城市轨道交通通信信号

城市轨道交通智能控制系统,洛阳铁路信息工程学校信号教研室李泽军 高志宏,第一章 城市轨道交通概述,第一节 概念及分类一、概念1、定义： “城市轨道交通”是一个包含范围较大的概念。一般而言，广义的城市轨道交通是指以轨道运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轮轨交通系统（有别于道路交通），主要为城市内（有别于市际铁路，但可涵盖郊区及大都市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。,2、优点（1）运量大；（2）速度快；（3）能耗低； （4）污染少； （5）可靠性强； （6）舒适性佳； （7）占地面积少。 城市轨道交通还带来了新产业发展，沿线土地开发，城市布局合理，市民生活便利，增添现代都市景观等附加效应。因此，城市轨道交通才会在近年来呈现出蓬勃发展、方兴未艾的浪潮，无论是在经济发达的国家与地区，还是在发展中国家和地区，均成为改善发展城市交通的主要手段。,3、城市轨道交通建设的局限性 （1）建设投资巨大 （2）建成以后路线走向及路网结构不易调整 （3）运营成本高 （4）经济效益有限 （5）观念认识的限制 城市轨道交通发展不但呈现速度快、数量多，而且呈现类型多样化，设施更先进，管理经营更科学，整体效益更佳的趋势，随着城市发展与城市化进程的发展，轨道交通的地位与作用正被重新估量，城市轨道交通发展中也出现了种种新课题期待人们去探索。,二、 城市轨道交通的分类 城市轨道交通因发展较快且各国选择的技术政策不一，目前尚没有十分统一的分类标准，一般可分为三类：1、市郊铁路 市郊铁路在铁路运输发达的国家，是旅客运输的主要组成部分市郊铁路一般与干线铁路相接，故采用干线铁路的技术标准，但其功能与干线铁路不一。主要承担城市功能的扩展，满足郊区市民、城市边缘市民出入城市中心的需要，其最高运行速度比干线铁路要低，一般在120 km/h。,2、地下铁道 地下铁道是各国繁荣大城市市区公共交通系统的最佳选择，最近30年发展尤快，成为城市活动的命脉。有些城市地下铁道在客流高峰时，占了全市客流量的40%以上，如果地铁停运，整个城市将陷于瘫痪。据预测，21世纪世界上将有一半人口居住在城市与城镇，1000万人口以上的特大城市将达到20个以上，100万人口以上的大城市也将达到350个以上。因此，21世纪地下铁道仍将有一个持续的发展。,地下铁道是由电气牵引，轨道导向，车辆编组运行，在全封闭的地下隧道内，或根据城市的地形特征和具体条件，部分区段运行在地面或高架线路上的大容量快速轨道交通系统。 地铁系统未必都在地下，地下部分仅占三分之一强，大部分是地面和高架线，有的全高架线路也称“地铁”。地铁与其他公交系统相比具有以下优点：（1）运输能力大 （2）准时性,（3）快速性 （4）具有较高的舒适性 （5）具有高的安全性 （6）充分利用地下空间 （7）对环境不产生污染 3、轻轨交通 国际上对轻轨交通系统的内涵和名称并不统一 。 （1）钢轮钢轨轻轨系统 这种轻轨交通吸取了地下铁道在车辆和信号等方面的技术，但由于它是在有轨电车基础上发展起来的，所以它在许多方面与有轨电车相似 。,（2）跨座式单轨客运系统 单轨交通系统与传统的钢轨钢轮运输系统是完全不相同的交通工具，是特制的车辆与专用的轨道组合而成的交通工具，其轨道梁不仅是车辆承重结构，而且是车辆走行的导向轨道。 单轨式交通系统是在专用的高架线路上运行的客运车辆，与其它交通方式互不干扰，可以达到安全、准点、快速和舒适的服务目标。 （3） 新交通系统 所谓新交通系统，目前还没有统一和严格的定义，从广义来讲是那些与现有运输模式不同的各种短距离新交通方式的总称。但通常把由电气牵引，,具有特殊导向，计算机控制，自动驾驶的胶轮车辆单车或数量编组运行在专用轨道梁上的中、小运量运输系统称为新交通系统。 