1、城市轨道交通信号基础第5章第五章第五章 列车运行自动控制（列车运行自动控制（ATCATC）系统）系统第一节第一节 列车运行自动控制（列车运行自动控制（ATCATC）系统概述）系统概述 一、列车运行自动控制（ATC）系统基本原理 城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高行车效率的重要设施。由于城市轨道交通的行车密度高、站间距离短，对列车运行的安全性和自动化程度也有更高的要求。ATC系统取消了传统的地面信号，将车载信号作为主体信号，信号的含义发生了质的变化，传递给列车的是具体的速度或距离信息，根据与先行列车之间的距离和进路条件，在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行条件容许列车前行
2、的距离信息，根据上述信息，列车自动地控制运行速度，进行超速防护，以达到自动调整行车间隔的目的，并实现列车在车站的程序定位停车。列车运行自动控制系统（Automatic Train Control，ATC），包括：列车自动监控（Automatic Train Supervision，ATS）；列车自动防护（Automatic Train Protection，ATP）；列车自动运行（Automatic Train Operation，ATO）三个子系统。它是一套完整的管理、控制、监督系统。位于管理级的ATS子系统，较多地采用软件方法实施联网、通信及指挥列车安全运行；发送和接收各种行车命令的ATP
3、子系统，确保列车的运行安全，完成列车运行进路控制、速度控制和实现列车间隔控制；车载ATP子系统，接收轨旁ATP设备传递的指令信息，进行列车运行超速防护，相关信息经校验后，送至车载ATP子系统，车载ATP子系统和ATO子系统配合，实现列车运行速度的自动调整控制和列车在车站的程序定位停车控制。各子系统间相互渗透，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥和运行调整等功能为一体的列车自动控制系统。近年来，随着无线通信技术可靠性的提高和标准的制定，基于无线通信技术的列车运行自动控制系统（CBTC），已被信号界所认可，已在北京、上海、广州、深圳、南京、武汉、
4、西安、杭州、哈尔滨等大城市的城市轨道交通中采用。二、ATC系统的控制方法 ATC系统的控制就是利用：通信技术、计算机技术和控制技术，通过通信信息的变换、反馈的功能，保障列车运行安全，或使列车运行达到最优控制状态，实现ATC系统规定的控制功能目标。在ATC系统中，列车运行以车载信号为主，行车指挥由控制中心ATS系统完成。1ATP控制方法 就ATP制式或控制方法而言，根据其发展阶段可分为自动停车、列车速度监控、车载安全计算机或列车超速防护控制。ATP将信息（包括来自联锁设备和操作层面上的信息、地形信息、前方目标点信息和容许速度等信息）不断从地面传至车上，从而得到当前容许的安全速度，以此来对列车实现
5、监督及管理。ATP功能是由车载ATP系统和轨旁ATP系统共同实现的。在ATP计算机内，储存了必要的线路固定工程数据，如区间的线路布置、坡度、轨道电路长度、限速等。ATP计算机根据已有的数据和当时的线路运行状况，按照一定的算法计算列车的最大允许曲线，如图5-1所示。图5-1 ATP工作原理 前行列车A的位置或危险点经通信系统传递给运行在线路区间的后续列车B，对列车B而言，列车A的位置就是危险点，列车B计算出到危险点的最大允许速度。列车A向前运动，则列车B的安全停车点（车站停车点不属于安全停车点）也随之变化，列车B与列车A总是保持一个“安全距离”。该安全距离是介于列车B的目标停车点和确认的前车尾部
6、之间的一个固定距离。列车B实时计算到停车点的速度-距离曲线，如果列车实际速度高于最大允许速度，那么系统就先报警，若在规定时间内未将速度降到允许速度以下，则实施紧急制动。2ATO控制方法 ATO子系统能保证运行时间与定点停车，还能提高运行效率，提高舒适度，减少能耗。但作为ATC的一个子系统，它的功能是要依靠ATC各子系统协调工作共同完成的，缺少ATP与ATS子系统，AT0将无法正常工作。三、列车自动控制系统（ATC）类型 （一）按管理模式分类 按管理模式可分为一线一中心的管理模式和所有线路进行管理模式。在城市轨道交通领域内，通常把单条轨道交通线路的控制中心称为OCC（Operating cont
7、rol center），即一线一中心的管理模式。这是最基本的轨道交通控制中心，也是最常见的一种轨道交通运营管理模式。随着轨道交通事业的发展，近年来还出现了对全市轨道交通所有线路进行管理的TCC（Traffic control center），即轨道交通指挥中心，全市一中心的管理模式。1TCC的功能 TCC是整个城市的轨道交通管理中心，是适应多线路，多运营状态下的网络运输协调、突发事件处置等需要。TCC作为公共交通管理的一部分，应由该城市政府统一建设，统一运营管理，协调城市交通管制。TCC的具体功能包括：（1）组织研究制定线网运力配置计划，并监督执行；（2）组织研究制定线网调度规则；（3）负责审
