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1、1M 列车自动控制系统列车自动控制系统ATCATC（3 3）2o以西门子公司以西门子公司TrainguardTrainguard MT ATOMT ATO为例介绍为例介绍oATOATO子系统功能子系统功能oATOATO子系统原理和性能：轨旁设备、车载设备、列车和轨子系统原理和性能：轨旁设备、车载设备、列车和轨旁之间的信息交换、列车驾驶控制原理、车站停车精度控旁之间的信息交换、列车驾驶控制原理、车站停车精度控制原理制原理oATOATO子系统软件子系统软件o司机操作装置司机操作装置主要内容主要内容3ATOATO子系统概述子系统概述oTRAINGUARDTRAINGUARD MTMT系系统统中中的的
2、列列车车自自动动驾驾驶驶ATOATO负负责责控控制制列列车车的的运运行行，例例如如列列车车的的自自动动启启动动，列列车车的的速速度度调调整整，列列车车的的目目标标制制动动以以及及车车门门、屏屏蔽蔽门门的的开开/关关的的启启动动控控制制。由由于于ATOATO始始终终在在ATPATP的监督下运行，所以的监督下运行，所以,就就ATOATO设备而言并没有安全相关的要求。设备而言并没有安全相关的要求。oATOATO的的主主要要部部件件在在列列车车上上，以以实实现现TRAINGUAND TRAINGUAND MTMT的的自自动动驾驾驶驶模模式式。ATOATO的的功功能能是是非非安安全全型型的的，ATOAT
3、O车车载载单单元元是是单单通通道道的的计计算算机机。轨轨旁旁ATOATO的的功功能能通通过过ATSATS，轨轨旁旁ATPATP和和SICASSICAS实实现现。所所以以，ATOATO轨旁功能不需额外的物理设备。轨旁功能不需额外的物理设备。4ATOATOATOATO子系统功能子系统功能子系统功能子系统功能o自动驾驶模式自动驾驶模式 列车启动后，列车启动后，ATOATO系统完全自动控制列车运行至下一车站。系统完全自动控制列车运行至下一车站。在在ATOATO模式（自动驾驶模式）下，可以根据模式（自动驾驶模式）下，可以根据ATSATS的调整指令调的调整指令调整区间走行时间。区间实际走行时间与规定值的误
4、差不大于整区间走行时间。区间实际走行时间与规定值的误差不大于 5%5%。o列车速度控制列车速度控制 该功能控制和监督列车的速度，并且根据最大允许速度该功能控制和监督列车的速度，并且根据最大允许速度参数来保持列车的速度。参数来保持列车的速度。o列车目标制动列车目标制动 列车目标制动功能使列车精确地停在计划规定的位置。列车目标制动功能使列车精确地停在计划规定的位置。在在ATOATO模式（自动驾驶模式）下，列车在车站站台的停车精度模式（自动驾驶模式）下，列车在车站站台的停车精度应不大于应不大于0.3m0.3m。5ATO ATO ATO ATO 子系统功能子系统功能子系统功能子系统功能o车门、屏蔽门的
5、打开和关闭车门、屏蔽门的打开和关闭 列车抵达车站并停稳后，列车抵达车站并停稳后，ATOATO功能将会打开列车车门，经功能将会打开列车车门，经通信通道由报文触发打开站台屏蔽门。车门关闭将由司机或在通信通道由报文触发打开站台屏蔽门。车门关闭将由司机或在停站时间到时触发。停站时间到时触发。o根据时刻表生成节能速度曲线根据时刻表生成节能速度曲线 如果列车从一个车站到下一车站有充分的旅行时间，可以如果列车从一个车站到下一车站有充分的旅行时间，可以通过选择该项功能来得到一个节能优化的速度曲线，比如巡航通过选择该项功能来得到一个节能优化的速度曲线，比如巡航/惰行。惰行。o具备实时连续的自诊断功能具备实时连续
6、的自诊断功能 包括车载包括车载ATOATO设备的自动检测、故障报警记录并实时传送设备的自动检测、故障报警记录并实时传送中央中央ATSATS的功能。的功能。6ATOATOATOATO驾驶模式驾驶模式驾驶模式驾驶模式驾驶模式模式功能功能人工人工驾驶模式模式RMRM 此模式下允此模式下允许司机以不超司机以不超过系系统预先先设定的限定的限速人工速人工驾驶列列车。ATPATP监督下的督下的人工人工驾驶SMSM 此模式下，此模式下，ATPATP系系统发挥作用，列作用，列车由司机按由司机按照照ATPATP系系统提供的速度和目提供的速度和目标点距离信息人工点距离信息人工驾驶。列列车自自动驾驶AMAM 此模式下
