任务三:列车自动驾驶(ATO)系统课件.ppt
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1、2022/6/9Page 1n 培训目标培训目标l 1. 1.掌握掌握ATOATO系统基本功能系统基本功能l 2. 2.了解了解ATOATO系统基本工作原理系统基本工作原理l 3. 3.掌握掌握ATOATO与与ATPATP的关系的关系l 4. 4.了解驾驶模式及转换了解驾驶模式及转换任务三:列车自动驾驶(ATO)系统2022/6/9Page 2nATOATO为非故障为非故障- -安全系统。其控制列车自动运行,主要目的安全系统。其控制列车自动运行,主要目的是模拟最佳司机的驾驶,实现高质量的自动驾驶,提高列是模拟最佳司机的驾驶,实现高质量的自动驾驶,提高列车运行效率,提高乘客的舒适度,节约能源。车
2、运行效率,提高乘客的舒适度,节约能源。lATOATO系统是系统是提高提高城市轨道交通列车城市轨道交通列车运行水平运行水平( (准点、平稳、准点、平稳、节能节能) )的的技术措施技术措施。lATPATP系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障安全保障。 一、ATO系统基本概念2022/6/9Page 3nATOATO系统实现列车自动驾驶,需要系统实现列车自动驾驶,需要ATPATP系统和系统和ATSATS系统提供支持。系统提供支持。 lATPATP系统向系统向ATOATO提供列车的运行速度、线路允许速度、限速和提供列车的运行速度、线路允许速度、限速和目标
3、速度,以及列车所处位置等基本信息;目标速度,以及列车所处位置等基本信息;lATSATS系统向系统向ATOATO系统提供列车运行作业和计划。系统提供列车运行作业和计划。lATOATO系统在站台可系统在站台可精确对位停车精确对位停车,为乘客上下车提供便利条件,为乘客上下车提供便利条件,列车在站台精确停车为站台加装安全门或屏蔽门提供了有利列车在站台精确停车为站台加装安全门或屏蔽门提供了有利的条件。的条件。 一、ATO系统基本概念2022/6/9Page 4二、二、ATO系统的组成系统的组成 ATO ATO系统是非故障系统是非故障- -安全系统安全系统 n 由轨旁设备和车载设备组成由轨旁设备和车载设备
4、组成l1 1、轨旁设备、轨旁设备由由地面信息接收发送设备地面信息接收发送设备(信号设备室内)和(信号设备室内)和轨道环线轨道环线组组成。地面设备接收列车车载天线所发送的信息,并把成。地面设备接收列车车载天线所发送的信息,并把ATSATS有有关信息通过轨道环线发送到线路上,由关信息通过轨道环线发送到线路上,由ATOATO车载设备接收和车载设备接收和处理。处理。 2022/6/9Page 5n 2、车载设备车载设备 车载车载ATOATO模块模块 车载天线车载天线 人机界面人机界面n 车载车载ATOATO模块模块- -列车自动驾驶的核心列车自动驾驶的核心 车载车载ATOATO模块从模块从车载车载AT
5、PATP子系统获得子系统获得必要的信息必要的信息,如列车,如列车运行速度和列车位置等,车载运行速度和列车位置等,车载ATOATO模块软件对这些数据模块软件对这些数据进行实时处理,进行实时处理,计算计算列车当前所需的列车当前所需的牵引力牵引力或或制动力制动力,向列车发出请求,列车牵引或制动系统收到请求指令后向列车发出请求,列车牵引或制动系统收到请求指令后,对列车施加牵引或制动,对列车进行实时控制。,对列车施加牵引或制动,对列车进行实时控制。 车载车载ATO模块与列车的牵引和制动系统相互作模块与列车的牵引和制动系统相互作用,实现列车在站台区的精确对位停车。用,实现列车在站台区的精确对位停车。n 车
6、载天线车载天线 完成完成ATO系统的车载模块与地面设备间的信息交系统的车载模块与地面设备间的信息交换换,以实现,以实现ATO系统与系统与ATS之间的信息交换。之间的信息交换。 人机界面人机界面三、三、ATO基本功能基本功能n 1.1.车站发车控制功能车站发车控制功能 在在ATOATO模式下运行,列车驾驶员按压发车按钮起模式下运行,列车驾驶员按压发车按钮起动列车运行,动列车运行,ATOATO根据根据ATPATP发送的发送的控制速度控制速度和和ATSATS发送的发送的运行等级运行等级,自动运行到下一车站。,自动运行到下一车站。n 运行等级l 包括速度限制、加减速指令限制、及车站停车减速率l 运行等