新交通系统与其他交通方式形成立体交叉，故对其他交通方式不产生影响，有特殊的专用车道，采用橡胶轮，电力牵引，特殊的车下侧受电方式，无人自动驾驶，其运行速度一般在30 km/h左右。 （4） 线性电机车轻轨系统 线性电机车轨道运输系统是20世纪80年代由加拿大研制开发而成，这是利用线性电机原理，安装在车辆上作为驱动装置的新型交通系统。,所谓线性电机，是根据传统的电动机传动原理，将电动机的转子和定子的转动半径设计成无穷大半径，则转子和定子就相当于两个平行的水平面，将展平的定子安装在车辆底部，再把转子装在两根钢轨之间的枕木上，并沿轨道长度全线铺设，当通电后即可驱动列车。 线性电机列车系统仍为钢轮钢轨系统，列车编组与行车密度可根据城市容量来确定。其单向高峰客运最大能力目前可达到每小时40000人次。,第二节 城市轨道交通智能控制系统 城市轨道交通智能控制系统主要是指其通信信号系统。在规划城市轨道交通的过程中，必须规划和建设与预测客流量相适应的通信信号设施。用于指挥和控制列车运行的通信信号设施，尽管其投资额在整个工程中所占的比例甚低（通常在3 %以下），但对于提高通过能力、保证行车安全却有着至关重要的作用。 一、通信信号在城市轨道交通作用： 通信：实现行车指挥和列车运行管理的 重要手段； 信号：保证行车安全、提高运输效率不可缺少的 技术措施；,与机车和轨道技术相同，城市有轨交通的信号制式基本上沿袭了大铁路的传统制式。但还是有它固有的特点，主要反映在以下5个方面： 1. 由于城市轨道交通往往承担巨大的客流量，因此对最小行车间隔的要求远高于大铁路。这就对列车速度监控提出了极高的要求，要求其能提供更高的安全保证。2. 由于城市轨道交通的列车运行速度远低于铁路干线上的列车运行速度，因此在信号系统中可以采用较低速率的数据传输系统。,3. 由于城市轨道交通的大多数车站仅有上、下客的功能，在大多数车站上并不设置道岔，甚至也不设置地面信号机（依靠机车信号及速度监控设备驾驶列车），仅在少数联锁站及车辆段才设置道岔及地面信号机，如上海地铁一号线仅在4个联锁站及1个车辆段上设置道岔及地面信号机，因而，联锁设备的监控对象远远少于一般大铁路的客、货站，通常1个电气集中控制中心即可实现全线的联锁功能。,4. 由于城市轨道交通的车辆段具有与大铁路车辆段不同的功能，类似于大铁路区段站的功能，其行车组织工作主要包括编解、接发及调车，因而，城市有轨交通车辆段的信号设备远多于其他车站，通常独立采用一套电气集中装置，但在采用微机联锁时，全往往也仅作为一套微机联锁中的一部分。除了车辆段外，其他车站的行车组织作业既单纯又简单，所以在联锁站上的信号灯也仅有3种颜色、4种含义：红灯：停车；绿灯：前进，前方道岔在定位；月白灯：前进，前方道岔在反位；红灯+月自灯闪光：引导信号。,5. 由于城市轨道交通的线路长度、站间距离都较短，列车种类单一，行车时刻表的规律性很强，日复一日地按照同一运行计划周而复始地运行，因此，在城市轨道交通的信号系统内，通常都包含有进路自动排列功能，即按事先预定的程序自动排列进路，只有运行图变更时才有人工介入。 城市轨道交通中的信号系统是保证列车安全快捷、正点、高密度不间断运行的重要技术装备。要想提高运输能力、降低运营成本，取得良好的社会效益与经济效益，必须配套现代化的信号安全系统。,二、通信系统功能及组成1、功能 指挥列车运行、组织运输生产及进行公务联络的重要手段； 为了保证行车安全和实现快速、高效、准时的优质服务，必须设置功能完善、灵活可靠的内部专用通信系统； 通信系统应能迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息； 应能传输语音、文字、图象、数据等各种业务的综合业务数字通信网；,2、通信系统组成调度指挥通信系统；无线通信系统；公务通信系统；广播系统；电视监控系统；传输网络；电源等； 城市轨道交通的通信系统与其他行业使用的通信系统差别不大。