第9讲-列车自动控制系统(3)-共44页PPT课件.ppt

1、12o 以西门子公司以西门子公司TrainguardMT ATOTrainguardMT ATO为例介绍为例介绍o ATOATO子系统功能子系统功能o ATOATO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控制原理o ATOATO子系统软件子系统软件o 司机操作装置司机操作装置3o TRAINGUARD MTTRAINGUARD MT系统中的列车自动驾驶系统中的列车自动驾驶ATOATO负责控制列车的运负责控制列车的运行，例如列车的自动启动，列

2、车的速度调整，列车的目标制行，例如列车的自动启动，列车的速度调整，列车的目标制动以及车门、屏蔽门的开动以及车门、屏蔽门的开/关的启动控制。由于关的启动控制。由于ATOATO始终在始终在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。o ATOATO的主要部件在列车上，的主要部件在列车上，以实现以实现TRAINGUAND MTTRAINGUAND MT的自动驾驶的自动驾驶模式。模式。ATOATO的功能是非安全型的，的功能是非安全型的，ATOATO车载单元是单通道的计车载单元是单通道的计算机。轨旁算机。轨旁ATOATO的

3、功能通过的功能通过ATSATS，轨旁，轨旁ATPATP和和SICASSICAS实现。所以，实现。所以，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。4o 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，

4、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。5o 车门、屏蔽门的打开和关闭车门、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

5、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。6驾驶模式驾驶模式功能功能人工驾驶模式

6、人工驾驶模式RMRM 此模式下允许司机以不超过系统预先设定的限此模式下允许司机以不超过系统预先设定的限速人工驾驶列车。速人工驾驶列车。ATPATP监督下的监督下的人工驾驶人工驾驶SMSM 此模式下，此模式下，ATPATP系统发挥作用，列车由司机按系统发挥作用，列车由司机按照照ATPATP系统提供的速度和目标点距离信息人工驾驶系统提供的速度和目标点距离信息人工驾驶。列车自动驾驶列车自动驾驶AMAM 此模式下，此模式下，ATPATP和和ATOATO系统发挥作用，列车在系统发挥作用，列车在ATOATO系统的控制下自动驾驶。系统的控制下自动驾驶。旁路驾驶模式旁路驾驶模式BYBY 此模式用于车载此模式用

7、于车载ATPATP设备关闭或故障情况下。设备关闭或故障情况下。折返模式折返模式ARARATOATO折返模式折返模式,列车进行无人列车进行无人/有人驾驶自动折返的有人驾驶自动折返的专用驾驶模式专用驾驶模式ATPATP监督人工折返模式监督人工折返模式无无ATPATP监督后备模式下的人工折返驾驶监督后备模式下的人工折返驾驶7o ATOATO控制列车自动地从一个车站运行到另一车站。控制列车自动地从一个车站运行到另一车站。o 列车的出发可以由司机启动，且在所有的列车车门、屏蔽门关列车的出发可以由司机启动，且在所有的列车车门、屏蔽门关闭后（直到车门完全关闭以后）列车才会移动。闭后（直到车门完全关闭以后）列

8、车才会移动。ATPATP防止在任防止在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。o ATOATO自动驾驶列车出发，运行中进行列车速度调整，在下一个自动驾驶列车出发，运行中进行列车速度调整，在下一个车站执行目标制动，直到车门打开。同时，车站执行目标制动，直到车门打开。同时，ATPATP系统保证在自系统保证在自动运行中任何时刻的列车安全。动运行中任何时刻的列车安全。o 列车速度曲线基于节能和下一站间运行时间。列车速度曲线基于节能和下一站间运行时间。ATOATO完成在车站完成在车站的精确定位停车和自动开的精确定位停车和自动开/关车门，关车门，ATOATO可以单独处理每一列

9、车可以单独处理每一列车在每一个站台的停车点。在每一个站台的停车点。o 在在ATOATO自检成功以及自检成功以及ATPATP设备允许自动操作的前提下可以使用设备允许自动操作的前提下可以使用ATOATO驾驶。驾驶。8o 在车辆段内不具备在车辆段内不具备ATOATO功能。功能。o 在列车进入正线运行之前，将在试车线上进行全部在列车进入正线运行之前，将在试车线上进行全部ATOATO正线功正线功能测试。能测试。o ATPATP防护下的无人折返：列车折返驾驶由防护下的无人折返：列车折返驾驶由ATOATO控制并由控制并由ATPATP监督，监督，用于列车的无司机折返移动。用于列车的无司机折返移动。o ATPA