7、级数据中的速度和加减速限制并不安全(实际须收到车载ATP的限制)l 具有惰行运行模式在在ATO自动模式下,必须具备一定的条件,列车才自动模式下,必须具备一定的条件,列车才能从车站出发:能从车站出发: ATO模块与模块与ATP模块通信正常模块通信正常 有效的目的地有效的目的地ID 有效的司机有效的司机ID 发车测试时未发现故障发车测试时未发现故障 列车所处的轨道电路,能够建立列车所处的轨道电路,能够建立ATO模式模式 其他必要的信息其他必要的信息n 2.列车区间运行控制列车区间运行控制 ATO车载模块接车载模块接收到收到从从车载车载ATP发出的列车速发出的列车速度度控制指令控制指令后,向列车的牵
8、引系统或制动系统发出请后,向列车的牵引系统或制动系统发出请求,以求求,以求施加牵引力施加牵引力将列车加速到控制速度,或将列车加速到控制速度,或施施加制动力加制动力使列车减速至规定值,使列车的运行速度使列车减速至规定值,使列车的运行速度在一个在一个较小的速度控制范围内波动较小的速度控制范围内波动。 列车以列车以接近接近ATP限速运行限速运行,有效提高列车运行效率,有效提高列车运行效率,降低列车能耗,减少列车在牵引、惰行和制动之,降低列车能耗,减少列车在牵引、惰行和制动之间的切换次数,有效提高乘客的舒适度。间的切换次数,有效提高乘客的舒适度。n3.车站精确停车车站精确停车实现列车在车站站台区精确停
9、靠,可以有效提高实现列车在车站站台区精确停靠,可以有效提高列车运行效率,有利于引导乘客上下车。列车运行效率,有利于引导乘客上下车。 列车实现车站精确停车,需要列车实现车站精确停车,需要ATOATO车载模块与列车的牵引车载模块与列车的牵引系统和制动系统共同参与,相互配合。系统和制动系统共同参与,相互配合。 接近站台时,接近站台时,ATOATO车载模块车载模块实时对实时对列车的速度列车的速度进行进行采集和采集和比较比较,并及时向列车的牵引系统和制动系统发出控制指令,并及时向列车的牵引系统和制动系统发出控制指令,实现对列车速度的实时控制,追踪实现列车精确停车。,实现对列车速度的实时控制,追踪实现列车
10、精确停车。 列车实现车站精确停车,可在站台区安装列车实现车站精确停车,可在站台区安装轨道环线轨道环线,提高,提高停车精度。停车精度。 列车在站台精确停车,有利于在车站站台设置屏蔽门或安列车在站台精确停车,有利于在车站站台设置屏蔽门或安全门,保障乘客安全候车。全门,保障乘客安全候车。n 4.列车自动折返列车自动折返 在在ATO运行模式下,可以实现在运营线路两端实现运行模式下,可以实现在运营线路两端实现列车自动折返作业,控制列车回到下一个运营作业列车自动折返作业,控制列车回到下一个运营作业的站台区。的站台区。n5、跳停和扣车功能、跳停和扣车功能l (1)跳停)跳停 指线路上运营的列车,在某一指定车
11、站不停车,指线路上运营的列车,在某一指定车站不停车,而以规定的速度通过该车站。而以规定的速度通过该车站。 ATO系统收到来自系统收到来自ATS的跳停指令后,完成跳停的跳停指令后,完成跳停指令。指令。l(2)扣车)扣车 指在某站台停车,不允许列车继续运行。指在某站台停车,不允许列车继续运行。 ATO系统收到来自系统收到来自ATS发出的扣车指令后,发出的扣车指令后,完成扣车作业。完成扣车作业。n 6.控制车门控制车门 由由ATPATP系统监督开门条件,当系统监督开门条件,当ATPATP系统给出开门命令时,可由系统给出开门命令时,可由ATOATO系统自动打开车门或由驾驶员手动打开正确一侧的车门。系统
12、自动打开车门或由驾驶员手动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由驾驶员完成车门的关闭只能由驾驶员完成。 车门打开功能的输入来自车门打开功能的输入来自ATPATP功能的车门释放、运行方向和打功能的车门释放、运行方向和打开车门数据,以及来自开车门数据,以及来自ATSATS的目的地号。的目的地号。 当列车空车运行时,从当列车空车运行时,从ATSATS的指定目的地号阻止车门的打开。的指定目的地号阻止车门的打开。n1、列车自动驾驶、列车自动驾驶ATOATO系统存储了轨道布局和坡度信息,能够优化列车控制命令,系统存储了轨道布局和坡度信息,能够优化列车控制命令,保证列车在保证列车在ATPATP监督下按照最大允