8、查各运营商突发事件应急处置预案，组织制定线网各运营商间突发事件应急处置配合预案；（4）协调指挥线网突发事件应急处置；（5）向市政府应急指挥中心及政府相关部门报送突发事件应急处置工作信息；（6）根据网络化运营管理的需要，参与轨道交通建设；（7）组织制定指挥中心与各线控制中心的通信接口、设备要求、配置方案，审核线路控制中心的工程建设方案及系统招标文件；（8）组织线网个运营商提出线网票制，票价调整建议方案；（9）组织制定自动售票系统的技术、业务规则及其相关技术标准，审核各线AFC系统工程建设方案及系统招标方案；（10）负责轨道交通线网单程票的发行、管理，负责轨道交通线网单程票、一卡通储值票的清算业务
9、；负责线网的售检票系统运行监管，应急处置的协调指挥；（11）负责线网运营情况的信息汇总、统计分析及向市政府相关部门报送工作；组织制定轨道交通线网乘客信息的发布规则；（12）完成市政府主管部门交办的其他工作。2OCC与TCC的关系 OCC、TCC都是城市轨道交通不可缺少的重要组成部分，由前文所述可知，两者的的功能定位和分工是不同的，OCC侧重具体线路的处理和控制，直接监控所管辖线路各设备的系统运行；TCC侧重于整个轨道交通协调，对各线的设备只监不控，通过对采集自OCC的信息进行分析和处理，达到统一协调管理轨道交通的目的。OCC是TCC的基础，而TCC是OCC的提高，两者在现代城市轨道交通中密不可
10、分。如图5-2所示。（二）按系统结构分类 按系统结构：可分为中心集中式ATC系统和区域分散式ATC系统。中心集中式ATC系统主要是针对线路特点，一般在控制中心（或正线某一车站）集中设置1套（或多套）ATC集中处理设备，该设备一般将轨旁ATP/ATO及联锁功能集成于一体，在相应的车站配置车站控制器及ATS远程终端，在列车配置车载ATP/ATO设备。在该结构形式下，列车的安全运行主要是由中心集中处理设备负责，包括列车安全间隔、速度保护，以及联锁逻辑保护等。车站控制器只具备一些简单的联锁控制命令的执行及轨旁设备状态的采集功能。图5-2 OCC与TCC的结构关系图 车站控制器及车载设备一般是按照中心处
11、理机的指令运行，一旦中心设备发生故障或者由于其他原因造成系统功能未完全开通，则将造成整个线路运营等级的降低（由AT0模式转入人工驾驶模式，同时失去完整的ATP安全防护功能）。武汉一号线和广州三号线在使用该式系统。区域分散式ATC系统主要特点是按照线路配线情况，一般在联锁关系密切（或有岔）的车站设置区域型车站ATC系统设备（包括轨旁ATP/AT0设备、联锁设备以及ATS远程终端），在线路运营指挥中心只设置ATS中心级设备。其中，每套区域型车站ATC系统设备主要负责列车在其联锁控制区内安全、高效、可靠地运行。区域型车站ATC系统设备间可靠的信息传输是保障列车在跨联锁区时能够安全、高效、可靠地运行。
12、由此可见，列车运营控制是分摊到不同的联锁区，同时又由各联锁区间的紧密配合完成的，实现了分散控制、风险分散。即便某个联锁区的区域ATC设备故障，只会影响本联锁区的运营等级，而其他联锁区仍然能够保持完整的ATC系统功能正常运营。同时该结构形式的ATC系统非常有利于分期分段实施的轨道交通线路，因为只要合理的划分联锁区（分期项目归属于不同的联锁区），就能尽量减少在延伸线建设过程中对已运营线路的影响，保证运营服务质量。广州地铁一号线、二号线、四号线、五号线，武汉地铁二号线、南京地铁一号线，南京地铁2号线等大多数地铁线路采用该系统。两种系统结构比较：正常情况下，由控制中心向联锁机传送运行图信息，将进路功能
13、下放给车站联锁机设备来实现；而在非正常情况下，车站联锁机根据曾经收到的列车运行图信息继续进行进路控制。第一种结构，进路功能由各个车站联锁设备或控制器完成，响应性较好。第二种结构，进路功能由定点车站联锁设备或集中站设备完成，响应性较好。（三）闭塞方式分类 按闭塞方式可分为固定式和移动式。固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。列车运行自动控制系统制式很多，评价和识别列车运行自动控制系的两大要素：1速度控制模式 速度控制模式决定了列车运行自动控制系统系统采用的闭塞制式、列车运行追踪间隔，体现了列车运行自动控制的效能水平，有时会以采用的闭塞制式冠于列车运行自
14、动控制系统的名称，称为“某某闭塞的列车 运行自动控制系统”；2车地信息传输方式 车地信息传输量的大小决定了可能采用的速度控制模式。列车信息传输方式是列控系统的主要技术特征之一，有时会以采用的车地信息传输方式冠于列车运行自动控制系统的名称，称为“基于某某车地信息传输方式的列车运行自动控制系统”。固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路
