列车自动控制系统(ATC)

上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程上海城市轨道交通列车ATC信号与CBTC信号的发展在简要论述上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程后，着重阐明解决多制式信号系统间的互联互通问题的技术策略。

基于通信的列车控制(CBTC)信号系统代表了城市轨道交通ATC系统的一个发展方向。

提出了CBTC的具体实施建议。

、传统信号系统与列车自动控制系统信号系统即列车控制系统。

传统信号系统主要包括区间(站间)闭塞、车站联锁、机车信号、超速防护以及以调度集中(CTC)为主的中央调度控制系统。

列车自动控制(ATC)系统为现代信号系统，主要包括列车自动防护(ATP)、列车自动监控(ATS )与列车自动运行(ATO)子系统，乃至无人驾驶(Driverless)列车控制新技术。

ATP为整个ATC系统的安全核心，负责列车间的安全间隔、超速防护及车门控制。

主要包括轨旁联锁(车站与区间)、车载等设备。

ATP的系统制式有不同分类方式：按控制方式分，有台阶式、曲线式；按传输方式分，有点式、连续式；按闭塞方式分，有固定式、准移动式与移动式。

ATS为ATC系统的上层管理部分，负责监督、控制协调列车运行，根据客流与实际运行情况，选定并维护运行图，自动或人工调整停站或区间运行时间，并与管理信息系统和旅客向导系统接口。

ATS子系统主要由中央计算机及相关显示、控制与记录设备以及车站ATS设备构成。

ATO需在已装备ATP子系统的条件下使用，负责自动控制列车车速调整列车运行、形成平滑控制牵引力和制动力的指令、在一定精度范围内对位停车等。

它有利于列车节能并提高旅客乘坐的舒适度和减轻司机的劳动强度。

2、列车运行间隔控制与闭塞方式列车运行间隔是轨道交通系统的重要指标，反映了系统的最大载客能力，并直接影响系统的设计标准与复杂程度，从而影响造价，同时还隐含系统的适应性或灵活性。

列车运行间隔的控制是列车控制的核心，以故障-安全原则并对其进行量化、认证(包括硬件、软件及系统)，确保系统的可靠性、安全性与可用度，达到安全与效率的统一。

ATC系统ATC系统应实现以下几部分功能：1、ATS子系统ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。

ATS系统应在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：（1）通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、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。

（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ATS发送识别号等信息。

（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，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自动信号控制，由车站人工进行进路控制。

（7）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、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。

（8）能在中央专用设备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。

能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打印。

（9）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。

（10）应可具备自动/人工运行调整功能（11）应可具备时刻表编制和管理功能（12）应可具备系统状态显示功能（13）应可具备列车运行及信号设备的监视和报警功能（14）应可具备运行信息的记录、统计和回放功能2、ATO子系统ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，在ATP系统的保护下，要求能够根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。

具体要求如下：（1）自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。

城市轨道交通信号系统ATC城市轨道交通信号系统城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：— 列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）— 列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）— 列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）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，构成一个以安全设备为基础，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。

一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：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（曲线式）。

2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。

3、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。

二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。

列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。

固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。

1、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GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，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，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。

列车自动控制系统(ATC)(5)——实例展示（ZZX编辑）zzx 发表于: 2008-8-15 09:52 来源: 中国铁路博客列车自动控制系统(ATC)(5)——实例展示前面介绍了列车自动控制ATC的相关知识，本文将通过上海阿尔卡特公司ATC的一些现场图片对整个系统做更详细的介绍，以便大家有更加直观的认识。

一、阿尔卡特ATC的组成阿尔卡特ATC采用了前面介绍的移动闭塞原理，其结构图和移动闭塞示意图分别如下所示：图1 ATC系统结构图2 移动闭塞原理图3 移动授权限制1、系统工作流程(1)在人工模式和轨旁信号机防护模式下，车载控制器借助安装于轨道上的应答器及来自车载设备（速度传感器和加速度计）的数据信息来确定列车位置我的火车站。