7、，此模式下，ATPATP和和ATOATO系系统发挥作用，列作用，列车在在ATOATO系系统的控制下自的控制下自动驾驶。旁路旁路驾驶模式模式BYBY 此模式用于此模式用于车载ATPATP设备关关闭或故障情况下。或故障情况下。折返模式折返模式ARARATOATO折返模式折返模式,列列车进行无人行无人/有人有人驾驶自自动折返的折返的专用用驾驶模式模式ATPATP监督人工折返模式督人工折返模式无无ATPATP监督后督后备模式下的人工折返模式下的人工折返驾驶7自动驾驶模式自动驾驶模式自动驾驶模式自动驾驶模式-正线正线正线正线ATOATOATOATO功能功能功能功能oATOATO控制列车自动地从一个车站运
8、行到另一车站。控制列车自动地从一个车站运行到另一车站。o列列车车的的出出发发可可以以由由司司机机启启动动，且且在在所所有有的的列列车车车车门门、屏屏蔽蔽门门关关闭闭后后（直直到到车车门门完完全全关关闭闭以以后后）列列车车才才会会移移动动。ATPATP防防止止在在任任何一个车门仍打开情况下的列车移动。何一个车门仍打开情况下的列车移动。oATOATO自自动动驾驾驶驶列列车车出出发发，运运行行中中进进行行列列车车速速度度调调整整，在在下下一一个个车车站站执执行行目目标标制制动动，直直到到车车门门打打开开。同同时时，ATPATP系系统统保保证证在在自自动动运行中任何时刻的列车安全。运行中任何时刻的列车
9、安全。o列列车车速速度度曲曲线线基基于于节节能能和和下下一一站站间间运运行行时时间间。ATOATO完完成成在在车车站站的的精精确确定定位位停停车车和和自自动动开开/关关车车门门，ATOATO可可以以单单独独处处理理每每一一列列车车在在每一个站台的停车点。每一个站台的停车点。o在在ATOATO自自检检成成功功以以及及ATPATP设设备备允允许许自自动动操操作作的的前前提提下下可可以以使使用用ATOATO驾驶。驾驶。8自动驾驶模式自动驾驶模式自动驾驶模式自动驾驶模式-车辆段、试车线、折返车辆段、试车线、折返车辆段、试车线、折返车辆段、试车线、折返ATOATOATOATO功能功能功能功能o在车辆段内
10、不具备在车辆段内不具备ATOATO功能。功能。o在在列列车车进进入入正正线线运运行行之之前前，将将在在试试车车线线上上进进行行全全部部ATOATO正正线线功功能测试。能测试。oATPATP防防护护下下的的无无人人折折返返：列列车车折折返返驾驾驶驶由由ATOATO控控制制并并由由ATPATP监监督督，用于列车的无司机折返移动。用于列车的无司机折返移动。oATPATP防防护护下下的的人人工工折折返返：列列车车的的折折返返操操作作由由司司机机来来执执行行，ATPATP进进行监督。在这种情况下无行监督。在这种情况下无ATOATO。o后后备备模模式式：该该功功能能是是折折返返的的特特殊殊情情况况，人人工
11、工驾驾驶驶，而而且且系系统统处处于于联联锁锁的的后后备备模模式式下下。司司机机人人工工驾驾驶驶列列车车，ATSATS系系统统自自动动设设置置进路。此情况下无进路。此情况下无ATPATP和和ATOATO功能。功能。9驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换-RM-SM-RM-SM-RM-SM-RM-SMoRMRM模模式式是是列列车车上上电电时时的的初初始始模模式式（通通常常在在车车辆辆段段）。在在RMRM模模式，司机驾驶列车。式，司机驾驶列车。o在在列列车车经经过过两两个个固固定定数数据据应应答答器器后后，确确定定了了列列车车的的位位置置，建建立立了了列列车车与与轨轨旁旁设设备备
12、的的连连续续式式通通信信通通道道，RMRM模模式式将将转转换换为为SMSM模式。从模式。从ATPATP轨旁设备接收到移动授权后，列车变为轨旁设备接收到移动授权后，列车变为AMAM模式。模式。o如如果果不不能能建建立立连连续续式式通通信信通通道道，列列车车在在RMRM模模式式下下驾驾驶驶直直到到经经过过可可变变数数据据应应答答器器（连连接接到到信信号号机机）。经经过过可可变变数数据据应应答答器器时，时，ATPATP接收到信号机发出移动授权，列车驾驶变为接收到信号机发出移动授权，列车驾驶变为SMSM模式。模式。10驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换-SM-AM-SM-AM-S
