ATCATPATO系统详细介绍

1、、系统总体构成地铁2号线正线信号系统采用基于无线通信的具有完整atc功能的列车控制系统 （cbtc），同时还提供了连续式atp功能丧失情况下的点式atp列车超速防护系统。包括 列车自动防护atp、列车自动运行ato、列车自动监控ats、正线计算机联锁cbi四个子 系统构成。信号系统框图信号系统由下列主要的子系统和设备组成：1 中央列车自动监控子系统（ats）列车自动监控子系统设备负责执行各种功能，如确 认、跟踪和显示列车等，它有 人工和自动进路设置功能，以及调整列车的运行以保证运行时间。2区域控制器区域控制器安装在轨旁，是基于处理器的安全控制器。每个区域控 制器通过数据通信子系统和车载控制器连

2、接。区域控制器通过运用cbtc的移动闭塞概念， 确保列车的安全运行。区域控制器基于已知的障碍地点和预计的交通荷载，确定预定义的区域内所有列车的移动 权限。区域控制器接收临时限速（tsr）指令以及该区域内列车发出的位置信息。区域控制 器与microlokll接口，以控制和表示轨旁设备。每个区域控制器都是以三选二表决配置为基 础。3 数据存储单元用来保存 轨道数据库数据。临时速度限制储存在区域控制器中。4 -联锁控制器microlok iimicrolok ii负责安全执行传统联锁功能。microlok ii从辅助列车检查计轴系统中获得 列车位置信息。microlok ii与轨旁设备接口，诸如转辙

3、机、led信号机等。为保证正确的 cbtc运行，microlok ii还与区域控制器（zc）接口。如果区域控制器出故障，列车的安全运行通过联锁控制器和轨旁led信号机来实现。如 果数据通信子系统或车载控制器出现故障，列车以地面信号显示作为主体信号运行。另外，如 果数据通信子系统（无线部分）出现故障，系统提供超速防护功能并防止列车冒进红灯信号。5 集成了 ats车站工作站和本地控制工作站功能的工作站集成了 ats工作站/ 本地控制工作站功能的工作站位于设备集中站的本地调度室。该工作站通常用于监督列车运 行，也可用于联锁的人工控制。当中央和本地ats功能均不可用时，microlok自动设置正线追踪

4、的直通进路，并在终端 站自动提供折返进路，通过本地操作终端实现联锁进路的设置和取消。6-车载控制器子系统车载控制器包括基于微处理器的控制器、相关速度测量及位置定位传感器（在地面应答 器的辅助下）。车载设备与列车的各子系统接口，并通过数据通信子系统与区域控制器接口。 车载控制器负责列车定位、执行允许速度、执行移动授权以及其他有关的atp和ato功 能。车载控制器采用三取二表决方式。五种列车驾驶模式：ato自动驾驶模式（am），连续式atp监控下的人工驾驶模 式 （atpm），点式atp监控下的人工驾驶模式（iatp），限制人工驾驶模式（rm）和非限 制人工驾驶模式（nrm）。另外，还有一种用于自

5、动折返的模式（atb），可以实现无人自 动折返。7.数据通信子系统数据通信子系统在信号系统各设备之间提供双向的、安全的数据交换，它提供开放的通信接口和体系架构。应用国际通行的协议：有线网使用ieee 802.3，无线通信使用 ieee 802.11g,它是一个非安全（non-vital）的系统，但是通过其传送的消息受安全算法的保 护。dcs能够满足系统对于数据传输延时和数据率的要求。以太网为所有子系统提供了相互通信的途径。系统提供双环冗余骨干网络。ats接入骨干网络是通过有线交换机实现的ats子系统一 ats子系统的构成occ的中央ats子系统，控制列车按时刻表运行。调度员可分别通过各自的控制

6、终端实现对其管辖线路的运行控制。ats系统将的运行状态信息发送到大屏幕显示系统，供调度员使用。中央ats子系统由服务器、工作站、网 络、软件等构成。ats子系统通过数据网络与其他子系统通信并交换数据和命令。中央ats子系统、区域控制器、数据存储单元dsu、远程ats车站控制工作站和数据通 信子系统dcs间的通信，由两个互为冗余的以太网lan配置构成。lan通过远程光、电缆 设备与每个远程节点通信。网络复用设备(包括冗余的接入交换机、骨干交换机等)安装在中央 控制室、车辆段、相关车站和其他dcs节点所在地。：1 . ats主机服务器2台，主/备配置，处理用于集中运行控制ats应用软件。2 ats

7、数据库服务器2台，主/备配置，用于处理生成报表的数据库应用软件。2. ats通信服务器2台，主/备配置，用于处理和非ats子系统通信的通信应用软件。3. ats培训服务器1台，用于处理集中运行控制的培训软件。4. ats用户工作站他括调度长工作站1台、调度员工作站2台，模拟演示工作站4台， 运行图/时刻表编辑工作站1台，用于处理、显示请求和指示。5. 大屏幕接口工作站1台，用于处理和显示请求和指示。6,接入交换机 吨有10/100/1000basetx交换机，处理连接到双以太网lan的设备间 据。7 .数据存储系统(san)-莫块化智能排列存储单元配置在raid中，用于连接数据库服务 器。8

