城市基础及轨道概况 3

城市轨道交通概论PPT模板下载：/moban/学习目标了解城市轨道交通信号系统的作用、特点。掌握城市轨道交通信号系统的组成。掌握城市轨道交通信号的基础设备。了解联锁和闭塞的相关知识。掌握ATC系统的构成。了解ATC各子系统的功能。掌握CBTC系统的构成。第六章城市轨道交通信号系统第六章城市轨道交通通信系统任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的基础设备任务二联锁与闭塞任务三列车运行自动控制系统任务四任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的作用

一、城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键设备，只有满足在列车运行前方的轨道区段没有列车占用（列车进路空闲）、道岔位置正确、没有敌对或相抵触的信号等条件时，才允许向列车发出允许列车前行的信号。有了信号系统的保障，就可以减少列车运行事故，降低事故等级，减少事故损失。1.确保列车运行安全在城市轨道交通中，信号设备对于提高行车效率起着极其重要的作用。由于采用了列车运行自动控制技术，可使列车以最高的允许速度运行，使列车的行车间隔时间大大缩短，甚至可以达到1.5~2min的运营间隔时间，从而提高了行车密度，缩短了列车停站时间，大大提高了轨道交通的运行效率。2.提高轨道交通运行效率任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的特点

二、城市轨道交通具有高密度、短间隔、短站距和快速等特点，因而对交通保障系统有着安全要求高、通过能力大、抗干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等要求。城市轨道交通信号系统改变了传统的铁路以地面信号显示指挥行车的方式，实现了以车载信号为主体信号，利用计算机系统对速度和进路进行控制和对进路进行选择等，并逐步地向无人驾驶的方向发展。任务一城市轨道交通信号系统概述城市轨道交通信号系统的组成

三、任务一城市轨道交通信号系统概述功能列车运行自动控制系统（ATC）

三、任务一城市轨道交通信号系统概述ATC包括列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）及列车自动监控（ATS）三个系统。正线ATC系统ATPATOATS为确保行车安全和线路最大通过能力，一般最大通过能力小于30对/h的线路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC系统。最大通过能力大于30对/h的线路，应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行自动化。control列车自动防护子系统（ATP）

三、任务一城市轨道交通信号系统概述功能与实现对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入，与ATS、ATO及车辆系统接口进行信息交换。ATP子系统不断将来自联锁设备和操作层面上得信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过轨道电路等传至车上，从而由车载设备计算得到当前允许速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车实行监督，使之始终在安全速度下运行，以缩短列车运行间隔，保证行车安全。ATP子系统联锁闭塞超速防护功能protection

三、任务一城市轨道交通信号系统概述列车自动防护子系统（ATP）组成采用轨道电路传送ATP信息时，ATP子系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，以及与ATS、ATO、联锁设备的接口设备。

三、任务一城市轨道交通信号系统概述列车自动驾驶子系统（ATO）功能与实现用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，包括列车自动折返，根据控制中心的指令使列车按最佳工况正点、安全、平稳地运行，自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏蔽门同步开关信号。使用ATO后，可使列车经常处于最佳运行状态，高质量地自动驾驶，提高列车运行效率，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，提高了旅客舒适度、列车正点率以及减少了能耗和轮轨磨损。operationATO子系统列车速度调整自动折返定位停车功能

三、任务一城市轨道交通信号系统概述组成ATO子系统包括车载ATO单元和地面设备两部分。地面设备有站台电缆环线、车-地通信设备以及和ATP、联锁系统的接口设备。ATO还装有双向通信系统，使列车能直接与车站内的ATS系统接口，保证实现最佳的运行图控制。列车自动驾驶子系统（ATO）

三、任务一城市轨道交通信号系统概述功能与实现主要实现对列车运行的监督和控制，辅助调度人员对全线列车进行管理，包括：调度区段内列车运行情况的集中监视与控制，监测进路控制、列车间隔控制设备的工作，按行车计划自动控制轨旁信号设备以接发列车，列车运行实迹的自动记录，时刻表自动生成、显示、修改和优化，运行数据统计及报表自动生成，设备运行状态监测，设备状态及调度员操作记录，运输计划管理等，还具有列车车次号自动传递等功能。ATS工作方式为集中管理，分散控制。列车自动监控子系统（ATS）supervisionATS子系统旅客向导运营信息处理运营图管理列车路线及区间控制电力车辆调度功能

