第06章列车自动驾驶(ATO)系统方案

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(完整版)列车运行控制作业2

作业2（四、五、六章）一、填空：1.列车自动控制系统（ATC）包含三个子系统：（列车自动防护）、（列车自动驾驶）（列车自动监控）。

2.城市轨道交通行车自动化的功能包括低级阶段功能和高级阶段功能。

低级阶段的基本功能是由（自动闭塞、自动停车、车站联锁和高度集中控制）来完成的；高级阶段的基本功能则叠加了（行车指挥自动化和列车运行自动化中的ATO系统以及若干自动检测设备）。

3.ATC系统应包括下列控制等级：（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CTC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）。

4.ATO子系统主要用于实现“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），送出车门和站台安全门开关信号，使列车以最佳工况安全、正点、平稳地运行。

5.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。

6.ATO为（非故障）（填是否故障——安全）系统，其控制列车自动运行，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）。

7.ATO具有一个（双向）（填写“单向”或“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）。

8.ATO模式即（ATO自动运行模式），此模式是正线上列车运行的正常模式，即用于正线上列车的正常运行。

在这种模式下，列车在车站之间的运行是自动的，不需司机驾驶，司机只负责（监视ATO显示），监督车站（发车和车门关闭），以及列车运行所要通过的（轨道、道岔和信号）的状态，并在必要时人工介入。

9.SM模式即（ATP监督人工驾驶模式），是一种受保护的人工驾驶模式。

列车自动驾驶ATO系统

信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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2．列车自动折返控制
自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在折返站使用，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。列车收到折返许可后，自动进入自动折返模式。授权经驾驶室人机接口( 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。
若采用ATO自动运行折返模式，在司机按压ATO 启动按钮后，列车自动驶入折返轨，并改变车头和轨道电路发送方向；在折返轨至发车站台的进路排列完成后，再次按压ATO启动按钮，列车自动驶入发车站台，并精确地停在发车站台，此时，ATO车载设备即退出自动折返模式。
若采用ATO无人自动折返模式，只有在司机下车后按压站台上的无人折返按钮后，才能实施自动列车折返运行。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，输出使列车制动和牵引的控制命令。
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2．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中的列车自动调整(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。
设备，以及提供车站标识和车站停车状态信息的ATO车辆报告系统设备等。
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6.3 ATO系统的功能及其工作原理
ATO系统的功能分为基本控制功能和服务功能。基本控制功能包括：列车自动驾驶、自动折返和车门控制三个功能。其他辅助功能包括：列车定位修正、巡航／惰行、列车识别(PTI)支持功能等。

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
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ATO系统介绍

2城际ATO系统需求分析2.1.城际铁路ATO功能需求分析根据上文城市轨道交通ATO系统提及的功能，下文主要进行城际线ATO 的功能需求分析。

(1)列车自动驾驶功能本文提及的城际线最高运行速度为200km/h，线路长度一般在100km左右。

和城市轨道交通类似，城际轨道交通也存在客流量巨大，站站停车的情况，这就要求列车频繁地进行启动、加速、制动、减速等操作，同时还需要满足准点、舒适、节能运行，这些对驾驶要求极高，使司机承受很大的体力、精神压力。

因此完全有必要研发城际线列车自动驾驶系统，取代司机驾驶列车运行，一方面减轻司机工作压力，同时也提升列车运营能力。

可通过对增加ATO车载设备，同时在CTC S-2列控系统地面应答器组内增加相关线路数据报文，实现列车自动驾驶功能。

(2)列车精确停车功能城际铁路站台上也设有屏蔽门，因此，列车驾驶必须要实现精确停车。

城际铁路站间距离短，运量大，频繁起停车，仅靠司机人工驾驶很难保证精确停车。

因此，ATO系统的精确停车功能显得极其重要可以在车站股道内适当距离进行应答器布置，提高ATP系统的测距精度，提升对停车点的控制精度，实现列车精确停车功能。

(3)列车车门管理功能和地铁类似，城际铁路车运行控制系统具有车门监控功能。

通过ATP 和ATO系统与车辆系统的联动，对车门实现安全控制。

列车车门管理功能应在ATP的监控之下实现，通过ATO子系统请求指令控制车门打开。

2.2. ATO系统定义列车自动驾驶子系统ATO ( Automatic Train Operation )是ATC系统的重要子系统，它完成列车的自动调速包括牵引、巡航、惰性、制动、停车以及车门开关的控制功能，实现正线、折返线以及出入段(场)线运行的自动控制，实现区间运行时分的调整控制。

