1、 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統1第4章列車自動控制（列車自動控制（ATC）系統）系統 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統2列車自動控制列車自動控制( ATC)系統是城市軌系統是城市軌道交通信號系統最重要的組成部分，它道交通信號系統最重要的組成部分，它通過實現行車指揮和列車運行自動化，通過實現行車指揮和列車運行自動化，能最大限度地保證列車運行安全，提高能最大限度地保證列車運行安全，提高運輸效率，減輕運營人員的勞動強度，運輸效率，減輕運營人員的勞動強度，從而充分發揮城市軌道交通的通過能力。從而充分發揮城市軌道交通的通過能力。 信號與通信概論信號與通信概論第

2、4章 列車自動控制系統3知識點知識點 1區間閉塞的基本概念及制式：區間閉塞的基本概念及制式： 2ATC系統的基本組成和功能：系統的基本組成和功能： 3ATC系統控制模式：系統控制模式： 4列車的駕駛模式。列車的駕駛模式。技能目標技能目標 1掌握自動閉塞與移動閉塞的區別：掌握自動閉塞與移動閉塞的區別： 2掌握掌握ATC系統的分類及原理：系統的分類及原理： 3掌握點式和連續式掌握點式和連續式ATC系統特點；系統特點； 4掌握不同的駕駛模式在列車駕駛過程中掌握不同的駕駛模式在列車駕駛過程中的使用：的使用： 5掌握掌握ATC系統控制模式的種類。系統控制模式的種類。 信號與通信概論信號與通信概論第4章

3、列車自動控制系統44.1 ATC系統的組成和功能系統的組成和功能 列車自動控制（列車自動控制（ATC）系統包括三）系統包括三個子系統：列車自動防護個子系統：列車自動防護ATP系統、列系統、列車自動駕駛車自動駕駛ATO系統和列車自動監控系統和列車自動監控ATS系統。系統。 ATC系統包括五個原理功能：系統包括五個原理功能：ATS功功能、聯鎖功能、列車檢測功能、能、聯鎖功能、列車檢測功能、ATC功功能和能和PTI（列車識別）功能。（列車識別）功能。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統5 ATS功能：可自動或由人工控制進路，進行行車調度功能：可自動或由人工控制進路，進行行車調度指揮

4、，并向行車調度員和外部系統提供信息。指揮，并向行車調度員和外部系統提供信息。ATS功能主要功能主要由位于由位于OCC（控制中心）內的設備實現。（控制中心）內的設備實現。 聯鎖功能：響應來自聯鎖功能：響應來自ATS功能的命令，在隨時滿足安功能的命令，在隨時滿足安全準則的前提下，管理進路和信號的控制，將進路、軌道電全準則的前提下，管理進路和信號的控制，將進路、軌道電路、道岔和信號的狀態信息提供給路、道岔和信號的狀態信息提供給ATS和和ATC的功能由分布的功能由分布在軌旁的設備來實現。在軌旁的設備來實現。 列車檢測功能：一般由軌道電路、計軸器等完成。列車檢測功能：一般由軌道電路、計軸器等完成。 AT

5、C功能：在聯鎖功能的約束下，根據功能：在聯鎖功能的約束下，根據ATS的要求實的要求實現列車運行的控制。現列車運行的控制。 PTI功能：通過多種渠道傳輸和接收各種數據，在特功能：通過多種渠道傳輸和接收各種數據，在特定的位置傳給定的位置傳給ATS，向，向ATS報告列車的識別信息、目的號碼報告列車的識別信息、目的號碼及列車位置數據，以優化列車運行。及列車位置數據，以優化列車運行。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統64.2 ATS系統的分類及原理系統的分類及原理4.2.1 區間閉塞的基本概念及制式區間閉塞的基本概念及制式 區間閉塞的基本原則是在鐵路區間或閉塞分區區間閉塞的基本原則是

6、在鐵路區間或閉塞分區內任何時刻只允許有一輛列車運行。內任何時刻只允許有一輛列車運行。 實現區間閉塞的基本方法有時間間隔法和空間實現區間閉塞的基本方法有時間間隔法和空間間隔法兩種類型。時間間隔法是當先行列車發出后，間隔法兩種類型。時間間隔法是當先行列車發出后，隔一定時間再發出同方向的后續列車，以實現相繼隔一定時間再發出同方向的后續列車，以實現相繼追蹤列車間的隔離。這種方法的主要缺點是不能確追蹤列車間的隔離。這種方法的主要缺點是不能確保安全，如當先行列車運行不正常時（晚點或中途保安全，如當先行列車運行不正常時（晚點或中途停車等），有可能發生后續列車撞上前行列車的追停車等），有可能發生后續列車撞上前

7、行列車的追尾事故。為了克服時間間隔法的缺陷提出了空間間尾事故。為了克服時間間隔法的缺陷提出了空間間隔法，即先行列車與后續列車間隔開一定空間的運隔法，即先行列車與后續列車間隔開一定空間的運行方法。空間間隔法能較好地保證行車安全而被廣行方法。空間間隔法能較好地保證行車安全而被廣泛采用，逐步形成了鐵路區間列車運行的閉塞制度。泛采用，逐步形成了鐵路區間列車運行的閉塞制度。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統7 區間閉塞制度的發展經歷了人工閉塞、半自動閉塞、自動閉區間閉塞制度的發展經歷了人工閉塞、半自動閉塞、自動閉塞和移動閉塞四個階段。塞和移動閉塞四個階段。 1)人工閉塞人工閉塞 人工