8、.打印设备-连接到以太网，用于打印报表等。9 .数据传输系统端口 -由双路接入交换机接入双路骨干光纤网络，提供冗余网络来用于为 ats、车辆段、车站之间的通讯。10 .预留接口 -提供与其他系统的接口。如果其他系统要求信号系统提供以太网接口，投标 方负责提供，如果需要其他串行通信方式，将采用终端服务器进行转换接入。11 .应急指挥控制中心配置ats行车调度员工作站，具体位置在设计联络阶段确12 .远程atsats车站子系统在指定的某个车站设置一台ats远程主机服务器和一台ats远程通信服务器。这是中央服务器的备份，只有在中央ats服务器不可用时，才投入工作。设备集中站的ats工作站与联锁设备的

9、操作工作站合用，称之为现地控制工作站。 每个设备集中站车站配置一台现地控制工作站（lcw/ats），一台打印机等设备。车辆段/停车场各设置一台ats工作站、一台派班工作站、打印机等试车线配置一台 现地控制工作站。1、ats主机服务器ats主机服务器采用两台相同的计算机，负责全线的ats系统功能。这些服务器主要完成列 车追踪，自动调度，自动进路，自动列车调整和控制请求确认等功能。2、ats数据库服务器数据库服务器持续存储接收到的事件、ats用户控制请求，ats自动控制请求、报警，并为用 户生成包含所有这些数据的报告。3、ats通信服务器ats通信服务器采用两台相同的服务器，提供与其它cbtc子系

10、统和外部系统间的接口 和协议转换。这些外部系统接口包括：时钟、通信传输系统、车站通信系统、综合监控系统。通信服务器装有与外部系统独立通讯的应用软件，不论外部接口是串口还网络。通信服务 器接口应用软件包括协议和信息软件。终端服务器提供通讯网络与外部系统之间的串口连接。 终端服务器为通讯服务器和外部系统的数据信息提供通道。4、ats培训1月艮务器ats培训服务器提供与正常ats服务器环境相关的培训工作站，并具有培训ats用户 的仿真功能。5、备用服务器ats备用服务器设置的主要目的是提供occ ats应用服务器和ats通讯服务器的第三 级后备，尤其是当occ的ats不可用时，仍然可以进行时刻表操作

11、，进路安排以及发车控 制。如果occ的主服务器和通讯服务器故障，系统将自动切换到备用 主机服务器和通讯服务 器，切换过程不会影响列车运行。在这种情况下，备用服务器所在站的ats工作站可以通过配 置实现监控全线或者任意区段。同occ的其他ats工作站一样，根据登录用户的权限来确定 工作站的控制范围。备用服务器的具体位置 将在设计联络会阶段确定在正常情况下，联锁区域的ats车站工作站监控列车运行。联锁区域的ats车站工作站 类似于ats中央调度员工作站。ats车站工作站用户通常仅监视联锁区的列车运行，并不需 要控制联锁区域。如果需要控制联锁区域，有两种实现方式。第一种是通过ats车站工作站向中央a

12、ts用 户请求控制权。中央ats用户可以接受或拒绝该请求。第二种是联锁的紧急控制，这种方法可 以忽略请求/授权协议。不论ats车站工作站是如何获得的控制权，都不用授权就可以将控制 权返回给中央ats，ats车站工作站的用户可以选择并且执行释放功能。6、运营控制中心（occ ）控制中心有三种基本类型的ats工作站：13 .ats调度工作站：ats工作站用于监视、控制线路和列车运行，包括调度员工作站和 调度长工作站。14 . ats “支持”工作站：ats “支持”工作站用于维护ats系统，培训ats用户，生 成/管理列车时刻表和运行图。15 .大屏幕显示工作站：大屏幕显示工作站用于在业主提供的大

13、屏幕显示器上显 示ats图形界面。1）调度工作站包括2个行车调度员和1个总行车调度员（调度长）ats工作站。每个工作台均配有两台21 英寸彩色液晶显示器（lcd），用于显示信号平面布置图、监控信号系统设备。总行车调度 员只能监视信号设备，并不能控制。2） ats “支持”工作站3）系统管理员工作站系统管理员工作站是一套单工作站，配有两台21英寸显示器用于监控和维护ats系统。这台 工作站中具有ats软件、图形图表和更新的数据库等。该工作站也是控制中心维护支持工作 站。4）模拟演示工作站模拟演示工作站用于ats用户的培训。该工作站与培训服务器相对应，培训服务器为该工作站 发操作指令，以提供仿真响

14、应。配置一台a3网络激光打印机，用于数据报表打印。5）运行图/时刻表编辑工作站运行图/时刻表编辑工作站和lcd显示器用于建立并修改基本的时刻表，该时刻表将被载入 ats系统用于自动运行。6）大屏幕显示工作站大屏幕显示工作站是在用户提供的大屏幕显示系统上显示ats图形界 面。7、ats远程工作站概述在occ之外，还有三种基本类型的ats远程工作站。这三种分别是：ats车站工作站，ats车辆段/停车场工作站和试车线工作站。车站ats设备车站设置远程ats工作站和打印机。这些工作站提供列车运行的本地显示和经 由ats授权后的联锁区域本地控制功能。联锁区域联锁区域内的ats车站工作站是单机工作站，各配