ATO系统按照系统设定的运行曲线，根据ATS系统的指令选择最佳运行工况，确保列车按运行图运行，实现列车运行自动调整和节能控制。

ATO系统功能依靠ATO系统自身及信号各子系统协调共同完成。

第06章列车自动驾驶(ATO)系统教材

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2．列车自动折返控制自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在折返站使用，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。列车收到折返许可后，自动进入自动折返模式。授权经驾驶室人机接口( 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。若采用ATO自动运行折返模式，在司机按压ATO 启动按钮后，列车自动驶入折返轨，并改变车头和轨道电路发送方向；在折返轨至发车站台的进路排列完成后，再次按压ATO启动按钮，列车自动驶入发车站台，并精确地停在发车站台，此时，ATO车载设备即退出自动折返模式。若采用ATO无人自动折返模式，只有在司机下车后按压站台上的无人折返按钮后，才能实施自动列车折返运行。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，输出使列车制动和牵引的控制命令。
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5)限速区间控制临时性限速区间的数据由轨旁设备报文传输给ATP车载设备，再由ATP车载设备将减速命令经ATO系统传达给动车驱动、制动控制设备。此时ATO车载设备的功能犹如ATP系统与驱动、制动控制设备之间的一个接口。对于长期的限速区间，数据可事先输入ATO系统，在执行自动驾驶模式时，ATO系统会自动考虑该限速区间的控制。
第6章列车自动驾驶（ATO）系统
信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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6.1 ATO系统的基本概念
ATO系统为非故障一安全系统。系统主要目的是模拟最佳的司机驾驶，实现高质量的自动驾驶，控制列车自动运行，提高列车运行效率，提高列车运行的舒适度，节省能源。 ATP系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障，ATO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。 ATO系统采用的基本功能模块与ATP系统相同。 ATO系统接收前车信息、目标距离、轨道信息、坡度信息以及控制中心指令等所有信息，车载计算机对信息进行处理，以优化列车的控制。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。当列车处于自动驾驶模式时，车载ATO运用牵引和制动控制，实现列车的自动运行。

