营成本$
二国内外全自动驾驶发展现状 全自动驾驶系统在国内外有很多运营案例!世界范围内已有 :- 余 条 $ 国 外 全 自 动 驾 驶 线 路 运 营 里 程 比 较 多 的 是 新 加 坡 ,,4%&-"迪拜,;-%&-和温哥华,+;%&-$ 国内!/-3+ 年底开通运营 的 香 港 南 港 岛 线 是 我 国 第 一 条 正 式 运 营 的 0125 等 级 的 全 自 动 驾驶线路!全线设 # 座 车 站 $ /-3! 年 开 通 的 北 京 燕 房 线 和 上 海 ; 号线三期是大陆区域的全自动驾驶线路!但两线均为 < 型车 = 辆 编组!针对的是客流量较小的情况!其中北京燕房线设站 , 座!上 海 ; 号线三期为胶轮 2>? 捷运系统!设站 + 座$ 三南京地铁 号线的特征 南京地铁 ! 号线为大运量骨干线路! 采用 < 型车 + 辆编组! 线路长!车站多!客流大$ 大客流的运营条件!对全自动驾驶在运 营安全"效率"管理等方面的要求更高!国内并没有同运量等级的 全自动驾驶线路可供参考$ 四南京地铁 号线全自动驾驶车站建筑方案 全 自 动 驾 驶 对 车 站 建 筑 的 要 求 首先!列车全自动驾驶的运营安全是第一位的!必须保证运 行区域严格无人$ 全区段严格划分为无人区和有人区$ 无人区是 列车全自动行驶的区域! 有人区是有工作人员驻守或操作的区 域$ 对车站来说!轨行区为无人区!其他区域为有人区!两者必须 完全隔离!在相通处需设置信号连锁以识别工作人员是否进入或 离开无人区!从而自动控制列车的运营和停止$ 其次!为了保证突发事故!在需要人为处置的情况下!车站驻 守工作人员必须马上判断事故情况和迅速赶到事故地点!以便以 最短的时间解决突发事件!尽快回复列车运营$ 第三!对于故障列车在处置工作人员的人工干预下!应就近 把列车驶往最近的车站存车线!同时处置工作人员需要尽快撤离 处轨行区!恢复无人区的无人状态!以便马上恢复列车的全自动 运行$ 车 站 建 筑 设 计 应 对 方 案 全自动驾驶的上述要求!反映到车站建筑设计上就需要有相 应的应对方案$ 首先!是无人区严格无人的功能要求+对应无人行驶区完整 隔离方案 地铁车站无人区和有人区的分界面在站台层!公共区部分分 界物是站台门!设备区部分是临轨行区侧走道的分隔栏杆$ 但传 统有人驾驶车站站台层设备区侧走道的护栏高 ,--&&!仅能 对 在 设备区检修" 巡视操作的工作人员起到基本的安全防护作用!且 下轨行区楼梯处为开放式设计!不能作为无人区和有人区的隔离 措施$ 南京 ! 号线针对这种要求!车站建筑设计做了特殊研究$ 车 站站台层设备区走道靠轨行区一侧设置不锈钢编织金属网防护 隔离栏!高度 3@;&!将轨行区与设备区分隔$ 走道端部下轨行区楼 梯 处 设 3A;& 高 隔 离 门 ! 并 设 门 禁 "**7B 摄 像 机 ! 该 处 门 禁 与 **7B 及 C>DC 联动$ 安全隔离栏高度设为 3A;& 考虑有两个考虑+ 一个是在设备区操作的工作人员经过专业的严格培训!有很强的 安全意识!二是隔离栏高度超过了人的高度!攀爬有较大困难!同 时高出人视线的高度在心理上进一步暗示了隔离护栏的隔离作 用!这两个方面保证了隔离护栏的隔离效果!从而无需做全高护
地铁列车控制系统设计与安全性分析
地铁列车控制系统设计与安全性分析地铁列车控制系统是地铁运营的核心组成部分，对于保障地铁运营的安全和效率具有重要意义。
本文将对地铁列车控制系统的设计和安全性进行分析，探讨其关键特点和挑战，并提出相应的解决方案。
设计要点地铁列车控制系统是一个复杂的系统，需要实现多个功能，包括车辆运行、站台信号控制、自动驾驶等。
在设计地铁列车控制系统时，需要考虑以下几个要点：1.车辆运行安全：地铁列车运行在封闭的轨道上，需要确保列车行驶的安全。
