城軌列車運行控制系統維護列車自動防護系統ATP列車自動駕駛系統ATO列車自動監控系統ATSAutomaticTrainProtectionAutomaticTrainOperationAutomaticTrainSupervision一、ATC系統的組成

ATP（AutomaticTrainProtection，簡稱ATP）子系統的主要功能是通過車載ATP系統和地面設備間的信息傳輸，來實現列車的安全間隔控制、超速防護及車門控制,保證行車安全。列車自動防護系統(ATP)

ATO(AutomaticTrainOperation，簡稱ATO)子系統主要完成站間自動運行、列車速度調節和進站定點停車,并能接受控制中心的運行調度命令,實現列車的運行自動調整。

列車自動運行系統(ATO)

ATS(AutomaticTrainSupervision，簡稱ATS)子系統的主要功能是監控列車運行狀態,采用軟件方法實現聯網、通信及列車運行管理自動化。列車自動監控系統(ATS)ATC系統包括三個原理功能：1、ATS功能2、ATP/ATO功能3、PTI功能二、ATC系統的功能

可自動或由人工控制進路，進行行車調度指揮，并向行車調度員和外部系統提供信息。ATS功能主要由位于OCC內的設備實現。操縱人員：行車調度員。1、ATS功能

在聯鎖功能的的約束下，根據ATS的要求實現列車運行的控制。ATC功能有三個子功能：ATP/ATO軌旁功能、ATP/ATO傳輸功能和ATP/ATO車載功能。2、ATP/ATO功能

ATP/ATO軌旁功能負責列車間隔和報文生成；

ATP/ATO傳輸功能負責發送感應信號，它包括報文和ATC車載設備所需的其他數據；

ATP/ATO車載功能負責列車的安全運營、列車自動駕駛，且給信號系統和司機提供接口。2、ATC(ATP/ATO)功能

通過多種渠道傳輸和接收各種數據，在特定的位置(通常設置在列車進入正線的入口處)傳給ATS，向ATS報告列車的識別信息、目的號碼和乘務組號和列車位置數據，以優化列車運行。PTI功能由車載設備和軌旁設備實現的。由ATC車載設備提供的數據，通過ATO功能，傳輸到PTI的軌旁設備，進而傳給ATS。3、PTI功能小結ATC的組成ATC的功能行車組織方法：時間間隔法：間隔一定時間發車。對安全和效率不利。空間間隔法：當列車進入區間后，就把它“封閉”起來，不允許再向這個區間發車，以防止列車正面沖突或追尾。

站臺站臺一、閉塞的基本概念⒈閉塞：為了保證區間內列車運行安全和效率，防止列車發生對向沖突或同向追尾，而規定的區間兩端車站在向區間發車前必須辦理的行車手續，叫行車閉塞，簡稱閉塞；⒉閉塞設備：用于完成閉塞手續的設備即閉塞設備。那么，怎樣才能保證在同一個區間同一時間內只有一趟列車運行呢？

問題：⒊閉塞的制式

⑴早期美國的鐵路曾采用在車站設置球形信號機的方法。掛白球表示發車，掛黑球表示停車，而兩站間用航海望遠鏡了望。1851年電報問世，美國紐約—艾利，開始采用電報閉塞。我國唐山－蘆臺也采用了電報閉塞。上述閉塞方法均為人工控制，俗稱人工閉塞、信用閉塞、良心閉塞。2)電氣路簽閉塞1878年英國泰亞發明電氣路牌機。此方法曾在我國2萬公里的鐵路線廣泛應用。路簽（牌）是占用區間的憑證相鄰兩站同時只能取出一個路簽（牌）⑶半自動閉塞

以出站信號機開放作為區間占用的憑證，發車站值班員辦理閉塞手續后，方能開放出站信號機，列車出發壓上軌道電路信號機自動關閉，實現閉塞。⑷自動閉塞自動閉塞是在列車運行中自動完成的，它是將一個區間劃分成若干個閉塞分區，在每個閉塞分區的分界點處設通過信號機，列車運行借助軌道電路接觸發生作用，自動變換通過信號機的顯示。自動閉塞的閉塞憑證為出站或通過信號機的允許信號，閉塞區間為出站信號機和通過信號機之間的閉塞分區。二、自動閉塞的顯示制式⒈二顯示自動閉塞紅色燈光：前方閉塞分區有車占用，停車，不允許越過信號機；綠色燈光：前方閉塞分區無車占用，按規定速度前進。⒉三顯示自動閉塞紅色燈光：前方閉塞分區有車占用，停車，不允許越過信號機；黃色燈光：前方僅有一個閉塞分區空閑，減速通過；綠色燈光：前方閉塞分區無車占用，按規定速度前進。⒊四顯示自動閉塞紅色燈光：前方閉塞分區有車占用，停車，不允許越過信號機；黃色燈光：前方僅有一個閉塞分區空閑，低速列車減速通過；黃綠色燈光：前方有兩個閉塞分區空閑，高速列車減速通過；綠色燈光：前方至少閉塞分區無車占用，按規定速度前進。不同閉塞制式的ATC系統