8、閉塞包括電話或電報閉塞、電氣路簽（牌）閉塞。人工閉塞包括電話或電報閉塞、電氣路簽（牌）閉塞。 電話或電報閉塞：區間兩端車站值班員用電話或電報辦理行電話或電報閉塞：區間兩端車站值班員用電話或電報辦理行車聯絡手續，由發車站填制路票，發給司機作為列車占用區間憑車聯絡手續，由發車站填制路票，發給司機作為列車占用區間憑證，確保區間只有一輛列車運行。證，確保區間只有一輛列車運行。 電氣路簽（牌）閉塞：只在單線鐵路早期使用，以路簽或路電氣路簽（牌）閉塞：只在單線鐵路早期使用，以路簽或路牌作為列車占用區間憑證的行車閉塞法。區間兩端車站裝設同一牌作為列車占用區間憑證的行車閉塞法。區間兩端車站裝設同一型閉塞機各一

9、臺（稱為一組），彼此有電氣鎖閉關系。當一組閉型閉塞機各一臺（稱為一組），彼此有電氣鎖閉關系。當一組閉塞機中存放路簽（牌）總數為偶數時，經雙方協同操怍，發車站塞機中存放路簽（牌）總數為偶數時，經雙方協同操怍，發車站可取出一枚路簽（牌），遞交司機作為行車憑證。在列車到達前，可取出一枚路簽（牌），遞交司機作為行車憑證。在列車到達前，這一組閉塞機中不能再取出第二枚路簽（牌），確保區間只有一這一組閉塞機中不能再取出第二枚路簽（牌），確保區間只有一輛列車運行。輛列車運行。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統82)半自動閉塞半自動閉塞 半自動閉塞是采用人工辦理閉塞手續，列半自動閉塞是采用人

10、工辦理閉塞手續，列車憑出站信號機或線路所通過信號機時的進行車憑出站信號機或線路所通過信號機時的進行信號的顯示，作為發車占用區間的憑證，從而信號的顯示，作為發車占用區間的憑證，從而實現閉塞的一種方式。出站信號機不能任意開實現閉塞的一種方式。出站信號機不能任意開放，它受半自動閉塞機的控制。只有當區間空放，它受半自動閉塞機的控制。只有當區間空閑，經過辦理手續后，出站信號機才能開放。閑，經過辦理手續后，出站信號機才能開放。還應注意，出站信號機既要防護列車區間運行還應注意，出站信號機既要防護列車區間運行的安全，又要防護出發列車在站內的運行安的安全，又要防護出發列車在站內的運行安全。所以它既要受閉塞機的控

11、制，又要受車站全。所以它既要受閉塞機的控制，又要受車站聯鎖設備的控制。聯鎖設備的控制。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統93)自動閉塞自動閉塞 自動閉塞是由運行中的列車自動完成閉塞任務的自動閉塞是由運行中的列車自動完成閉塞任務的一種閉塞制式。采用自動閉塞要將兩個相鄰車站之間一種閉塞制式。采用自動閉塞要將兩個相鄰車站之間的區間正線劃分成若干個閉塞分區，在每個分區起點的區間正線劃分成若干個閉塞分區，在每個分區起點設置一架固定通過（色燈）信號機進行防護，并在閉設置一架固定通過（色燈）信號機進行防護，并在閉塞分區內鋼軌上裝設軌道電路。用軌道電路檢查分區塞分區內鋼軌上裝設軌道電路。用

12、軌道電路檢查分區空閑情況并反映列車的運行情況和鋼軌是否完整，以空閑情況并反映列車的運行情況和鋼軌是否完整，以通過信號機的進行信號顯示作為占用分區的憑證，以通過信號機的進行信號顯示作為占用分區的憑證，以通過信號機的禁止信號顯示實現分區閉塞。因為通過通過信號機的禁止信號顯示實現分區閉塞。因為通過信號機是隨著列車的運行自動控制的，不需要人工操信號機是隨著列車的運行自動控制的，不需要人工操縱，所以叫自動閉塞。縱，所以叫自動閉塞。 自動閉塞不僅使行車安全有了進一步的保證由自動閉塞不僅使行車安全有了進一步的保證由于采用閉塞分區和信號多顯示制度為后續列車指示運于采用閉塞分區和信號多顯示制度為后續列車指示運行

13、條件，可極大的提高區間線路的通過能力。行條件，可極大的提高區間線路的通過能力。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統104)移動閉塞移動閉塞 移動閉塞是隨著列車的移動而自動調整列移動閉塞是隨著列車的移動而自動調整列車運行安全追蹤間隔距離的閉塞制式。移動閉車運行安全追蹤間隔距離的閉塞制式。移動閉塞的特點是前、后兩列車都采用移動式的定位塞的特點是前、后兩列車都采用移動式的定位方式，不需要將區間劃分成固定的若干閉塞分方式，不需要將區間劃分成固定的若干閉塞分區，而是通過地面處理機提供的與前行列車的區，而是通過地面處理機提供的與前行列車的間隔距離等信息，控制列車速度，達到自動調間隔距離等

14、信息，控制列車速度，達到自動調整運行間隔，使之保持一定的距離。移動閉塞整運行間隔，使之保持一定的距離。移動閉塞是一種新型的閉塞制式，可以提高區間內的行是一種新型的閉塞制式，可以提高區間內的行車密度，大幅度提高區間通過能力，是今后發車密度，大幅度提高區間通過能力，是今后發展的方向。展的方向。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統114.2.2 不同閉塞制式的不同閉塞制式的ATC系統系統 城市軌道交通城市軌道交通ATC系統，按閉塞制式可以分為固定閉塞式系統，按閉塞制式可以分為固定閉塞式ATC系統、準移動閉塞式系統、準移動閉塞式ATC系統和移動閉塞式系統和移動閉塞式ATC系統。系統。

