第六章 列车自动控制(ATC)系统
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简述atc列车自动控制系统的功能
简述atc列车自动控制系统的功能ATC列车自动控制系统（Automatic Train Control System）是一种广泛应用于高速铁路和城市轨道交通的列车自动驾驶系统。
它的主要功能是通过计算和监控列车的运行状态，避免事故和提高行车的安全性。
该系统的主要组成部分包括列车控制单元、线路监控单元、通讯单元和列车设备。
其中，列车控制单元是系统的核心部分，负责实时监测车速、运行状态、车辆位置和信号灯状态等，控制列车的加减速度和制动系统，保证列车在线路上的行驶安全。
ATC列车自动控制系统具有以下功能：
1.自动运行控制：系统能够自主决策，并配合控制单元自动实现列车的加速、减速、换道和停车等操作。
2.速度控制：系统能够精确地控制列车的车速，根据线路信息和列车状态进行自适应速度调整，在保证安全的同时提高运行效率。
3.信号控制：系统可以实时监测车辆状态并进行信号控制，及时发出警告和制动指令，避免事故发生。
4.故障诊断：系统能够实时监测车辆状态和部件状态，出现问题时能够自动诊断，通知相关维护工作人员进行维修和保养。
5.运行记录：系统能够记录整条线路上的列车运行情况，并可生成运行报告，供运营人员参考和分析，提高运输效率。
ATC列车自动控制系统的应用，不仅为列车行驶提供了更高的安全性保障，同时也提升了列车的运营效率和服务水平。
在未来，随着科技和工业技术的不断发展，ATC列车自动控制系统还将有更广泛的应用和发展。
列车自动控制系统基本原理ppt课件
元
左右两边门都关闭，两锁闭继电器
接点闭合，送回24V电压给ATP，
否则，不能送回24V电压，ATP车
载单元通过检测是否送回该电压来
26
判断两车门是否关闭。
强行开门按钮
ATP接口
ATP车载单元向强行开门按钮接点输送24V电压，当强 行按钮被按压，接点闭合，24V电接地，ATP车载系统 通过检测该电压是否接地来判断强行开门按钮是否被按 压。
或者按压强行开门按钮，ATP才允许开门，ATP
送电压给车辆上相关继电器，当送的是110V时候，
车门打开，否则，车门不能打开。
32
三、ATO子系统的工作 原理
33
ATS 定位系统
ATO
ATP 测速 传感器
驱动、制动 控制设备
列车数据
34
ATO子系统的主要功能
1、速度调节功 能
2、车站程序对位停车控 制
后退监督
报文监 督功能
设备监 督功能
24
主控钥匙开关
ATP接口
双通道 主控钥匙开关
+110
车
ATVP车
辆
载单元
主控钥匙开关打开，接点闭合，
ATP检测到DC110V电压，
ATP激活；
主控钥匙开关没打开，接点没 闭合，ATP检测不到DC110V 25
门控接点
左门锁闭
ATP接口
右门锁闭
+24V
车辆
ATP车载单
后续列车制动曲线 先行列车
保护段
11
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
列车运行自动控制(ATC)系统
功能
（1）集中控制功能 （2）集中显示功能 （3）列车运行时刻表管理功能 （4）运行数据记录与统计功能 （5）仿真功能 （6）监测与报警功能
ATS系统设备
ATP——列车自动防护子系统
ATP子系统是ATC系统的核心和关键。 ATP子系统具有实现列车的间隔控制、超速防护、
进路的安全监控、车门和站台屏蔽门的控制等功 能。
转换 （8）记录运行信息
ATS——列车自动监控子系统
ATS子系统主要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。
它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监 督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运 行图时及时做出反应（提出调整建议或者自动修 整运行图）。
通过ATO的接口，向旅客提供运行信息通报（列 车到达、出发时间、运行方向、中途停靠站 名……）。
当检测到列车的速度为零，列车向地面送出列车 停站信号，列车收到开门信息，使相应的门控继 电器动作；
司机按压与门控继电器相对应的门控按钮后，才 可打开列车车门。
不同闭塞制式的ATC系统
按闭塞制式，城市轨道交通ATC可分为：固定闭 塞式ATC系统、准移动闭塞式ATC系统和移动闭 塞式ATC系统。
ATP轨旁功能
负责列车安全间隔和生成报文 ，完成任务对列车安全运行授 权许可的发布和报文的准备
1 列车安令间隔功能
保持列车之间的最小安全距 离，发出运行授权。在进路 已经排列，联锁功能中才发 出列车运行授权.