10、TP防护下的人工折返：列车的折返操作由司机来执行，防护下的人工折返：列车的折返操作由司机来执行，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 后备模式：该功能是折返的特殊情况，人工驾驶，而且系统处后备模式：该功能是折返的特殊情况，人工驾驶，而且系统处于联锁的后备模式下。司机人工驾驶列车，于联锁的后备模式下。司机人工驾驶列车，ATSATS系统自动设置系统自动设置进路。此情况下无进路。此情况下无ATPATP和和ATOATO功能。功能。9o RMRM模式是列车上电时的初始模式（通常在车辆段）。在模式是列车上电时的初始模式（通常在车辆段）。在RMRM模模式，司机驾驶列车

11、。式，司机驾驶列车。o 在列车经过两个固定数据应答器后，确定了列车的位置，建在列车经过两个固定数据应答器后，确定了列车的位置，建立了列车与轨旁设备的连续式通信通道，立了列车与轨旁设备的连续式通信通道，RMRM模式将转换为模式将转换为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 如果不能建立连续式通信通道，列车在如果不能建立连续式通信通道，列车在RMRM模式下驾驶直到经模式下驾驶直到经过可变数据应答器（连接到信号机）。经过可变数据应答器过可变数据应答器（连接到信号机）。经过可变数据应答器时，时，ATPATP接收到信

12、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。10o SM-AMSM-AM：在下列所有前提条件满足后，允许在下列所有前提条件满足后，允许SMSM模式转换为模式转换为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当司机操作当司机操作AMAM启动按钮时，启动按钮时，ATPATP车载单元从车载单元从SMSM模式转换为模式转换为AMAM模式。该转模式。该转换也可以在驾驶其间进行。换也可以在驾驶其间进行。o AM-SMAM

13、-SM：u如果司机将驾驶如果司机将驾驶/制动手柄从零位移开，或将钥匙开关从前进的位置移制动手柄从零位移开，或将钥匙开关从前进的位置移开，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如果列车在站外停稳，司机按压门允许按钮打开车门，如果列车在站外停稳，司机按压门允许按钮打开车门，ATPATP车载单元将车载单元将从从AMAM模式转换为模式转换为SMSM模式。模式。11o 如果如果ATPATP车载单元启动紧急制动，车载单元启动紧急制动，ATPATP车载单元可以自动的从车载单元可以自动的从AM/SMAM/SM模式切换到模式切换到RMRM模式而无需司机的干预。

14、如果司机想继续模式而无需司机的干预。如果司机想继续驾驶，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 如果列车在站外停稳，司机按压门允许按钮打开车门，如果列车在站外停稳，司机按压门允许按钮打开车门，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。o ATOATO或司机控制列车停在车辆段轨道的前面的停车点，当列车或司机控制列车停在车辆段轨道的前面的停车点，当列车停稳后，司机按压停稳后，司机按压RMRM按钮，按钮，ATPATP车载单元从车载单元从AM/SMAM/SM模式转换为模式转换为RMRM模式。模式。12o SM-AR

15、(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。o AR-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-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

16、换为模式转换为SMSM模式。模式。13o AR-RMAR-RM：u如果如果ATPATP车载单元启动了紧急制动，则无须司机的任何额外车载单元启动了紧急制动，则无须司机的任何额外操作，操作，ATPATP车载单元将自动从车载单元将自动从ARAR模式转换为模式转换为RMRM模式。如果司模式。如果司机想继续前进，必须在列车停稳后按压机想继续前进，必须在列车停稳后按压RMRM按钮。按钮。u如果列车在停稳状态，司机按压了如果列车在停稳状态，司机按压了RMRM按钮，则按钮，则ATPATP车载单元车载单元从从ARAR模式转换为模式转换为RMRM模式。模式。o RM-RM-旁路：旁路：u只有在只有在ATPATP故