按照閉塞模式，城市軌道交通的ATC可以分為3.移動閉塞2.準移動閉塞1.固定閉塞列控系統采取的不同控制模式會產生不同的閉塞制式。列車間的追蹤運行間隔越小，運輸能力就越大。固定閉塞將線路劃分為固定的閉塞分區，不論是前、后列車的位置還是前、后列車的間距，都是用軌道電路等來檢測和表示的。線路條件和列車參數等均需在閉塞設計過程中加以考慮，并體現在地面固定區段的劃分中。不同閉塞制式的ATC系統1.固定閉塞21固定閉塞ATC系統

固定閉塞速度碼模式（臺階式）ATC是基于普通音頻軌道電路，軌道電路傳輸信息量少，對應每個閉塞分區只能傳送一個信息代碼。

目標距離碼模式（曲線式）一般采用音頻數字軌道電路，或音頻軌道電路加電纜環線或音頻軌道電路加應答器，他們具有較大的信息傳輸量和較強的抗干擾能力。不同閉塞制式的ATC系統不同閉塞制式的ATC系統軌道電路工作穩定性容受環境影響，如道床阻抗變化、牽引電流干擾等固定閉塞存在以下缺點軌道電路傳輸信息量小。利用軌道電路難以實現車對地的信息傳輸閉塞分區長度是按照不利條件設計的，分區較長，且一個分區只能被一列車占用，不利于縮短列車行車間隔。無法知道列車在某一分區內的具體位置。不同閉塞制式的ATC系統2.準移動閉塞移動閉塞定位方式固定閉塞定位方式能夠了解其具體位置僅知道其在哪個分區內速度限制有一個階躍式上升當其移動并出清一個分區后續列車對自身前行列車速度限制為連續式變化當其靜止一般是以數字信號技術為基礎，利用鋼軌或環線等作為車地信息的傳送載體。由于信號傳輸、處理過程的數字化，使系統具有信息量大，抗干擾能力強的特點。軌道電路可以向列車傳遞足夠用于列車連續曲線速度控制的信息（包括目標速度、目標距離、線路狀態、線路允許速度、軌道電路標號及長度等），車載設備可以實現對列車的連續曲線速度控制。不同閉塞制式的ATC系統2.準移動閉塞該系統減少了階梯式控制的安全保護距離對列車運行間隔的影響，提高了列車控制的精度和行車效率，使得司機在駕駛中比較輕松，不需要進行頻繁的制動、牽引，可以達到較好的節能效果，提高乘客的乘坐舒適度。不同閉塞制式的ATC系統2.準移動閉塞移動閉塞的追蹤目標點是前行列車的尾部，當然會留有一定的安全距離，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關，是隨時變化的，而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運行間隔要比準移動閉塞更小一些。不同閉塞制式的ATC系統3.移動閉塞不同閉塞制式的ATC系統（2）移動閉塞的特點制動的起點和終點是動態的，與軌旁設備數量及行車間隔關系不大沒有固定分區，行車間隔是動態的，并隨前一列車的移動而移動，速度限制連續變化。列車間隔按照后續列車在當前速度下所需的制動距離加上安全余量計算而得。可實現車地雙向通信，易于實現無人駕駛。舒適先進可實現較小的行車間隔高效靈活安全四、不同閉塞制式的ATC系統（3）移動閉塞的技術優勢安全關聯計算機采用3取2或2取2冗余配置，可保證故障安全。數據通信對所有的子系統透明可以與無人駕駛結合，避免司機誤操作或延誤，從而提高效率車地雙向通信，實時提供列車的位置及速度等信息。模塊化設計，核心部分采用軟件實現，硬件數量大大減少CBTC（communicationsbasedtraincontrol）不同閉塞制式的ATC系統不同閉塞制式的ATC系統（5）移動閉塞系統的ATC分類不同閉塞制式的ATC系統基于電纜環線基于無線通信直接序列擴頻跳頻擴頻方式自由空間波裂縫波導管漏泄電纜等按無線擴頻通信方式按傳輸媒介按傳輸速率分類三種制式速度曲線比較小結閉塞概念、分類不同閉塞制式ATC系統不同結構的ATC1.點式ATC系統無源，高信息容量，安裝靈活，結構簡單。價格明顯低于連續式ATC在北京5號線有應用難以適應行車密度大的情況點式ATC系統無源應答器：應答器本身不具有電源，只有當查詢其位于其耦合諧振位置時，從查詢器送出的高頻信號作為電源給應答器，使應答器中事先存儲的信息被發送出來。用途：無源應答器（組），用于發送固定不變的數據，用于提供線路固定參數，如線路坡度、線路允許速度、軌道電路參數等。