,三、信号系统基本要求（1）确保行车安全，提高运输效率，改善劳动条件；（2）信号显示是指示列车运行及调车工作的命令，显示方式应按有关规定执行；（3）在保证设备性能稳定可靠的基础上，积极采用新技术，新设备，力求做到技术先进，经济合理，便于维修；（4）工程设计必须严格按照基本建设程序合有关规定进行；（5）为节省建设投资，信号系统技术方案的不同年度的行车密度分阶段设计；（6）涉及行车安全的信号设备应遵循故障安全原则；,四、信号系统选用原则与分类（1）信号系统分类 城市轨道交通信号设备可分为： 调度指挥设备： 调度集中（CTC：Centralized Traffic Control)） 列车自动监视（ATM：Automatic Train Monitor) 列车自动监控（ATS：Automatic Train Supervision),列车运行控制设备 自动闭塞设备（地面设备） 车地信息传输设备:轨道电路、轨道环线、无线等 车载设备：机车信号、自动停车 列车超速防护车载设备列车自动驾驶(ATO：Automatic Train Operation)联锁（IS：interlocking system),目前，先进的城市轨道交通信号设备趋于系统化，信号设备通常分为两大部分： 列车自动控制系统 （ATC：Automatic Train Control System)， 它包括： 列车自动监控（ATS） 列车超速防护（ATP） 列车自动驾驶（ATO） 联锁设备（IS： Interlocking System） 以上四个子系统之间有高速的数据通道进行数据交换，使得整个系统的运行高效、有条不紊。,ATP子系统：主要功能： 实现列车间隔控制； 列车行车依据； 超速防护； 辅助功能：车辆门控制的联锁 防退行功能基本组成：地面设备： 自动闭塞设备、 车地信息传输设备 车载设备：信息接收、测速测距、 速度控制、显示界面；,ATO子系统司机驾驶的缺点： 一致性较差 控制精度不很高 易造成追踪间隔波动， 制约运行密度的进一步提高，ATO主要功能 列车运行速度自动调节； 车站定点停车； 信号自动停车及启动； 自动开关车辆门等（可选）。,ATO子系统 基本组成： 地面设备：车地双向通信 地车通信：定位信息 车地通信：ATS信息 车载设备： 采用优化控制方法，实现自动驾驶。,ATS子系统基本功能： 列车识别与追踪 进路控制 运行调整 运行图管理ATS与CTC的差别： 强调对进路控制、运行调整、运行图管理等进行计算机自动处理。 ATS从宏观角度可更好地实现移动设施的优化配置。,ATS子系统基本组成 中心设备：实现ATS的各种处理功能 车站设备，包括： 与联锁的控制接口，以实现进路的自动办理； 发车定时表示器，用以通知司机早、晚点； 车号自动识别设备（PTI） 传输通道 目前多采用数据通信网传输,联锁系统（IS）基本功能 进路控制、联锁； 列车定位 控制轨道电路发码序列特点 不仅负责车站内设备联锁； 将区间线路也全部纳入联锁范围，实时追踪各 列车的位置； 把列车间隔信息通过轨道电路向列车发送； 进路控制的命令可以来自ATS，也可以是本地值班员控制。,联锁系统（IS）基本组成 中心联锁设备 现场设备 中心联锁设备通过联锁总线将现场设备联系起来，实现对象的遥控与遥信功能。 中心联锁设备有总线与轨道电路发码设备相联系。,城市轨道交通信号系统组成：,列车自动驾驶（ATO）,列车超速防护（ATP）,列车自动监控（ATS）,联锁系统（IS）,非安全相关系统,安全相关系统,（2）选用原则 为使设计趋向经济合理，城市轨道交通信号系统应根据行车间隔合理配置设备。 