15、有两台lcd显示器，用于监视列车运 行。联锁区域内的ats车站工作站的运行与ats中央调度工作站的运行相 似。一般情况下， ats车站工作站用户监视本联锁区内列车的移动，而不需要控制本联锁区域。设备集中站的 ats工作站与联锁设备的操作工作站合用。集成了 ats工作站/本地控制工作站功能的现地控制工作站位于设备集中站的本地调度室。该工 作站通过接入交换机（as）接入dcs网络，并通过串口直接接入到联锁设备。该工作站有两个 任务：在正常运营条件下，该工作站可实现车站ats工作站的功能；在降级运营模式下，如果 ats不可用，该工作站有本地控制工作站的功能。如果需要控制联锁区域，有两种实现方法。 第

16、一种方法是通过ats车站工作站向中央ats用户请求控制。中央ats用户可以授权，也 可以拒绝请求。第二种方法联锁区域的紧急控制。这种方式旁路请求/授权协议。ats车站工 作站以同样的方式放弃控制权并交还给中央ats工作站，不依赖于ats车站工作站用户是如 何获得控制权的。ats车站工作站用户选择并执行解除控制权功能。车辆段/停车场ats设备停车场和车辆段分别有两台单机工作站，各配有两台lcd显示器。 派班工作站车辆段/停车场派班工作站，用于列车正线运行以及返回车辆段/停车场所需的换班计 划。车辆段/停车场监视工作站车辆段/停车场行车值班员依据工作站上显示的ats列车时刻表，通 过联锁控制终端排

17、列车辆段/停车场的出、入段进路。本工作站也用来监视车辆段/停车场轨道 占用情况，以及车辆段/停车场和正线之间的转换区情况，也用来监视车辆段/停车场和转换区 之间的进路。此外，本工作站还是与车辆段/停车场计算机联锁的接口，以获取车辆段/停车场轨 道占用情况、车辆段和转换轨之间，停车场和转换轨之间进路情况以及报警情况。ats试车线工作站试车线工作站为单机工作站，配有1台lcd显示器，试车线是cbtc系 统的在该区域一个子系统。终端服务器终端服务器提供通讯网络与外部系统之间的串口连接。终端服务器为通讯服务器和外部系统的 数据信息提供通道。二、系统功能ats系统对整个的运行进行监督和控制。ats提供控

18、制和监督设备来对信号各子系统及其与其他系统接口进行监控。ats监视并显示 实际运营的列车位置，位置由每列车通过dcs报告。它可自动调节列车的运行等级和停站时 间，以维持时刻表和运行间隔。还能进行人工操作控制一通过dcs通道对所有或其中一列到站列车进行扣车/解除扣车，办理/取消速度限制，使用区域控制器临 时关闭/开放某一区域。ats系统具有若干控制等级，可将异常情况或设备故障而产生的不良 影响降至最低。通常情况下控制中心ats控制全线，当控制中心ats故障发生(如通信中 断)，系统切换至某站设置的ats主机服务器和通信服务器控制全线。当站级ats设备故 障，microlok可以建立自动进路及自动

19、折返进路；也可通过microlok的本地控制工作站进行 人工进路控制和信号机控制，以及按站间闭塞行车。ats系统通常自动执行其功能，而无需操作人员的干预。该系统可根据调度增加列车， 不间断地监督每列车的运行，并移出预期结束运营的列车。ats子系统收到区域控制器和车载控制器的运行状况信息后，能协同其它子系统对出现 的问题做出远程诊断，解决故障。ats系统中所有计算机都有自检测试功能，在其启动的时候能够检测系统是否正常。在 供电故障时ats系统能够命令关闭，在电源恢复时，系统可以自动重新启动和运行系统软件。 主、备设备冗余备用，且相互隔离从而保障防护非正常操作对系统造成的影响。当发生故障时， 主用

20、设备会自动切换到备用设备工作，并产生告警信号。ats系统内的用户工作站是可以互换 的。系统磁盘空间利用率低于50%，数据库服务器有能力存储180天事件记录数据，每天的实际运行图至少保留180天以上数据可以按需要 进行回放，当数据量较大时，应能备份存入san或其他媒介中长期保留。 远程工作站计算机系统功能设备集中站的ats车站工作站是单一工作站，与联锁设备的操作表示机合用，称之为现 地控制工作站，每个工作站配有两个lcd显示器。集成了 ats工作站/本地控制工作站功能 的工作站位于设备集中站的本地调度室。该工作站通过接入交换机(as)接入dcs网络，并通过串口直接接入到联锁设备。该工作站有两个任

21、务：在正常运营条 件下，该工作站可实现车站ats工作站的功能；在降级运营模式下，如果ats不可用，该工 作站有本地控制工作站的功能。车辆段/停车场ats工作站各有二(2)台，一台位于派班室，配有2台lcd显示器，这台 工作站是用于列车正线运行以及返回车辆段/停车场所需的换班计划。第二台工作站位于信号楼 内，配有二(2)台lcd显示器，车辆段/停车场信号操作员基于ats列车时刻表，通过联锁 控制终端排列相应的进路。本工作站也用来监视车辆段轨道占用情况，以及车辆段/停车场和正 线之间的转换区情况，也用来监视车辆 段/停车场和转换区之间的进路。此外，本工作站还是与车辆段/停车场计算机联锁的接口，以获