13、M-AM-SM-AMoSM-AMSM-AM：在在下下列列所所有有前前提提条条件件满满足足后后，允允许许SMSM模模式式转转换换为为AMAM模模式，通过点亮式，通过点亮SMSM开始灯表示。开始灯表示。u所有门已关闭。所有门已关闭。u驾驶驾驶/制动手柄在制动手柄在0 0位。位。u钥匙开关在前进位置。钥匙开关在前进位置。u当当司司机机操操作作AMAM启启动动按按钮钮时时，ATPATP车车载载单单元元从从SMSM模模式式转转换换为为AMAM模模式式。该该转转换也可以在驾驶其间进行。换也可以在驾驶其间进行。oAM-SMAM-SM：u如如果果司司机机将将驾驾驶驶/制制动动手手柄柄从从零零位位移移开开，或或
14、将将钥钥匙匙开开关关从从前前进进的的位位置置移移开，开，ATPATP车载单元将从车载单元将从AMAM模式转换为模式转换为SMSM模式。模式。u如如果果列列车车在在站站外外停停稳稳，司司机机按按压压门门允允许许按按钮钮打打开开车车门门，ATPATP车车载载单单元元将将从从AMAM模式转换为模式转换为SMSM模式。模式。11驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换-AM/SM-RM-AM/SM-RM-AM/SM-RM-AM/SM-RMo如如果果ATPATP车车载载单单元元启启动动紧紧急急制制动动，ATPATP车车载载单单元元可可以以自自动动的的从从AM/SMAM/SM模模式式切切换
15、换到到RMRM模模式式而而无无需需司司机机的的干干预预。如如果果司司机机想想继继续续驾驶，他必须当列车停稳时启动驾驶，他必须当列车停稳时启动RMRM按钮。按钮。o如如果果列列车车在在站站外外停停稳稳，司司机机按按压压门门允允许许按按钮钮打打开开车车门门，ATPATP车车载单元将从载单元将从AM/SMAM/SM模式转换为模式转换为RMRM模式。模式。oATOATO或或司司机机控控制制列列车车停停在在车车辆辆段段轨轨道道的的前前面面的的停停车车点点，当当列列车车停停稳稳后后，司司机机按按压压RMRM按按钮钮，ATPATP车车载载单单元元从从AM/SMAM/SM模模式式转转换换为为RMRM模式。模式
16、。12驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换-SM-AR-SM-AR-SM-AR-SM-ARoSM-AR(automatic reversal SM-AR(automatic reversal 自动折返自动折返)：uATPATP车载单元接收到来自车载单元接收到来自ATPATP轨旁单元的自动折返命令。轨旁单元的自动折返命令。u前面和后面的前面和后面的ATPATP车载单元之间的通信正常。车载单元之间的通信正常。uATPATP车载单元将从车载单元将从SMSM模式转换为模式转换为ARAR模式。模式。oAR-SMAR-SM：u当监督列车的当监督列车的ATPATP车载单元（前车载单元（前
17、-后）转换成功时。后）转换成功时。u司机解锁驾驶室。司机解锁驾驶室。uATPATP车载单元将从车载单元将从ARAR模式转换为模式转换为SMSM模式。模式。13驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换驾驶模式的转换-AR-RM-AR-RM-AR-RM-AR-RM，RM-RM-RM-RM-旁路旁路旁路旁路oAR-RMAR-RM：u如如果果ATPATP车车载载单单元元启启动动了了紧紧急急制制动动，则则无无须须司司机机的的任任何何额额外外操操作作，ATPATP车车载载单单元元将将自自动动从从ARAR模模式式转转换换为为RMRM模模式式。如如果果司司机想继续前进，必须在列车停稳后按压机想继续前进，必须
18、在列车停稳后按压RMRM按钮。按钮。u如如果果列列车车在在停停稳稳状状态态，司司机机按按压压了了RMRM按按钮钮，则则ATPATP车车载载单单元元从从ARAR模式转换为模式转换为RMRM模式。模式。oRM-RM-旁路：旁路：u只只有有在在ATPATP故故障障的的情情况况下下，才才要要求求使使用用旁旁路路。列列车车将将自自动动停停车车，司司机机操操作作封封闭闭的的安安全全电电路路开开关关，转转换换至至旁旁路路。这这个个转转换换将将被被车车载载记记数数器器记记录录。这这个个转转换换程程序序也也适适用用于于AMAM模模式式和和SMSM模式至旁路的转换。模式至旁路的转换。u旁路时，列车的驾驶由司机负全
19、部责任。旁路时，列车的驾驶由司机负全部责任。14开开开开/关车门关车门关车门关车门oATPATP和和ATOATO均均涉涉及及该该项项功功能能。车车门门释释放放由由ATPATP授授权权，接接着着ATOATO选选择择合合适适一一侧侧的的车车门门并并提提供供开开门门命命令令。打打开开哪哪侧侧车车门门的的信信息息包包含含在在线路数据库里。车门关闭由司机或者停站时间的到时来触发。线路数据库里。车门关闭由司机或者停站时间的到时来触发。o对对于于一一些些特特殊殊列列车车（例例如如空空车车、观观光光列列车车或或者者特特快快列列车车），禁禁止止打打开开车车门门，也也就就是是说说，如如果果某某列列车车被被标标识识