17、障的情况下，才要求使用旁路。列车将自动停故障的情况下，才要求使用旁路。列车将自动停车，司机操作封闭的安全电路开关，转换至旁路。这个转车，司机操作封闭的安全电路开关，转换至旁路。这个转换将被车载记数器记录。这个转换程序也适用于换将被车载记数器记录。这个转换程序也适用于AMAM模式和模式和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部责任。旁路时，列车的驾驶由司机负全部责任。14o ATPATP和和ATOATO均涉及该项功能。车门释放由均涉及该项功能。车门释放由ATPATP授权，接着授权，接着ATOATO选择选择合适一侧的车门并提供开门命令。打开哪侧车门的信息包含在合

18、适一侧的车门并提供开门命令。打开哪侧车门的信息包含在线路数据库里。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 对于一些特殊列车（例如空车、观光列车或者特快列车），禁对于一些特殊列车（例如空车、观光列车或者特快列车），禁止打开车门，也就是说，如果某列车被标识为特殊列车，则其止打开车门，也就是说，如果某列车被标识为特殊列车，则其车门不能在某些车站或所有的车站打开。车门不能在某些车站或所有的车站打开。ATSATS使用一个特殊的使用一个特殊的车次号指定该类型的列车。车次号指定该类型的列车。o 输入信息：来自输入信息：来自ATPATP的车门释放、来自

19、线路数据库的开车门数的车门释放、来自线路数据库的开车门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 输出信息：输出车门开输出信息：输出车门开/关命令到负责车门的车辆系统，如果关命令到负责车门的车辆系统，如果具有连续式通信，车门开具有连续式通信，车门开/关信息会传送给关信息会传送给ATPATP轨旁设备用于操轨旁设备用于操作站台屏蔽门的开作站台屏蔽门的开/关。关。15o ATPATP轨旁和轨旁和SICASSICAS联锁涉及该功能。联锁涉及该功能。o 列车停稳后授权门释放，列车停稳后授权门释放，ATOATO车载设备通过通信通道发送一个车载设备通过通信通道发送一个报文去打开站台

20、门。报文去打开站台门。ATPATP轨旁通过轨旁通过SICAS ECCSICAS ECC释放站台门，因释放站台门，因为与站台门控制单元的技术接口是连接到为与站台门控制单元的技术接口是连接到SICASSICAS联锁元件控制联锁元件控制计算机的。计算机的。o 站台门开站台门开/关功能的输入有：来自关功能的输入有：来自ATOATO车载的站台门的开车载的站台门的开/关命关命令，来自令，来自ATPATP的站台门释放命令，来自线路数据库的打开站台的站台门释放命令，来自线路数据库的打开站台门的数据，门的数据，o 站台门开站台门开/关功能的输出有：输出站台门开关功能的输出有：输出站台门开/关控制命令到站关控制命

21、令到站台门控制系统。台门控制系统。16o ATCATC系统的一个主要目标是根据时刻表并结合系统的一个主要目标是根据时刻表并结合ATSATS的列车自动调的列车自动调整功能整功能ATR(Automatic Train Regulation)ATR(Automatic Train Regulation)来控制列车，并来控制列车，并确保获得最大的能源效率，这就是确保获得最大的能源效率，这就是ATOATO巡航巡航/惰行功能的任务。惰行功能的任务。该功能只能在连续式通信的前提下实现。该功能只能在连续式通信的前提下实现。o 节能曲线的计算要考虑加速和制动，以及坡度和曲线的影响。节能曲线的计算要考虑加速和制动

22、，以及坡度和曲线的影响。因此，因此，ATOATO需要线路纵断面的信息，整个系统的线路纵断面信息需要线路纵断面的信息，整个系统的线路纵断面信息保存在线路数据库里。保存在线路数据库里。ATOATO同时从目的地码来预见列车预期的路同时从目的地码来预见列车预期的路径，目的地码是一列车旅程的唯一标识码。该信息允许径，目的地码是一列车旅程的唯一标识码。该信息允许ATOATO确定确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。17o 应用最大加速度并结合巡航应用最大加速度并结合巡航/惰行，惰行，ATOATO使用上述信息计算到下使用上述信息计算到