一般行车间隔可分为： 低密度运行线路，行车间隔为4 min以上的线路； 一般采用自动闭塞、机车信号、自动停车及 列车自动监视系统 中密度运行线路，行车间隔为24 min的线路； 一般采用列车超速防护设备（ATP）、 列车自动监控设备（ATS） 高密度运行线路，行车间隔为2 min以下的线路； 一般采用ATC系统包括：ATS、ATP、ATO； 联锁站及车辆段或车场应装联锁设备；,五、目前国内外城市轨道交通信号技术装备发展（1）北京地铁环线目前使用的信号设备是完全国产 设备包括：调度集中（CTC）；移频自动闭塞； 机车信号；自动停车（2）上海地铁一号线采用GRS公司的ATC系统 连续固定自动闭塞； 联锁设备正线和车辆段采用国产6502电气集中 采用速度台阶控制方式； 设备自动化程度高，可实现120 sec间隔运行 已应用于华盛顿、纽约、亚特兰大、罗马、上海等城市的地铁上，属于80年代水平。,（3）北京一号线采用西屋公司的ATC系统 连续固定自动闭塞； 无绝缘移频轨道电路； 采用速度台阶控制方式； 已应用于新加坡、香港、伦敦和北京地铁一线上。该设备保证120 sec间隔运行； 联锁设备 正线车站采用通号公司研制的9101型整架式联锁电路；车辆段采用6502电气集中。 属于80年代水平； 目前北京地铁只应用了ATP、ATS系统；,（4）广州一号线采用西门子公司的ATC系统 连续固定自动闭塞（准移动自动闭塞）； 无绝缘移频轨道电路，采用数字编码； 采用速度距离模式曲线控制方式； 目标距离模式曲线方式 该设备可实现100 sec间隔运行； 属于90年代水平；,（5）上海二号线采用USS公司的ATC系统 连续固定自动闭塞（准移动自动闭塞）； 无绝缘移频轨道电路，采用数字编码； 采用速度距离模式曲线控制方式； 目标距离模式曲线方式 该设备可实现100 sec间隔运行； 属于90年代水平；,（6）德国Alcatel-Sel公司的ATC系统 移动自动闭塞； 以铺设于轨道间的交叉电缆作为传输通道实现数据传输； 采用速度距离模式曲线控制方式； 目标距离模式曲线方式 该设备可实现90 sec间隔运行； 现已成功地应用于欧洲和北美的地铁/轻轨线路 属于90年代水平；,六、国内地铁ATC系统研究 北京地铁环线ATP系统研究 ATP车载设备；北方交大与北京地铁合作 ATP地面设备； 北京地铁一线西屋公司ATP系统国产化 城市轨道交通信号设备国产化总体单位之一 通号公司承担的“城市轨道交通ATP系统研究”；,城市轨道交通信号设备国产化总体单位之一信息产业部14所承担的“城市轨道交通ATP系统研究”信息产业部14所正在申请国家项目“基于无线的ATP系统研究”铁道部地铁列车国产化配套的“地铁ATC车载设备研究”,七、城市轨道交通通信信号技术装备的发展趋势自动化、智能化 智能调度 缩短追踪间隔，提高通过能力，使系统运行准时、可靠。通过自动驾驶，以确保旅客安全等。 自动驾驶 提高旅客乘车舒适度、提高停车精度，改善乘车环境； 无人驾驶,通信信号设备的系统化、标准化通信信号一体化 通信信号的综合应用可降低成本； 促进信息及资源共享； 对内改进管理，对外提供信息服务； 促进轨道交通的现代化。,信号设备无线化无线通信具有设置灵活、双向传输、信息量大、易于维护、成本低特点；欧洲的ETCS、德国的FZB、日本的移动闭塞系统、北美的AATC均采用了无线通信技术；Alcatel-Sel公司的ATC系统已在英国伦敦地铁一条延长线上和加拿大多伦多地铁上安装；国内已在立项研究适用于城市轨道交通的无线列控系统,第二章 城市轨道交通智能控制系统技术基础21 测速原理及技术,城市轨道交通的测速方法有以下几种： 1. 测速发电机测速发电机安装在车轮外侧，发电机所产主交流电压的频率与列车速度（主轮的转速）成正比，然后经过频率电压的变换，把列车实际运行的速度换为电压。