2 报文生成功能
完成整理数据、准备和格式 化要传送到ATP车载设备的 报文，并决定传输方向。 .
ATS子系统根据联锁信息，列车自动办理进路。用 以指挥和监督列车的运行。它根据列车运行计划， 制定实时运行图，指挥列车的运行，包括办理列 车进路，控制列车发车时间，改变运行区间的模 式等；同时实时收集列车运行信息及线路的各种 信息，包括车次号、目的地号。由控制中心计算 机系统进行实时跟踪，并显示在中心表示盘上。
列车运行自动控制(ATC)系统ppt课件
站信号控制的重要参数，据此可以为列车自动排列进
路。在运行过程中，系统将各次列车的目的地号，传
送给车站信号设备，以控制列车进路，所以车次号是
列车描述中很重要的部分。 司机号由司机在车上人工输入，并通知调度人员，
说明哪一位司机在操纵哪一列车。 列车号的设置，是为了使系统跟踪列车的运行，从
而产生车辆运行里程报告。
精选课件
13
(3)ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实 14 现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：
ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO 车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生 成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报 文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功 能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统 和司机提供接口。
精选课件
12
13➢ATC系统的功能
(1)ATS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、道岔和信号的控制，将进路、 轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。 联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。
精选课件
8
移动闭塞具有如下特点：
9
灵活：制动的起点和终点是动态的，与轨旁设备数 量及行车间隔关系不大
高效：可实现较小的行车间隔
先进：可实现车地双向通信，易于实现无人驾驶。
安全：列车间隔按照后续列车在当前速度下所需的 制动距离加上安全余量计算而得。
舒适：没有固定分区，行车间隔是动态的，并随前 一列车的移动而移动，速度限制连续变化。
路。在运行过程中，系统将各次列车的目的地号，传
送给车站信号设备，以控制列车进路，所以车次号是
列车描述中很重要的部分。 司机号由司机在车上人工输入，并通知调度人员，
说明哪一位司机在操纵哪一列车。 列车号的设置，是为了使系统跟踪列车的运行，从
而产生车辆运行里程报告。
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13
(3)ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实 14 现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：
ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO 车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生 成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报 文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功 能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统 和司机提供接口。
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13➢ATC系统的功能
(1)ATS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、道岔和信号的控制，将进路、 轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。 联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。
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移动闭塞具有如下特点：
9
灵活：制动的起点和终点是动态的，与轨旁设备数 量及行车间隔关系不大
高效：可实现较小的行车间隔
先进：可实现车地双向通信，易于实现无人驾驶。
安全：列车间隔按照后续列车在当前速度下所需的 制动距离加上安全余量计算而得。
舒适：没有固定分区，行车间隔是动态的，并随前 一列车的移动而移动，速度限制连续变化。
列车运行自动控制
固定闭塞ATC系统