22、取车辆段/停车场轨道占用情况、车辆段/停车场和转换区之间的进路情况以及报警 情况。试车线工作站是单一工作站，配有1台lcd显示器，与试车线控制盘一起用于本地控制和监 督单独设有信号系统的试车线。三、系统原理1、概述ats提供控制和监督设备来对信号各子系统及其与其他系统接口进行监控。ats监视并显示 实际运营的cbtc列车位置，位置由每列车通过dcs报告。它可自动调节列车的运行等级和 停站时间，以维持时刻表和运行间隔。还能进行人工操作控制一通过dcs对所有或其中一列 到站列车进行扣车/解除扣车，办理/取消速度限制，使用区域控制器临时关闭/开放某一区域。 ats设计有数个控制等级或模式，可将因操作

23、调度异常或设备故障而产生的不良影响降至最 低。ats系统通常自动执行其功能，而无需操作人员的干预。该系统可根据调度增加列车，不间 断的监督每列车的运行，并移出预期结束运营的列车。ats的人工控制请求优先于自动控制请 求。8、列车识别和列车追踪1）列车识别号系统可根据列车运行图自动产生列车识别号，列车识别号可以随着列车的行走自动跟踪。当列 车识别号丢失，系统可根据运行图，列车位置相关信息，自动识别列车，并通过车地通信系统进 行校核。列车从进入“转换轨”开始自动跟踪直到回到车辆段。在没有道岔或者支线的情况下， 如果列车检测装置故障，列车驶离故障区段后，系统可根据运行图中列车的运行顺序，自动识别 列

24、车，无需调度员输入相关的列车描述。列车识别号的具体组成规则在设计联络会中确定。2）列车追踪人工列车运行（ats用户功能）列车跟踪（ttt）接收ats用户的请求包括输入，更改，删除或移动跟踪编号（tid ）, 同时，ttt也接收人工初始化请求参数包括目标id，默认的停站时间，运行等级及惰行模式 等。输入tid当ats用户试图在某跟踪位置输入一个tid时，ttt首先检查是否已有同一 pvid所使用， 如果已用，ats用户将收到一个错误的结果响应，反之，则在指定的跟踪位置上创建一个列车 标志。如果从这个位置上尚未发出列车报告，那么“等待” tid将一直存在直到从这个位置发 出列车报告，如已有列车报告

25、，则“等待” tid将与那列车相关联。同时，也允许ats用户 预先指定tid给即将驶入正线的维护车辆。删除tid当ats用户试图将一个tid从一个跟踪位置移动到另外一个位置时，ttt首先确保给定的 tid和指定的跟踪位置是有效的。如果都是有效的并且没有其他对这个tid的操作（比如移动或 删除此tid），那么这个tid将被移动到目的跟踪位置。输入维护id维护车辆的进入通过输入维护id功能来实现。在一般的和策略性的维护情况下都会用到维护车 辆。维护车辆并不发送列车位置报告，他们的检测和跟踪通过计轴设备实现，一旦被ats系 统识别，他们便开始被跟踪。正常运行时的列车追踪列车追踪（ttt）功能通过报告

26、上来的列车位置、操作员请求及列车调整请求来完成列车的创 建、删除及移动操作。它在系统中对列车固定id及追踪id的当前位置进行维护（管理）。 pvid是一个固定的列车i d，它固化在每辆车的车载计算机中，并同时涂装在列车的车体外 部。在系统数据库文件中事先保存有所有的pvid。随着新车的加入或旧车的退出，系统配置 工具（sct）被用来在系统数据库中更新pvid。任何不在数据库中的pvid将被忽略，与该 无效的pvid相关的信息也将被忽略。为了列车追踪目的设置的追踪标识符（tid）与某个列车 相关。tid由两种系统动态方式生成：通过vr子系统或者通过操作者的命令。如果tid是由 vr设置的，它便被

27、编入当前时刻表运行。如果tid由操作者设置，那么就不一定被编入时刻 表运行。ats的线路图可以表示系统内所有列车及其相对应的列车标识。列车标识通常含有按照时刻表 运行的tido如果列车标志中不含tid，pvid就会在列车标志中显示。ttt对列车位置报告、 ats用户请求及车辆管理请求进行不间断的监控，创建每趟车次的tid，并对系统中tid和 pvid的位置进行更新。vr通过接口与ttt相连，以便根据时刻表的要求修正追踪数据。cbtc列车准备进入运营 前，vr发出车辆tid请求。列车结束运营后，vr请求ttt撤除tid，使列车标志返回到显示 pvid的状态。当列车到达车辆段”转换轨道”时，cbt

28、c系统便创建和识别了列车。因此，在正常情况下， 列车是在既有pvid又有tid的状态下进入正线的，此时列车标识用tid来表示。操作员也 可以在轨道上放置tid、pvid或维护车辆id。可以通过点击列车标识打开列车菜单来获取有关列车的所有信息。在正常情况下，列车的检测及追踪是自动完成的而不需要操作员的输入。此过程始终都在 cbtc区域内的所有位置进行。给操作员提供了人工操作使其可以在系统中增加可能与维护车 辆相关的tid，但其不在时刻表中。当多个cbtc列车占用同一计轴区段时，ttt能够维持它们之间的正确次序。因此，如果一 辆cbtc列车从左端进入而后进行折返作业后又向左运行，系统将根据报告的列