车辆控制系统应具备高精度定位、防止列车之间的碰撞、监测障碍物等功能，通过实时监测和反馈控制，确保列车行驶在安全的速度和位置。
2.系统稳定性：地铁列车控制系统需要保证稳定的运行，特别是在高峰期和复杂的运行环境下。
系统设计应考虑应对突发事件的能力，如故障修复、自动切换等。
3.通信与联锁：地铁列车控制系统需要与信号系统、车站控制系统等进行通信和联锁，确保各个子系统之间的协调运行。
设计应考虑数据传输的可靠性和实时性，并预留一定的冗余机制。
4.安全性和防护：地铁列车控制系统是重要的基础设施，需要具备较高的安全性和防护能力。
防止未经授权的访问和恶意攻击是设计中的重要考虑因素。
系统应采用安全的通信协议和加密技术，设置权限控制机制等，确保地铁运营的连续性和稳定性。
安全性分析地铁列车控制系统的安全性是保障乘客安全和地铁运营稳定的关键所在。
然而，由于地铁系统的复杂性和地铁的重要性，地铁列车控制系统也面临着一些安全挑战：1.物理安全挑战：地铁列车被设计为在地下运行，因此物理安全是一个重要的问题。
系统应采取措施保护控制设备免受恶意攻击，确保地铁设备的运行和数据的安全。
2.网络安全挑战：地铁列车控制系统通常使用计算机网络进行通信和控制，这也使其面临网络安全威胁。
攻击者可能尝试入侵系统以对运营进行干扰、数据篡改或服务中断。
因此，系统应采用网络防护措施，包括入侵检测和防火墙等，保护系统免受网络攻击。
3.恶意软件威胁：地铁列车控制系统可能受到恶意软件的影响，包括病毒、恶意代码等。
地铁车辆全自动无人驾驶关键技术
地铁车辆全自动无人驾驶关键技术摘要：全自动无人驾驶列车与传统的有人驾驶列车相比，使得全自动化、无人干预的列车运行模式成为了现实。
通过智能化装备结合新技术的应用，整体提升车辆的自动化水平，提高了安全可靠性，保障车辆安全运营。
同时智能化装备的应用也减少了运维人员，从而降低了人力成本。
本文结合新造地铁项目，介绍了全自动无人驾驶技术的功能、特点及优势，针对全自动无人驾驶列车新增系统及新技术的设计运用进行介绍。
关键词：全自动无人驾驶优势新技术设计运用1前言全自动驾驶系统具备列车自动唤醒、启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动启停车、自动开关车门等功能，并具有常规运行、降级运行和灾害工况等多重运行模式。
智能化装备的应用是全自动驾驶车辆的重要保证，通过智能化装备的合理应用使列车具有自诊断功能，并将诊断结果、故障信息、预警信息等发送至地面，使地面人员实时掌握车辆的健康状态，保证车辆安全运营。
项目中应用了一些智能化程度较高的系统，如城轨云平台、车辆智能运维，还有车辆配置的全方位感知技术，包括走行部监测、弓网监测、蓄电池监测等。
2列车自动化等级无人驾驶列车，是以提升轨道交通运营安全性、服务品质，提高经济性为目的，充分利用现代电子、电气、机械以及信息技术的具有高度自动化水平的新一代城市轨道交通系统。
国际公共交通协会将列车运行的自动化等级（GoA）划分为四个等级：GOA1：为传统意义上的ATP超速保护，信号系统只根据车辆位置确定限速，并承担超速保护的职责。
GOA2：传统意义上的ATO控车运行，信号系统可以根据车辆位置控制列车行驶、控制车门，但应急事件与故障处理由司机完成。
GOA3：取消传统意义上的司机设置，转而设置乘务员，信号系统控制车辆运行，但由乘务员负责故障或应急事件处理。
GOA4：车上取消所有工作人员，完全由信号系统及地面调度控制车辆运行及各项应急事件与故障处理。
新造项目按照GOA4等级进行设计，并可以向下兼容，完全可以适应ATP、ATO等各种模式的运营需求。
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析