15、1固定閉塞式固定閉塞式ATC系統系統 固定閉塞是將線路劃分為若干個固定的分區，前后車的位置間固定閉塞是將線路劃分為若干個固定的分區，前后車的位置間距都是用固定的地面設備來檢測，閉塞分區用軌道電路或計軸裝距都是用固定的地面設備來檢測，閉塞分區用軌道電路或計軸裝置來劃分。由于列車定位是以固定區段為單位的（系統只知道列置來劃分。由于列車定位是以固定區段為單位的（系統只知道列車在哪一個分區中，而不知道在分區中的具體位置），所以固定車在哪一個分區中，而不知道在分區中的具體位置），所以固定閉塞的速度控制模式是分級的（即階梯式的），需要向列車傳送閉塞的速度控制模式是分級的（即階梯式的），需要向列車傳送的信息

16、只有速度碼。如圖的信息只有速度碼。如圖4-1所示。所示。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統12 固定閉塞的閉塞分區長度較大，并固定閉塞的閉塞分區長度較大，并且一個分區只能被一輛列車占用，不利且一個分區只能被一輛列車占用，不利于縮短行車時間間隔，除此之外，因為于縮短行車時間間隔，除此之外，因為無法知道列車的具體位置，需要在兩輛無法知道列車的具體位置，需要在兩輛列車之間增加一個防護區段，這使得列列車之間增加一個防護區段，這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路的使車間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。用效率。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統13 傳統傳統

17、ATP采用固定閉塞，通過軌道電路判別閉塞分區占用情況，采用固定閉塞，通過軌道電路判別閉塞分區占用情況，并傳輸信息碼，需要大量的軌旁設備，維護工作量較大。并傳輸信息碼，需要大量的軌旁設備，維護工作量較大。 此外，傳統方式還存在以下缺點。此外，傳統方式還存在以下缺點。 軌道電路工作穩定性易受環境影響，如道床阻抗變化、牽引軌道電路工作穩定性易受環境影響，如道床阻抗變化、牽引電流干擾等。電流干擾等。 軌道電路傳輸信息量小。在傳統方式下增加信息量，只能通軌道電路傳輸信息量小。在傳統方式下增加信息量，只能通過提高信息傳輸的頻率實現。但是如果傳輸頻率過高，鋼軌的集過提高信息傳輸的頻率實現。但是如果傳輸頻率過

18、高，鋼軌的集膚效應會導致信號的衰耗增大，從而導致傳輸距離縮短。膚效應會導致信號的衰耗增大，從而導致傳輸距離縮短。 利用軌道電路難以實現車對地的信息傳輸。利用軌道電路難以實現車對地的信息傳輸。 固定閉塞的閉塞分區長度是按最長列車、滿負載、最高速度、固定閉塞的閉塞分區長度是按最長列車、滿負載、最高速度、最不利制動率等不利條件設計的，分區較長，且一個分區只能被最不利制動率等不利條件設計的，分區較長，且一個分區只能被一列車占用，不利于縮短列車運行間隔。一列車占用，不利于縮短列車運行間隔。 固定閉塞系統無法知道列車在分區內的具體位置，因此列車固定閉塞系統無法知道列車在分區內的具體位置，因此列車制動的起點

19、和終點總在某一分區的邊界。為充分保證安全，在滯制動的起點和終點總在某一分區的邊界。為充分保證安全，在滯后速度控制模式下，需要在兩列車間增加一個后速度控制模式下，需要在兩列車間增加一個“防護區段防護區段”，但，但這將使得列車間的安全間隔較大，影響線路的使用效率。這將使得列車間的安全間隔較大，影響線路的使用效率。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統142準移動閉塞式準移動閉塞式ATC系統系統 準移動閉塞對前后列車的定位方式是與固準移動閉塞對前后列車的定位方式是與固定閉塞不同的，如圖定閉塞不同的，如圖4-2所示。前行列車的定位所示。前行列車的定位仍然沿用固定閉塞的方式，而后續列車的

20、定位仍然沿用固定閉塞的方式，而后續列車的定位則采用移動的方式，即后續列車可以精準定位。則采用移動的方式，即后續列車可以精準定位。由于準移動閉塞采用的是固定和移動兩種定位由于準移動閉塞采用的是固定和移動兩種定位方式，所以其速度控制模式既有連續的方式，所以其速度控制模式既有連續的特點又有階梯的性質，如圖特點又有階梯的性質，如圖4-3所示。所示。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統15 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統16 準移動閉塞在控制列車安全間隔方準移動閉塞在控制列車安全間隔方面比固定閉塞更進一步，可以告知后續面比固定閉塞更進一步，可以告知后續列車繼續前行

21、的距離，后續列車也可以列車繼續前行的距離，后續列車也可以通過這一距離合理地采取減速或制動，通過這一距離合理地采取減速或制動，從而改善列車控制，縮小時間間隔，提從而改善列車控制，縮小時間間隔，提高線路使用效率。高線路使用效率。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統173移動閉塞式移動閉塞式ATC系統系統 移動閉塞的特點是前后兩列車均采用移動式的定位移動閉塞的特點是前后兩列車均采用移動式的定位方式，即前后兩輛列車均可精準定位。與固定閉塞的方式，即前后兩輛列車均可精準定位。與固定閉塞的根本區別在于閉塞分區的形成方法不同，閉塞分區之根本區別在于閉塞分區的形成方法不同，閉塞分區之間沒有固