20、为为特特殊殊列列车车，则则其其车车门门不不能能在在某某些些车车站站或或所所有有的的车车站站打打开开。ATSATS使使用用一一个个特特殊殊的的车次号指定该类型的列车。车次号指定该类型的列车。o输输入入信信息息：来来自自ATPATP的的车车门门释释放放、来来自自线线路路数数据据库库的的开开车车门门数数据或人工车门功能模式的车辆接口。据或人工车门功能模式的车辆接口。o输输出出信信息息：输输出出车车门门开开/关关命命令令到到负负责责车车门门的的车车辆辆系系统统，如如果果具具有有连连续续式式通通信信，车车门门开开/关关信信息息会会传传送送给给ATPATP轨轨旁旁设设备备用用于于操操作站台屏蔽门的开作站台
21、屏蔽门的开/关。关。15站台屏蔽门的开站台屏蔽门的开站台屏蔽门的开站台屏蔽门的开/关关关关oATPATP轨旁和轨旁和SICASSICAS联锁涉及该功能。联锁涉及该功能。o列列车车停停稳稳后后授授权权门门释释放放，ATOATO车车载载设设备备通通过过通通信信通通道道发发送送一一个个报报文文去去打打开开站站台台门门。ATPATP轨轨旁旁通通过过SICAS SICAS ECCECC释释放放站站台台门门，因因为为与与站站台台门门控控制制单单元元的的技技术术接接口口是是连连接接到到SICASSICAS联联锁锁元元件件控控制制计算机的。计算机的。o站站台台门门开开/关关功功能能的的输输入入有有：来来自自A
22、TOATO车车载载的的站站台台门门的的开开/关关命命令令，来来自自ATPATP的的站站台台门门释释放放命命令令，来来自自线线路路数数据据库库的的打打开开站站台台门的数据，门的数据，o站站台台门门开开/关关功功能能的的输输出出有有：输输出出站站台台门门开开/关关控控制制命命令令到到站站台门控制系统。台门控制系统。16根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线oATCATC系系统统的的一一个个主主要要目目标标是是根根据据时时刻刻表表并并结结合合ATSATS的的列列车车自自动动调调整整功功能能ATR ATR(Automatic Autom
23、atic Train Train Regulation)Regulation)来来控控制制列列车车，并并确确保保获获得得最最大大的的能能源源效效率率，这这就就是是ATOATO巡巡航航/惰惰行行功功能能的的任任务务。该该功能只能在连续式通信的前提下实现。功能只能在连续式通信的前提下实现。o节节能能曲曲线线的的计计算算要要考考虑虑加加速速和和制制动动，以以及及坡坡度度和和曲曲线线的的影影响响。因因此此，ATOATO需需要要线线路路纵纵断断面面的的信信息息，整整个个系系统统的的线线路路纵纵断断面面信信息息保保存存在在线线路路数数据据库库里里。ATOATO同同时时从从目目的的地地码码来来预预见见列列车
24、车预预期期的的路路径径，目目的的地地码码是是一一列列车车旅旅程程的的唯唯一一标标识识码码。该该信信息息允允许许ATOATO确确定定列车在它的旅程中的位置，并能够检测到与预期路径的偏离。列车在它的旅程中的位置，并能够检测到与预期路径的偏离。17根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线o应应用用最最大大加加速速度度并并结结合合巡巡航航/惰惰行行，ATOATO使使用用上上述述信信息息计计算算到到下下一一个个停停车车点点的的速速度度距距离离曲曲线线。当当在在某某速速度度曲曲线线采采用用巡巡航航时时，对对于于限限速速区区段段和和停停车车点点
25、来来说说，惰惰行行具具有有优优先先权权。如如果果该该曲曲线线会会导导致致列列车车抵抵达达下下一一个个停停车车点点的的时时间间提提前前，那那么么惰惰行行的的启启动动点点就就会会前前移移一一段段时时间间；同同时时，在在列列车车到到达达下下一一停停车车点点制制动动曲曲线线之之前前增增加加低速巡航（典型为低速巡航（典型为30km/h30km/h）的时间。）的时间。o通通过过连连续续通通信信通通道道，ATSATS向向ATOATO发发送送至至下下一一站站站站间间运运行行时时间间和和车车站站停停车车时时间间等等信信息息。在在未未规规定定旅旅行行时时间间的的情情况况下下，从从ATATS S功功能能里里就就不不