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？

列车运营关键岗位应急处置仿真系统AT0-驾驶操作指导手册

12驾驶操作2.1列车驾驶操作虚拟列车驾驶台系统启动完成后，将显示下列画面。

系统界面界面布局V1显示器显示线路轨道前景；V2区域显示HMI与DDU界面，可以相互切换；V3区域显示操作台操作按钮、开关、指示灯和仪表。

2.1.1列车准备1)列车激活点击左侧显示器上的[辅助显示器]，系统将显示虚拟列车界面辅助显示器继续点击下方的开关部分，系统将显示列车电器柜的开关部分画面。

2列车激活操作将面板上旋转开关“列车激活”旋转至“合”位激活列车。

列车激活后，列车由蓄电池供电，虚拟列车面板上Tc1车电气柜中的电池电压表将显示电压110V。

随后，关闭虚拟列车窗口。

此时操纵台上的显示如下图，此时HMI显示无效。

列车激活后显示2)司机室占用将主控制器钥匙插入主司机控制器的钥匙开关中并且旋转至“开”位。

注意，只有在司机控制器的控制手柄和方向手柄均处于0位时，钥匙才可被操作。

3此时HMI有显示。

列车准备工作完成后显示界面3)升弓“降弓”按钮被点亮，表示受电弓都是降下的。

按下“升前弓”按钮，将前受电弓升起。

受电弓一旦升弓，按钮将被点亮，表示受电弓已经升到位。

接着按下“升后弓”按钮，将后受电弓升起。

后受电弓一旦升弓，按钮将被点亮，表示受电弓已经升到位。

此时，网压将显示出有网压（大约为1,500V）。

升弓44)合主断“断主断”按钮被点亮表示高速断路器处于“分”的状态。

按下“合主断”按钮，按钮被点亮，表示高速断路器合上。

高速断路器仅在受电弓均升起的情况下才可被合上。

合主断5)缓解停放制动“停放制动施加”按钮被点亮表示停放制动已经施加。

按下“停放制动缓解”按钮，缓解停放制动，按钮被点亮，表示停放制动已经缓解。

5停放制动缓解6)紧急制动复位初始情况下，紧急制动为是施加状态。

将司机控制器的控制手柄放置除“快制”以外的位置，可复位紧急制动。

此时TOD上显示EB为OK。

紧急制动复位7)信号模式改变当司机室占用后，经过一段时间，ATC系统启动完成，TOD上显示ATP，ATO 为OK。

第6章列车自动驾驶系统

第6章列车自动驾驶系统ATO目录第1节列车自动驾驶系统概述 (2)第2节 ATO系统的组成 (3)一、ATO系统车载设备 (3)二、列车自动驾驶系统地面设备 (6)第3节 ATO驾驶模式与模式转换 (7)一、列车驾驶模式 (7)二、列车驾驶模式转换 (9)第4节 ATO系统的功能及其工作原理 (9)一、 ATO系统基本控制功能 (10)2. ATO系统服务功能 (12)第1节列车自动驾驶系统概述人工驾驶列车运行时，列车驾驶员操纵列车驾驶手柄，控制列车运行，实现列车加速、减速和停车。

列车自动驾驶系统，即ATO系统，主要实现“地对车控制”，实现正常情况下高质量的自动驾驶，提高列车运行效率，提高列车运行舒适度，节省能源。

列车自动驾驶系统实现列车自动驾驶，它需要列车自动防护系统ATP和列车自动监控系统ATS提供支持。

•列车自动防护系统向列车自动驾驶系统提供列车的运行速度、线路允许速度、限速和目标速度，以及列车所处位置等基本信息；•列车自动监控系统向列车自动驾驶系统提供列车运行作业和计划。

列车自动驾驶系统取代驾驶员人工驾驶，实现列车自动驾驶，有效地提高了列车的运营效率，降低了驾驶员的劳动强度，是城市轨道交通运营作业自动化的重要体现。

列车自动驾驶系统对列车进行控制，使得列车驾驶处于最佳的运行状态，列车运行更加平稳，可以有效提高运营效率，降低列车运行能耗。

第2节 ATO系统的组成列车自动驾驶系统是非故障-安全系统，由车载设备和地面设备组成。

一、ATO系统车载设备车载设备包括：车载ATO模块、ATO车载天线、人机界面。

(1)车载ATO模块车载ATO模块从车载ATP子系统获得必要的信息，如列车运行速度和列车位置等，车载ATO模块软件对这些数据进行实时处理，计算出列车当前所需的牵引力或制动力，向列车发出请求，列车牵引或制动系统收到请求指令后，对列车施加牵引或制动，对列车进行实时控制。