固定闭塞速度码模式（台阶式）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。 目标距离码模式（曲线式）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，他们具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。
不同闭塞制式的ATC系统
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202X
ATC 系统的组成
ATC 系统的设备组成 现场轨旁设备、车载信号设备、控制中心及车站信号设备 ATC系统的功能组成 ATO、ATS、ATP
ATC系统控制框图
中央控制室
功能
停车点防护 速度监督与超速防护 列车间隔控制 测速与测距 车门控制 其他功能：紧急停车、给出发车命令、列车倒退控制
ATO系统是提高城市交通列车运行水平的技术措施
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ATO系统自动驾驶+ATP系统＝自动驾驶
添加标题
机车装上ATO后，就可用2种方式运行：手动或自动
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司机人工驾驶+ATP系统＝手动驾驶
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01
02
03
04
功能
停车点的目标制动 打开车门 列车从车站出发 列车加速 区间内临时停车 限速区间 司机手动驾驶及由ATO系统驾驶之间可在任何时候转换 记录运行信息
可实现车地双向通信，易于实现无人驾驶。
舒适
先进
可实现较小的行车间隔
高效
灵活
安全
四、不同闭塞制式的ATC系统
ATC系统分类
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。
按车载信号传输方式可分为：连续式和点式。
按闭塞方式可分为：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、记录司机操作。
列车自动控制系统ATC系统基本原理教学课件
速度控制精度：通过精确的速度控制，实现列车运行速度的精确控制， 提高列车运行效率和安全性
列车制动控制原理
列车制动控制 原 理 是 ATC 系 统的核心部分， 负责控制列车 的制动和加速。
列车制动控制 原理包括制动 力分配、制动 力控制和制动 力释放三个部
分。
制动力分配是 根据列车的载 重、速度、坡 度等因素，合 理分配制动力， 保证列车的平
稳运行。
制动力控制是 根据列车的运 行状态，实时 调整制动力， 保证列车的安
全运行。
制动力释放是 在列车停车后， 释放制动力， 保证列车的平
稳启动。
Part Four
列车自动控制系统 ATC系统应用
ATC 系 统 在 城 市 轨 道 交 通 中 的 应 用
自动控制：实 现列车的自动 驾驶和自动调
ATC 系 统 在 磁 悬 浮 铁 路 中 的 应 用
磁悬浮铁路的特 点：高速、低噪 音、低振动
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的作用： 保证列车安全、 高效运行
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的功能： 自动控制列车速 度、自动调整列 车间距、自动控 制列车进站、自 动控制列车出站
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的优势： 提高列车运行效 率、降低运营成 本、提高乘客舒 适度
案例分析：通过对某磁悬浮铁路ATC系统的应用案例进行分析，了解ATC系统在磁悬浮铁路中 的应用原理和效果。
案 例 四 ： 其 他 领 域 ATC 系 统 应 用 案 例 分 析
航空领域：飞机自动控制系统 航海领域：船舶自动控制系统 工业领域：自动化生产线控制系统 医疗领域：医疗设备自动控制系统
THANKS
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列车制动控制原理
列车制动控制 原 理 是 ATC 系 统的核心部分， 负责控制列车 的制动和加速。
列车制动控制 原理包括制动 力分配、制动 力控制和制动 力释放三个部
分。
制动力分配是 根据列车的载 重、速度、坡 度等因素，合 理分配制动力， 保证列车的平
稳运行。
制动力控制是 根据列车的运 行状态，实时 调整制动力， 保证列车的安
全运行。
制动力释放是 在列车停车后， 释放制动力， 保证列车的平
稳启动。
Part Four
列车自动控制系统 ATC系统应用
ATC 系 统 在 城 市 轨 道 交 通 中 的 应 用
自动控制：实 现列车的自动 驾驶和自动调
ATC 系 统 在 磁 悬 浮 铁 路 中 的 应 用
磁悬浮铁路的特 点：高速、低噪 音、低振动
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的作用： 保证列车安全、 高效运行
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的功能： 自动控制列车速 度、自动调整列 车间距、自动控 制列车进站、自 动控制列车出站
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的优势： 提高列车运行效 率、降低运营成 本、提高乘客舒 适度