26、能能得得到到抵抵达达下下站站运运行行时时间间的的信信息息，此此时时采采用用线线路路数数据据库库里里各各站间旅行时间的缺省值。站间旅行时间的缺省值。18根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线根据时刻表产生节能速度曲线o将将用用于于计计算算节节能能曲曲线线的的存存储储曲曲线线同同传传送送的的ATPATP曲曲线线相相比比较较，如如果果曲曲线线不不同同，则则以以传传送送的的ATPATP曲曲线线为为基基础础，计计算算出出列列车车由由当当前前位位置置至至下下一一停停车车点点的的速速度度曲曲线线。假假如如报报文文数数据据迫迫使使列列车车使使用用一一个个比比从从线线路路
27、数数据据库库中中计计算算出出的的曲曲线线速速度度更更低低的的曲曲线线时时，则则使使用用速度更低的曲线。速度更低的曲线。o节节能能曲曲线线功功能能的的输输入入信信息息：至至下下站站停停车车为为止止的的可可用用的的列列车车运运行行时时间间和和停停站站时时间间（它它来来自自ATSATS），来来自自线线路路数数据据库库的的线线路路纵纵断断面数据，来自面数据，来自ATPATP功能的功能的ATPATP静态速度曲线（例如速度曲线）。静态速度曲线（例如速度曲线）。o节能曲线功能的输出信息：至节能曲线功能的输出信息：至ATOATO速度控制器的速度距离曲线。速度控制器的速度距离曲线。19ATOATOATOATO轨
28、旁设备轨旁设备轨旁设备轨旁设备20ATOATOATOATO轨旁设备功能轨旁设备功能轨旁设备功能轨旁设备功能 在连续式通信情况下，轨旁在连续式通信情况下，轨旁ATOATO提供以下功能：提供以下功能：o通通过过连连续续式式通通信信通通道道接接收收列列车车数数据据（比比如如驾驾驶驶模模式式、车车次次号号、目的地号或者司机号），并且将这些信息提交目的地号或者司机号），并且将这些信息提交ATSATS。o通过连续式通信通道，在司机和通过连续式通信通道，在司机和ATSATS之间传送文本消息。之间传送文本消息。o打开和关闭站台屏蔽门。打开和关闭站台屏蔽门。oATOATO没有自身的物理设备，功能由没有自身的物理
29、设备，功能由ATSATS，ATPATP和和SICASSICAS共同完成。共同完成。oATOATO和和ATPATP采采用用相相同同的的轨轨旁旁和和车车载载设设备备之之间间的的连连续续式式通通信信系系统统。站站台台屏屏蔽蔽门门和和安安全全门门与与SICAS SICAS ECCECC接接口口。SICAS SICAS ECCECC和和ATPATP轨轨旁旁单单元元通通过过一一个个总总线线系系统统连连接接，ATPATP轨轨旁旁设设备备通通过过通通信信系系统统从从ATOATO车载单元接收开门报文。车载单元接收开门报文。o从从ATOATO车载单元至车载单元至ATSATS的信息将通过的信息将通过ATSATS总线
30、直接传输到总线直接传输到ATSATS。21ATOATOATOATO车载设备车载设备车载设备车载设备oATOATO车车载载设设备备通通过过对对列列车车牵牵引引和和制制动动系系统统的的控控制制，负负责责列列车车在在车车站站间间的的自自动动驾驾驶驶；当当列列车车在在一一个个运运行行停停车车点点停停稳稳后后打打开开车车门门；当当列列车车运运行行在在ATOATO模模式式和和ARAR模模式式下下的的无无人人折折返返运运行行期期间间封封锁锁司司机安全装置。列车离开车站前，机安全装置。列车离开车站前，ATOATO车载设备关闭车门。车载设备关闭车门。oATPATP和和ATOATO设设备备可可以以安安装装在在一一
31、个个共共用用的的机机架架里里，但但在在物物理理上上是是分分离的。这样配置允许分别的更换模块。离的。这样配置允许分别的更换模块。o正正常常情情况况下下，前前面面的的ATOATO和和ATPATP控控制制和和监监督督列列车车驾驾驶驶，后后面面的的ATP/ATOATP/ATO作作为为备备用用。在在驾驾驶驶室室切切换换期期间间，后后面面ATP/ATOATP/ATO接接管管控控制制而前面的而前面的ATP/ATOATP/ATO成为备用。成为备用。o在在这这种种冗冗余余模模式式下下，两两头头的的ATOATO都都收收到到来来自自两两个个驾驾驶驶室室的的诸诸如如按按钮钮、开开关关和和接接点点的的输输入入。在在没没