地铁列车全自动无人驾驶系统方案探析摘要：随着当前基础科学技术的快速发展，受益于当今信息化技术的发展突破，无人驾驶列车也在当今地铁运营体系中得到了广泛地使用，全面提高了车辆运行的安全性、稳定性，结合全自动化无人干预系统，保障车辆稳定高效地运转，本文对当前地铁列车全自动无人驾驶系统方案进行分析探讨。
关键词：地铁列车；全自动；无人驾驶引言：新时期在我国城市轨道交通发展事业中带动了上下游产业的快速发展，无论是传感器技术、信息通信技术还是视频监测技术在地铁列车全自动无人驾驶理念下也得到了进一步创新和优化，从而进一步提高了无人驾驶的安全性，稳定性。
一、列车驾驶模式的分类分析地铁列车运营驾驶模式可以大体分为自动驾驶模式、自动保护人工驾驶模式以及ATP切除驾驶模式。
而对应的自动驾驶模式也被称之为am驾驶模式，该模式又可以细致分为有人驾驶和无人驾驶两类，对应的全自动化无人驾驶也简称为uto，是当前我国地铁运行过程中常使用到的有人自动化驾驶方式；对应的人工驾驶列车自动保护运营模式是指当列车在运行过程中由驾驶员来掌控列车，而司机只需要做到对车辆运行的速度以及停靠站进行管控即可，并且相应的自动保护装置在车辆运行超出安全保护范围之后会自动启动并且强制停车；ATP切除驾驶模式通常是由司机来掌控列车，并且车辆的运行速度以及停靠站都需要由司机来管控，在该运行模式下往往受到相应的限速管制并且在现有地铁列车运行过程中此类运行模式往往是应对某一些应急状况所采取的。
二、全自动无人驾驶特征地铁全自动无人驾驶是将驾驶员所需要管理的工作事项全部交接给运营管控中心，因此在列车运行过程中要保证相应的信号传输系统具备较高的稳定性、可靠性以及较强的功能性，能够实时监督列车运行状态并且完成对相关数据的快速传递，确保能够实时对列车所运行的状态以及现有的功能完整度进行检测、诊断，保证列车能够安全、稳定地运行。
三、地铁列车功能和实施方案分析（一）驾驶控制功能驾驶控制功能是指当采取人工管控模式时，需要由司机来操作列车，而在车辆处于uto运行模式时，则完全通过信号系统，根据相应的时刻表来管控车辆的运行，uto系统控制传输路径，需要通过列车自动控制装备将相应的数据资料传输到车辆管控系统中，并且相关系统能够实现车辆自动折返运行，车辆可以根据信号系统的授权状况来确认运行方向，并且还具备激活司机室的功效，驾驶员也可以对相关模式进行转换使用，且不会导致在模式转换过程中数据丢失。
沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析
2011届毕业设计任务书一、课题名称：沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析二、指导老师：龚娟三、设计内容与要求：1．课题概述:大城市人口稠密，城市交通问题严峻，迫切需要建设高效率高密度的城市轨道交通系统。
对城市轨道交通高效率高密度的要求来说，列车自动控制系统是必不可少的，在城市轨道交通中采用先进的列车自动控制技术，可以大大提高行车的效率和安全性。
列车自动驾驶系统是列车自动控制系统的重要组成部分，它保证列车的准时性、节能性和旅客舒适度等。
世界上一些著名的轨道交通方面的大公司，如法国的阿尔斯通(ALST0M)、德国的西门子(SIEMENS)、美国的联合道岔与信号公司(US&S)等相继推出了各自先进的列车自动驾驶系统，列车自动驾驶已经成为城市轨道交通发展的重要目标之一。
本课题要求学生在已学的车辆控制及车辆电气等专业知识的基础上，了解国内外列车自动驾驶系统的发展状况，熟悉列车自动驾驶系统的研究目的和意义，掌握列车自动驾驶系统的结构与功能，对沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统形成一个全面、完整的认识。
通过本次毕业设计，培养学生运用所学的基础知识、专业知识及利用其中的基本理论和技能来总结、研究本专业内相应问题的能力，使学生提前具备工程技术人员必须具备的基础能力。