(2)车载控制器会有一个轨道数据库，包含许可速度、应答器位置及信号机等信息我的火车站。

(3)在检测到两个连续应答器后，列车确定位置我的火车站。

(4)如果只有一个应答器未被检测到，列车继续运行。

(5)应答器间实际距离与测量距离不符，且超出容限、连续两个应到器未被检测到、以外检测到应答器车载控制器在信号机防护模式下都会产生紧急制动。

2、移动闭塞特点(1)实现更大运能，减小列车间隔距离(2)允许多辆列车占用同一区间(3)列车保持安全距离二、中央设备1、列车自动监控（ATS）(1)是一个向中央调度人员提供人机借口的非安全系统(2)本地ATS设备放置于拥有区域控制器的各个车站的机房中2、ATS功能(1)接收每辆车的位置和状态报告(2)监控和显示ATC设备的状态(3)对于每辆列车都向区域控制器发送进路请求(4)采集数据，用于管理报告、维护和运行分析(5)数据事件记录3、ATS设备的主要组成(1)ATS服务器计算机（有两台服务器，主用服务器故障，系统会自动切换到备用服务器）(2)ATS工作站（中央调度员通过工作站与ATC系统实现人机接口，调度员必须登陆并输入一个有效的访问ID及密码才可有权使用命令）(3)数据记录器（记录所有报警、事件和调度命令）(4)网络管理计算机（用于监控数据通信系统所有设备状态）(5)打印机（打印报告、绘制显示列车性能详细信息的列车图）(6)背投接口（与背投显示屏连接，以显示所有子系统状态，提供正线系统的相关信息）(7)认证授权（管理和分发安全设备所需信息）(8)数据记录器（记录所有网络信息）(9)培训模拟服务器+工作站（与车载单元+轨旁模拟系统共同用于模拟和培训）(10)时刻表编辑器（用于创建和修改时刻表）三、轨旁设备1、区域控制器(1)移动授权单元(2)基于计算机的联锁系统或计算机联锁(3)监督和控制信号机和道岔(4)监督站台屏蔽门、防淹门、站台紧急停车按钮和计轴区域2、计算机联锁(1)电子联锁模块(2)看门狗继电器机架（一旦出现故障，或两个安全控制命令出现不一致，它就会断开有故障的安全控制命令上的所有输出和电源）(3)运行和通信模块(4)维护辅助系统3、轨旁数据通信系统(1)AP轨旁无线单元/接入点（在列车和其他子系统间发送和接收信息）(2)AP轨旁天线（AP轨旁无线单元与列车进行无线通信）图4 AP轨旁天线4、应答器（信标）a.A型应答器（无源设备）(1)用于确定列车位置(2)当一辆列车驶过应答器，它会收到一条标识应答器的消息图5 A型应答器b.B型应答器（有源设备）(1)信号机B信标（安装于信号机旁与信号机相联锁）(2)进路B信标（安装于道岔前，指示是否需要侧向速度通过道岔）图6 B型应答器5、轨旁信号机(1)道岔区域联锁信号机（绿灯：正常速度行车。

ATC 列车自动控制atc-列车自动控制城市快速轨道交通系统（地铁和轻轨）离不开ATC——列车自动控制。

由于地铁和轻轨系统具有客流密集、交通密度高、站间距短的特点，必须利用ATC实现交通指挥自动化。

我国正在建设和使用的地铁采用ATC系统。

例如，上海地铁采用美国通用铁路信号公司（GRS）的ATC，北京地铁采用英国西屋公司的ATC，广州地铁采用德国西门子公司的ATC。

以上三家公司的ATC简要介绍如下：第一，GRS的ATC一九七六年和一九七九年，由美国grs公司研制开发的atc先后在华盛顿市和亚特兰大市开通。

在此后的近二十年内，grs公司的atc系统经历了分立元件――集成电路的变化，计算机技术的引入使系统渐趋完善，但功能模块几乎一直没有什么变化，并在美国国内和国际上频频中标。