32、有有故故障障时时，后后面面的的ATOATO跟跟随随前前面面ATOATO的的输输出出。如如果果前前面面ATOATO故故障障时时，后后面面ATOATO将将控控制制列列车车的的移移动。为了实现动。为了实现ATOATO的热备冗余，两个的热备冗余，两个ATOATO的输出都连接到车辆。的输出都连接到车辆。22车载设备配置图车载设备配置图车载设备配置图车载设备配置图23车载设备主要部件车载设备主要部件车载设备主要部件车载设备主要部件 主要部件有：主要部件有：oOBCU(on board control unit)_ATPOBCU(on board control unit)_ATP：安全型：安全型ATPAT
33、P车载单元。车载单元。oOBCU_ATOOBCU_ATO：非安全型：非安全型ATOATO车载单元。车载单元。oOBCU_ITFOBCU_ITF：非安全型接口单元。：非安全型接口单元。oHMIHMI：司机显示器。：司机显示器。o列车控制：与车辆接口（如，门控制、牵引和制动）。列车控制：与车辆接口（如，门控制、牵引和制动）。oPIS:PIS:旅客信息系统，通过串行连接。旅客信息系统，通过串行连接。oOBCU_ITFOBCU_ITF连接到无线通信单元。连接到无线通信单元。ATOATO车载单元通过车载单元通过OBCU_ITFOBCU_ITF发送和接收所有信息。发送和接收所有信息。24ATOATO非安全
34、型车载设备的硬件非安全型车载设备的硬件非安全型车载设备的硬件非安全型车载设备的硬件oATOATO车车载载设设备备的的硬硬件件和和通通信信接接口口单单元元一一起起组组成成一一个个1919机机架架，安安装装在在ATCATC车车载载机机柜柜中中。ATOATO单单元元和和接接口口单单元元在在1919的的组组匣匣中中的配置如下图所示。的配置如下图所示。o对对ATOATO和和接接口口设设备备没没有有安安全全相相关关的的要要求求，因因为为ATOATO总总是是运运行行在在ATPATP的安全监督之下。的安全监督之下。25车载设备电路板车载设备电路板车载设备电路板车载设备电路板 下列印刷电路板提供下列印刷电路板提
35、供ATOATO功能和要求的接口：功能和要求的接口：o电电源源板板：将将车车辆辆提提供供的的电电压压（+110V+110V）变变换换为为独独立立的的直直流流控控制电压制电压(+5V DC(+5V DC，+3+3.3V DC3V DC，+12V DC+12V DC，-12V DC)-12V DC)。oATOATO车车载载单单元元的的中中央央处处理理板板：控控制制ATOATO的的输输入入和和输输出出，计计算算速速度曲线和管理接收到的安全码数据。度曲线和管理接收到的安全码数据。o模模拟拟-数数字字输输入入/输输出出板板：可可以以1616位位数数字字输输出出、1616位位数数字字输输入入、2 2个模拟输
36、出。个模拟输出。o计计时时/计计数数板板：管管理理速速度度计计算算和和定定位位所所需需的的硬硬件件和和软软件件的的输输入以及内部时间基准。入以及内部时间基准。26列车和轨旁之间的信息交换列车和轨旁之间的信息交换列车和轨旁之间的信息交换列车和轨旁之间的信息交换 ATOATO和和ATPATP采采用用相相同同的的轨轨旁旁和和车车载载设设备备之之间间的的连连续续式式通通信信系系统统。采采用用连连续续式式通通信信方方式式，下下列列信信息息从从轨轨旁旁设设备备传传输输到到车车载设备：载设备：o来来自自ATPATP轨轨旁旁设设备备的的移移动动授授权权通通过过ATPATP车车载载设设备备到到ATOATO车车载
37、载设设备备，计算自动驾驶曲线。计算自动驾驶曲线。o从从ATSATS到车载到车载ATOATO的旅行时间和停站时间。的旅行时间和停站时间。采采用用连连续续式式通通信信方方式式，下下列列信信息息从从ATOATO车车载载设设备备传传输输到到轨轨旁设备：旁设备：o到到ATSATS的列车数据（如，驾驶模式、车次号、目的地码）。的列车数据（如，驾驶模式、车次号、目的地码）。o到到ATPATP轨旁的站台屏蔽门的开轨旁的站台屏蔽门的开/关信息。关信息。27列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理oATOATO从从ATPATP轨轨旁旁设设备备接接收收到到的的移移动动授授权权产产生生驾驾驶驶
38、速速度度曲曲线线，ATOATO根根据据下下一一停停车车点点（比比如如车车站站）、实实际际位位置置、速速度度、列列车车特特性性和和ATPATP停停车车点点（防防护护点点）计计算算常常用用制制动动曲曲线线，ATOATO控控制制列列车车沿沿着着常常用用制制动动曲曲线线行行驶驶直直到到列列车车停停止止。这这个个基基于于特特定定列列车车及及其其实际速度的计算方法使运行时的速度曲线得到最优化。实际速度的计算方法使运行时的速度曲线得到最优化。o列列车车的的驾驾驶驶控控制制主主要要表表现现在在以以下下三三个个方方面面：自自动动驾驾驶驶、牵牵引引/制动控制、常用制动模式。制动控制、常用制动模式。28列车驾驶控制