29、车位置正确地 对它进行追踪。同样，在多个cbtc列车占用同一计轴区段的情况下，将显示每一辆车的的列 车标识。在后备模式下使用计轴区段的占用/出清状态进行列车追踪非cbtc列车的运行依靠计轴区段给出的轨道状态，轨道发生占用的过程（下文将详细叙 述）就是其中一例。当被非cbtc列车（一列或多列车）占用区段的下一区段轨道占用显示 有车时，下一列即将离开本计轴区段的列车会被移动到新的轨道占用区段。ttt保存了非cbtc列车进入计轴区段的次序，并用此信息来决定下一辆离开计轴区段的列 车。计轴区段的占用当计轴区段被占用时，ttt将寻找一个非cbtc列车标识，将其设置在被占用的区段上。ttt将对被占用的和先

30、前占用的区段进行反向搜索（与线路运营方向）。此搜索过 程在下列情况发生时中止：16 .找到了一个cbtc列车17 .找到了非cbtc列车18 .到达无效轨道（线路末端）19 .发生了错误（如，无效轨道方向）20 .找到非cbtc列车前，累计未占用轨道（可设置，但是通常设置为1个）数量达 到了 规定的最大数如果找到非cbtc列车，ttt将把这个列车移动到计轴占用区段。如果没有找到非cbtc列 车，则在前进方向（轨道占用方向）进行搜索。一旦搜索到非cbtc列车，则将找到的列车标 识从当前区段，经过线路上的所有区段，移动到新的占用区段。计轴区段的出清当一个区段出清时，ttt将检查此区段上是否有非ct

31、bc列车。如果有，ttt则寻找一个区 段将非cbtc列车移动到它的上面。它将按运营方向（或者在没有运营方向时按默认方向） 搜索轨道直至下列情况之一出现为止：21 ,到达无效轨道（线路末端）22 .单列车正在移动，并且检索到未被设置的轨道未使用占用标志23 .找到一个没有非cbtc列车在其上的被占用区段（它就是ttt要将列车移动上去的 轨道）。此检查还包括那些没有激活的或没有列车的伪占用区段。24 .找到了一个未被占用的、非激活的、并且上面已经有列车或“曾经占用”标志没有置位的区段如果找到了适当的区段，ttt将在只有一个tid要移动的条件下才进行移动。只有在以下情 况，ttt才会移动多于一列的列

32、车：在至少一列车上激活了救援操作。如果tid已经到达线 路末端并且进入盲区，那么tid会被系统删除。如果没有找到合适的区段，区段搜索就会进行 原搜索方向的反方向搜索，列车标志随之相应移动。如果仍然没有找到合适的区段，系统将启动一个可配置定时器（默认值为5秒），如果此情况 持续到定时器超时，系统将产生一个报警来提示操作者非ctc列车标识丢失。车辆段/停车 场内车辆跟踪系统自动完成正线区段内列车识别号的跟踪：列车自车辆段/停车场出发进入“转换轨”时开 始，至列车回到车辆段/停车场后结束。并能实现列车在车辆段/停车场内车组号的追踪。车辆段/停车场内的列车跟踪：中央ats从车辆段/停车场联锁系统中得到

33、以下信息：25 .轨道和道岔出清/占用；26 .道岔的位置；27 .信号机的显示状态。列车从正线进入转换轨开始一直显示追踪列车识别号，当进入车 辆段后列车显示为车组号停留在段内，ats系统可以根据车辆段/停车场联锁发送过来的轨旁 设备信息实现对车辆段/停车场内车组号的跟踪。atp子系统、atp子系统构成1、轨旁子系统轨旁子系统主要由区域控制器(zc)组成。zc 1车控室r x2工作站msw电源power supplymicrolok ii ri acstrap appsd 二 esb atb ibpatp轨旁设备配置图zc： zone controller 区域控制器ri： relay in

34、terface 继电接口bs： backbone switch 骨干交换机as ： access switch接入交换机acs： axle counting system 计轴系统2、区域控制器(zc)zc接收由其控制区内列车发出的位置信号。它负责根据所有已知障碍物的位置和运行权限来确定其区域内所有列车的运行权限。障碍物包括其它列车、封闭区段、失去状 态的道岔以及任何外部因素。zc也回应相邻zc的授权申请。在系统配置中，zc与microlok ii接口，microlok ii还执行传统的联锁功能。3、车载子系统车载子系统设备图vehicle battery supply车辆电池电源bat6 (

35、tod)cab control devices司机室控制设备-key switch钥匙开关-direction controller 方向控制器-master controller 司控器-mode switches模式开关-door mode switch 门控模式开关-door bypass switch 门旁路开关-manual door open /close pb人工开关门按钮-auto turn-back pbs 自动折返按钮-departure pbs发车按钮discrete in puts离散输人tms列车管理系统rs485八discrete outputs-inatb在atb

36、模式下的离散输出1 discrete i/os 离散输人/输出brake system制动系统door control system门控系统discrete i/os离散输入/输出train integrity列车完整性discrete in put离散辅人1) cc机架stab4tab3tab1tabcbtc carborne controllercbtc车载控制器车载控制器功能模块图train operatordisplay (tod)司机显示器. speed sensor速度传感雕or,transponder interrogator.antenna查询器天线mobile radioan