三、任务一城市轨道交通信号系统概述组成ATS子系统包括控制中心设备和ATS车站、车辆段分机。此外，在ATC范围内的各正线控制站各设一套联锁设备，正线有岔站原则上独立设置联锁设备，当然也可以采用区域控制方法。列车自动监控子系统（ATS）supervision城市轨道交通信号系统的组成

三、城市轨道交通信号系统通常是由基础设备、联锁系统和闭塞及列车自动控制系统组成，如图6-1所示。图6-1城市轨道交通信号系统组成任务一城市轨道交通信号系统概述正线信号设备控制中心设备正线车站轨道旁设备车载ATC设备正线信号设备控制中心设备正线车站轨道旁设备车载ATC设备任务二城市轨道交通信号系统的基础设备信号机

一、1.设置位置城市轨道交通采用右侧行车制，信号机应设置于列车运行方向的右侧，如图6-2所示。当隧道中需要安装信号机时一般安装在隧道壁上，如图6-3所示。图6-2设置于线路右侧的信号机图6-3设于隧道壁上的信号机2.信号机柱选择高柱信号机具有显示距离远、观察位置明确等优点，因此车辆段的进段、出段信号机，以及停车场的进场、出场信号机均采用高柱信号机。而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧道内安装空间有限，一般采用矮型信号机。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3.信号机限界信号机限界是指确保行车安全，不允许超越的轮廓尺寸。直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定安全间隙后形成的。车体肩部横向向外扩大100mm，边梁下端横向向外扩大30mm，接触轨横向向外扩大185mm，车体竖向加高60mm，受电弓竖向加高50mm，车下悬挂物下降50mm。曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4.信号机颜色（1）红色——停车，禁止列车越过信号机。（2）绿色——进路空闲，允许列车越过该信号机，进路中道岔开通直股。（3）黄色——进路空闲，允许列车越过该信号机，进路中道岔开通侧向。当用于车辆段显示时，只代表列车可以通过信号机，不含道岔开通情况。（4）蓝色——禁止调车（用于车辆段），禁止越过信号机。（5）白色——允许调车（用于车辆段），列车可以通过信号机进行调车作业。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备继电器

二、继电器是自动控制系统中常用的电器，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制系统均采用继电器。城市轨道交通信号中广泛采用的继电器，称为信号继电器（简称继电器），如图6-4所示。图6-4信号继电器任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.信号继电器的工作原理继电器是一种电磁开关，能以较小的电信号控制执行电路中的大功率设备。虽然继电器的类型很多，性能各不相同，结构形式也多种多样，但一般都是由电磁系统和接点系统组成的。继电器的基本原理如图6-5所示。图6-5继电器的基本原理任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.信号继电器的分类1）按动作原理分类按动作原理分类，继电器可分为电磁继电器和感应继电器。电磁继电器是通过继电器线圈中的电流在电磁铁中产生磁吸引力，驱使衔铁动作，改变接点系统的工作状态。城市轨道交通信号设备运用的绝大多数继电器属于此类。感应继电器是利用电流通过线圈产生的交变磁场与另一交变磁场在翼板中产生的涡流相互作用产生电磁力，使翼板转动而动作的，如相敏轨道电路的接收器所使用的交流二元继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2）按动作电流分类按动作电流分类，继电器可分为直流继电器和交流继电器。直流继电器由直流电源供电，大部分信号继电器属于此类。交流继电器由交流电源供电，如道岔表示继电器就属于交流继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3）按动作速度分类按动作速度分类，继电器可分为正常动作继电器和缓动继电器。正常动作继电器衔铁的动作时间为0.1~0.3s，大部分信号继电器属于此类。缓动继电器分为缓吸、缓放，衔铁的动作时间超过0.3s。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4）按工作可靠程度分类按工作可靠程度分类，继电器可分为安全型继电器和非安全型继电器。安全型继电器依靠重力释放衔铁，又称为重力式继电器。非安全型继电器主要依靠弹簧弹力释放衔铁，又称为弹力式继电器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备轨道电路