39、原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理-自动驾驶自动驾驶自动驾驶自动驾驶oAMAM模式是有装备列车的常用驾驶模式。模式是有装备列车的常用驾驶模式。o车车载载ATOATO自自动动控控制制牵牵引引和和制制动动单单元元，为为此此，ATOATO需需要要从从车车载载ATPATP来的数据：来的数据：u从从ATPATP轨旁单元来的轨旁单元来的ATPATP运行命令（移动授权）。运行命令（移动授权）。u测速电机和雷达数据（以决定实际速度）。测速电机和雷达数据（以决定实际速度）。u位置识别和定位系统的信息（应答器信息）。位置识别和定位系统的信息（应答器信息）。u列车长度。列车长度。oATS/ATRA
40、TS/ATR（列列车车自自动动调调整整）根根据据时时刻刻表表和和ATPATP轨轨旁旁单单元元的的运运行行命命令令（发发车车命命令令、下下一一车车站站的的计计划划到到达达时时间间）对对列列车车自自动动运运行进行干涉。行进行干涉。29列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理-自动驾驶原理自动驾驶原理自动驾驶原理自动驾驶原理o原原理理上上自自动动驾驾驶驶基基于于闭闭环环控控制制的的原原理理（见见下下图图）。测测速速电电机机和和雷雷达达通通过过ATPATP将将列列车车实实际际速速度度传传输输给给ATOATO，参参考考位位置置的的输输入入来来自自于于应应答答器器的的位位置置。因因
41、此此，ATOATO提提供供设设定定值值的的数数据据输输出出至至牵牵引和制动系统。引和制动系统。30AMAMAMAM模式激活条件模式激活条件模式激活条件模式激活条件o在在ATOATO自自检检成成功功通通过过并并且且ATPATP设设备备释释放放自自动动驾驾驶驶后后，就就可可以以采用采用ATOATO驾驶。驾驶。oAMAM模式在下列条件下激活：模式在下列条件下激活：uATPATP在在SMSM模式模式u停站时间已过（运行停车点已被释放）停站时间已过（运行停车点已被释放）u从轨旁接收到移动授权从轨旁接收到移动授权 u门已关闭门已关闭u驾驶手柄在零位置驾驶手柄在零位置31AMAMAMAM模式工作过程模式工作
42、过程模式工作过程模式工作过程o自自动动启启动动AMAM模模式式或或由由司司机机通通过过启启动动按按钮钮启启动动AMAM模模式式。如如果果任任何何一一个个前前提提条条件件不不满满足足，启启动动将将被被取取消消。ATPATP将将ATOATO控控制制信信号号传传输输到到牵牵引引系系统统。在在ATOATO由由启启动动按按钮钮激激活活后后，列列车车加加速速直直到到计计算出的速度曲线。算出的速度曲线。o当当列列车车达达到到期期望望的的速速度度后后，系系统统控控制制列列车车按按速速度度曲曲线线运运行行。当当达达到到制制动动触触发发点点时时，ATOATO设设备备将将自自动动控控制制常常用用制制动动使使列列车车
43、跟跟随随制制动动曲曲线线。当当列列车车停停在在车车站站预预定定的的停停车车区区域域后后，ATOATO自自动动打打开开车车门门。类类似似的的过过程程也也应应用用于于驾驾驶驶通通过过限限速速区区，在在列列车车通通过过限速区后，列车自动加速到计算出的速度曲线。限速区后，列车自动加速到计算出的速度曲线。32列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理-牵引牵引牵引牵引/制动控制制动控制制动控制制动控制o传传统统旋旋转转电电机机列列车车依依靠靠车车轮轮和和钢钢轨轨的的摩摩擦擦来来驱驱动动列列车车。旋旋转转电机的加速度和减速度转距会导致车轮的空转和打滑。电机的加速度和减速度转距会导致车
44、轮的空转和打滑。o车车轮轮的的滑滑动动仅仅在在机机械械制制动动的的时时候候发发生生。因因为为速速度度和和距距离离的的测测量量采采用用雷雷达达设设备备，因因此此列列车车定定位位不不受受车车轮轮的的滑滑动动影影响响。这这就就会保证列车在紧急制动之后系统不会丢失位置信息。会保证列车在紧急制动之后系统不会丢失位置信息。o测测速速电电机机（OPGOPG）考考虑虑不不同同车车轮轮的的加加速速或或者者制制动动动动作作来来测测量量车车速速和和位位置置。ATOATO控控制制而而且且ATPATP监监督督下下的的车车速速考考虑虑到到了了车车辆辆速速度度范围内的电机加速或者减速特性。范围内的电机加速或者减速特性。33