原理：存儲固定信息，當列車經過無源應答器上方，無源應答器接收到車載天線發射的電磁能量后，將其轉換成電能，使地面應答器中的電子電路工作，把存儲在地面應答器中的數據循環發送出去，直至電能消失（即車載天線已經離去）。平常處于休眠狀態。

不同結構的ATC有源應答器：有源應答器通過電纜與地面電子單元（LEU）連接，可實時發送LEU傳送的數據報文。用途：傳輸可變信息。必須通過專用的應答器電纜與LEU設備連接，可以根據LEU設備所發送的報文，變化的向列車傳送應答器報文信息。與LEU（地面電子單元）連接，用于發送來自于LEU的報文，在既有線提速區段，有源應答器設置在車站進站端和出站段，主要發送進路信息和臨時限速信息。原理：當列車經過有源應答器上方時，有源應答器接收到車載天線發射的電磁能量后，將其轉換成電能，使地面應答器中發射電路工作，將LEU傳輸給有源應答器的數據循環實時發送出去。直至電能消失（即車載天線已經離去）。平常處于休眠狀態。

不同結構的ATC不同結構的ATC(1)式ATC的基本結構不同結構的ATC①地面應答器不同結構的ATC應答查詢器（負責與軌旁信標通信并確定列車的軌道位置，處理信標發出的消息并傳送給車載控制器）不同結構的ATC.A型應答器（無源設備）(1)用于確定列車位置(2)當一輛列車駛過應答器，它會收到一條標識應答器的消息.B型應答器（有源設備）(1)信號機B信標（安裝于信號機旁與信號機相聯鎖）(2)進路B信標（安裝于道岔前，指示是否需要側向速度通過道岔）五、不同結構的ATC②軌旁電子單元LEU將不同的信號顯示轉化為電碼并發送至列車。③車載設備a、車載應答器b、測速傳感器c、中央處理單元d、駕駛臺上的顯示不同結構的ATC（2）點式ATC系統的基本原理點式ATC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壓力信息，輸出控制命令并向司機顯示。地面應答器向列車傳送每一個信號點的允許速度、目標速度、目標距離、線路坡度、信號機號碼等信息，車載中央控制單元根據地面應答器傳至車上的信息及列車自身的制動率，計算得出兩個信號機之間的速度監控曲線。不同結構的ATC2.連續式ATC系統采用軌道電路的連續式ATC系統采用軌間電纜的ATC系統無線ATC系統速度碼模式距離碼模式度碼系統通常使用頻分制方法，采用的是移頻軌道電路，即用不同的低頻頻率來代表不同的允許速度。不同結構的ATC不同結構的ATC速度碼模式距離碼系統從地面傳至車上的是前方目標點的距離等一系列基本數據，車載計算機根據地面傳至車上的各種信息(區間的最大限速、目標點的允許速度、區間線路坡度)及存儲在車載單元內的列車自身的固有數據(列車長度、常用制動及緊急制動率、測速及測距信息)，實時計算出允許速度曲線，并按此曲線對列車的實際運行速度進行監控。不同結構的ATC不同結構的ATC用數字編碼軌道電路實現列車速度監控的系統（距離碼模式）距離碼模式不同結構的ATC采用軌間電纜ATC系統的原理圖不同結構的ATC無線ATC系統小結點式ATC系統連續式ATC系統ATC系統控制模式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CTC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。ATC系統的控制等級ATC系統同一時間只能處于一種模式。車站人工控制﹥控制中心人工控制控制中心人工控制﹥控制中心的自動控制或車站自動控制ATC系統的控制等級應遵循的原則ATC系統控制模式ATC系統控制模式列車進路命令由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圖進行。1.控制中心自動控制模式(CA)ATC系統控制模式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功能，隨著前行列車的運行，自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，調度員可以人工設置進路。2.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(CM)