2．设计内容与要求：（1）列车自动驾驶系统的发展状况（2）列车自动驾驶系统的研究目的和意义（3）列车自动驾驶系统的结构与功能分析（4）沈阳地铁2号线列车自动驾驶系统分析（5）结论。
四、设计参考书1.IEC61375----TCN列车控制网络标准2.《列车通信网络及其与设备的连接方式》严云升机车电传动3.《地铁列车自动驾驶系统分析与设计》黄良骥，唐涛北方交通大学学报4.《机车电传动》、《中国铁道》等有关铁道车辆杂志、刊物；国标、铁标手册等5. 沈阳地铁官方网站五、设计说明书内容1.封面2.目录3.内容摘要(200-400字左右，中英文)4.引言5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6.结束语7.附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、设计进程安排8.第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
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文章编号:100021506(2002)0320036204地铁列车自动驾驶系统分析与设计黄良骥,唐 涛(北方交通大学电子信息工程学院,北京100044)摘 要:对地铁列车自动驾驶系统进行分析,并对列车自动驾驶系统的车载设备进行设计.关键词:列车自动控制系统;列车自动驾驶系统;自动控制中图分类号:U284.48 文献标识码:BSystem Analysis and Design of Autom atic T rainOperation on MetroHUA N G L iang-ji ,TA N G Tao(College of Electronics and Information Engineering ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China )Abstract :In this paper ,the existing metro Automatic Train Operation (A TO )systems have beenanalyzed in China and the design of an onboard A TO system is proposed.K ey w ords :Automatic Train Control (A TC );Automatic Train Operation (A TO );Automatic Con 2trol对于城市轨道交通系统高效率高密度的要求来说,列车自动控制系统(A TC )是必不可少的.A TC 系统包括:列车超速防护子系统(A TP :Automatic Train Protection )、列车自动驾驶子系统(A TO :Automatic Train Operation )、列车自动监控子系统(A TS :Automatic Train Supervision ).A TS 子系统可以实现对列车运行的监督和控制,辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.A TP 子系统则根据地面传递的信息计算出列车运行的允许安全速度,保证列车间隔,实现超速防护.A TO 子系统根据A TS 提供的信息,在A TP 正常工作的基础上,实现最优驾驶,提高舒适度、降低能耗、减少磨损.国外已研制了适用于高密度城市轨道交通的列车自动驾驶系统,并在城市轨道交通系统中广泛应用.我国在此项技术上研究较少,20世纪80年代以来,北京地铁、上海地铁、广州地铁均以巨额代价引进了国外的设备,近年来,为缓解市内交通紧张、减少空气污染发挥巨大作用.