三、轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，如图6-6所示。它用来监督线路的占用情况，将列车运行与信号显示等联系起来，并通过轨道电路向列车传递行车信息。图6-6轨道电路任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.轨道电路的组成轨道电路由送电端、受电端、钢轨、钢轨绝缘、轨端接续线等组成。最简单的轨道电路如图6-7所示。图6-7最简单的轨道电路任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.轨道电路的工作原理当轨道电路内钢轨完整，没有列车占用轨道时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲，此时轨道电路处于调整状态，如图6-8所示。图6-8轨道电路的调整状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备当轨道电路有列车占用时，轨道电路被轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈的电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，表示轨道电路被占用，这时轨道电路处于分路状态，如图6-9所示。图6-9轨道电路的分路状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备当轨道电路发生断轨或断线等故障时，轨道继电器中无电流通过，轨道继电器落下，这时轨道电路处于断轨状态，如图6-10所示。图6-10轨道电路的断轨状态任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3.轨道电路的作用（1）监督列车在正线或车辆段等线路的占用情况。轨道电路反映有关线路空闲时，为建立进路、锁闭进路、开放信号、解锁进路及构成闭塞提供了依据；轨道电路被占用时，控制有关信号机自动关闭，将信号显示与列车运行结合起来。（2）传递行车信息。在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电路传递不同的控制信息，实现对追踪列车的控制。带有编码信息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车地之间信息传输的通道之一。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4.轨道电路的分类（1）按照所传输的电流特性，轨道电路可分为工频轨道电路和音频轨道电路。（2）按照分割方式，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。（3）按照设置地点，轨道电路可分为区间轨道电路和车辆段内轨道电路。（4）按照轨道电路内有无道岔，轨道电路可分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备转辙机

四、转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置、各类杆件及安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭，如图6-11所示。图6-11转辙机任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.转辙机的作用（1）转换道岔。（2）锁闭道岔。（3）正确反映道岔位置。（4）故障报警。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.转辙机的分类（1）电动转辙机。电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动方式，如ZD6系列、ZDJ9、S700K型电动转辙机。（2）电液转辙机。电液转辙机由电动机提供动力，采用液压传动的方式，如ZY(ZYJ）7型电液转辙机。1）按动作能源和传动方式分类任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2）按供电电源分类（1）直流转辙机。直流转辙机采用直流电源，以直流电动机作为动力。目前城市轨道交通中使用较多的ZD6系列电动机转辙机就是直流转辙机。（2）交流转辙机。交流转辙机采用三相交流电源，以三相异步电动机作为动力，如ZDJ9、S700K型电动转辙机和ZY(ZYJ）7型电液转辙机。交流转辙机采用异步电动机驱动，不存在换向器和电刷，故障率低，且单芯电缆控制距离远。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3）按锁闭道岔方式分类（1）内锁闭转辙机。内锁闭转辙机的锁闭机构设置在转辙机内部，尖轨通过锁闭杆与锁闭装置连接，是间接的锁闭方式。（2）外锁闭转辙机。外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，将斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式，如S700K型转辙机。其锁闭可靠，对转辙机几乎没有冲击，使用寿命长。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备4）按是否可挤分类（1）可挤型转辙机。可挤型转辙机内设挤岔保护装置（挤切或挤脱），道岔被挤时，动作杆解锁，可以保护整机。（2）不可挤型转辙机。不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时，会挤坏动作杆与整机的连接结构，应整机更换。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备计轴器

五、1.计轴器的组成计轴器主要由设在轨道区段端口处的计轴点（包括轨道磁头和电子单元等）室外设备和设在信号机械室内的计轴评估器（或计轴运算器）、继电器、防雷设备、电源等室内设备，以及它们之间连接的计轴专用电缆组成。计轴器的组成如图6-13所示。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备图6-13计轴器的组成任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.计轴器的工作原理计轴器利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入及驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。其工作原理为：利用电磁感应的原理，当列车出发，车轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计轴，轮对经过传感器磁头时，计轴磁头可以探测到通过列车的轴数，向微机传送轴脉冲，并经电子单元向计轴运算器报告，判定运行方向，确定对轴数是累加计数还是递减计数。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备计轴器