22、定的地面間隔點，移動閉塞的分區是隨著列間沒有固定的地面間隔點，移動閉塞的分區是隨著列車的移動而形成的，列車運行中與前方列車的安全間車的移動而形成的，列車運行中與前方列車的安全間隔距離（即后方列車的最大制動距離）點，也就是允隔距離（即后方列車的最大制動距離）點，也就是允許下一輛列車行至的位置，即是移動閉塞分區的間隔許下一輛列車行至的位置，即是移動閉塞分區的間隔點，它是隨著列車的移動而變化的，如圖點，它是隨著列車的移動而變化的，如圖4-4所示。所示。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統18移動閉塞技術在對列車的安全間隔移動閉塞技術在對列車的安全間隔控制上更進了一步。通過車載設備和

23、軌控制上更進了一步。通過車載設備和軌旁設備連續地雙向通信，控制中心可以旁設備連續地雙向通信，控制中心可以根據列車實時的速度和位置動態地計算根據列車實時的速度和位置動態地計算列車的最太制動距離。列車的長度加上列車的最太制動距離。列車的長度加上這一最大制動距離并在列車后方加上一這一最大制動距離并在列車后方加上一定的防護距離，便組成了一個與列車同定的防護距離，便組成了一個與列車同步移動的虛擬閉塞分區（見圖步移動的虛擬閉塞分區（見圖4-5）。由）。由于保證了列車前后的安全距離，兩個相于保證了列車前后的安全距離，兩個相鄰的移動閉塞分區就能以很小的間隔同鄰的移動閉塞分區就能以很小的間隔同時前進，使列車能以

24、較高的速度和較小時前進，使列車能以較高的速度和較小的間隔運行，從而提高運營效率。的間隔運行，從而提高運營效率。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統19移動閉塞可借助感應環線或無線通信的移動閉塞可借助感應環線或無線通信的方式實現。早期的移動閉塞系統大部分采用基方式實現。早期的移動閉塞系統大部分采用基于感應環線的技術，通過在軌間布置感應環線于感應環線的技術，通過在軌間布置感應環線來定位列車和實現車載計算機來定位列車和實現車載計算機( VOBC)與車輛與車輛控制中心控制中心( VCC)間的連續通信。而今大多數先間的連續通信。而今大多數先進的移動閉塞系統已采用無線通信系統，構成進的移

25、動閉塞系統已采用無線通信系統，構成了無線通信技術的移動閉塞。了無線通信技術的移動閉塞。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統204.2.3 不同信息傳遞方式的不同信息傳遞方式的ATC系統系統 城市軌道交通的城市軌道交通的ATC系統，按車地間系統，按車地間信息傳遞方式劃分，可分為點式信息傳遞方式劃分，可分為點式ATC系系統和連續式統和連續式ATC系統。系統。1點式點式ATC系統系統 點式點式ATC系統因其主要功能是實現列系統因其主要功能是實現列車超速防護，所以又稱為點式車超速防護，所以又稱為點式ATP系統。系統。點式點式ATC系統，采用應答器實現地車間系統，采用應答器實現地車間點

26、式傳遞信息，用車載計算機進行信息點式傳遞信息，用車載計算機進行信息處理。處理。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統21 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統22點式點式ATC系統的車載設備接收信號點或系統的車載設備接收信號點或標志點的應答器信息，還接收列車速度和制動標志點的應答器信息，還接收列車速度和制動壓力信息，由中央處理單元輸出控制命令和向壓力信息，由中央處理單元輸出控制命令和向司機顯示。當列車駛過地面應答器，車載應答司機顯示。當列車駛過地面應答器，車載應答器與地面應答器對準時，地面應答器向列車傳器與地面應答器對準時，地面應答器向列車傳送每一信號點的允許速

27、度、目標速度、目標距送每一信號點的允許速度、目標速度、目標距離、線路坡度、信號機號碼等信息。車載計算離、線路坡度、信號機號碼等信息。車載計算機系統根據地面應答器傳至車上的信息以及列機系統根據地面應答器傳至車上的信息以及列車自身的制動率（負加速度），計算得出兩個車自身的制動率（負加速度），計算得出兩個信號點之間的速度監控曲線，控制列車運行。信號點之間的速度監控曲線，控制列車運行。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統232連續式連續式ATC系統系統 地車間實現連續傳遞信息的地車間實現連續傳遞信息的ATC系統，系統，稱為連續式稱為連續式ATC系統。按地車信息傳輸系統。按地車信息傳輸

28、所用的媒體分類，連續式所用的媒體分類，連續式ATC系統可分系統可分為基于軌道電路和基于通信的兩大類，為基于軌道電路和基于通信的兩大類，后者又可分為采用軌間電纜的列車控制后者又可分為采用軌間電纜的列車控制和采用無線通信的列車控制兩類。和采用無線通信的列車控制兩類。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統241)基于軌道電路的基于軌道電路的ATC系統系統 基于軌道電路的基于軌道電路的ATC系統，按地車之系統，按地車之間所傳輸信息的內容可區分為速度碼系間所傳輸信息的內容可區分為速度碼系統統(Speed Code System)和距離碼系統和距離碼系統(Distance Code Sys

29、tem)兩種。不論是兩種。不論是速度碼系統還是距離碼系統，軌道電路速度碼系統還是距離碼系統，軌道電路都被用作雙重通道：當軌道電路區段上都被用作雙重通道：當軌道電路區段上無車時，軌道電路發送的是軌道電路檢無車時，軌道電路發送的是軌道電路檢測信號或檢測碼；當列車駛入軌道電路測信號或檢測碼；當列車駛入軌道電路區段后，立即轉發速度信號或者有關數區段后，立即轉發速度信號或者有關數據電碼。據電碼。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統25速度碼系統通常使用頻分制方法，速度碼系統通常使用頻分制方法，采用的是移頻軌道電路，即用不同的頻采用的是移頻軌道電路，即用不同的頻率來代表不同的允許速度。在

