ATS系统概述论文Word文档格式.docx
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黄心怡
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董业辉
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张韋昊
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2012.1.13
一、关于ATS系统的认识与主要功能·
·
二、CBTC制式下的ATS子系统研究·
1．CBTC信号制式的主要特点
2．基于CBTC的ATS子系统结构
3．基于CBTC的ATS子系统主要功能特点
三、上海地铁1号线ATS子系统简介（例）·
四、地铁信号系统常见的联锁故障及安全隐患研究·
五、结束语·
轨旁一定距离依次布置无线访问接入点（AP）,在车上为每列车配置车载无线电台。
在列车移动过程中,车地一直保持通信连接并通过地面设置的应答器,以及车载测速传感器,来形成对列车自身的精确定位。
地面区域控制器,通过全面分析各列车位置以及地面线路状况,确定每列车运行的安全区间,从而实现了对列车运行的安全防护。
图1无线通信CBTC系统结构示意图
区别于传统的以轨道电路为基础的ATC系统,
CBTC制式下的ATC系统在许多方面有了巨大
变化:
1.提供连续的车地通信。
2.对列车进行精确定位。
3.不再依赖于固定闭塞方式行车,可以通过对前车位置的动态跟踪,将列车运行的安全区间动态调整,实现移动闭塞方式行车。
4.由于车
地的连续通信,可以将列车运行状态实时传递到控制中心,也可以将控制中心的运行指令实时传递到车载设备。
5.大多具备人工监督下的列车自动运行或无人列车自动运行功能。
在CBTC制式下,不同厂家ATP/ATO设备的构成有很大区别,有的厂家为整条线路配备1~2套地面区域控制器,有的厂家则为每个设备集中站（有岔站）配备1套地面区域控制器。
有的区域控制器设置在调度中心,有的区域控制器设置在车站,这就造成了ATS与ATP/ATO系统进行接口时,有多种形式。
本文基于每个设备集中站配置1套区域控制器的ATP/ATO系统模式,描述CBTC制式下的ATS系统结构。
2．1调度中心系统
调度中心系统由中心机房设备、调度大厅设
备、计划室设备及培训室设备组成,主要设备及功
能如下。
1.应用服务器。
为双机热备系统,是调度中心ATS的核心设备。
应用服务器接收来自地面的站场设备状态信息,以及来自车载设备的列车位置和状态信息,对这些信息进行运算、缓存,然后将处理后的信息发送到相应的客户端;
另一方面,应用服务器根据接收到的列车报点信息进行偏移计算和计划调整,并将调整指令发送到车载ATO执行。
2.数据库服务器。
用来保存ATS中重要的运行数据,包括各版本的基本运行图,每日的实时运行图等。
为了保证数据的可靠存储,数据库系统采用共享磁盘阵列的双机系统。
3.运行图管理调度工作站。
用来为每班选择对应的基本运行图,下达运行计划,记录运行时间结果,以及对运行计划进行人工调整。
4.站场监控调度工作站。
监视沿线地面信号设备,站台设备状态,以及列车运行位置和状态,允许调度员进行控制模式的切换,实施各种人工办理,例如扣车、跳停、办理封锁等操作。
5.维护工作站。
对中心以及车站所有ATS设备工作状态进行监视,对所有人工以及自动办理指令进行记录,对重要的事件进行语音或文字告警,存储站场运行历史记录并提供回放功能。
6.时刻表编辑工作站。
主要提供离线的基本图编辑,供调度计划人员根据各种不同的时间段,提前制作正常工作日、周末、节假日等基本图。