,为了确保发电机线圈断线的故障安全，在频率变换电路中机车速度为零时也产生一定的频率，这样就可以区分机车速度为零还是故障。当频率为零时(或某频率以下)，设备就可以报警或自动停车。 频率电压变换电路的原理框图如图2-1所示，多谐振荡器作为射极耦合触发器与自激多谐振荡器结合的电路。在速度高时，即交流信号增大，这时振荡器为射极耦合触发器，其输出与测速发电机同步。,图2-1 频率电压变换原理,当列车速度低于一定值（近似为零）时，电路由射极耦合触发器变为多谐振荡器。从式(2-1)可见，与车轮的直径有关。在速度相同时直径大的车轮其输出的速度电压频率低。反之则频率高。因此需设置一个车轮直径补偿电路，以消除不同直径的车轮所产生的差异 2、脉动式速度传感器 它的基本原理是对车轮旋转计数。因此需在轴承盖上安装信号发生器。车轮每转一周，发生器输出一定数量的脉冲或方,波信号，对发生器输出信号计数，测出脉冲或方波的频率即可得出列车运行速度。 霍尔脉冲速度传感器由铝盘和霍尔传感器探头组成。铝盘外缘有规则粘接了若干磁钢片，铝盘安装在机车动轮轴头的顶端。根据采用的霍尔元件不同，一个探头可以输出一路或两路速度信号。传感器探头安装在轴箱盖上，霍尔脉冲传感器是采用霍尔效应原理测量转速的，其原理示意如图2-2所示。,图2-2 霍尔传感器示意图,当硅钢体在霍尔元件下方时，霍尔元件可以探测到霍尔电势。不在下方时就无霍尔电势。当铝盘转动时，霍尔元件就会产生与铝盘转速成正比的霍尔电势脉冲，通过对此脉冲分析计算就可测得铝盘转速。,22 速度控制模式及控制曲线 列车速度控制方式主要有两种：一种称为分级速度控制，一种称为速度距离模式曲线控制。一、分级速度控制方式 分级速度控制方式的示意图见图2-3和图2-4。图中的虚线为速度控制曲线，是一条阶梯式的曲线，速度控制分成若干等级。分级速度控制方式根据速度检查的方式不同，又分为闭塞分区出口端检查方式和入口端检查方式。,1. 闭塞分区出口端检查方式，图2-3是闭塞分区出口端检查方式的示意图。 如图2-3所示，如果在0G闭塞分区内有车（虚线车），那么后续列车应在闭塞分区分界点1前停车，列车限制速度为V1=0 km/h。在2点处限制速度为V2。在3点处的限制速度为V3 。列车速度闭塞分区时出口端检查方式是，在闭塞分区的出口端检查列车速度是否超过了该点的限制速度。这种控制方式是司机控制列车速度，只有列车速度超过容许速度后，设备才自动实施制动，所以又称人控优化方式。,图2-3 闭塞分区出口端检查方式示意图,采用这种方式，可能出现如下情况，当列车驶入1G分区后，应在1点前停车。由于在1G分区限制速度为V1，如果司机失去警惕，以速度V1通过1点，就会造成危及行车安全的情况。为防止这种情况发生，保证行车安全，当采用闭塞分区出口端检查方式时，必须增加一保护区段，如图2-3中0G分区，即在列车占有分区后方，有两个闭塞分区的通过信号机显示红灯。,2. 闭塞分区入口端检查方式图2-4是闭塞分区入口端检查方式的示意图。,如图2-4所示，如果在0G闭塞分区内有车，后续列车应在分区分界点处前停车，限制速度V1=0，与分区出口端检查方式不同，1G整个分区速度控制曲线限速均为V1=0，即在闭塞分区人口端2点处检查出口端的1点处的限制速度。当列车进入下一闭塞分区列车实际速度就超过控制曲线的容许速度时，就自动实施制动，,直到列车速度降到容许速度以下，制动自动缓解，再由司机控制列车运行速度。所以，称这种控制方式为设备优先控制方式，这种方式对列车的制动性能有较高要求。 二、速度距离模式曲线控制方式 速度距离模式曲线控制方式示意图如图2-5。 在图2-5中，OG闭塞分区有车，为保证后续列车在分界点1处前停车，后续列车应在速度控制曲线容许速度下停车。,图2-5 速度距离模式曲线控制方式,该速度控制曲线是根据列车运行的目标速度、列车距目标点的距离及列车重量、长度、制动性能等参数计算出来的。