30、無列車經率來代表不同的允許速度。在無列車經過時，軌道電路用于檢測列車占用情況。過時，軌道電路用于檢測列車占用情況。當列車進入軌道電路區段后，檢測繼電當列車進入軌道電路區段后，檢測繼電器失磁落下，向軌道電路改發來自控制器失磁落下，向軌道電路改發來自控制中心的速度碼信息。中心的速度碼信息。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統26 由于距離碼系統的數據傳輸、實時計算及列由于距離碼系統的數據傳輸、實時計算及列車車速監控都是連續的，所以速度監控是實車車速監控都是連續的，所以速度監控是實時、無級的，可以有效地實現平穩駕駛與節能時、無級的，可以有效地實現平穩駕駛與節能運行。但這種制式的信息

31、傳輸比較復雜。運行。但這種制式的信息傳輸比較復雜。 隨著城市軌道交通的發展，基于軌道電路的隨著城市軌道交通的發展，基于軌道電路的列車控制方式的各種弊端也逐漸顯現出來。列車控制方式的各種弊端也逐漸顯現出來。這種以鋼軌作為信息傳輸通道的列車控制方式，這種以鋼軌作為信息傳輸通道的列車控制方式，傳輸頻率受到很大限制，導致車地間的通信容傳輸頻率受到很大限制，導致車地間的通信容量很低，同時信息的傳輸受到牽引回流和迷流量很低，同時信息的傳輸受到牽引回流和迷流網的影響，傳輸性能不夠穩定；又因為這種制網的影響，傳輸性能不夠穩定；又因為這種制式所實現的主要是準移動閉塞，距離移動閉塞式所實現的主要是準移動閉塞，距離

32、移動閉塞還有一定的差距，列車間隔的進一步縮短和列還有一定的差距，列車間隔的進一步縮短和列車速度的提高受到很大的限制。車速度的提高受到很大的限制。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統272)基于通信的基于通信的ATC系統系統(CBTC) 隨著計算機、通信和控制技術的發展，以隨著計算機、通信和控制技術的發展，以3C技術代替軌道電路實現列車的控制成為最好的發展技術代替軌道電路實現列車的控制成為最好的發展方向，出現了基于通信的列車控制系統方向，出現了基于通信的列車控制系統CBTC。CBTC有兩種制式：基于軌間電纜的有兩種制式：基于軌間電纜的ATC系統和采系統和采用無線通信的用無線通信

33、的ATC系統。系統。 (1)基于軌間電纜的基于軌間電纜的ATC系統系統 基于軌間電纜的基于軌間電纜的ATC系統是利用軌間鋪設的電系統是利用軌間鋪設的電纜傳輸信息的。軌間電纜是車地通信的唯一通道，纜傳輸信息的。軌間電纜是車地通信的唯一通道，為了抗牽引電流的干擾和實現列車定位，軌間電纜為了抗牽引電流的干擾和實現列車定位，軌間電纜每隔一段距離（如每隔一段距離（如25 m）作一次交叉，形成交叉）作一次交叉，形成交叉環線，如圖環線，如圖4-9所示。利用軌間電纜的交叉配置可所示。利用軌間電纜的交叉配置可以實現列車的定位，每當列車駛過電纜的交叉點，以實現列車的定位，每當列車駛過電纜的交叉點，通過檢測信號極性

34、的變化及次數來確定列車的實際通過檢測信號極性的變化及次數來確定列車的實際位置。位置。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統28 采用軌間電纜的采用軌間電纜的ATC系統主要設備有控制中心設系統主要設備有控制中心設備、軌間傳輸電纜和車載設備。在控制中心內按地理備、軌間傳輸電纜和車載設備。在控制中心內按地理坐標儲存了各種地面信息（如線路坡度、曲線半徑、坐標儲存了各種地面信息（如線路坡度、曲線半徑、道岔位置、緩行區段的位置與長度等）。此外，經過道岔位置、緩行區段的位置與長度等）。此外，經過聯鎖裝置，將沿線的信號顯示、道岔位置、列車的有聯鎖裝置，將沿線的信號顯示、道岔位置、列車的有關信息

35、（車長、制動率、所在位置、實時速度等）不關信息（車長、制動率、所在位置、實時速度等）不斷地經由軌間電纜傳至控制中心。控制中心內的計算斷地經由軌間電纜傳至控制中心。控制中心內的計算機計算出在它管轄的區段上每一列車當前的最大允許機計算出在它管轄的區段上每一列車當前的最大允許速度，再經由軌間電纜傳至相應列車，實現速度控制。速度，再經由軌間電纜傳至相應列車，實現速度控制。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統29無線無線ATC系統利用無線通信的方式系統利用無線通信的方式傳輸信息。地面編碼器生成編碼信息，傳輸信息。地面編碼器生成編碼信息，通過天線向車上發送。信號顯示控制接通過天線向車上發

36、送。信號顯示控制接口負責檢測要發送的信號顯示，并從已口負責檢測要發送的信號顯示，并從已編程的數據中選出有用數據送編碼器，編程的數據中選出有用數據送編碼器，同時選出與限制速度、坡度、距離等有同時選出與限制速度、坡度、距離等有關的軌道數據。編碼器用高安全度的代關的軌道數據。編碼器用高安全度的代碼將這些數據編碼，經過載波調制，饋碼將這些數據編碼，經過載波調制，饋送至無線通道向機車發送。車上接收設送至無線通道向機車發送。車上接收設備接收限制速度、坡度、距離等信息后，備接收限制速度、坡度、距離等信息后，由車載計算機計算出目標速度，對機車由車載計算機計算出目標速度，對機車進行監控。進行監控。 信號與通信概

