卡斯柯列车自动监控ATS系统介绍

卡斯柯列车自动监控(ATS）系统介绍一、ATS系统的与铁路调度集中的差异城市轨道交通的车站站场简单、站间距离近、运行密度高、运行模式单一等，而铁路站场复杂，客货混运，作业方式复杂。因此，城市轨道交通对设备的要求及运营管理的方式与铁路系统存在很大的差别，其信号系统必然有所差异。具体来说，作为监控系统，ATS系统与铁路调度集中系统有很大的差别。ATS系统作为城市轨道交通列车运行管理系统，它的主要功能为：列车运营监督、车次号管理、自动进路控制、列车运行调整以及时刻表管理等。而铁路调度监督系统则只实现对列车运行的监督功能，调度集中系统也只实现了集中控制车站的进路、信号功能，对列车的运行管理则是由辅助调度员进行计划的调整，而无法实现对列车的自动运行管理。ATS系统与铁路调度集中(CTC)系统/调度监督(DSS)的最大区别在于：ATS系统是面向列车的运行，根据运行计划对列车运营集中管理和对运行进行调整控制，从而使列车的运行与计划一致。而铁路调度集中(CTC)系统是面向列车的运行计划，根据列车的运行情况对计划进行调整，无法对列车的运行进行自动调整．由于调度集中(CTC)系统的固有特点，使得它难以应用到高密度运行的城市轨道交通中去。二、ATS系统组成ATS系统是基于现代数据通信网络的分布式实时计算机控制系统，通过与列车自动防护(ATP)和列车自动驾驶(ATO)子系统的协调配合，完成对城市高密度轨道交通信号系统的自动化管理和全自动行车调度指挥控制。另外，ATS可通过与电力遥控(SCADA)、防灾报警(FAS)等其他系统的接口，实现对这些系统的监控或信息交换。系统的计算机设备都连接到1个冗余的网络上。图4-39控制中心结构图1．系统构成(1)行车调度中心的中央ATS系统。(2)主设备站的本地ATS系统。(3)车库的列车计划管理系统。另外可通过对ATS系统的扩展实现：维护中心的信号设备维护管理系统；各个车站的旅客向导系统。图4-39和图4-40显示了系统网络拓扑，所有冗余的局域网通过与通信系统提供的100M以太网相连构成1个冗余广域网。远程路由器通过总通信系统连接起来，该通信系统采用点到点冗余同步接口。2．ATS系统结构ATS系统配置为多层体系结构，控制中心(OCC)的中央ATS处于结构的高层。而车站的本地ATS则处于结构的低层，与处于本地的前置机、联锁机及ATP/ATO地面设备进行通信。当中央ATS故障时，本地ATS能够接管中央ATS的部分工作，并能实现联锁系统上位机(MMI)的全部功能。图4-40主信号设备站ATS设备结构图3．中央ATS体系结构OCC由不同的操作员工作站(调度工作站、时刻表工作站及维护工作站)、中央冗余ATS服务器、培训设备及必须的通信设备等组成。中央ATS与车站ATS的前置机进行通信，获取所有信号设备的状态数据信息并把调度命令发送给车站信号设备。另外，中央ATS执行主要功能时，均要通过车站ATS发送命令到信号系统。4．车站ATS体系结构每个设备集中站包括l套冗余的车站ATS服务器、车站控制工作站以及一些必须的通信设备。车站ATS服务器通过冗余的高速串行通信链路连接到车站计算机联锁(VPI)和车站ATP/ATO地面设备。车站所有的计算机通过2个100M的以太网交换机连接，并由串口切换器自动管理通道的切换。车站ATS将执行车站调度员发出的本地命令，同时把车站的信号设备状态传输到控制中心ATS。5．车辆段ATS的体系结构车辆段内的ATS车站服务器连接到车辆段的计算机联锁系统，将车辆段内的信号设备状态传送到控制中心。车辆段信号楼操作室内的ATS工作站实时显示列车进出车辆段的计划，操作员也可以在此工作站上浏览列车运行情况和司机工作状况等报表。三、ATS系统特点(1)系统关键单元的1+1防护，即故障情况下无需人工干预的双机热备切换。(2)分散自律的功能配置，即在中央计算机故障时仍可完成大部分自动控制功能。(3)集中分布式的广域网结构设计，可方便系统扩容。(4)模块化的软件设计，灵活满足用户的需求。(5)符合人机工程原理的标准化图形用户界面。(6)完善的故障诊断功能，减少系统维护时间。(7)与各种计算机联锁、ATP/ATO系统和车一地通信系统实现无缝集成。(8)基于UNIX、关系型数据库和面向对象技术的高可靠性设计，保证系统运行的稳定可靠。(9)与通信时钟系统接口，使全系统的时钟同步。