六、查询应答器是一种基于电磁耦合原理构成的高速点式数据传输设备，是ATP系统的关键部件，用于在特定地点实现地-车间的数据交换，为列车提供ATP所需的各种点式信息，包括进路长度、岔区长度、闭塞分区长度、坡度、曲线等，确保列车在高速运行状态下的安全。查询应答器系统包括地面设备和车载设备。地面设备主要指地面应答器，如图6-14所示。车载设备主要是车载查询器，包括车载查询器主机和车载查询器天线，如图6-15所示。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备图6-14地面应答器图6-15车载查询器任务二城市轨道交通信号系统的基础设备1.查询应答器的工作原理查询应答器是利用无线感应原理在特定地点实现列车与地面间相互通信的一种数据传输装置。当列车上的查询器通过设置于地面的应答器时，应答器被发自车上的查询器的瞬态功率激活并进入工作状态，它将存于其中的可供列车自动控制或地面指挥用的各种数据向运行中的列车连续发送。但此数据传输只在查询器与应答器的有效作用范围内进行，当查询器随列车运行到有效作用范围之外时，应答器将不再工作，直至被下次列车上的查询器功率再次激活。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备2.查询应答器的作用查询应答器可作为列车的定位信标、线路地理信息车-地通信的信道、临时限速信息的传输通道。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备3.查询应答器的分类（1）按照供电方式，查询应答器可分为无源应答器和有源应答器。（2）按照应用功能，查询应答器可分为普通型应答器、增长型应答器和标定型应答器。（3）按照安装位置，查询应答器可分为中心安装式应答器、侧面安装式应答器和立杆安装式应答器。任务二城市轨道交通信号系统的基础设备车载ATC设备与停车场信号系统的组成

7、参见课本P143-145任务二城市轨道交通信号系统的基础设备任务三联锁与闭塞联锁

一、1.联锁的基本内容及技术条件1）联锁的基本内容（2）必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置上。（1）防止建立会导致机车、车辆相冲突的进路。（3）必须使信号机的显示与进路的开通状态相符。联锁：是指为了保证铁路车站行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。实现这种关系的设备称联锁设备。联锁设备除了保证作业安全外，还有提高作业效率和降低劳动强度等作用。按联锁机具的设置不同分为非集中联锁和集中联锁两大类。2）联锁的基本技术条件进路上有关道岔在规定位置才能开放信号。进路上各区段空闲时才能开放信号。敌对信号未关闭时，防护进路信号机不能开放。（1）（2）（3）任务三联锁与闭塞2.联锁设备的功能联锁逻辑运算（1）轨道电路处理（2）进路控制（3）道岔控制（4）信号机控制（5）任务三联锁与闭塞3.联锁设备的分类1）

继电集中联锁用电气的方法集中控制和监督全站的道岔、进路和信号机，并实现它们之间联锁关系的设备称为继电式电气集中联锁，简称继电集中联锁。继电集中联锁采用色灯信号机，道岔由转辙机转换，进路上的所有区段均设有轨道电路。任务三联锁与闭塞2）计算机联锁（1）利用计算机对车站值班员的操作命令和现场监控设备表示信息进行逻辑运算后，完成对信号机、道岔及进路的联锁和控制。（2）计算机发出的控制信息和现场发回的表示信息，均能由传输通道串行传送，可节省大量的干线电缆，同时也为使用光缆提供一定的可能性。（3）用CRT显示器（阴极射线显像管）显示代替现行的控制盘，大大缩小了体积，简化了结构，方便了使用，还可根据需要多台并机使用。（4）采用积木式的模块化软件和硬件结构，便于站场变更，并容易实现故障控制、分析等功能。任务三联锁与闭塞闭塞