23、下一个停车点的速度距离曲线。当在某速度曲线采用巡航时，对一个停车点的速度距离曲线。当在某速度曲线采用巡航时，对于限速区段和停车点来说，惰行具有优先权。如果该曲线会导于限速区段和停车点来说，惰行具有优先权。如果该曲线会导致列车抵达下一个停车点的时间提前，那么惰行的启动点就会致列车抵达下一个停车点的时间提前，那么惰行的启动点就会前移一段时间；同时，在列车到达下一停车点制动曲线之前增前移一段时间；同时，在列车到达下一停车点制动曲线之前增加低速巡航（典型为加低速巡航（典型为30km/h30km/h）的时间。）的时间。o 通过连续通信通道，通过连续通信通道，ATSATS向向ATOATO发送至下一站站间运

24、行时间和车发送至下一站站间运行时间和车站停车时间等信息。在未规定旅行时间的情况下，从站停车时间等信息。在未规定旅行时间的情况下，从ATATS S功能里功能里就不能得到抵达下站运行时间的信息，此时采用线路数据库里就不能得到抵达下站运行时间的信息，此时采用线路数据库里各站间旅行时间的缺省值。各站间旅行时间的缺省值。18o 将用于计算节能曲线的存储曲线同传送的将用于计算节能曲线的存储曲线同传送的ATPATP曲线相比较，如曲线相比较，如果曲线不同，则以传送的果曲线不同，则以传送的ATPATP曲线为基础，计算出列车由当前曲线为基础，计算出列车由当前位置至下一停车点的速度曲线。假如报文数据迫使列车使用一位

25、置至下一停车点的速度曲线。假如报文数据迫使列车使用一个比从线路数据库中计算出的曲线速度更低的曲线时，则使用个比从线路数据库中计算出的曲线速度更低的曲线时，则使用速度更低的曲线。速度更低的曲线。o 节能曲线功能的输入信息：至下站停车为止的可用的列车运行节能曲线功能的输入信息：至下站停车为止的可用的列车运行时间和停站时间（它来自时间和停站时间（它来自ATSATS），来自线路数据库的线路纵断），来自线路数据库的线路纵断面数据，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ATOA

26、TO速度控制器的速度距离曲线。速度控制器的速度距离曲线。1920 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 通过连续式通信通道接收列车数据（比如驾驶模式、车次号、通过连续式通信通道接收列车数据（比如驾驶模式、车次号、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。o ATOATO没有自身的物理设备，功能由没有自身的物理设备，功能由ATSATS，A

27、TPATP和和SICASSICAS共同完成。共同完成。o ATOATO和和ATPATP采用相同的轨旁和车载设备之间的连续式通信系统。采用相同的轨旁和车载设备之间的连续式通信系统。站台屏蔽门和安全门与站台屏蔽门和安全门与SICAS ECCSICAS ECC接口。接口。SICAS ECCSICAS ECC和和ATPATP轨旁轨旁单元通过一个总线系统连接，单元通过一个总线系统连接，ATPATP轨旁设备通过通信系统从轨旁设备通过通信系统从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总线直接传输到总线直接

28、传输到ATSATS。21o ATOATO车载设备通过对列车牵引和制动系统的控制，负责列车在车载设备通过对列车牵引和制动系统的控制，负责列车在车站间的自动驾驶；当列车在一个运行停车点停稳后打开车门；车站间的自动驾驶；当列车在一个运行停车点停稳后打开车门；当列车运行在当列车运行在ATOATO模式和模式和ARAR模式下的无人折返运行期间封锁司模式下的无人折返运行期间封锁司机安全装置。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。o ATPATP和和ATOATO设备可以安装在一个共用的机架里，但在物理上是分设备可以安装在一个共用的机架里，但在物理上是分离的

29、。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 正常情况下，前面的正常情况下，前面的ATOATO和和ATPATP控制和监督列车驾驶，后面的控制和监督列车驾驶，后面的ATP/ATOATP/ATO作为备用。在驾驶室切换期间，后面作为备用。在驾驶室切换期间，后面ATP/ATOATP/ATO接管控制接管控制而前面的而前面的ATP/ATOATP/ATO成为备用。成为备用。o 在这种冗余模式下，两头的在这种冗余模式下，两头的ATOATO都收到来自两个驾驶室的诸如都收到来自两个驾驶室的诸如按钮、开关和接点的输入。在没有故障时，后面的按钮、开关和接点的输入。在没有故障时，后面的ATOATO