37、論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統30典型無線移動閉塞系統的結構如圖典型無線移動閉塞系統的結構如圖4-10所示。所示。該系統以列車為中心，其主要子系統包括：區域控該系統以列車為中心，其主要子系統包括：區域控制器、車載控制器、列車自動監控（中夾控制）、制器、車載控制器、列車自動監控（中夾控制）、數據通信系統和司機顯示等。數據通信系統和司機顯示等。 在典型的移動閉塞線路中，線路被劃分為若在典型的移動閉塞線路中，線路被劃分為若干個區域，每一個區域由一定數量的線路單元組成。干個區域，每一個區域由一定數量的線路單元組成。區域的組成和劃分預先定義，每一個區域均由本地區域的組成和劃分預先定義，每一個區

38、域均由本地控制器和通信系統控制。本地控制器和區域內的列控制器和通信系統控制。本地控制器和區域內的列車及聯鎖等子系統保持連續的雙向通信，控制本區車及聯鎖等子系統保持連續的雙向通信，控制本區域內的列車運行。列車從一個控制區域進入下一個域內的列車運行。列車從一個控制區域進入下一個區域的移交是通過相鄰區域控制器之間的無線通信區域的移交是通過相鄰區域控制器之間的無線通信實現的。實現的。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統31 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統32 區域控制器區域控制器(ZC)即區域的本地計算機，采即區域的本地計算機，采用用3取取2的檢驗冗余配置，與聯

39、鎖區一一對應，的檢驗冗余配置，與聯鎖區一一對應，通過數據通信系統保持與控制區域內所有列車通過數據通信系統保持與控制區域內所有列車的安全信息通信。的安全信息通信。ZC根據來自列車的位置報告根據來自列車的位置報告跟蹤列車并對區域內的列車發布移動授權（如跟蹤列車并對區域內的列車發布移動授權（如圖圖4-11），實施聯鎖。），實施聯鎖。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統33冗余結構的冗余結構的ATS可實現與所有列車運行控制可實現與所有列車運行控制子系統的通信，用于傳輸命令及監督子系統狀況。子系統的通信，用于傳輸命令及監督子系統狀況。 車載控制器車載控制器( VOBC)與列車一一對應，

40、實現與列車一一對應，實現列車自動保護列車自動保護(ATP)和列車自動駕駛和列車自動駕駛( ATO)的功能。的功能。車載控制器也采用車載控制器也采用3取取2的冗余配置。車載應答器的冗余配置。車載應答器和天線與地面的應答器（信標）進行列車定位，測和天線與地面的應答器（信標）進行列車定位，測速發電機用于測速和對列車定位進行校正。速發電機用于測速和對列車定位進行校正。 司機顯示提供司機與車載控制器及司機顯示提供司機與車載控制器及ATS的接口，的接口，顯示的信息包括最大允許速度、當前顯示的信息包括最大允許速度、當前速度、到站距離、列車運行模式及系統出錯信息等。速度、到站距離、列車運行模式及系統出錯信息等

41、。 數據通信系統采用國際標準的以太網，實現數據通信系統采用國際標準的以太網，實現所有區域和列車的信息通信。所有區域和列車的信息通信。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統344.3 ATC系統的控制模式及模式轉換系統的控制模式及模式轉換1ATC系統控制模式系統控制模式 ATC系統應包括下列控制（等級）模式：系統應包括下列控制（等級）模式：控制中心自動控制模式；控制中心自動控制時控制中心自動控制模式；控制中心自動控制時的人工介入控制或利用的人工介入控制或利用CTC系統的人工控制模系統的人工控制模式；車站自動控制模式；車站人工控制模式；車站自動控制模式；車站人工控制模式。每種模式說

42、明了對給定車站和歸屬控制地式。每種模式說明了對給定車站和歸屬控制地段中的列車運行所采取的控制等級，然而一個段中的列車運行所采取的控制等級，然而一個系統在同一時間只能處于一種模式。各控制等系統在同一時間只能處于一種模式。各控制等級應遵循的原則是：車站人工控制優先于控制級應遵循的原則是：車站人工控制優先于控制中心人工控制，控制中心人工控制優先于控制中心人工控制，控制中心人工控制優先于控制中心的自動控制或車站自動控制。中心的自動控制或車站自動控制。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統35 1)控制中心自動控制模式控制中心自動控制模式( CA) 在控制中心自動控制模式下，列車進路命令

43、由在控制中心自動控制模式下，列車進路命令由ATS進路自動設定系統發出，其信息來源是時刻表及列車進路自動設定系統發出，其信息來源是時刻表及列車運行自動調整系統。控制中心調度員可以對列車運行運行自動調整系統。控制中心調度員可以對列車運行自動調整系統進行人工干預，使列車運行按調度員意自動調整系統進行人工干預，使列車運行按調度員意圖進行。圖進行。 2)控制中心自動控制時的人工介入控制或利用控制中心自動控制時的人工介入控制或利用CTC系統的人工控制模式系統的人工控制模式(CM) 在控制中心自動控制時，控制中心調度員也可關閉在控制中心自動控制時，控制中心調度員也可關閉某個聯鎖區或某個聯鎖區內部分信號機或某

44、一指定列某個聯鎖區或某個聯鎖區內部分信號機或某一指定列車的自動進路設定，直接在控制中心的工作站上對列車的自動進路設定，直接在控制中心的工作站上對列車進路進行控制。在關閉聯鎖區自動進路設定時，控車進路進行控制。在關閉聯鎖區自動進路設定時，控制中心調度員可發出命令，利用聯鎖設備自動進路控制中心調度員可發出命令，利用聯鎖設備自動進路控制功能，根據前行列車的運行，白動排列一條后續列制功能，根據前行列車的運行，白動排列一條后續列車的固定進路。在自動進路功能出現故障的情況下，車的固定進路。在自動進路功能出現故障的情況下，調度員可以人工設置進路。調度員可以人工設置進路。 信號與通信概論信號與通信概論第4章