二、1.半自动闭塞半自动闭塞采用车站出站信号机的允许显示信号作为列车占用站外区间的行车凭证。区间两端的值班员通过专门的闭塞机来办理闭塞手续，即由发车站值班员请求占用区间，由接车站值班员认可接车后，发车站才能开放发车信号；当列车进入区间时，发车信号关闭，区间处于闭锁状态；只有当接车站值班员确认列车到达之后才能使闭塞机处于解锁状态，才能办理第二次列车占用区间的闭塞手续。任务三联锁与闭塞“闭塞”一般是指与外界隔绝的意思。这里说的闭塞是铁路信号的专用名词，是指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。闭塞设备即为实现“一个区间（闭塞分区）内，同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间信号设备。铁路应用的区间闭塞类型有人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞三类。2.自动闭塞自动闭塞将站间区间划分为若干小区间（称为闭塞分区），并设置通过信号机进行防护。由车站出站信号机和区间内通过信号机的显示共同作为列车占用区间的行车凭证，而且出站信号机的关闭与通过信号机的信号显示变化均由行进中的列车自动完成（只有出站信号机的开放仍由车站值班员在排列列车进路时完成，并且已包含在联锁环节中），故称之为自动闭塞。任务三联锁与闭塞3.移动闭塞移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞有固定的闭塞分区。移动闭塞与固定闭塞相比最显著的特点是取消了以通过信号机分隔的固定闭塞分区。列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运行位置和运行状态确定，闭塞分区随着列车的行驶不断地向前移动和调整。任务三联锁与闭塞4.电话闭塞电话闭塞是当基本闭塞设备不能使用时，由区间两端站的车站值班员利用站间行车电话，以发出电话记录号码的方式办理闭塞的一种方法。电话闭塞不论单线或双线，均按站间区间办理。由于没有机械、电气设备控制，全凭制度约束来保证行车安全，因此办理手续必须严格。任务三联锁与闭塞任务四列车运行自动控制系统列车自动控制系统

一、ATC系统是轨道交通列车控制的核心技术重点，也是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现了行车指挥和列车运行的自动化，发挥了城市轨道交通的通过能力。列车自动控制系统如图6-16所示。图6-16列车自动控制系统1.ATC系统1）ATC系统的组成ATC系统由列车自动防护系统ATP、列车自动驾驶系统ATO（automatictrainoperation）和列车自动监控系统ATS三个子系统组成，简称“3A”子系统。ATC系统设备分布于控制中心、车站、轨旁及列车处。ATC列车自动控制系统框图如图6-17所示。图6-17ATC列车自动控制系统框图任务四列车运行自动控制系统2）ATC系统的功能列车识别功能ATS功能（1）联锁功能（2）列车检测功能（3）ATC功能（4）

（5）任务四列车运行自动控制系统3）ATC系统的分类城市轨道交通ATC系统，按闭塞制式可以分为固定闭塞式ATC、准移动闭塞式ATC和移动闭塞式ATC；按照通信方式可以分为点式ATC和连续式ATC。任务四列车运行自动控制系统任务四列车运行自动控制系统按照布置位置分类CATS控制中心的ATS设备LATS集中联锁站的ATS设备根据列车运行时刻表由ATS系统自动完成：进路的排列、信号控制、运行间隔控制与调整。（1）行调将行车控制权下放至集中联锁站站控（2）突发情况紧急站控特殊情况：正常情况下：2.ATC的子系统1）ATS子系统（1）ATS子系统的设备①控制中心设备。控制中心设备是ATS子系统的核心。其用于状态表示、运行控制、运行调整、车次追踪、时刻表编制及运行图绘制、运行报告、调度员培训、与其他系统的接口等，如图6-18所示。控制中心设备主要包括中心计算机系统、综合显示屏、调度员及调度长工作站、运行图工作站、培训/模拟工作站、绘图仪和打印机、维修工作站、局域网、UPS及蓄电池。ATS子系统控制中心设备组成框图如图6-19所示。任务四列车运行自动控制系统图6-18控制中心设备图6-19ATS子系统控制中心设备组成框图任务四列车运行自动控制系统②车站设备。车站设备由ATS分机及车站现场控制工作站组成。③车辆段设备。车辆段设备由ATS分机及车辆段终端组成。④列车识别系统。PTI设备是ATS车次识别及车辆管理的辅助设备，其由地面查询环路和车载查询器组成。⑤列车发车计时器。列车发车计时器设备设于各站，为列车运行提供车站发车时机、列车到站晚点情况的时间指示，提示列车按计划时刻表运行。任务四列车运行自动控制系统（2）ATS子系统的功能ATS子系统系统的主要功能包括列车运行情况的集中监视和跟踪；列车运行实迹的自动记录；时刻表自动生成、显示、修改和优化；自动排列进路，按行车计划自动控制道旁信号设备以接发列车；列车运行自动调整；列车运行和设备状态自动监视；调度员操作与设备状态记录、运行数据统计及报表自动生成；运输计划管理、输出及统计处理；实现沿线设备及列车与控制中心之间的通信；列车车次号自动传递；车辆修程及乘务员管理；系统故障复原处理；列车运行模拟及培训；乘客向导信息显示。任务四列车运行自动控制系统（3）ATS系统基本原理自动列车跟踪列车追踪系统是监视受控区域内列车的移动的。当某一列车出现在列车追踪系统所监视区域时，该列车识别号必须报告给列车追踪系统。列车识别号报告给列车追踪系统的方法有：手动输人；用读点（PTI）读入；从列车时刻表中导出；在步进检测中产生。