ATC系統控制模式在控制中心設備故障或通信線路故障時，聯鎖車站的遠程控制終端(RTU)從軌旁PTI環線接收目的地碼(駕駛員人工輸入目的地碼)，向正線聯鎖設備發布排列進路命令，自動排列進路。3.車站自動控制模式ATC系統控制模式當ATS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能由中心控制時，可改為現地操縱模式。在LOW上人工排列進路。車站自動控制和車站人工控制也可合稱車站控制(LC)。當車站工作于LC模式時，不能由ATS系統啟動控制。4.車站人工控制模式ATC控制模式間的轉換只有當控制中心ATS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。即使轉換至車站操作，聯鎖顯示還應該傳輸至控制中心ATS，僅由車站操作站的打印機執行對顯示和命令的記錄。1.轉換至車站操作ATC控制模式間的轉換在沒有收到控制中心ATS發出的命令時，也可以轉換本至車站操作。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作僅能由車站操作員來執行。2.強制轉換至車站操作ATC控制模式間的轉換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ATS操作，然后控制中心ATS確認它。因此，所有轉換操作只有由控制中心操作員才能有效實施。當車站操作故障，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ATS操作。3.轉換至控制中心ATS操作列車駕駛模式列車自動運行駕駛模式(ATO模式或AM模式)；列車自動防護駕駛模式(SM模式或CM模式)；限制人工駕駛模式(RM模式)；非限制人工駕駛模式(關斷模式、URM模式)；自動折返駕駛模式(AR模式)。列車駕駛模式ATO模式即ATO自動運行模式，此模式是正線上列車運行的正常模式，即用于正線上列車的正常運行。在這種模式下，列車在車站之間的運行是自動的，不需司機駕駛，司機只負責監視ATO顯示，監督車站發車和車門關閉，以及列車運行所要通過的軌道、道岔和信號的狀態，并在必要時人工介入。1.列車自動運行駕駛模式(ATO模式或AM模式)列車駕駛模式啟動條件：司機給出列車關門指令關閉車門后，通過按壓啟動按鈕給出出發指令。車載ATP確認車門已關閉后，列車便可啟動。如果車門還開著，ATP會不允許列車出發。列車出發后站間運行的速度調整、至下站的目標制動以及開車門都由ATO自動操作。ATP確保列車各階段自動運行的安全，在車站之間的運行將根據控制中心ATS的優化時刻表指令執行，確定其走行時間。1.列車自動運行駕駛模式(ATO模式或AM模式)列車駕駛模式在ATO模式下,ATO根據ATP編碼和列車位置生成運行列車的行駛曲線，完全自動駕駛列車；ATO還能根據到停車點的距離計算出列車的到站停車曲線；ATO速度曲線可以由ATS的調整命令修改；ATP系統控制列車的緊急制動。1.列車自動運行駕駛模式(ATO模式或AM模式)列車駕駛模式SM模式即ATP監督人工駕駛模式，是一種受保護的人工駕駛模式。在這種模式下，司機根據駕駛室中的指示手動駕駛列車，并監督ATP顯示，以及列車運行所要通過的軌道、道岔和信號的狀態，可以在任何時候操作緊急制動。ATP連續監督人工駕駛的列車運行，如果列車超過允許速度將產生緊急制動。ATO故障時列車可用SM模式在ATP的保護下降級運行。2.列車自動防護駕駛模式(SM模式或CM模式)列車駕駛模式列車由司機人工駕駛,列車的運行速度受ATP監控；ATO此時對列車不進行控制，但會根據地圖數據隨時監督列車的位置；如果ATO能與PAC(車站站臺ATO通信器)通信，它可控制車門開啟；ATP向司機提示安全速度和距離信息；在列車實際行駛速度到達最大安全速度之前，ATP可實施常用制動，防止列車超速；由ATP系統來控制列車的緊急制動。2.列車自動防護駕駛模式(SM模式或CM模式)列車駕駛模式RM模式即ATP限制允許速度的人工駕駛模式，這是一種受約束的人工操作，必須“謹慎運行”。在這種模式下，列車由司機根據軌旁信號駕駛，ATP僅監督允許的最大限速值。3.限制人工駕駛模式(RM模式)列車駕駛模式該運行模式在下列情況下使用：①列車在車輛段范圍內(非ATC控制區域)運行時；②正線運行中聯鎖設備或軌道電路或ATP軌旁設備或ATP列車天線或地對車通信發生故障時；③列車緊急制動以后。④啟動ATP/ATO以后。此時，車載ATP將給出一個最高25km／h的限制速度。3.限制人工駕駛模式(RM模式)列車駕駛模式關斷模式是不受限制的人工駕駛(無ATP監督)模式，用于車載ATP設備故障以及車載設備測試情況下完全關斷時的列車駕駛，列車是由司機根據軌旁信號和調度員的口頭指令駕駛的，沒有速度監督。ATP的緊急制動輸出被車輛控制系統切斷，司機必須保證列車運行不超過限制速度(最高25km／h)，并監督列車所要通過的軌道、道岔和信號的狀態，必要時采取措施，對列車進行制動。關斷模式下，列車由司機人工駕駛，沒有ATP保護措施；使用這種模式必須進行登記，此時列車運行安全完全由司機負責；ATO退出控制。4.非限制人工駕駛模式(關斷模式、URM模式)列車駕駛模式列車在站端(沒有折返軌道的終端)調轉行車方向或使用折返軌道進行折返操作，就要求能進入自動折返駕駛模式。自動折返模式：ATO自動運行折返模式；ATO無人自動折返模式；ATP監督人工駕駛折返模式。5.自動折返駕駛模式(AR模式)