案例分析：通过对某磁悬浮铁路ATC系统的应用案例进行分析，了解ATC系统在磁悬浮铁路中 的应用原理和效果。
案 例 四 ： 其 他 领 域 ATC 系 统 应 用 案 例 分 析
航空领域：飞机自动控制系统 航海领域：船舶自动控制系统 工业领域：自动化生产线控制系统 医疗领域：医疗设备自动控制系统
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列车运行自动控制(ATC)系统方案
01
02
03
高效性
ATC系统需要具备高效的 控制能力，能够实现对列 车运行的精确控制，提高 列车运行效率。
安全性
系统需要保证列车运行的 安全，通过自动监测和预 警功能，及时发现并处理 潜在的安全隐患。
智能化
ATC系统需要具备智能化 的决策能力，能够根据实 际情况自动调整列车运行 策略，优化运行效果。
当前列车运行中存在效率不高的 问题，如列车晚点、运行速度不 稳定等，影响了乘客的出行体验
。
安全问题
列车运行中存在一定的安全隐患， 如人为操作失误、设备故障等，需 要通过技术手段进行改进和优化。
智能化水平不足
当前列车运行控制主要依赖人工操 作，智能化水平较低，难以满足未 来城市轨道交通的发展需求。
自动控制(ATC)系统需求
02
ATC系统架构设计
整体架构设计思路
基于分布式控制系统
实现列车运行的高效、安全和可靠控 制。
模块化设计
各功能模块独立设计，降低系统复杂 性和耦合度，提高可维护性。
分层架构设计
将系统划分为物理层、数据链路层、 网络层、传输层和应用层，便于管理 和维护。
关键功能模块划分
列车自动防护（ATP）模块
故障诊断机制及预警处理流程
故障诊断机制
结合实时状态监测数据和历史数 据，采用模式识别、统计分析等
方法进行故障诊断。
预警处理流程
根据故障诊断结果，制定相应的 预警处理流程，包括预警级别设 定、预警信息发布、应急处理措
施等。
远程故障诊断系统
建立远程故障诊断系统，实现列 车运行状态的远程实时监测与故 障诊断，提高列车运行安全性。
安全性保障措施
列车运行安全监测
ATC（列车自动控制系统）
ATC（列车自动控制系统）ATC系统列车自动控制（ATC）系统是城市轨道交通信号系统的最重要的组成部分，它实现行车指挥和列车运行自动化，能最大程度地保证列车运行安全，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度。
ATC系统的技术含量高，运用了许多当代重要的科技成果。
目前我国城轨交通的ATC系统基本上都是国外引进，有法国的阿尔斯通公司、德国西门子公司等等。
ATC系统组成ATC系统组成：包括三个子系统，建成“3A”：列车防护系统（ATP）、列车自动运行系统（ATO）、列车自动监控系统（ATS）或调度集中（CTC）。
ATC系统功能（1）ATS功能－－自动或人工控制线路，向列车调度员和外部系统提供信息。
（2）联锁功能－－响应来自ATS的命令，管理进路、道岔和信号控制。
（3）列车检测功能－－通过轨道电路完成列车数据检测。
（4）ATP/ATO功能－－受联锁约束根据ATS的要求实现列车运行控制。
ATC 有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。
（5）PTI功能－－传输收集数据传送ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号码和列车位置数据，以优化列车运行。
ATP系统系统的基本概念ATP即列车运行超速防护或列车速度监督系统。
主要功能：对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车之间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入、与ATS、ATO及车辆系统接口并进入信息交换。
ATP是ATC的基本环节，属于故障——安全系统，必须符合故障——安全的原则。
ATP功能（1）ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文，完成对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备，这些报文包括安全、非安全和信号信息等。
（2）ATP传输功能负责发出报文信号，包括报文和ATP车载设备所需的其他数据。
（3）ATP车载功能负责列车安全运行、自行驾驶，并提供信号系统和司机间的接口。
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ATC系统综述
连续式ATC系统 连续式ATC系统可分为有线与无线两大类
采用轨道电路的连续式ATC系统
ATC系统有速度码系统和距离码系统两种
速度码系统通常使用频分制方法，采用的是 移频轨道电路，即用不同的频率来代表不同的 允许速度。
ATC系统综述
距离码系统从地面传至车上，是前方目标 点的距离等一系列基本数据，车载计算机 根据地面传至车上的各种信息(包括区间的 最大限速、目标点的距离、目标点的允许 速度、区间线路的坡度等)以及储存在车载 单元内的列车自身的固有数据(如：列车长 度、常用制动及紧急制动的制动率、测速 及测距信息等)，实时计算出允许速度曲线， 并按此曲线对列车的实际运行速度进行监 控。
ATC系统综述 采用轨间电缆的ATC系统 – 利用轨间铺设的电缆传输信息。控制中 心储存线路的固定数据，区间线路坡度、 弯道、缓行区段的位置及长度等。 – 该类ATC系统主要由控制中心设备、轨 间传输电缆及车载设备组成。