自动列车跟踪要完成：列车号定位、列车号的删除、车次号的处理。任务四列车运行自动控制系统ATS系统基本原理

列车自动进路排列通过列车进路系统，将进路排列指令及时地输出到联锁设备中去，实现了进路的自动排列。调度员人工办理进路时，列车进路系统对其进行可用性检查，并把该列车转到被动状态，到列车到达一个新的运行触发点为止。列车到达下一个运行触发点时又恢复了列车进路自动排列。由自动列车跟踪报告的列车位置、列车号，它决定了所要求的目的地；进路设置命令在被输出到联锁设备功能前要进行触发区段检查、进路可用性检查、办理进路检查等，该检查将决定执行或拒绝命令。列车自动进路排列功能不取消进路。任务四列车运行自动控制系统ATS系统基本原理时刻表系统时刻表系统要完成：时刻表数据管理、向其他ATS功能模块提供时刻表数据、向外部系统提供时刻表数据、为停站时间时刻表的在线装载设置界面、为时刻表的离线修改设置界面、为使用中的时刻表增加或删除一个列车行程设置界面、按自动列车追踪请求安排列车识别号。时刻表的编制和修改在离线模式下用给定的数据在时刻表编辑器中编辑。基本数据代表一列列车在某段线路上的运行。系统时刻表中列车运行图或列车运行档案通过列车运行图表示器显示出来。任务四列车运行自动控制系统ATS系统基本原理自动列车调整自动列车调整功能按当天时刻表调整列车运行。自动列车调整功能的调整方式是当列车早点或晚点到达车站时，用改变列车停站时间的方式；当列车延误或提前发车时，用改变站间行车时间的方式。若没有重大的时刻表偏差，自动列车调整根据时刻表确定计划行车时间，包括列车出发、到达和停站时间。当车站列车出发信息发出后，自动列车调整功能提供给ATP一个该列车根据时刻表应该到达下一站的有关信息。此外，每当出发、到达后，自动列车调整功能向后续各站（直至终点站）的乘客信息显示盘提供预期到站时间和目的地名。操作员可调用或取消自动列车调整功能。在不调用自动列车调整功能模式下，操作员可调整行车时间，提前发车或让列车直接过站。任务四列车运行自动控制系统2）ATP子系统（1）ATP子系统的设备①车载设备。ATP子系统的车载设备主要包括车载主机、驾驶员状态显示单元、速度传感器、列车地面信号接收器、列车接口电路、电源和辅助设备等。②轨旁设备。ATP子系统的核心设备安装在列车上，但是它所需的主要信息都来自轨旁设备。任务四列车运行自动控制系统（2）ATP子系统的功能ATP子系统的功能主要包括速度监督与超速防护、测速与测距、车门与站台安全门的控制、列车检测、停车点防护、提供司机人机接口功能（manmachineinterface,MMI）、折返／改换驾驶室功能等。任务四列车运行自动控制系统行车安全间隔防护超速防护（3）车载ATP子系统任务四列车运行自动控制系统与地面ATP配合1）速度与距离信号接受与解译2）超速防护、制动保证、零速检测、车门控制、后退防护注：ATP超速的触发点：比限高3km/h;检测列车超速3S时间内，列车以0.715m/s的减速度降低速度，规定时间内无法到达最小制动率，则紧急制动启动。超速防护速度检测为零，地面对位线圈接受并译出“对位”信号，通过轨道旁电路发送打开左门或右门频率。门开闭控制列车ATP接受信号，司机确认打开车门。具体见：page151任务四列车运行自动控制系统速度监督功能＋紧急制动功能

