ATC、ATP、ATO系统详细介绍.doc

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一、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MicrolokII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MicroLokII

MicroLokII负责安全执行传统联锁功能。

MicroLokII从辅助列车检查计轴系统中获得列车位置信息。

MicrolokII与轨旁设备接口，诸如转辙机、LED信号机等。

为保证正确的CBTC运行，MicrolokII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IEEE802.3，无线通信使用IEEE802.11g，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。

2ATS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–包括调度长工作站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–配有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）–模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.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定。

12.远程ATS

òATS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。

ò设备集中站的ATS工作站与联锁设备的操作工作站合用，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。

ò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

ò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培训服务器

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OCCATS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，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ATS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列车辆段/停车场的出、入段进路。

本工作站也用来监视车