37、tennamr天送cc and mr inopposite end ofvehicle车辆对端的cc和mr每个cc机架安装在带锁的柜子中。该单元安装在开放的支架里，与框架相配cc机架包括一个atp/ato机箱，两个外围设备机箱，一个与安全继电器和连接器接口的面板。2）信标读取器信标读取器天线安装在转向架上。信标读取器使用两个不同的通道来提供信息给 车载控制器：一个指示开/父状态的磁场强度信号和一个数据的串口连接。串口连接也提供诊 断信息通道以便cc能够监视信标读取器的状态。除此之外，车载控制器将会关联来自读取器 的诊断信息，磁场强度信号和关于信标正在读取的信息来判断是否信标读取器故障。3）速度

38、传感器随着车轮轮齿的转动，当传感器经过轮齿的时候会输出数字脉冲。这些脉冲由硬件计数器来计 数，从而可以在给定周期内测试速度。速度传感器经过多次现场使用并且被证明是非常可靠 的。设备的配置和传感器的数量针对不同应用可能不同，并且车轮每转一圈的能够输出脉冲数 量也与速度传感器的通道数量有关，与输出通道之间的相移（如何把各个通道的输出整合在一 起来提高分辨率）也有关系。4）车载通信网络车载数据通信系统（dcs）由移动通信系统（mr）和mr天线构成。在列车每端，安装有一 个mr和两个mr天线。mr是车载无线设备，用来在车载设备（如atp和ato）和轨 旁设备间传输数据。车载atp和ato子系统通过两个

39、独立的以太网连接到mr。cc的以太网扩展设备（集成在以太网延长器板上）利用双绞线彼此连接，实现车厢之间的网络 通信。5） tod司机操作设备列车司机显示器的报警器在超速时发出持续的声音。显示器实际布局在 设计联络阶段完全按运营需求设置。列车司机显示器包含部分冗余：双以太网端口列车司机显示器显示信息包括但不限于：停站时间结束车载设备状态当前驾驶模式超速速度表目标距离（至限速点或停车点）6）加速度计加速度计分为两套，每套有两个不同的加速度计。两套设备提供高可用性。必须对 每套加速度计做一个比较，以确认输出的有效性。空转/滑行开始时，列车使用空转/滑行开始 前的速度，利用加速度仪进行补偿，来计算当前

40、的速度和位置。一旦空转/滑行结束，速度和位移的测量将切换回速度传感器。4、子系统功能1）功能概述atp功能可确保列车的安全运行。atp所有功能都依照故障-安全准则执行，该准则符合 cenelec标准。系统具有线路双向运行的atp功能。车载子系统负责确定列车位置，监测列车速度，保证适当的制动次序，管理列车的控制模式并根 据zc所提供的信息来控制列车。cc与速度传感器、加速计和查询应答器接口，以确定列车 的位置。列车司机显示器与cc接口，显示驾驶信息，设备状况，以及给司机的报警。车载子系统的功能包括：安全列车速度和位置的确定安全的超速保护安全的紧急制动安全的列车停靠安全的方向控制安全的门控制（使能

41、）cbtc运行模式安全后溜和前溜防护安全过走恢复保护2）列车追踪该功能涉及zc和cc子系统：zc通过互相对比以及与固定的追踪障碍物对比，来确 定列车位 置。列车追踪的功能主要被用来提供数据以保持安全的列车间隔。这些数据可被看作是上报列 车或者非上报列车的所处位置的网络地图。追踪占用地图可由zc根据以下内容来构建：cc提供的列车位置报告（经由dcs）道岔位置每个cc提交一份位置报告，包含列车识别号，前后车头位置，加上安全的估计位置不确定 值。列车识别号实际上是“cc识别号”在每个cc上安全地硬件编码，防止两个cc有相同 的识别号。只要与不确定性有关，zc使用来自cc的非安全位置报告，计算“安全的

42、”列车两端位置，提交位置不确定的报告。这将保证列车长度的最大化（对轨道出清确定的“最不利情 况”）。3）在连续通信级别下移动授权下的移动闭塞列车的间隔无论车载设备是否运行，信号系统都可 保证在该系统内的所有列车之间的安全列车间隔。如果车载设备运转良好，信号系统可对这些列车进行安全列车间隔控制，以认定前方列车可立 即在原地停车为原则。对于车载设备运转良好的列车，其位置测定以信号系统的定位分辨率为基准。如果车载设备无 法运转，由司机保证行车安全。信号系统会将移动授权限定在前方列车尾部后面的安全距离外方停车点。信号系统安全列车间隔 功能包括：利用atp固定数据（如，永久限速）和atp可变数据（如，临

43、时限速和移动授权），计 算atp曲线（即安全速度曲线，属于列车定位功能）。监控并执行信号系统计算出的 atp曲线。atp曲线受安全制动模式管理，可确保在任何情况下（包括故障），配有车载设备的列车 都不会超出移动授权限制。以下移动授权限制最具约束性：前方cbtc列车的后端，包括位置不确定性；轨道终点；在无法证明进路开放且道岔已被锁闭的道岔处；已确立反方向运行的区段边界；锁闭区段的边界；已检测出无法让列车安全运行的进路入口。系统还提供了旁路信号车载设备安全列车间隔功能的功能，列车可超出其移动授权限制（如以 一定速度限制）。但此情况下，列车运行安全由司机保证。还可收回（增加限制）先前赋予列车的移动授