45、列車自動控制系統363)車站自動控制模式車站自動控制模式 在控制中心設備故障或通信線路故障時，控在控制中心設備故障或通信線路故障時，控制中心將無法對聯鎖車站的遠程控制終端進行控制，制中心將無法對聯鎖車站的遠程控制終端進行控制，此時將自動進入列車自動監控后備模式，由列車上此時將自動進入列車自動監控后備模式，由列車上的車次號發送系統發出的帶列車去向的車次信息，的車次號發送系統發出的帶列車去向的車次信息，通過遠程控制終端自動產生進路命令，由聯鎖設備通過遠程控制終端自動產生進路命令，由聯鎖設備的自動功能來自動設定進路，即隨著列車運行，自的自動功能來自動設定進路，即隨著列車運行，自動排列一條固定進路。動

46、排列一條固定進路。4)車站人工控制模式車站人工控制模式 當當ATS因故不能設置進路（不論人工方式還因故不能設置進路（不論人工方式還是自動進路方式），或由于某種運營上的需要而不是自動進路方式），或由于某種運營上的需要而不能由中心控制時，可改為現地操縱模式。在現地操能由中心控制時，可改為現地操縱模式。在現地操縱臺上人工排列進路。縱臺上人工排列進路。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統372控制模式間的轉換控制模式間的轉換 1)轉換至車站操作轉換至車站操作 只有當控制中心只有當控制中心ATS已經發出相應的命令，才已經發出相應的命令，才能轉換到車站操作模式。因此，所有轉換操作只能能轉

47、換到車站操作模式。因此，所有轉換操作只能由車站操作員才能有效實施。當轉換模式時，不用由車站操作員才能有效實施。當轉換模式時，不用考慮特別檢查聯鎖條件，自動運行功能不受影響。考慮特別檢查聯鎖條件，自動運行功能不受影響。即使轉換至車站操作，聯鎖顯示還應該傳輸至控制即使轉換至車站操作，聯鎖顯示還應該傳輸至控制中心中心ATS，僅由車站操作站的打印機執行對顯示和，僅由車站操作站的打印機執行對顯示和命令的記錄。命令的記錄。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統38 2)強制轉換至車站操作強制轉換至車站操作 在沒有收到控制中心在沒有收到控制中心ATS發出的命令時，也可發出的命令時，也可以轉換

48、至車站操作。通過一個已經登記的轉換操作以轉換至車站操作。通過一個已經登記的轉換操作可以轉換至車站操作，并且聯鎖系統的所有轉換操可以轉換至車站操作，并且聯鎖系統的所有轉換操作僅能由車站操作員來執行。作僅能由車站操作員來執行。 3)轉換至控制中心轉換至控制中心ATS操作操作 只有當車站操作已經發出釋放的命令，才能轉只有當車站操作已經發出釋放的命令，才能轉換到控制中心換到控制中心ATS操作，然后由控制中心操作，然后由控制中心ATS確認。確認。因此，所有轉換操作只有由控制中心操作員才能有因此，所有轉換操作只有由控制中心操作員才能有效實施。在這種情況下，只有正常的轉換操作才能效實施。在這種情況下，只有正

49、常的轉換操作才能被接受。隨著轉換至控制中心被接受。隨著轉換至控制中心ATS操作，控制中心操作，控制中心ATS可以執行所有允許的操作。但是，當車站操作可以執行所有允許的操作。但是，當車站操作故障時，在沒有車站操作的釋放命令的情況下，也故障時，在沒有車站操作的釋放命令的情況下，也可以轉換至控制中心可以轉換至控制中心ATS操作。操作。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統394.4 列車駕駛模式及模式轉換列車駕駛模式及模式轉換1列車駕駛模式列車駕駛模式 為了行車安全和提高運行效率，目前城市軌道為了行車安全和提高運行效率，目前城市軌道交通存在多種駕駛模式，主要包括：列車自動駕駛交通存在

50、多種駕駛模式，主要包括：列車自動駕駛模式模式( ATO)，ATP監督下的人工駕駛模式監督下的人工駕駛模式(ATPM)、限制人工駕駛模式限制人工駕駛模式(RM)、非限制人工駕駛模式、非限制人工駕駛模式( NRM)和列車自動折返模式和列車自動折返模式(STBY)。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統401)列車自動駕駛模式列車自動駕駛模式( ATO) 此模式時，列車能夠正常接收此模式時，列車能夠正常接收ATP/ATO信信息，自動控制列車啟動、加速、制動，定位息，自動控制列車啟動、加速、制動，定位停車和車門、屏蔽門的開啟。此時列車司機只停車和車門、屏蔽門的開啟。此時列車司機只需要觀

51、察線路情況，觀察列車需要觀察線路情況，觀察列車HMI、FOD顯顯示屏、示屏、門全關閉指示燈顯示，發現異常及時門全關閉指示燈顯示，發現異常及時處理，觀察監視器顯示確認無人上下車后，使處理，觀察監視器顯示確認無人上下車后，使用用站臺側關門按鈕關閉客室車門。列車司機將模站臺側關門按鈕關閉客室車門。列車司機將模式開關選擇至式開關選擇至ATO位，司控器置于位，司控器置于“0”位，位，按壓按壓ATO啟動按鈕大于啟動按鈕大于2秒，啟動該模式。秒，啟動該模式。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統412) ATP監督下的人工駕駛模式監督下的人工駕駛模式(ATPM) 此模式時，司機在此模式時，司