地铁的发展建设受到国家及各大中城市的普遍重视,许多城市的地铁正在设计建设,为降低地铁投资,迫切需要国内研究具有自主产权的适于城市轨道交通的列车自动驾驶设备.1 ATO 系统分析1.1 AT O 工作原理[1,2]A TO 子系统能保证运行时间与定点停车,还能提高运行效率,提高舒适度,减少能耗.但作为A TC 的一个子系统,它的功能是要依靠A TC 各子系统协调工作共同完成的,缺少A TP 与A TS 子系统,A TO 将无法正常工作.从运行中所起作用来说,A TO 主要实现驾驶列车的功能,能进行车速的正常调整,给旅客传送信息,进行车门的开关作业,但这只是执行操作命令,不能确保安全,这就需要A TP 来进行防护.A TP 起监督功收稿日期:2001209218作者简介:黄良骥(1978—),男,广东普宁人,硕士生.em ail :hliangji @ 第26卷第3期2002年6月 北 方 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Vol.26No.3J un.2002图1 三种制动曲线能,对不符合安全的情况给予防护,保证列车不超速,车门不误动.由此可见A TP 系统是列车运行时必不可少的安全保障,A TO 系统则是提高城市轨道交通列车运行水平(准点、平稳、节能)的技术措施.在任何时候,只要A TP 系统正常的话,就应让其执行防护工作,以确保行车安全.如图1,从A TP 与A TO 两子系统的三条制动曲线,也可明显地看出:A TP 主要负责“超速防护”,起保障安全的作用,A TO 主要负责正常情况下的列车高质量地运行.其中,曲线1表示列车的紧急制动曲线,由A TP 系统计算及监督.曲线2表示由A TP 系统计算,在驾驶室显示出来的最大允许速度,它略低于紧急制动曲线.当列车速度达到曲线2,应给出告警.曲线3是由A TO 系统动态计算的制动曲线,也即正常运行情况下的停车制动曲线.由于地铁列车的运行密度越来越大,安全性要求越来越高,所以要求有A TS 系统,以使列车按照设计好的时刻表准确有序地运行,并监视列车运行状态实现智能调度.A TS 设在地铁线路中较大的车站,控制中心与各站连锁设备间的联系由遥控系统来完成.A TO 从A TS 处得到列车运行任务命令,信息是与地面线路信息一起组成报文,通过轨道电路传送,由车载A TP 统一接收.A TP 将处理过后的对A TO 有用的信息传给A TO ,并显示相关信息,且不断地监视A TO 的工作.A TO 获得有用信息后,并根据实际运行速度和A TP 的最大允许速度,计算运行速度,得出控制量并执行控制命令.巡航/惰行模块由独立的控制器来辅助完成.定点停车采用站内交叉环线实现.到站后A TO 通过列车位置识别系统(PTI )的天线向地面发送列车信息,并传到A TS ,以便识别列车的位置.A TS 根据此列车信息确定列车的新任务后再次通过轨道电路传送给A TO.在区间运行时,每进入新的轨道区段,A TO 便接收新的地面信息,以便进行速度调整.在运行过程符合A TO 条件时,允许灵活地切换到A TO 模式.A TO 的工作原理图如图2.图2 AT O 工作原理图1.2 AT O 车载设备功能模块A TO 功能模块图如图3,其车载设备能完成的功能有:(1)从驾驶室中接收司机输入信息.列车到站定点停稳后,司机输入司机号、列车号、目标站号并传给A TO ,以便与地面通信.(2)从A TP 处获得信息.这信息包括轨道电路传来的经A TP 处理过的DA T-A TO 信息和一些实时检测到的过程数据.DA T-A TO 包括车门控制(右门、左门、左右门)、到达下一站的运行时间、车站号、车次号、目标站号、轨道电路号.过程数据包括列车走过的距离、列车速度和区间调整的信息.(3)给出操纵变量.经A TO 计算出的操纵变量(牵引、制动力值,运行/制动命令)传送到车辆接口,进行速度控制.