速度监督功能是超速防护的基础，是最重要的功能。如果实际列车速度超过允许速度加上一个速度偏差值时，列车实施紧急制动。制动模式任务四列车运行自动控制系统列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式。分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算。制动模式任务四列车运行自动控制系统

测速与测距测速

列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度是速度控制的依据。该速度值的准确和精度直接影响调速效果。

测速有车载设备自测和系统测量两种方法，车载设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等方法。系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。测距如何测量距停车点的精确距离是列车运行超速防护系统的重要任务。测距是通过测速与轮径完成的。必须不断地对轮径进行修正。任务四列车运行自动控制系统

设置速度限制ATP通过设置区域限速或闭塞分区限速来设置速度限制。区域速度限制区域限速由ATP轨旁设备设置，也可在需要时由控制中心控制。设置限速后，ATP轨旁设备就将产生到限速区的新的“目标”距离和实际的目标限制速度，并传送给接近限速区域的列车。闭塞分区限速闭塞分区限速是对单独的轨道电路设置最大的线路和目标速度。通过ATP轨旁设备选择最大速度。所选的速度作为轨道电路的最大速度。任务四列车运行自动控制系统

紧急制动和常用制动紧急制动紧急制动是将压缩空气全部排入大气，使副风缸内压缩空气很快推动活塞，施行制动，使列车很快停下来。紧急制动时，列车冲击大，中途不能缓解，充风时间长，不能使列车安全平稳地运行。常用制动常用制动是直接控制列车主管压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了制动空走时间，大大减小了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行更安全、舒适。在常用制动失效后，可施行紧急制动。任务四列车运行自动控制系统3）ATO子系统（1）ATO子系统的设备①轨旁设备。ATO子系统轨旁设备通常也用作ATP子系统轨旁设备，接收与列车自动运行有关的信息。②车载设备。ATO子系统的车载设备由设在列车每一端司机室内的ATO车载控制器(包括司机控制台）及安装在列车每一端司机室车体下的两个ATO接收天线和两个ATO发送天线组成，还包括ATO附件，这些附件用于速度测量、定位和司机接口。任务四列车运行自动控制系统（2）ATO子系统的功能①基本控制功能。基本控制功能是自动驾驶、自动折返、自动控制车门开闭等。自动驾驶又包含自动调整列车运行速度、停车点的目标制动、从车站自动发车、区间内临时停车等。②服务功能。服务功能包括列车位置功能、允许速度功能、巡航/惰行功能、PTI支持功能等。任务四列车运行自动控制系统（3）列车的自动驾驶过程任务四列车运行自动控制系统（4）ATO工作原理

任务四列车运行自动控制系统ATO不能脱离ATP及ATS单独工作，必须从这两个系统得到系统工作的基础信息，共同构成ATC。列车自动运行ATO系统接收来自ATP的信息，根据这些信息，ATO系统利用闭环反馈技术，通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行。由ATO系统执行的自动驾驶过程是一个闭环反馈控制过程。测速单元通过ATP向ATO发送列车的实际位置信息。反馈环路的基准输入是从ATP数据和运营控制数据中得出的。ATO向牵引和制动控制提供数据输出。自动驾驶的闭环控制框图任务四列车运行自动控制系统任务四列车运行自动控制系统车站程序停车线路上的车站都有预先确定的停站时间间隔。控制中心ATS监督列车时刻表，计算需要的停站时间以保证列车正点到达下一个车站。由集中站ATS通过ATO环线传送给ATO车载设备。控制中心能通过集中站ATS缩短或延长车站停站时间。在控制中心要求下，列车可跳过某车站。这一命令由控制中心通过集中站ATS传给列车。车站定位控制设置站台屏蔽门，以方便乘客上下车。车门的开度和屏蔽门的开度要配合良好，为此，ATO定点停车精度应为±0.25m。车站定点停车是靠一组地面标志线圈（或者环线）提供至停车点的距离信息。任务四列车运行自动控制系统任务四列车运行自动控制系统350m和150m标志线圈成对布置，具有方向性。无源标志线圈具有固定的谐振频率，列车经过时与车载标志线圈产生谐振。有源标志线圈能发送特定的频率信号。