ATC系统综述
无线ATC系统 无线通信有采用波导管、漏泄电缆和无线空间 天线三种方式。 地面编码器生成编码信息，通过天线向车上发 送。信号显示控制接口负责检测要发送的信号 显示，并从已编程的数据中选出有用数据送编 码器，同时选出与限制速度、坡度、距离等有 关的轨道数据。编码器用高安全度的代码将这 些数据编码，经过载波调制，馈送至无线通道 向机车发送。车上接收设备接收限制速度、坡 度、距离后，由车载计算机计算出目标速度， 对机车进行监控。
列车驾驶模式转换 列车驾驶模式转换的规定 ①ATC系统控制区域与非ATC系统控 制区域的分界处，应设驾驶模式转换区(或 称转换轨)，转换区的信号设备应与正线信 号设备一致。 ②驾驶模式转换可采用人工方式或自 动方式，并应予以记录。当采用人工方式 时，其转换区域的长度宜大于一列车的长 度。当采用自动方式时，应根据ATC系统 的性能特点确定转换区域的设置方式。
ATC系统综述 • 控制模式间的转换
转换至车站操作。 强制转换至车站操作。 转换至控制中心ATS操作
ATC系统综述 • 驾驶模式及模式转换 驾驶模式 列车自动运行驾驶模式； 列车自动防护驾驶模式； 限制人工驾驶模式； 非限制人工驾驶模式。 还有自动折返驾驶模式。
ATC系统综述
固定闭塞式ATC系统 准移动闭塞式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱTC系统 移动闭塞式ATC系统。
ATC系统综述 不同结构的ATC系统 点式ATC系统 连续式ATC系统
ATC系统综述
• 点式ATC系统的基本结构
地面应答器 轨旁电子单元(LEU，又称为信号接口) 车载设备。
ATC系统综述
点式ATC系统的基本原理 点式ATC系统的车载设备接收信号点或标志点 的应答器信息，还接收列车速度和制动压力 信息，输出控制命令和向司机显示。地面应 答器向列车传送每一信号点的允许速度、目 标速度、目标距离、线路坡度、信号机号码 等信息。车载中央控制单元根据地面应答器 传至车上的信息以及列车自身的制动率 (负加 速度)，计算得出的两个信号机之间的速度监 控曲线。
ATC系统综述 ③ATC系统宜具有防止列车在驾驶模式转 换区域，未将驾驶模式转换至列车自动运行驾 驶模式或列车自动防护驾驶模式，而错误进入 ATC系统控制区域的能力。 ④为保证行车安全，在ATC控制区域内， 使用限制模式或非限制模式时应有破铅封、记 录或特殊控制指令授权等技术措施。
ATC系统综述
• ATC系统选用原则 ATC系统应采用安全、可靠、成熟、先进的 技术装备，具有较高的性能价格比； 城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞 式ATC系统或移动闭塞式ATC系统，也可以 采用固定闭塞式ATC系统。 ATC系统构成水平的选择按前述原则执行。
ATC系统综述
• 不同闭塞制式的ATC系统
ATC系统综述
• ATC系统控制模式 控制中心自动控制模式； 控制中心自动控制时的人工介入控制或利用ATC 系统的人工控制模式； 车站自动控制模式； 车站人工控制模式。 以上控制等级遵循的原则是：车站人工控 制优先于控制中心人工控制、控制中心人工控制 优先于控制中心的自动控制或车站自动控制。
ATC系统综述
ATC系统综述
• ATC系统的水平等级 为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内 外的运营经验，一般最大通过能力小于30对／h 的线路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自 动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的 线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的 CTC(调度集中)系统。最大通过能力大于30对／ h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指 挥和列车运行自动化。
城市轨道交通信号与通信系统
-----列车自动控制（ATC）系统
内容提要
• • • • • •
1.掌握ATC系统的组成和功能 2.掌握ATC系统控制模式转换条件 3.了解不同制式ATC系统的特点 4.掌握ATP的基本概念 5. 掌握ATP设备的组成及功能 6.熟悉ATP的基本工作原理
ATC系统综述
• ATC系统的组成和功能 列车自动控制(ATC-Automatic Train Control)系统包括三 个子系统：列车自动防护(ATP-Automatic Train Protection)、列车自动运行(ATO-Automatic Train Operation)、列车自动监控(ATS-Automatic Train Supervision)。 ATS功能 联锁功能 列车检测功能 ATC功能 PTI(列车识别)功能。
ATC系统综述
地车之间的数据传递 地面-车上应答器之间的数据传递是一种按协议 的串行数码传输方式，电码以频移键控方式传送， 为了防止干扰，载频通常在800kHz-1MHz之间， 数码速率一般为50kbit／s。信息码一般包括以 电码组合的方式来传递有关信息。 点式ATC系统的主要缺点是信息传递的不连续性， 有时会对列车运行造成不利影响。