30、跟随前跟随前面面ATOATO的输出。如果前面的输出。如果前面ATOATO故障时，后面故障时，后面ATOATO将控制列车的移将控制列车的移动。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车载计算机单元车载计算机单元每个驾驶室一套OBCU每个驾驶室一套OBCUHMI显示显示COM(无线无线)内部内部OBCU 总线总线应答器天线应答器天线列车列车控制控制雷达雷达OPG驾驶室驾驶室 B串行链接串行链接PISOBCU单元单元OBCU_ITFHMI显示显示COM(无线无线)内部内部OBCU 总线总线应答器天线应答器天线雷达雷达OP

31、G串行链接串行链接PISOBCU单元单元列车列车控制控制OBCU_ATOOBCU_ATPOBCU_ITFOBCU_ATOOBCU_ATP驾驶室驾驶室 A23 主要部件有：主要部件有：o OBCU(on board control unit)_ATPOBCU(on board control unit)_ATP：安全型：安全型ATPATP车载单元。车载单元。o OBCU_ATOOBCU_ATO：非安全型：非安全型ATOATO车载单元。车载单元。o OBCU_ITFOBCU_ITF：非安全型接口单元。：非安全型接口单元。o HMIHMI：司机显示器。：司机显示器。o 列车控制：与车辆接口（如，门控

32、制、牵引和制动）。列车控制：与车辆接口（如，门控制、牵引和制动）。o PIS: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。o OBCU_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。24o ATOATO车载设备的硬件和通信接口单元一起组成一个车载设备的硬件和通信接口单元一起组成一个1919机架，机架，安装在安装在ATCATC车载机柜中。车载机柜中。ATOATO单元和接口单元在单元和接口单元在1919的组匣中的组匣中的配置如下图所示。的配置如下图所示。o

33、 对对ATOATO和接口设备没有安全相关的要求，因为和接口设备没有安全相关的要求，因为ATOATO总是运行在总是运行在ATPATP的安全监督之下。的安全监督之下。DiagLA1 LA2ResetLB1 LB2TastS25391-B90-X2-VE5SIEMENSSIEMENSS25391-B94-A2-SERIO5Uin24V5V3,3VV25515-B4003-A3SV5 Uin 24V0ISIEMENSSIEMENSTRANSMITTERAntenna 1Antenna2ReceiverSIEM E NSRE CE IVE RA1A2AT STBLBKABLLLKALSIEMENSS25

34、391-B96-A2-LBTM5S25391-B92-A24 SRAUS5S25391-B92-A24 SRAUS5SIEMENSS25391-B94-A21Serio 5 Ethernet M-Modul25 下列印刷电路板提供下列印刷电路板提供ATOATO功能和要求的接口：功能和要求的接口：o电源板：电源板：将车辆提供的电压（将车辆提供的电压（+110V+110V）变换为独立的直流控）变换为独立的直流控制电压制电压(+5V DC(+5V DC，+3+3.3V DC3V DC，+12V DC+12V DC，-12V DC)-12V DC)。oATOATO车载单元的中央处理板：车载单元的中央处

35、理板：控制控制ATOATO的输入和输出，计算速的输入和输出，计算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模拟模拟-数字输入数字输入/输出板：输出板：可以可以1616位数字输出、位数字输出、1616位数字输入、位数字输入、2 2个模拟输出。个模拟输出。o计时计时/计数板：计数板：管理速度计算和定位所需的硬件和软件的输管理速度计算和定位所需的硬件和软件的输入以及内部时间基准。入以及内部时间基准。26 ATOATO和和ATPATP采用相同的轨旁和车载设备之间的连续式通信采用相同的轨旁和车载设备之间的连续式通信系统。采用连续式通信方式，系统。采用连续式通信方式，下列信息从轨