车载ATO模块与列车的牵引和制动系统相互作用，实现列车在站台区精确对位停车。

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信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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பைடு நூலகம் 6.3.1 基本控制功能及原理
1．列车自动驾驶控制
列车自动驾驶控制功能，就是实现列车自动驾驶模式下的列车启动、加速、制动，车站发车、定位停车，区间限速、临时停车和车门、屏蔽门开启的自动控制。
1)自动调整列车运行速度
在列车自动驾驶模式下，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运行，并尽可能减少牵引、惰行和制动之间的转换。
处于活动状态，向轨旁设备传输信息。
信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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ATO系统具有精确定位停车系统，这个系统为列车提供精确的位置信息，使列车实现精确停车。精确定位停车系统包括车底部的标志线圈和对位天线，以及沿每个车站站台设置的一组地面标志线圈。
ATO系统需要实现自动向列车内作目的地及其线路信息广播，并向车内显示屏提供车站信息。所以ATO系统设备还包括列车广播系统设备、车厢信息显示
当列车处于自动驾驶模式时，车载ATO运用牵引和制动控制，实现列车的自动运行。
信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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6.2 ATO系统的设备组成
ATO系统主要由轨旁设备和车载设备两部分组成。
ATO系统轨旁设备通常兼用ATP轨旁设备，接收与列车自动运行有关的信息。ATO系统车载设备由设在列车每一驾驶室内的ATO控制器（包括司机控制台）及安装在驾驶室车体下的两个ATO接收天线和两个ATO发送天线组成，还包括一些其他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柜内，车载单元采用非故障一安全的一取一配置方式。
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ATO系统具有一个地车双向通信系统，通过车载ATO天线和地面ATO环线，使列车经控制中心与车站的ATS系统连接，接受控制命令（如列车的运行调整、目的地的变更命令等），实现列车的最佳运营控制，完成程序停车、运行图和时刻表调整、轨旁／列车数据交换、目的地和进路控制等ATO功能。ATO车载通信系统在所有驾驶模式中
设备，以及提供车站标识和车站停车状态信息的ATO车辆报告系统设备等。
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6.3 ATO系统的功能及其工作原理
ATO系统的功能分为基本控制功能和服务功能。基本控制功能包括：列车自动驾驶、自动折返和车门控制三个功能。其他辅助功能包括：列车定位修正、巡航／惰行、列车识别(PTI)支持功能等。
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4)区间临时停车
如区间内列车运行前方有事故或车，由ATP 系统给出目标点位置及制动曲线，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，使列车临时停在目标点前方10m左右。此时车门还是由ATP系统锁住的。一旦运行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。在危险情况下，例如按下紧急停车按钮，或是因常用制动不充分而使列车超过紧急制动曲线，所规定的制动距离由ATP启动紧急制动，ATO向司机发出视觉和音响警报，5S以后音响警报自动停止。
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3)车站自动发车
在列车自动驾驶模式下，当发车安全条件符合时（如关闭了车门等），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，该牵引控制可使列车平稳加速。
ATP系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障，ATO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。
ATO系统采用的基本功能模块与ATP系统相同。 ATO系统接收前车信息、目标距离、轨道信息、坡度信息以及控制中心指令等所有信息，车载计算机对信息进行处理，以优化列车的控制。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。
停军位置的误差降到0.5m以下。
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车站定点停车是靠一组地面标志线圈（或称标志器）提供至停车点的距离信息，标志线圈（也是应答器）设置的多少可视定位停车精度而异，一般为3～4 个，图6-3为地面停车标志器布置示意图。当列车正向运行经过第一个标志线圈时，列车接收停车标志信息，启动定点停车程序，产生第一制动模式曲线，按此制动曲线停车，列车离定位停车点较远；当列车驶抵中间标志器时，产生第二制动模式曲线，并对第一阶段制动进行缓解控制，以使列车离停车点更近；当列车收到内方标志器传来的停车信息时，产生第三制动模式曲线，列车再次进行缓解控制，使列车离定位停车点的距离更近；当列车收到站台标志器送来的校正信息时，即转入停车模式，产生第四制动模式曲线，列车再次缓解制动控制。经多次制动、缓解控制，确保列车定位停车的精度控制在规定的范围之内，当车载定位天线与地面定位天线对齐时，立即实施全常用制动，将车停住。
信号与通信概论第 6 章列车自动驾驶系统
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2)定位停车点的目标制动
在列车自动驾驶模式下，以车站停车点作为目标点，当停车特征被启动后， ATO系统基于列车速度、预先决定的制动率和距停止点的距离计算出一个制动曲线，并采用最合适的减速度（制动率）使列车准确、平稳地停在规定的停车点。与列车定位系统相配合，可使
第6章列车自动驾驶（ATO）系统
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6.1 ATO系统的基本概念
ATO系统为非故障一安全系统。系统主要目的是模拟最佳的司机驾驶，实现高质量的自动驾驶，控制列车自动运行，提高列车运行效率，提高列车运行的舒适度，节省能源。