(4)车门控制.在车站停车后,经A TP 检查开门条件后,A TO 给出开门信息(左门、右门、左右门).(5)向地面发送信息.列车停稳的同时,A TO 还向车载PTI 传送PTI 数据,以便与地面进行通信.(6)A TO 能提供乘客信息.A TO 在到站前和出发前均可给出乘客信息,包括目的地、运行方向等信73第3期 黄良骥等:地铁列车自动驾驶系统分析与设计息.(7)A TO 能显示信息.A TO 运行时要把运行状态传给显示器,传送的数据为:控制器的状态(运行、制动、惰行)、实时速度和控制器数据、特殊功能和车门控制信息,这些电信号都用循环方式传送出去.(8)对运行过程,A TO 能进行必要的纪录存档.(9)A TO 留有诊断接口.图3 AT O 功能模块图2 ATO 系统设计2.1 AT O 车载设备的结构设计A TO 车载设备是A TO 系统的核心部分,是设计的难点.A TO 车载设备接口如图4,其中CCU 为中央控制单元,控制着A TO 、A TP 、显示器间的通信;PTI 天线能实现车地通信;L1、L2为与A TO 接口的显示灯;E1到E10为与A TP 接口的开关、按钮或显示灯.图4 AT O 车载设备接口2.2 AT O 控制算法A TO 系统最主要的任务是计算施加于列车的牵引力或制动力的大小,并实施控制.由于我们采用的是比例积分微分控制(PID ),因此需要计算标准速度曲线.83北 方 交 通 大 学 学 报 第26卷以下将介绍标准速度曲线的计算和速度控制方式.(1)标准曲线的计算 标准曲线通过实时计算获得.通过给定的运行时间,可判断采用的运行速度等级,其中不同的速度等级对应于不同的运行速度v i 与运行时间(i 表示等级).站间每一轨道电路都有固定限速和限速的起点、终点及下一轨道电路区段的入口速度,停车制动采用设计好的停车制动曲线.这些信息都产生各自的速度曲线,如图5,于是便合成了每一个轨道电路区段的标准速度曲线:min (v i ,限速曲线,入口曲线,停车曲线)对整个站间运行来说,时间上一般都稍微有富余.我们可通过停车前增加惰行来消耗一些时间,实现运行的准时性,并节省能源.(a )v i 曲线(b )限速曲线(c )入口曲线(d )停车曲线图5 各种信息产生的速度曲线(2)速度控制 速度控制主要是牵引制动力计算的问题.采用PID 控制方法,通过实时速度与标准速度的差值e 来进行计算.控制量为u i =K e i +T T I ∑i j =0e j +T D T (e i -e i -1)+u 0,式中,i 为采样序号;e i 和e j 分别为第i 次和第j 次采样时刻输入的偏差值,j 的取值范围为[0,i ];u i 为第i 次采样时刻输出量;u 0是控制量的基准;K 为比例系数;T 为采样周期;T I 为积分时间;T D 为微分时间.3 结束语大城市交通问题严峻,有必要应用高效率的列车自动驾驶技术.北京地铁一号线引进了英国Westing 2house 公司的A TO 系统,上海地铁一号线引进了美国GRS 公司的A TO 系统,广州地铁一号线引进了德国Siemens 公司A TO 系统,其中以广州地铁的A TO 系统运行效果最佳.这三套A TO 系统的工作原理有一定的区别,设备之间并不兼容.经过对这三套系统的分析,我们决定研制与广州地铁A TO 系统地面设备相兼容的车载设备.本文对A TO 系统进行了分析,并对A TO 系统车载设备硬件进行设计,同时给出了控制列车的算法.参考文献:[1]《当代中国铁路信号》编辑委员会.当代中国铁路信号[M ].北京:中国铁道出版社,1997.413-443.[2]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M ].北京:中国铁道出版社,1998.126-141.93第3期 黄良骥等:地铁列车自动驾驶系统分析与设计。