当列车实际速度超过速度控制曲线容许速度时，自动实施制动，列车减速。列车速度低于容许速度后，制动缓解。 与分级速度控制相比，闭塞分区出口端检查方式需增加保护区段；而闭塞分区入口端检查方式，每一闭塞分区必须考虑制动空走距离，分区长度要增加 。,因此采用速度距离模式曲线控制方式，可以提高区间通过能力，但需要从地面向车体上传递更多的信息，除了目标点速度信息外，还要有分区长度、坡度等信息。 速度距离模式曲线控制方式在实际应用时又有一次模式曲线、二次模式曲线、小模式曲线等，后面将根据具体的系统分别予以介绍。,23 数码调制技术基础 不论是点式还是连续式，不论是用轨间电缆还是用音频轨道电路，不论是ATP信息还是PTI信息，都是采用数码调制的方式进行传输。所以可以认为，数码调制是ATC系统的主要技术基础之一。 在有些数字传输情况下，尤其是信道为无线信道时，原始数码信号（数字基带信号）不能直接进行传输，这时系统的发送端就需要借助于对连续波进行调制，,以便把数字基带信号转换成适合于信道传输的数字频带信号。当然，这时系统的接收端也必须用解调器把发送端通过信道传来的数字频带信号还原为数字基带信号。 与模拟信号调制相似，数字基带信号调制也是采用较高频率的正弦信号作为载波，但调制信号是数字基带信号（数字信号）。,也同样有3种基本的调制方式：数字振幅调制（又称为幅度键控，记为ASK）、数字频率调制（又称为频移键控，记为FSK）、数字相位调制（又称为相移键控，记为PSK）。图（a）、（b）、（c）分别表示出了调制信号为二进制数码信号时的数字调幅、数字调频和数字调相信号。从图可见，这些数字已调信号均可看成是由数码信号g(t) 控制的开关对载波信号进行切换的结果。因此用“键控”这一术语。,二、列车运行自动监控系统（ATS）,ATS系统： 以计算机辅助调度员指挥列车运行的自动化设备。 采用本系统可： 使全线列车的运行均由计算机按照列车运行图进行监测和控制； 显示列车运行状况； 根据运行图自动调整列车运行；1、ATS系统基本功能（1）列车进路自动设置 根据运行图、列车车次、列车位置等自动设置近路，需要时可以由调度台介入控制；,（2）列车自动识别与跟踪 列车进入控制区域，可通过 车号识别装置（PTI）； 车次设置软件； 人工设置车次； 赋予每列车一车号代码，系统在整个监控区域对全线列车进行识别和跟踪；（3）监视列车运行和设备状态 系统对列车车次、位置以及各站进路排列状况、信号开放、道岔位置、轨道区段占用状态、列车早晚点情况进行监视，报警；,（4）编制和管理列车运行图（5）列车运行调整 某列车或多个列车偏离运行图时，对列车运行进行调整，使列车尽快恢复按图运行。 列车运行调整分为： 自动调整：调整列车停站时分、列车运行级别、列车发车时分、 人工调整：站台扣车、变更目的地、 变更通/停；（6）列车运行实迹记录、统计、输出；（7）列车运行模拟 用于软件维护及人员培训；,（4）编制和管理列车运行图（8）系统故障复原处理 系统初始化处理； 列车追踪复原处理； 进路控制复原处理； 运行调整复原处理；（9）提供旅客向导信息 主要有： 车次、运行方向、目的地、预计到站时刻、发车时间等； 起动或终止向导装置的信息,2、系统基本构成（1）构成方式 集中方式 控制中心实现系统全部功能， 即集中控制、集中管理 分散方式 实现控制中心集中管理， 系统站装置的分散控制（2）系统控制方式 系统可具有三级控制方式： 控制中心管理、调度员介入控制方式； 车站顺序控制方式； 车站值班员控制方式；,（3）系统设备组成 控制中心设备（OCC) 主要包括：计算机、外部设备、显示设备、人机接口及有关软件 车站（车辆段或车场）设备 主要包括：车站设备、及与联锁装置、向导装置、车号识别装置的接口装置； 