上海地铁、台北地铁所用的atc就是亚特兰大市atc的改进型。

GRS的ATC为地铁/轻轨提供全自动运行模式。

列车通常以自动模式运行，每列列车都有一名司机在工作。

驾驶员仅在必要时确认手动控制。

驾驶员控制台向驾驶员提供指示，以便于驾驶员监控自动操作。

控制台配有手动控制设备。

ATC系统通过ATP、ATO和ATS三个子系统的有机结合来维持列车运行。

这三个子系统由中央控制中心的计算机协调组成列车线实时控制系统。

atp子系统是一个综合地面速度信息确保车辆安全运行的控制系统，符合故障导向安全原则，提供下述功能：（1）确保列车的安全运行间隔（2）保持列车进路正确、安全(3)确保列车运行速度不超过土建允许的速度限制(4)确保车门操作安全ATO子系统是在ATP子系统的安全保护下实现列车自动驾驶的系统。

它提供以下功能。

(1)列车速度调整(2)车站定位置停车ATS是在监控范围内自动调整列车的系统。

它提供以下功能：（1）自动选择和安排路线(2)列车运行时刻表(运行图)管理(3)列车调度(4)列车跟踪(5)列车状态显示(6)报警和记录(7)统计编辑处理(8)模拟和诊断（9）列车运行等级的修改控制中心的基本功能是为中央控制人员监督整个运行系统的状态和显示相应的状态信息，中央控制系统提供下述功能：(1)中央数据传输子系统(cdts)(2)控制台管理(3)显示控制和接口（4）调度控制与数据编程控制中心根据需要发送运行变更指令，一些指令由计算机自动发出，有可能影响列车运行的变更策略由计算机提出并需控制中心的控制人员确认，控制中心起到优化atc各子系统atp、ato和ats的功能。

列车自动控制系统(ATC)列车自动控制系统(ATC)——关键技术发布时间：2008-05-15本文将为您介绍列车自动控制系统ATC的关键技术之——移动闭塞的原理、系统结构及功能。

一、移动闭塞技术的原理1、地铁信号和列车自动保护系统在轮轨交通中,为保证列车运行安全,须保证列车间以一定的安全间隔运行。

早期,人们通常将线路划分为若干闭塞分区,以不同的信号表示该分区或前方分区是否被列车占用等状态,列车则根据信号显示运行。

不论采取何种信号显示制式,列车间都必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。

地铁的信号原理也基于此。

但由于地铁的特殊条件,对安全的要求更加严格,因此必须配备列车自动保护(ATP)系统。

ATP通过列车间的安全间隔、超速防护及车门控制来保证列车运行的安全畅通。

在固定划分的闭塞分区中,每一个分区均有最大速度限制。

若列车进入了某限速为零或被占用的分区,或者列车当前速度高于该分区限速,ATP系统便会实施紧急制动。

ATP地面设备以一定间隔或连续地向列车传递速度控制信息。

该信息至少包含两部分:分区最高限速和目标速度(下一分区的限速)。

列车根据接收到的信息和车载信息等进行计算并合理动作。

速度控制代码可通过轨道电路、轨间应答器、感应环线或无线通信等传输,不同的传递方式和介质也决定了不同列车控制系统的特点。

为了保证安全,地铁ATP在两列车之间还增加了一个防护区段,即双红灯区段防护(见图1)。

后续列车必须停在第二个红灯的外方,保证两列车之间至少间隔一个闭塞分区。

图1 地铁ATP的双红灯防护2、移动闭塞-基于通信的列车控制系统传统的固定闭塞制式下,系统无法知道列车在分区内的具体位置,因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。

为充分保证安全,必须在两列车间增加一个防护区段,这使得列车间的安全间隔较大,影响了线路的使用效率。

准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞进了一步。

它通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息,信息量大;可以告知后续列车继续前行的距离,后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动,列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点,从而可改善列车速度控制,缩小列车安全间隔,提高线路利用效率。