52、機在ATP的監督下使用司機的監督下使用司機控制器平穩操縱列車運行。列車啟動、加速、控制器平穩操縱列車運行。列車啟動、加速、常用制動、開門等都由司機操作。常用制動、開門等都由司機操作。ATP設備實設備實時監督列車速度。當列車接近時監督列車速度。當列車接近ATP限制速度限制速度時給出警告，提醒司機減速行駛；當列車速度時給出警告，提醒司機減速行駛；當列車速度超過超過ATP限制速度，列車給出警告；如果司限制速度，列車給出警告；如果司機不能及時減速到限制速度以下，機不能及時減速到限制速度以下，ATP將自動將自動啟動緊急制動，直到停車。此模式由司機模式啟動緊急制動，直到停車。此模式由司機模式開關選擇置開關

53、選擇置ATPM位，司控器置于非位，司控器置于非“0”位時位時啟動。啟動。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統423)限制人工駕駛模式限制人工駕駛模式( RM) 此模式時，列車在不高于此模式時，列車在不高于25 km/h的速度下由司機的速度下由司機操作運行，一旦列車速度超過操作運行，一旦列車速度超過25 km/h ATP便啟動緊急便啟動緊急制動。此時模式開關選擇至制動。此時模式開關選擇至RM位。位。4)非限制人工駕駛模式非限制人工駕駛模式( NRM) 當列車信號設備故障時，列車進入該模式，完全當列車信號設備故障時，列車進入該模式，完全由司機控制運行，此時列車由司機控制運行，此時

54、列車ATP/ATO設備均失去功能，設備均失去功能，列車限速列車限速25 km/h。此時模式開關選擇至。此時模式開關選擇至NRM位。位。5)列車自動折返模式列車自動折返模式( STBY) 列車到達折返站時，選用此模式實現列車的自動列車到達折返站時，選用此模式實現列車的自動折返。在規定停站時間結束后，司機選擇模式開關到折返。在規定停站時間結束后，司機選擇模式開關到STBY位，按壓位，按壓“自動折返自動折返”按鈕啟動，列車自動進入按鈕啟動，列車自動進入折返線并停車，折返進路具備后，列車自動進入折返折返線并停車，折返進路具備后，列車自動進入折返線發車到站臺并打開車門和屏蔽門。線發車到站臺并打開車門和屏

55、蔽門。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統432列車駕駛模式轉換列車駕駛模式轉換1)列車駕駛模式轉換的規定列車駕駛模式轉換的規定 ATC系統控制區域與非系統控制區域與非ATC系統控制區域的分界系統控制區域的分界處，應設駕駛模式轉換區（或稱轉換軌），轉換區的處，應設駕駛模式轉換區（或稱轉換軌），轉換區的信號設備應與正線信號設備一致。信號設備應與正線信號設備一致。 駕駛模式轉換可采用人工方式或自動方式，并應駕駛模式轉換可采用人工方式或自動方式，并應予以記錄。當采用人工方式時，其轉換區域的長度宜予以記錄。當采用人工方式時，其轉換區域的長度宜大于一列車的長度。當采用自動方式時，應根據

56、大于一列車的長度。當采用自動方式時，應根據ATC系統的性能特點確定轉換區域的設置方式。系統的性能特點確定轉換區域的設置方式。 ATC系統宜具有防止列車在駕駛模式轉換區域未系統宜具有防止列車在駕駛模式轉換區域未將駕駛模式轉換至列車自動運行駕駛模式或列車自動將駕駛模式轉換至列車自動運行駕駛模式或列車自動防護駕駛模式，而錯誤進入防護駕駛模式，而錯誤進入ATC系統控制區域的能力。系統控制區域的能力。 為保證行車安全，在為保證行車安全，在ATC控制區域內使用限制模控制區域內使用限制模式或非眼制模式時應有破鉛封、記錄或特殊控制指令式或非眼制模式時應有破鉛封、記錄或特殊控制指令授權等技術措施。授權等技術措施

57、。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統44 2)各種駕駛模式間的轉換各種駕駛模式間的轉換 RM模式切換到模式切換到ATPM模式。列車從非模式。列車從非ATC系系統控制區域進入統控制區域進入ATC系統控制區域，需要從系統控制區域，需要從RM改改變為變為ATPM模式。需要滿足條件為：列車經過了至模式。需要滿足條件為：列車經過了至少兩個軌道電路的分界；報文傳輸無誤；未設置少兩個軌道電路的分界；報文傳輸無誤；未設置PERM碼位；碼位；ATP軌旁設備沒有發出緊急制動信號；軌旁設備沒有發出緊急制動信號；ATP車載設備的限速監控不會在車載設備的限速監控不會在SM模式啟動緊急模式啟動緊急制動

58、。制動。 ATPM模式切換到模式切換到ATO模式。模式轉換條件：模式。模式轉換條件：當前軌道區段上沒有停車點（安全非安全）；所當前軌道區段上沒有停車點（安全非安全）；所有車門都已關閉；駕駛制動拉桿處于零位置；主有車門都已關閉；駕駛制動拉桿處于零位置；主鑰匙開關處于向前位置。鑰匙開關處于向前位置。 信號與通信概論信號與通信概論第4章 列車自動控制系統45 ATO模式切換到模式切換到ATPM模式。模式轉換條件：模式。模式轉換條件：如果司機把駕駛制動拉桿拉離零位置，或把主鑰如果司機把駕駛制動拉桿拉離零位置，或把主鑰匙開關調到非向前狀態；匙開關調到非向前狀態；ATO控制列車停靠車站控制列車停靠車站的停車點，當列車在車站停穩后；如果列車停在區的停車點，當列車在車站停穩后；如果列車停在區間，司機用車門許可控