(10)传输系统采用数字传输通道，并提供标准的接口。四、ATS功能1．中央ATS主要功能(1)全线信号设备(进路、道岔、轨道电路、信号机)状态信息的动态实时显示功能。(2)列车描述信息的实时动态跟踪、传递和显示功能。每列列车带有1个识别号，称为标号，此标号显示在操作员工作站屏幕上的列车表示窗内和图像模拟屏上。标号是列车在运行图中的标识。在上海地铁，用于标号显示的列车车次号(3位)，目的地号(2位)，共用5位数代表。列车标号在每次旅行后根据运行图都自动在OCC更新。为使司机能够在司机室内看到正确的显示，需在每个折返点和正线的入口处把标号传送到车上。与列车相关的另一信息是A车号(指正在使用的特定司机室)。ATS维持标号和A车号这2个信息之间的连接。该信息主要用作车辆的统计和维护。该车号在每一站通过车一地通信信息(TWC)发送。列车的移动是根据轨道电路的状态、道岔位置和特殊情况下的进路状态来计算的。列车描述功能不仅是为正方向设计的，它也能处理如列车反向运行这种不常见的移动。除了轨道电路的跟踪原理，装在站台上的TWC信标可以获取停在该站台上的列车识别号，并且接着确认其后相邻的轨道电路，或者在降级模式的情况下初始化列车识别号。在正常情况下，该系统能检测以下基本的移动类型：①行进，列车的行进通过位于列车前方的轨道电路占用或列车后方轨道电路的出清检测到；②反向行驶，列车的反向行驶是通过列车后方的轨道电路占用或列车头部轨道电路占用的出清检测到；③出现，列车的出现是由边界轨道电路的占用检测到或由1个轨道电路占用，接着相邻的轨道电路也占用检测到；④消失，如果下1个轨道电路空闲，列车的消失是由边界轨道电路的出清检测到，此时列车标号被清除。(3)各种人工控制功能。包括对进路的控制和对列车的站台控制功能，站台控制功能有站台扣车、终止停站、跳停等。(4)运行图的比较及运行调整功能。自动列车调整是基于运行图中运行线路的时间特性。按图调整只应用于运行图中的列车识别号的列车。对没被确认的列车或列车识别号在运行图中不存在的列车，都不进行调整。同样，1列列车虽然有运行图中的列车识别号，但它的旅程和运行图不符，对这样的列车也不进行调整，直到它回到正常的线路。调整原则应用于某一既定的列车，按照这列车的运行图进行调整，和其它列车可能的延迟无关。ATS是通过对列车停站时间和站间运行时间的调整实现调整功能的。ATS决定站间运行的类型：快行用以恢复延迟，常速运行用于正常运行(包括4种运行时间和1种惰行运行时间)。停站时间和站间运行时间的优先级定义如下：①列车到达时，若列车有延迟，ATS通过减少停站时间来弥补延迟时间，直至延时到最小值。剩余的延迟时间将在下一个站间运行时间弥补。若列车提前了，则停站时间延长一段提前量。②发车时，ATS通过减少站间运行时间弥补延迟。剩下的延迟时间将通过下一站的停站时间弥补。(5)运行图编制和管理功能。包括在线和离线2种方式。(6)列车运行及信号设备的监视和报警功能。(7)各种事件的记录、输出和管理功能。(8)回放。(9)联锁控制功能。进路的控制有人工、自动2种控制模式。自动进路只适用于正向列车运行，包含通过进路、自动触发进路(包括接近触发和目的地接近触发2种方式)和循环进路。(10)数据库管理。ATS管理所有车辆信息及晚点统计：车辆在正线运行时间及公里数；准点统计；交通状况；故障情况等。(11)交互式培训。(12)通过马赛克表示盘或背投屏幕提供全线的宏观显示。(13)其他专业系统接口信息的获取和提供。2．设备集中站本地ATS主要功能在正常的中央控制模式下，本地ATS服务器作为通信平台，为OCC与车站计算机联锁设备及与车站ATP/ATO地面设备间的信息交换提供通信通道，也向本地的车站操作员工作站提供各种表示信息，显示给本地的监控人员。当处于本地控制模式下，下列功能用于监控本地ATS所管辖的区域：自动进路设置，各种人工控制功能，线路监督及报警管理；旅客向导信息的实时发布自发车表示器的控制。3．车库ATS终端的功能列车的编组信息和修乘管理：管理列车编组、司机和时刻表之间的关系，提供出入库计划信息，对车库内信号设备状态信息的动态实时显示，对车库内的列车描述信息进行实时动态追踪和显示。4．其他功能基于ATS系统强大的可扩展性能，可实现与SCADA、FAS等系统的接口，甚至实现SCADA、FAS系统的集成，实现这些系统所具有的功能。城市轨道交通系统中应用的ATS系统不只是单纯的行车调度监控