城市轨道交通列车自动控制系统简介

【摘要】列车自动控制系统是保证列车运行安全的重要设备，本文介绍了城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）的组成和特点，对列车自动控制系统中的列车超速防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO），列车自动监控系统（ATS）三个子系统进行简要的概述。

【关键词】城市轨道交通;列车控制系统;超速防系统;地铁

一、前言

随着城市现代化的发展，城市规模的不断扩大，城市轨道交通的发展已成为解决现代城市交通拥挤的有效手段，其最大特点是运营密度大、列车行车间隔时间短、安全正点。城市轨道交通列车自动控制系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

二、列车自动控制系统的组成

列车自动控制（ATC）系统由列车自动防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）和列车自动监控系统（ATS）三个子系统组成。

（一）列车自动防护（ATP-Automatic Train Protection）系统

列车自动控制系统中的ATP的子系统通过列车检测、列车间隔控制和联锁（联锁设备可以是独立的，有的生产厂商的系统也可以包含在ATP系统中）控制等实现对列车相撞、超速和其他危险行为的防护。

（二）列车自动驾驶系统（AT0CAutomatic Train Operation）

列车自动驾驶子系统（ATO）与ATP系统相互配合，负责车站之间的列车自动运行和自动停车，实现列车的自动牵引、制动等功能。ATP轨旁设备负责列车间隔控制和报文生成;通过轨道电路或者无线通信向列车传输速度控制信息。ATP与ATO车载系统负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。

（三）自动监控（ATS-Automatic Train Super

-vision）系统

列车自动监控子系统负责监督列车、自动调整列车运行以保证时刻表的准确，提供调整服务的数据以尽可能减小列车未正点运行造成的不便。自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC（控制中心）内的设备实现。

三、列车自动控制系统原理

（一）列车自动防护（ATP）

ATP是整个ATC系统的基础。列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定的运行速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。

ATP通过轨道电路或者无线GPS系统检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。防止列车超速和越过禁止信号机等功能。

按工作原理不同，ATP子系统可分为“车上实时计算允许速度”及“地面集中计算后直接向列车传送速度信息”两大类。前者的工作原理是：通过车―地通信，不断将地面信息、线路参数信息、前方目标点的距离和允许速度信息等等传至车上，由车载计算机实时计算得出即时的运行速度，依此对列车速度实现速度监控。

在ATP基础上建立的ATC，其功能还包括对列车的起动、加速、惰行的监控。它是按规定程序结合有关地面信息来实施操作的，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，因此明显提高了旅客的舒适度，提高了列车的准点率，以及减少了轮轨磨耗。若与列车的再生制动配合，可以最大限度地节省电能。

ATP系统由地面ATP设备和车载ATP设备构成，地面设备主要包括轨道电路机构，联锁控制机柜，站联通信机柜，轨道电路，色灯信号机，道岔转辙机等设备组成。车载ATP设备主要由车载ATP CPU板，供电板，输入输入继电器板，列车状态采集电路板，司机状态显示单元，速度传感器等构成。

（二）列车自动驾驶（ATO）

列车自动驾驶系统的最基本功能包括：列车车站发车、列车区间运行、跳停、站内精确停车、列车自动折返、扣车等。

列车自动驾驶系统根据ATP系统提供的控制信息，如前方信号机状态，前方道岔状态，当前线路允许运行的最高速度等信息，实时计算列车达到目标速度值所需要的牵引力和制动力的大小，通过列车接口电路，完成对列车的加速与减速作业。

列车自动驾驶系统是闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续接收地面给予的最大允许车速，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，及紧急制动。

在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用。ATO辅助ATP工作，ATP系统的完好是ATO工作的基础，ATO接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。此外还从ATS子系统接受到列车运行等级等信息。根据以上信息，ATO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;并在车站站台准确停车。

ATO系统由车载设备和车地通信系统构成，车载设备包括ATO CPU板，车地通信板，信息采集电路板，牵引/制动驱动板构成。车地通信系统包括轨旁车地通信换线，车地通信控制机柜等构成。其中车载ATO设备是列车驾驶系统中核心设备，它由硬件和软件两部分组成。

（三）列车自动监控系统（ATS）

列车自动监控系统主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。ATS将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。

ATS在ATP和ATO系统的支持下，根据运行时刻表完成对全线列车的自动监控，可自动或由人工监督和控制正线（车辆段、停车场、试车线除外）列车进路，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能由位于控制中心内的设备实现。

ATS功能：自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求。

ATS系统不断地对计划时刻表与实际时刻表进行比较，通过调整停站时问自动调整列车按计划时刻表运行，在此基础上自动产生列车的出发时间。在装备有ATO的线路上能通过对列车运行等级的设置实现对列车运行的自动调整。调度员也可通过人工命令调整列车停站时间来调整列车运行。

ATS系统能及时记录被监测对象的状态，有预警、诊断和故障定位能力;监测列车是否处于ATP保护状态;监测信号设备和其他设备结合部的有关状态;具有在线监测与报警能力;监测过程应不影响被监测设备的正常工作。在相应工作站上，报告所有故障报警的状况并予以视觉提示，直到恢复正常状态为止。重要的故障以音响报警提示，直到确认报警状况为止。

四、结语

随着计算机技术、微电子技术的发展，是列车控制系统完成了一场革命，依赖列车控制系统的进步，地铁列车的最小行车间隔已经缩至100s以下。采用先进的列车控制系统，将大大提高行车的安全性，使得因人为的疏忽、设备的故障而产生的事故率降至最低。

参考文献

[1]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].中国铁道出版社，1998.

[2]毛俊杰.高速铁路列车速度自动控制系统[M].中国铁道出版社，1994.

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