45、列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理列车驾驶控制原理-常用制动曲线常用制动曲线常用制动曲线常用制动曲线oATOATO车载设备依据下一停车点（如车站）计算出实际位置、速度、车载设备依据下一停车点（如车站）计算出实际位置、速度、ATPATP安全停安全停车点（防护点）和常用制动曲线。车点（防护点）和常用制动曲线。o常用制动曲线产生于紧急制动触发曲线和常用制动曲线产生于紧急制动触发曲线和ATOATO停车点，所以，常用制动曲线不停车点，所以，常用制动曲线不是在离线时的固定计算。根据这个原理，列车可以非常靠近防护点驾驶。是在离线时的固定计算。根据这个原理，列车可以非常靠近防护点驾驶。34有两条
46、常用制动曲线的有两条常用制动曲线的有两条常用制动曲线的有两条常用制动曲线的ATOATOATOATO制动模型制动模型制动模型制动模型35车站停车精度控制原理车站停车精度控制原理车站停车精度控制原理车站停车精度控制原理o车站停车点由车站停车点由ATOATO根据线路数据库进行控制。根据线路数据库进行控制。oATOATO设设备备通通过过ATPATP与与雷雷达达和和测测速速电电机机连连接接，并并直直接接获获得得位位置置信信息息。ATOATO列列车车定定位位功功能能也也在在列列车车经经过过任任一一固固定定安安装装的的同同步步应应答答器器接接收收信信息息以以提提高高测测量量精精度度。列列车车通通过过该该应应
47、答答器器时时ATOATO能能够够得得到到一一个硬件信号。个硬件信号。oATOATO制制动动列列车车使使停停车车精精度度指指标标可可以以达达到到0.3m0.3m或或更更好好。精精确确停停车将依靠车站区域安装的应答器实现。车将依靠车站区域安装的应答器实现。36软件软件软件软件o应用软件程序采用模块化结构。多任务操作系统可以同时应用软件程序采用模块化结构。多任务操作系统可以同时处理多个程序或者程序段。该操作系统还可提供外部数据处理多个程序或者程序段。该操作系统还可提供外部数据交换所必需的驱动程序。交换所必需的驱动程序。37主要功能模块主要功能模块主要功能模块主要功能模块38ATOATOATOATO主
48、要模块主要模块主要模块主要模块o接接口口模模块块：列列车车，ATPATP，ATSATS，显显示示和和PISPIS是是与与外外部部通通信信单单元元的的接口，通过操作系统与外部单元进行接口。接口，通过操作系统与外部单元进行接口。o基基本本数数据据模模块块：存存储储从从列列车车接接口口和和ATPATP接接口口接接收收到到的的相相关关数数据据，该该模模块块作作为为状状态态设设备备，具具有有ATOATO相相关关的的状状态态，比比如如，车车站站接接近近，车站停车，跳停，折返。车站停车，跳停，折返。o数数据据控控制制模模块块：存存储储不不属属于于基基本本数数据据的的数数据据，这这些些数数据据来来自自ATPA
49、TP（部分），（部分），ATSATS和和PISPIS。o错错误误和和故故障障处处理理模模块块：主主要要错错误误信信息息将将显显示示在在司司机机的的显显示示器器（HMIHMI）上上，并并通通过过连连续续式式通通信信通通道道传传输输到到地地面面的的服服务务和和诊诊断断系统。系统。39司机操作装置司机操作装置司机操作装置司机操作装置o司司机机操操作作装装置置（人人机机接接口口，HMI)HMI)提提供供给给司司机机所所有有必必需需的的列列车车驾驾驶驶信信息息。它它是是车车载载ATP/ATOATP/ATO系系统统和和司司机机的的接接口口。HMIHMI包包括括一一个个显显示示屏屏（用用于于给给司司机机信信
50、息息的的显显示示）和和一一个个数数据据输输入入部部分分（接接收收司机的输入和指令）。司机的输入和指令）。o系系统统给给司司机机提提供供一一个个高高分分辨辨率率的的彩彩色色图图形形LCDLCD显显示示器器。特特殊殊的的触触摸摸屏屏可可以以确确保保显显示示的的按按钮钮和和操操作作之之间间强强制制性性的的对对应应，只只有有触触摸以图形方式显示的相应的按钮才可以改变状态。摸以图形方式显示的相应的按钮才可以改变状态。o不不同同的的功功能能单单元元集集成成在在窗窗口口区区，给给司司机机提提供供简简易易的的操操作作。一一个个窗窗口口区区负负责责一一个个集集成成的的功功能能单单元元的的任任务务。菜菜单单区区具