7.接口通信服务器。
为ATS与信号外系统的通信接口,包括与综合监控系统、通信系统、广告系统等接口,向外提供列车位置、广告信息,接收外系统时钟、供电臂状态信息等。
8.仿真培训服务器及工作站。
通过对站场信号设备以及列车运行的仿真,对现场CI以及ATP/ATO系统进行仿真替代,在此基础上提供对ATS系统的测试,对新编制计划的仿真运行以及对调度人员的培训。
2．2车站系统
车站系统按照设备集中站,非设备集中站,车辆段具备不同的系统结构特点。
1.设备集中站。
主要由ATS分机以及车站现地控制工作站组成。
ATS分机是设备集中站的核心设备,负责与车站联锁系统、车站ATP系统、发车指示器（DTI）进行接口,还负责将联锁采集的表示信息,以及车站ATP设备传递过来的列车位置、状态等信息传递到调度中心ATS系统。
同时,车站ATS分机还要将调度中心传递过来的进路指令及列车运行指令,通过联锁和ATP系统传递到地面和车载设备。
另外,ATS分机需要具备本地计划存储功能,当中心ATS与车站ATS中断时,ATS分机能够按照预定的计划继续生成指令控制地面和车载设备。
车站现地控制工作站主要提供基本的站场信号设备状态监视及站控模式下的人工操作功能,区别于传统的联锁上位机,允许提供邻站透明、车次号的显示、列车运行状态及临时限速等ATP相关功能。
2.非设备集中站。
非设备集中站也由ATS分机以及车站现地控制工作站组成。
但ATS分机只是一个经过功能裁剪的轻量级的分机。
非设备集中站的ATS分机不需与联锁和ATP设备接口,只需要完成发车指示器（DTI）信息内容的计算驱动,另外负责车站现地控制工作站与中心以及其他系统数据的转发。
非设备集中站的现地控制工作站也较设备集中站的现地控制工作站简单,主要是提供站场以及列车车次号监视功能,另外提供基本的扣车、跳停办理等功能。
由于非设备集中站设备功能简单,根据不同的应用要求,可以考虑省略掉分机系统,将现地控制工作站与设备集中站分机相连,而DTI则由现地控制工作站驱动。
3.车辆段。
车辆段设备包括ATS分机、车站现地控制终端及派班终端。
车辆段不纳入正线统一的按照计划作业自动进路办理流程，这里ATS分机只与连锁接口，提供车辆段人工操作指令处理，并将车辆段战场表示信息传递到中心ATS。
车站现地控制工作站能够提供车辆段以及与相邻车站的透明显示，允许进行相应的人工作业办理。
派班终端通过与中心ATS交互，获取列车运行计划，生成司机出乘计划，并将了、机车运行计划上传到中心ATS系统。
在CBTC制式下，ATS子系统的有些功能继承了基于轨道电路制式的功能，有些则有了较大的变化。
下面主要从信息显示、站场控制、列车跟踪与控制、运行计划管理、系统仿真以及后备系统6个方面来探讨ATS系统主要功能与特点。
3.1信息显示
信息显示是ATS系统最基本的功能。
CBTC下，ATS显示的信息内容主要可以分为两部分。
一部分是地面设备状态，这部分信息主要从联锁子系统获取，包括道岔的定反位、信号灯光颜色、遗迹道岔和区段的占用锁闭状态。
另外，地面状态还包括：
站台设备的相关信息、紧急停车按钮状态、站台扣车按钮状态、屏蔽门状态、调度员对站台的相关操作以及行车的状态记录等。
另一部分就是列车相关的信息，包括列车的车次号、所在的位置、列车当前的驾驶模式、运行速度、下站是否停车等相关信息。
由于不再基于轨道电路进行行车，在移动闭塞模式下，对列车的表示方式也将有很大的不同。
传统上对于列车的表示主要是以轨道电路的占用为基础，一个连续区段的红光带占用，表示一列车；
现在，ATS系统需要根据ATP收到的列车位置信息在逻辑区段轨道数据库中进行定位，根据偏移以及方向，对列车进行描述。