44、权限制。列车接近或制动到初始移动授权时，可能 会违反新的atp曲线，这时，信号系统会立即激活制动程序。该制动程序可以是紧急制动程序 或是受监控的常用制动程序。4 ） atpm和ato模式下的列车安全间隔cc执行的移动授权来自于若干atp功能的制约。另外，对每种模式类型而言，这些制约因素 可依据下列标准进行分类：由cc直接识别；由zc识别，并向每列车（包括轨旁设备）发送专用综合信号。该分类依照下列一般原则进行：cc仅按照列车位置和/或列车运行模式对限制要素进行自我识别；zc对限制条件进行汇总，并针对其它列车进行自我防护（列车间隔），包括行驶方向上的 头对头防护。确保atpm和ato模式下安全列车

45、间隔的一般原则如下：zc为其所辖区段内每一列自动控制列车计算移动授权（mal ）。将mal指派给特定列车，并作为个体信息向cc周期发送；依照已接收的cc最新信息所要求的方向，zc对mal进行计算。mal规定了列车运行前方直到授权终点的限速，包括：移动障碍（其它列车）固定障碍（轨道终点，道岔失去表示等）28 .如检测到列车和mal之间的道岔冲突，zc会重新计算mal。收到新的mal后，cc 若认定列车运行速度高于mal所限制的安全停车速度，就会进行紧急制动。29 . cc会连续检测所有列车前方的轨旁设备状态，检查是否存在比mal （已接收到的） 更为严苛的情况。如检测到列车和mal之间的道岔不符

46、，zc会重新计算mal。收 到新的mal后，cc若认定列车运行速度高于抵达道岔前的安全停车速度，就会进 行紧急制动。在cbtc控制的完全cbtc状态下（atpm/ato），cc由于缺少轨旁设备的授权，会迫使 不具有前方mal的列车停车（采用紧急制动）。5）停车保证功能信号系统接收到紧急进路取消（erc）请求后，将延迟一段相当于列车紧急制动停车所需要的 时间再完成。停车保证功能的目标是在可能的情况下（即当cbtc系统能够确保没有列车进入 到进路并且该进路被提交了 erc请求）来加快erco对于cc而言，这个功能还用于一个已通过的联锁进路释放：在停车保证功能中，cc的职责 与“执行和解锁已通过的联

47、锁进路”中的一样，zc的请求限制cc的移动授权范围（接下来的erc或是解锁已通过的联锁进路），如果cc正处在有关的限制时，它将通 知zc （停车保证）。如果列车在cbtc系统控制下，并且没有超速（依照基于新mal计算的新cc atp曲线）， 或者列车已经去除动力，cc将连同zc_v_mal中的位置信息一起，发出一个“停车保证”的 表示。如果列车在cbtc控制下，并且已超速，cc将记录这个请求，直至列车停止，或直 至cc能够发出一个“停车保证”，或直至列车超出了停车保证请求信息中所提供的 zc_mal的范围。6）运动方向监控cbtc区域内的运行方向管理对于合理地为cbtc列车建立移动授权非常重要

48、。它包括cc和zc子系统，包括下列因素:列车驾驶人员的方向请求：须通过驾驶室激活和方向控制器进行表示。运行方向，车载 cbtc设备从zc处获取mal计算。cbtg运行方向：由某一区段的zc设定。如果某一区段的运行方向已确立，系统就不会为该区段的列车再指派相反方向的移动授权。7）门控cc atp开门功能的基本要求是：列车处于零速状态；列车已对准站台的正确位置；列车安全地切除牵引并实施保持制动若能满足所有这些条件，列车车门就会接收到指令并打开。如检测到列车车门没有全部关闭， 列车就不会开动。若cc发生故障，列车会立即停车，车门只能在旁路模式下打开，列车停止 后，若车门控制处于旁路模式，车门即可人工

49、打开。cc的atp功能可以确保车辆完全停止后打开车门。cc atp可实现两个安全的门控输出（左 门可开和右门可开）。根据运行模式的不同，车门依照ato指令或司机的指令开启。8）紧急制动使能（实施）列车紧急制动系统能使列车在安全制动模式所确定的停车距离内停 车。紧急制动一经激活，在列车完全停车前就不会缓解。即使atp所测定的列车运行状况错 误，紧急制动仍将继续，任何复位信号和干预行为均为无效，不管cbtc系统是否取消紧急 制动命令，车辆应保证紧急制动命令的执行直到列车完全停止，唯一例外是当cbtc系统被 旁路时，所有atp功能将失效。如果紧急制动复位且atp正常，列车将可以开动或继续行 驶，但如