当列车正向运行经过350m标志线圈时，启动定点停车程序，列车按定点停车曲线运行。150m、25m标志线圈的作用是根据停车曲线对实际车速进行校正。当列车通过8m标志线圈时，收到一个频率信号，即转入停车模式，减速率进一步降低。

当停车特征启动后，ATO基于列车速度、预先确定的制动率和距停止点的距离计算制动特征。ATO将通过根据要求改变牵引和制动需求来遵循此特征。根据异常线路情况作出动态调整。一旦列车停车，ATO会保持制动，以避免列车运动当车载定位天线与地面定位天线对齐时，又收到一个频率信号，立即实施全常用制动，将车停住。若列车停准（误差为±0.25m内），地面定位天线会收到车载定位天线发送的停稳信号，然后才能进行开关车门和屏蔽门的操作。任务四列车运行自动控制系统车门和屏蔽门控制在通常的运行中，当列车停在车站的预定停车区域以内，列车从ATP轨旁设备收到车门开启命令，并且确定其速度为零后，ATO自动打开车门，不用司机操作。有了车门开启命令后，使ATP轨旁设备改发打开屏蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，使打开与列车车门相对的屏蔽门打开。自动开关门当列车停于定位停车的允许精度范围内，ATO系统确认列车已到达确定的定位区域，ATP通过列车定位发送器发送ATP列车停车信号给地面站台定位接收器，站台接收器检测到此信号，将其译码，使地面“列车停站”继电器工作；此时车站轨道电路ATP发送器发送允许打开左车门（或右门）的调制频率信号；车辆收到允许打开车门信号，使相应的门控继电器工作，并提供相应的广播和允许开门的信号显示，这时司机按压与此信号显示相一致的门控按钮，才可以打开规定的车门。任务四列车运行自动控制系统任务四列车运行自动控制系统

列车停站时间结束（或人工终止），地面停站控制单元启动ATP轨旁设备，停发开门信号，由司机关闭车门，同时关闭屏蔽门。车站在检查了屏蔽门已关闭好以后，才允许ATP子系统向列车发送运行速度命令信息，列车收到速度命令，同时检查了车门已关闭后，可按车载ATP收到的速度命令出发。

列车识别系统（PTI）PTI系统不另设车载设备，而集中在ATO系统内，但有独立的软、硬件，负责PTI编码、调制及发送。由PTI传送的列车数据包括：车次号，驶往目的地（终点站名称），乘务员号，车门状态，列车状态（停车或运行）。机车上的PTI天线负责发送列车特征数据电码，钢轨间的回路环线（在区间内每隔一定距离设一个接收环线，停车站正线设一个接收环线）用于接收机车天线发送的数据，并将其由光缆或电缆传至控制中心。任务四列车运行自动控制系统

ATO与ATP的关系ATP系统主要负责“超速防护”，起保证安全的作用，是不可少的安全保障；ATO系统主要负责正常情况下列车高质量地运行，是提高列车运行水平的质量（准点、平稳、节能）的技术措施。在ATP系统的基础上安装了ATO系统，列车就可采用手动方式或自动方式进行驾驶。在选择自动驾驶方式时，ATO系统代替司机操纵。然而，不论是由司机手动驾驶还是由ATO系统自动驾驶ATP系统始终是执行其速度监督和超速防护功能。基于通信的列车控制系统

二、1.CBTC系统的出现（1）轨道电路限制了列车位置检测的精度。（2）传输信息量有限。（3）轨道电路易受到天气、地理环境及电磁环境的影响。任务四列车运行自动控制系统基于无线通讯的ATC系统2.CBTC系统的基础1）车-地通信CB