13、许速度运行。监督下按照最大允许速度运行。ATOATO通过地面设备通过地面设备传来的编码传来的编码确定确定前方空闲轨道电路的数目前方空闲轨道电路的数目或或前行列车位置前行列车位置,根据本次列车位置根据本次列车位置,列车在综合考虑安全因素,列车在综合考虑安全因素的前提下可尽量的前提下可尽量全速行驶至全速行驶至本次列车的本次列车的停车点停车点。2022/6/9Page 20四、ATO系统的基本原理 ATOATO系统的自动驾驶是通过系统的自动驾驶是通过ATOATO车载设备控制列车牵引和制动车载设备控制列车牵引和制动系统实现的。系统实现的。所需数据包括:从所需数据包括:从ATPATP轨旁单元接收到的全部
14、轨旁单元接收到的全部ATPATP运行命令、运行命令、测速单元提供的当前列车位置和速度信息、位置识别和定位测速单元提供的当前列车位置和速度信息、位置识别和定位系统的信息、列车的长度、系统的信息、列车的长度、ATSATS通过通过ATPATP轨旁单元发送的出站轨旁单元发送的出站命令和到达下一车站的计划时间。命令和到达下一车站的计划时间。2022/6/9Page 212022/6/9Page 22n 2 2、车站程序停车车站程序停车 正线上的车站都有预先确定的停站时间间隔。正线上的车站都有预先确定的停站时间间隔。 控制中心控制中心ATSATS监督列车时刻表,计算需要的停站时间以保证监督列车时刻表,计算
15、需要的停站时间以保证列车正点到达下一车站。列车正点到达下一车站。 控制中心控制中心通过通过集中站集中站ATSATS缩短缩短或或延长延长车站车站停站时间停站时间,数据由,数据由集中站集中站ATSATS通过通过ATOATO环线环线传送给传送给ATOATO车载设备车载设备。 如果如果控制中心离线控制中心离线,集中站集中站ATSATS预置一个预置一个默认的停站时间默认的停站时间。集中站集中站ATSATS还可向列车传送还可向列车传送跳停命令跳停命令。n3、车站精确停车原理、车站精确停车原理广州地铁一二号线列车的精确停车时通过在车站铺设辅助定位广州地铁一二号线列车的精确停车时通过在车站铺设辅助定位环线环线
16、来实现列车位置精确同步的。下图为同步环线的原理图:来实现列车位置精确同步的。下图为同步环线的原理图:2022/6/9Page 23位置精确同步的一般原理位置精确同步的一般原理:在站台区域精确地布置同步交叉环线,使环线的每一个交在站台区域精确地布置同步交叉环线,使环线的每一个交叉点处产生一个同步信号,该信号可以被车载信号系统识别。叉点处产生一个同步信号,该信号可以被车载信号系统识别。车载信号系统内部预先储存了站台区域内所有的同步交叉车载信号系统内部预先储存了站台区域内所有的同步交叉点,通过对比实际测量到的同步交叉信号,车载信号系统将点,通过对比实际测量到的同步交叉信号,车载信号系统将得到更加精确
17、的位置信息。得到更加精确的位置信息。2022/6/9Page 242022/6/9Page 25n 4、车门控制车门控制 ATO只有自动模式下执行车门开启,在手动模式下由驾驶只有自动模式下执行车门开启,在手动模式下由驾驶员进行车门操作。员进行车门操作。 ATO系统确认列车已到达确定的定位区域系统确认列车已到达确定的定位区域后向后向ATP系统发出系统发出“列车停站列车停站”信号,确保列车制动;信号,确保列车制动; ATP系统检测到零速度,向轨旁发送系统检测到零速度,向轨旁发送ATP列车停车信号,使列车停车信号,使 轨旁轨旁“列车停站列车停站”信号继电器工作;信号继电器工作; 车辆收到由轨旁(轨道
18、电路)送来的允许开门信号,使相应车辆收到由轨旁(轨道电路)送来的允许开门信号,使相应门控继电器工作,提供相应广播和允许开门的信号显示;门控继电器工作,提供相应广播和允许开门的信号显示;2022/6/9Page 26l司机按压门控按钮司机按压门控按钮-车门打开;车门打开;ATO系统改发打开屏蔽门信系统改发打开屏蔽门信号,轨旁收到信号后打开屏蔽门;号,轨旁收到信号后打开屏蔽门;l列车停站时间结束,列车停站时间结束,(轨道电路停发开门信号,门控继电器落下),轨道电路停发开门信号,门控继电器落下),司机按司机按压关门按钮,关闭车门;同时车辆停发打开屏蔽门信号。压关门按钮,关闭车门;同时车辆停发打开屏蔽
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