列車駕駛模式折返命令是由ATS中心根據需要生成并傳輸至列車，或由設計固定的ATP區域(如終端站)的軌旁單元發出。ATP車載設備通過接收軌旁報文而自動啟動AR模式，并通過駕駛室顯示設備指示給司機，司機必須按壓“AR”按鈕確認折返作業。是否折返，使用折返軌道折返，由無人駕駛執行，還是由司機執行，這些完全由司機決定。5.自動折返駕駛模式(AR模式)

列車駕駛模式若采用ATO自動運行折返模式，在司機按壓ATO啟動按鈕后，列車自動駛入折返軌，并改變車頭和軌道電路發送方向；在折返軌至發車站臺的進路排列完成后，再次按壓ATO啟動按鈕，列車自動駛入發車站臺，并精確地停在發車站臺。若采用ATO無人自動折返模式，在司機下車后按壓站臺上的無人折返按鈕，列車在無司機的情況下，自動完成啟動列車駛入折返軌，改變車頭和軌道電路發送方向，并在折返軌至發車站臺的進路排列完成后，再自動啟動列車駛入發車站臺，并精確地停在發車站臺。5.自動折返駕駛模式(AR模式)

ATC駕駛模式若采用ATP監督人工駕駛折返模式，在人工駕駛過程中ATP將對列車速度、停車位置進行監督，并在列車駛入折返軌后自動改變車頭和軌道電路發送方向。除URM模式外，其他所有的模式都有一個5m的退車限制，如果超過這個限制，ATP將實施緊急制動。5.自動折返駕駛模式(AR模式)

列車駕駛模式轉換①ATC系統控制區域與非ATC系統控制區域的分界處，應設駕駛模式轉換區(或稱轉換軌)，轉換區的信號設備應與正線信號設備一致。②駕駛模式轉換可采用人工方式或自動方式，并應予以記錄。③ATC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防護駕駛模式，而錯誤進入ATC系統控制區域的能力。④為保證行車安全，在ATC控制區域內使用限制模式或非限制模式時應有破鉛、記錄或特殊控制指令授權等技術措施。列車駕駛模式轉換列車從非ATC系統控制區域進入ATC系統控制區域，就從RM改變為SM模式。只要滿足如下條件：列車經過了至少兩個軌道電路的分界；報文傳輸無誤；ATP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SM模式啟動緊急制動①RM模式切換到SM模式列車駕駛模式轉換滿足以下條件，ATO開始指示燈就會亮，說明此時可以從SM切換到ATO模式：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；主鑰匙開關處于向前位置(方向手柄偏離“向前”位置)。