50、果列车实际速度再次超过atp曲线速度，或继而发生功能故障，紧急制动则会像上一 次那样再次实施。列车的移动授权限制受若干atp因素的制约。另外，对每种类型而言，这些制约因素可根据以 下标准分类：cc直接识别zc识别，并向各列车发送专用综合信号（包括轨旁设备）。该分类依照下列一般原则进 行：cc仅按照列车位置和/或运行模式对限制要素进行自我识别。zc对限制条件进行汇总，并针对其它列车做出自我防护（列车间隔），包括行驶方向上 的迎面冲突防护。9）站台/车站控制盘紧急关闭按钮所有车站的站台和控制室都设有紧急关闭按钮。这些按钮一经按下，本站和这个区域内的上下 行轨道的信号将立刻被关闭，并且这些区域内的移

51、动授权也应该被取消。10）发车联锁列车处于ato运行模式时，cc会向司机发出报警提示，关闭车门。一旦cc检测到车门关闭 并锁闭后，列车就可以向下一车站发车。在ato运行模式下，列车停站结束后，tod上的发 车指示灯就会点亮，司机按下发车按钮，向下一车站发车。只有满足下列条件，cc才会允许 列车发车：车门已关闭并锁闭mal足够允许列车发车ats的扣车指令未生效站台安全门关闭并锁闭11）列车投入/退出正线为了达到完成cbtc列车常规的投入和退出商业运营作业，在cbtc正线和车辆段之间设置一 段约150200米长“转换轨”进行联系。ato子系统1.一、主要组件ato子系统由车载设备和轨旁设备组成。a

52、to子系统与atp子系统共用车载硬件设备，并没 有独立的设备。ato子系统的软件安装在与车载atp子系统共用的车载计算机中，但使用独 立的cpu。车载ato设备为主备冗余，当主ato单元发生故障，自动从主ato单元切换到备用ato o 主ato和备用ato单元运行同样的软件，得到相同的传感器输入和独立计算，但是在一个时 间，只有一个ato单元是主ato,与其他子系统接口，如：atp、车辆、tod和ats等。而 备用ato不提供任何输出。二、ato功能由于ato始终在atp的监督下运行，所以就ato子系统而言，并没有安全性的要求。系统的 非安全列车自动运行和监控功能由ato子系统完成。在列车运行

53、过程中，ato子系统执行其规 定功能，同时与atp和其他子系统交换数据。atp认为系统配置适当，可以进入ato操作模 式后，即向ato发送模式选择信息和激活指令。然后，ato使用固定储存在数据库中线路信息,执行程序站停。在人工atp模式下，ato的功能将受到限制。ato 一般功能非安全功能自动（ato模式）人工（atp模式）自动启动x速度调节x程序停车x门控xx运行等级x折返xx跳停x扣车x发车测试xx注：x代表具有的功能1、轨旁设备用于ato站停的轨道装配设备下图阐明了所引入的设备能够测定车门是否与站台安全门对准，同时列车必须按要求的站停精确度内停靠。|_qq一站台安全门出站信号机站台118

54、 米* transpon der信标应答器/信标用于将轨旁的准确位置信息传送至车载设备内。列车ato会应用此信息来计算站台内到停车位置的行驶距离。接近停车位置的应答器数量决定站停位置的准确度。整个系统的位置信息所采用的应答器/信标为同一种。它们位于特定位置并安装在两条钢轨中 间。2、车载设备每列车上有2套cc, 一套在头车，另一套在尾车。每一 cc包括2个独立的ato模块（主用 /备用）；运行cc的主ato控制动力和制动系统，经由rs485串行接口与tms相连接。在 主ato发生故障后，cc将自动启动从主ato单元到备用ato单元的切换。atp软件和ato软件被安装在相同的印刷电路板上，即cc

55、te。每一 ccte有4个处理器： 包括1个atp模块，1个v0模块，1个me模块和一个cpl模块。ato软件被安装在 ccte1和ccte2的cpl模块上。3、列车运行控制原理1）自动运行ato的主要功能是进行列车定位和速度控制，以实现精确停车、追踪间隔最小及节能。为适用 不同的坡道，at。使用三种传感器，分别是位置、速度和加速度传感器。除了采用传统的比例 积分微分处理器，ato的定位和速度控制算法为提高旅客的乘坐舒适度考虑了对急加速冲击的 控制。加速度计的信息用于检查和修正空转和打滑。2）牵弓|/制动控制ato与tms的接口经由rs485连接。ato使用该接口将牵引/制动命令发送给车辆。

56、发送给tms的信息包括：牵引指令制动指令牵引制动效力制令（通常有1024等级）保持制动请求cc状态cc故障信息pids信息时间和日期3）站停控制根据ats对车辆的进路分配要求停靠在站台上。cc ato会按照站停程序在每个车站停靠，除非ats命令跳过这个车站或指定仅有的几个车站为停靠点。只有在正方向上才能提供 自动停车。使用传感器和站台信标的位置输入数据，列车可实现站台精确停车。位置数据输入通常用来确 定停车曲线的起始点。站台信标可提供距离分界，以满足位置精度要求。4）跳停cc ato可在需要跳站的前站通过dcs子系统从ats处接收跳至下一站的指令。然后，车辆继续行进并通过此站而不做停留。5）扣车扣车是指列车停车后保持零速的状态。收到ats的“关门（停站结束）”指令后，扣车会禁止 tod上的停站结束指示灯闪亮。ats向调度员（含车站值班员）提供人工扣车功能，可对停靠在当前车站的列车实施扣车，若 来不及在当前车站扣车，可在列车进入下一车站时实施扣车。列车停下后，车门保持