36、旁设备传输到车下列信息从轨旁设备传输到车载设备：载设备：o 来自来自ATPATP轨旁设备的移动授权通过轨旁设备的移动授权通过ATPATP车载设备到车载设备到ATOATO车载设备，车载设备，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。采用连续式通信方式，采用连续式通信方式，下列信息从下列信息从ATOATO车载设备传输到轨车载设备传输到轨旁设备：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

37、的开/关信息。关信息。27o ATOATO从从ATPATP轨旁设备接收到的移动授权产生驾驶速度曲线，轨旁设备接收到的移动授权产生驾驶速度曲线，ATOATO根据下一停车点（比如车站）、实际位置、速度、列车特性根据下一停车点（比如车站）、实际位置、速度、列车特性和和ATPATP停车点（防护点）计算常用制动曲线，停车点（防护点）计算常用制动曲线，ATOATO控制列车沿控制列车沿着常用制动曲线行驶直到列车停止。这个基于特定列车及其着常用制动曲线行驶直到列车停止。这个基于特定列车及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 列车的驾驶控制主要表现

38、在以下三个方面：自动驾驶、牵引列车的驾驶控制主要表现在以下三个方面：自动驾驶、牵引/制动控制、常用制动模式。制动控制、常用制动模式。28o AMAM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 车载车载ATOATO自动控制牵引和制动单元，为此，自动控制牵引和制动单元，为此，ATOATO需要从车载需要从车载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

39、息（应答器信息）。u列车长度。列车长度。o ATS/ATRATS/ATR（列车自动调整）根据时刻表和（列车自动调整）根据时刻表和ATPATP轨旁单元的运行轨旁单元的运行命令（发车命令、下一车站的计划到达时间）对列车自动运命令（发车命令、下一车站的计划到达时间）对列车自动运行进行干涉。行进行干涉。29o 原理上自动驾驶基于闭环控制的原理（见下图）。测速电机原理上自动驾驶基于闭环控制的原理（见下图）。测速电机和雷达通过和雷达通过ATPATP将列车实际速度传输给将列车实际速度传输给ATOATO，参考位置的输入，参考位置的输入来自于应答器的位置。因此，来自于应答器的位置。因此，ATOATO提供设定值的

40、数据输出至提供设定值的数据输出至牵引和制动系统。牵引和制动系统。ATPATSpropulsion andbrake controlpropulsion,brakeand trainodometer pulsegeneratorBalise positionSICASATORadar30o 在在ATOATO自检成功通过并且自检成功通过并且ATPATP设备释放自动驾驶后，就可以设备释放自动驾驶后，就可以采用采用ATOATO驾驶。驾驶。o AMAM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

41、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31o 自动启动自动启动AMAM模式或由司机通过启动按钮启动模式或由司机通过启动按钮启动AMAM模式。如果任模式。如果任何一个前提条件不满足，启动将被取消。何一个前提条件不满足，启动将被取消。ATPATP将将ATOATO控制信号控制信号传输到牵引系统。在传输到牵引系统。在ATOATO由启动按钮激活后，列车加速直到由启动按钮激活后，列车加速直到计算出的速度曲线。计算出的速度曲线。o 当列车达到期望的速度后，系统控制列车按速度曲线运行。当列车达到期望的速度后，系统控制列车按速度曲线运行。当达到制动触发点时，当

42、达到制动触发点时，ATOATO设备将自动控制常用制动使列车设备将自动控制常用制动使列车跟随制动曲线。当列车停在车站预定的停车区域后，跟随制动曲线。当列车停在车站预定的停车区域后，ATOATO自自动打开车门。类似的过程也应用于驾驶通过限速区，在列车动打开车门。类似的过程也应用于驾驶通过限速区，在列车通过限速区后，列车自动加速到计算出的速度曲线。通过限速区后，列车自动加速到计算出的速度曲线。32o 传统旋转电机列车依靠车轮和钢轨的摩擦来驱动列车。旋转传统旋转电机列车依靠车轮和钢轨的摩擦来驱动列车。旋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轮的空转和打滑。o