车载设备 主要有车号识别装置（PTI）的车载部分 通信设备 电源及其他设备,3、广州一号线ATS系统（西门子公司设备）（1）系统概况 设备组成： 控制中心设备（OCC) 车辆段设备 联锁车站设备 车站设备 通信设备 电源及其他设备,中心设备(OCC),控制中心特点:（1）分布式计算机系统 降低系统复杂性、提高系统的处理能力，易扩展；（2）UNIX操作系统（3）采用C语言和Pascal语言（4）采用全图形方式（5）采用X-Windows窗口（6）采用OPEN LOOK操作员界面（7）以太局域网（8）计算机通信符合ISO协议14层标准的通信层,车辆段设备 车辆段工作站：两台工作站、一台打印机； 传输设备；,联锁站设备 远程终端单元（RTU）： 可编程程序控制器用于从联锁信号楼取得需要的数据。模块化设计，扩展非常容易； 通过插入的通信处理板可以与OCC及其它分散的设备连接；,车站设备 DTI（出发时间显示器） PIIS（旅客信息显示系统） 到达时间显示器、终点站显示器 PTI（列车识别系统）,（2）功能和基本原理 列车监视和追踪功能（TMT）基本功能 在读站车次号自动读入； 如果读站发生故障，车次号由时刻表系统提出； 虚假车次号生成； 人工输入； 车次号重编； 人工车次号调节； 列车运行的识别； 列车运行的模拟； 处理容许行程； 显示列车位置； 车次号记录；,列车监控用计算机再现列车运行， 列车运行是由股道空闲和股道占用信息来驱动的 为了使被股道空闲、占用监测和特定列车运行联系起来，每一被监视列车必须被识别和分配到一个分区；列车由车次号来识别，分配必须自动进行；轨道模型（线路图）用来监视列车运行； 系统给下列设备提供现行车次号和列车位置：自动建立进路（）系统；旅客信息（PIIS）：终点站、到达时间 计划和实际时刻表比较模拟线路表示盘,车次号信息，包括： 列车组号服务号旅程号（？）列车车次号输入：用于修改和确认列车车次号在读站列车车次号自动输入（PTI）； 时刻表系统提出车次号；系统自动生成虚假车次号；线路调度员人工选择；列车运行识别识别条件：由轨道占用信号从“空闲”到“占用”翻转识别；列车运行模拟,时刻表功能计划时刻表与实际时刻表的比较利用某一车次列车的实际位置与该次计划位置进行比较；偏差及时同时调度员必须产生相应的改正措施；时刻表处理安装时刻表时刻表修改：离线修改、在线修改运行图显示和打印 时刻表 实际列车运行图,进路自动建立（）：主要功能：形成控制道岔位置的命令在适当的时机向信号系统发送命令进路自动建立的正常序列操作开始进路确定列车顺序规定连接分段测试验证命令输出确认人工干预人工办理信号允许和禁止列车进路显示的状态,列车调整列车自动调整不断分析列车运行状态自动调整列车运行：调整列车停站时间提高列车运行等级以减少旅行时间；列车人工调整命令不停车通过车站（调过一个或多个车站）定义一个新的终点站旅客信息显示系统（PIIS）控制系统的组成部分之一主要目标：通知等待的旅客下一列车的目的地。每站安装个单面显示器，每一方向个显示的信息列车的终点站 下一列车的到达估计时间 “不要进入列车”,列车自动监控记录和演示系统记录功能演示系统（离线方式）遥控联锁设备通过标准的数据交换协议与多种联锁设备（电气集中或微机联锁）为提高系统的可靠性连接采用冗余方式报告、登记、档案、统计数据提供了大量的报告和登记功能和小时记录。,（）ATS基本性能显示建立时间从发出命令到完整的显示输出：显示更新时间从接口收到变化的信号到选定的显示更新切换时间自动切换到备用元件：从远程终端单元到的扫描时间小于（）ATS系统的仿真,（4）ATS操作方式（控制方式）说明概述 正常情况下，ATS系统自动地控制列车运行，并向操作员提供监视过程的设备和手段。