具体的表示方式，可以以人工划分的小区段，通过连续占用的小区段来表示一列车，也可以通过完全以坐标偏移为基础进行精确的列车描述。
图2示意了一种基于精确位置计算的列车表示方式。
图2一种CBTC列车的表示方式
3.2站场控制
CBTC制式下的站场控制模式同基于轨道电路的ATS一样,分为调度中心控制（遥控）和车站现地控制（站控）。
在遥控下,可以采用按照计划自动办理进路的方式,也可以采用人工直接办理的方式;
在站控下,则只以人工方式进行控制办理。
主要的控制功能包括:
排列、取消进路,信号重开,引导总锁,总人工解锁,道岔单操,道岔单锁,对信号机、轨道区段、道岔的封锁,以及站/遥控切换,自动进路设定和取消,自动折返的设定和取消,扣车、跳停和临时限速的操作。
在CBTC模式下,根据厂商设备的不同,可能会增加防护区间的设定与取消,ATP设备初始复位等相关操作。
3．3列车跟踪与控制
相对于传统基于轨道电路的ATS,CBTC制式下的列车跟踪与控制功能是变化比较大的一块。
在基于轨道电路的ATS中,ATS主要是根据联锁传递上来的轨道电路占用与出清状态,以及相应的列车计划信息,来形成对列车车次的识别、跟
踪、校核和报点。
在CBTC制式下,ATP子系统直接向ATS子系统报告精确的列车在线位置信息。
这样,一方面,ATS对列车的跟踪功能变得相对简单,主要是将各个区域控制器报告的列车信息进行汇总;
另一方面,由于存在车
地连续通信,对列车的控制要求更加灵活,这就需要ATS必须对每列车进行更加紧密的跟踪,根据列车当前所在的位置以及运行状态,及时将运行计划信息以及相关的调度指令发送到车载设备。
图3描述了列车跟踪与控制模块的运转逻辑。
3．4运行图管理
运行图管理包括基本图的编制,日班计划的生成与下达,人工与自动计划调整,实迹运行图的生成、保存以及历史查询等功能。
在日常作业中,处理各种运行事件,对运行计划进行调整,是调度工作的主要部分。
在特定条件下实现列车运行计划自动调整,以减轻调度员劳动强度,是ATS智能化的一大体现。
图3列车跟踪与控制模块框图
在CBTC制式下,由于作为被控对象的列车与地面可以保持实时联系,其报告的相关信息,如位置、停稳以及速度等更加详细和精确,这就对ATS的自动调整功能提出了更高的要求。
3．5系统仿真
系统仿真是通过对ATC底层系统的模拟,接收ATS的指令并向ATS系统反馈相应的状态,来达到系统测试、调试、人员培训等目的。
由于仿真系统就是对ATC底层设备的模拟,那么底层设备制式的变化,也就决定了仿真系统的变化。
在轨道电路制式下,仿真系统以轨道电路为基础,实现对站场设备信号状态的输出、进路办理,以及以轨道电路占用出清的方式,对列车运行进行模拟。
在CBTC制式下,车站内依然可以按照传统方式进行站场信号设备状态的输出。
但在区间,则需要对虚拟区段进行考虑。
对列车模拟时,也不能再依赖于轨道电路,而必须建立以轨道数据库为基础的列车移动,而且还要求能够实时接收ATS的指令并进行相关处理,这都是与传统轨道电路制式下的ATS仿真系统不同的地方。
3．6后备系统
虽然单独的CBTC系统能够完全满足所有的运输作业要求,但出于城市轨道交通大容量紧张运输对设备高可靠性的考虑,在建CBTC系统均配有后
备系统。
所谓后备系统是指在现有CBTC基于通信的列车位置检测系统之外,另外配备的一套以传统方式（如轨道电路或者计轴设备）进行列车位置检测的
系统。
在这套系统的支持下,能满足在CBTC系统
部分或者全部故障,或者未装载通信设备的列车进
入线路时,保证整个ATC仍然能够正常运转。
由于后备系统的加入,使得基础的信号制
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