43、 车轮的滑动仅在机械制动的时候发生。因为速度和距离的测车轮的滑动仅在机械制动的时候发生。因为速度和距离的测量采用雷达设备，因此列车定位不受车轮的滑动影响。这就量采用雷达设备，因此列车定位不受车轮的滑动影响。这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 测速电机（测速电机（OPGOPG）考虑不同车轮的加速或者制动动作来测量车）考虑不同车轮的加速或者制动动作来测量车速和位置。速和位置。ATOATO控制而且控制而且ATPATP监督下的车速考虑到了车辆速度监督下的车速考虑到了车辆速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。33o

44、 ATOATO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。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。距距离离 速速度度 ATO 停车点 紧急制动曲线 紧急制动触发曲线 最具限制的速度曲线 常用制动曲线 防护点 3435o

45、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。o ATOATO设备通过设备通过ATPATP与雷达和测速电机连接，并直接获得位置信与雷达和测速电机连接，并直接获得位置信息。息。ATOATO列车定位功能也在列车经过任一固定安装的同步应答列车定位功能也在列车经过任一固定安装的同步应答器接收信息以提高测量精度。列车通过该应答器时器接收信息以提高测量精度。列车通过该应答器时ATOATO能够得能够得到一个硬件信号。到一个硬件信号。o ATOATO制动列车使停车精度指标可以达到制动列车使停车精度指标可以达到0.3m0.3m或更好。精确停或更好。精确停车将依靠车站区域安装

46、的应答器实现。车将依靠车站区域安装的应答器实现。36o 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。37ATP显示列车ATS基本数据控制数据自动驾驶PIS与操作系统接口错误38o 接口模块：接口模块：列车，列车，ATPATP，ATSATS，显示和，显示和PISPIS是与外部通信单元的是与外部通信单元的接口，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 基本数据模块：基本

47、数据模块：存储从列车接口和存储从列车接口和ATPATP接口接收到的相关数据，接口接收到的相关数据，该模块作为状态设备，具有该模块作为状态设备，具有ATOATO相关的状态，比如，车站接近，相关的状态，比如，车站接近，车站停车，跳停，折返。车站停车，跳停，折返。o 数据控制模块：数据控制模块：存储不属于基本数据的数据，这些数据来自存储不属于基本数据的数据，这些数据来自ATPATP（部分），（部分），ATSATS和和PISPIS。o 错误和故障处理模块：错误和故障处理模块：主要错误信息将显示在司机的显示器主要错误信息将显示在司机的显示器（HMIHMI）上，并通过连续式通信通道传输到地面的服务和诊断）

48、上，并通过连续式通信通道传输到地面的服务和诊断系统。系统。39o 司机操作装置（人机接口，司机操作装置（人机接口，HMI)HMI)提供给司机所有必需的列车提供给司机所有必需的列车驾驶信息。它是车载驾驶信息。它是车载ATP/ATOATP/ATO系统和司机的接口。系统和司机的接口。HMIHMI包括一个包括一个显示屏（用于给司机信息的显示）和一个数据输入部分（接收显示屏（用于给司机信息的显示）和一个数据输入部分（接收司机的输入和指令）。司机的输入和指令）。o 系统给司机提供一个高分辨率的彩色图形系统给司机提供一个高分辨率的彩色图形LCDLCD显示器。特殊的显示器。特殊的触摸屏可以确保显示的按钮和操作

49、之间强制性的对应，只有触触摸屏可以确保显示的按钮和操作之间强制性的对应，只有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 不同的功能单元集成在窗口区，给司机提供简易的操作。一个不同的功能单元集成在窗口区，给司机提供简易的操作。一个窗口区负责一个集成的功能单元的任务。菜单区具有最高优先窗口区负责一个集成的功能单元的任务。菜单区具有最高优先级，包含所有任务，可以从该菜单选择操作屏幕和概要屏幕。级，包含所有任务，可以从该菜单选择操作屏幕和概要屏幕。窗口页面都按照最新的人体工程学规则进行设计。窗口页面都按照最新的人体工程学规则进行设计。40A A：目标信息：目标信息 B B：速度控制：速度控制 C C：辅助驾驶信息：辅助驾驶信息 D D：菜单：菜单 M M：模式和状态监控：模式和状态监控 E E：监控：监控 F F：ACKACK信息信息 41问题和讨论问题和讨论?谢谢