系统采用集中控制方式 列车进路将根据计划表自动排列； 晚点及重大事件将通过通知调度员中央计算机故障时或中央与之间通道故障时，分散的能够接管控制权排列车进路；其它操作可以通过联锁装置的操纵台进行；与分散的相联的列车识别系统在轨道电路发生故障时起到自动调整作用；列车进路方式（）ATS系统较高的自动控制方式，系统可以自动排列进路。主要功能： 列车追踪 ；列车自动调整；时刻表；自动进路排列； 远程控制联锁装置,列车进路方式（）ATS系统较高的自动控制方式，系统可以自动排列进路。主要功能： 列车追踪 ； 列车自动调整； 时刻表； 自动进路排列； 远程控制联锁装置人工进路排列方式（MRS） ARS和ATR都被切断，操作员必须人工排列进路；本地操作方式（LOM） 中央ATS故障或交出控制权，进行本地操作。,4、上海地铁一号线ATS系统（GRS）公司（1）概述系统在这里有称为CATS； ATS系统采用集中站控方式；全线设个设备集中站，即新龙华、徐家汇、陕西南站、人民广场和上海火车站； 每个集中站管辖两个或三个车站； 集中站的设备受中央控制（CATS） CATS与集中站之间借助于PCM通道，通过数据传输系统（DTS）交换信息。 集中站与列车之间通过轨旁设备交换信息；系统正常时，控制中心根据时刻表，通过DTS向集中站发送控制命令;,正常工作过程 控制中心根据时刻表，通过DTS向集中站发送控制命令; 集中站处理后，通过轨旁设备自动排列进路、开放信号机；向列车发送ATP速度命令和开关车门命令； 轨旁设备将列车位置、车号、道岔位置、信号机状态等信息反馈到CATS； CATS 根据这些信息表示，对停车时间、运行等级等进行调整，维护列车按时刻表运行；,ATC系统信息传送流程图,系统功能 跟踪列车 调度列车 维护时刻表 显示系统状况 统计汇编 显示、记录报警信息 仿真与诊断；,（2）系统构成 控制中心设备； 现场ATS设备； 车载ATS设备；,（3）系统工作级别和控制方式考虑到地铁运输的连续性，系统一旦故障应切换到人工方式，降级使用。局控模式所有进路均由车站值班员通过局部控制盘人工办理，或设为自动进路遥控“全人工”模式此模式下，列车始发进路由中央调度员手动办理；列车的目的地由中央调度员人工设定或修改；遥控“不带调整的自动调度”模式所有进路均由系统根据时刻表自动办理，唯有列车在各站的停车时分和运行等级仍由中央调度人工调整,遥控“不带调整的自动调度”模式所有进路均由系统根据时刻表自动办理，唯有列车在各站的停车时分和运行等级仍由中央调度人工调整 遥控“全自动调整”模式在此种情况下，系统将根据时刻表自动控制，调整全列车的运行；,控制方式 中央控制CATS自动控制或由中央调度员人工控制； 集中站局部控制 正常站控：通过控制中心调度员与车站值班员办理授、受权后，转为车站值班员控制 非常站控：当数据传输系统故障或车站发现有危及行车安全的情况后，车站值班员使用非常站控钥匙开关，强行进行车站控制；,（4）系统用户级别、运行模式和功能配置 用户等级 系统在工作站中设置了六种用户等级： 超级用户 维护员 监督员 调度员 时刻表管理员 车辆段调度员,系统运行模式 系统具有三种运行模式： 在线控制 模拟控制 运行复示 模拟运行模式 CATS系统的辅助运行模式，用于系统调试、演示和培训。 可模拟在线控制模式的所有功能，但不能完全真实；,运行复示模式 重放系统以前的运行记录再现系统的运行情况 在线控制CATS主要控制功能 系统监控实际列车运行，A、B两个系统同时运行再现模式，一主一备，主机故障后手动切换； 在线控制模式包括: 信号控制； 列车描述； 列车调整； 时刻表控制； 列车运行图；,信号控制设置控制模式：即设置站控遥控模式站控模式系统处于运行监督状态，所有对车站信号设备的控制均不能执行； 遥控模式系统能执行它的所有控制功能；控制模式的转换必须经车站和中央双方同意后方能进行，只有紧急站控可由车站直接进行