15、传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。移动闭塞方式的ATC系统通常采用无线通信、地面交叉感应环线、波导等媒体，向列车运行自动控制系统车载设备传递信息。列车安全间隔距离是根据最大允许车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被循环更新，以保证列车不间断收到即时信息。移动闭塞ATC系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息，并据此计算出每一列车的运行权限，动态更新发送给列车，列车根据接收到的运行权限和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现
16、精确的定点停车，实现完全防护的列车双向运行模式，更有利于线路通过能力的充分发挥。在模拟信号时代，基本上都是台阶式停车方式；速度模式曲线式制动的控制方式，是建立在数字编码技术和数字信号处理技术的基础上，它可以缩短列车的运行间隔，也可以改善驾驶条件和提高乘客乘车舒适性。（四）接车载信号传输方式分类 按车载信号传输方式可分为点式和连续式。点式信息传输系统主要由音频无绝缘轨道电路（或计轴设备）和轨旁应答器构成，向车载设备定点地传输ATP信息。轨道电路（或计轴器）用于检测列车的占用情况，应答器用来实现车地数据传输，根据需要还可用环线来延伸信息点的范围。单纯的点式ATP系统不满足紧急状态下的紧急停车功能，
17、需在进站前方铺设一段电缆环线，传输连续车地信息，以适应紧急停车的安全保障；同时，由于列车获得的信息是定点、不连续的，列车在越过信息点后按已接收到的信息行驶，必须等待收到下一个点式信息时才能按新的信息要求行驶，在两信息点间行驶不能及时地适应变化的运行条件，因此降低了行车效率。连续式信息传输系统利用多信息或数字音频无绝缘轨道电路、交叉电缆环线、裂缝波导管或漏缆等，向车载设备提供连续的列车运行信息，既有检查列车占用功能，同时具有信息传递功能。其特点是信息不间断，提供的信息量大，列车运行安全、平稳舒适。（五）按各系统设备所处地域分类 按各系统设备所处地域可分为控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备
18、子系统、车场子系统。如图5-3所示，指挥列车运行的控制中心，设有作为ATC系统中枢的系统控制服务器及其用于调度控制的工作站；数据传输系统，包括通信前置服务器、路由器以及数据通信网等，实现控制中心与全线车站信号设备室之间的实时数据信息交换；调度员通过调度员工作站下达行车控制命令。现场的列车在线信息，车次号信息以及道岔、信号机的状态信息等，由壁式大屏幕显示屏及调度员工作站的CRT显示。图5-3 ATC系统结构示意图 设于联锁集中站设备室的服务器，接收调度员的控制指令，通过联锁装置，排列进路、开放信号，并将列车在线信息、信号设备的状态信息等传送给控制中心。通过ATP子系统的轨旁设备，发送列车检测信息
19、，以检查轨道区段内有、无列车占用，并向列车发送限速命令或允许运行的目标距离信息、门控命令、定位停车指令等。车载ATC设备，接收并解译地面送来的调度指令和ATP速度命令或距离信息，完成速度自动调整和车站程序定位停车，实现列车的自动运行；并将列车的运行状态和设备状态信息，经车站服务器传送给控制中心。四、ATC系统的功能 系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI（列车识别）功能。（1）ATS功能：可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。（2）联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在
20、随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、轨旁设备、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。（3）列车检测功能：一般由轨旁设备完成。（4）ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能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。（5）PTI功能：是通过多种渠
21、道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS。（6）控制中心、联锁集中站、车载ATC的功能。控制中心的主要功能。列车运行控制和调整控制；时刻表的编辑、修改、存储以及时刻表的调整控制；列车位置的实时监视和列车运行轨迹记录；运行图管理；列车运行进路的自动设置，车站联锁状态的监督；线路监控和报警控制、故障记录等。联锁集中站ATC设备的主要功能。a.ATS子系统：列车的进路控制及其表示；遥控指令的解译及表示数据的编辑；折返站折返模式控制；车地信息编译和交换；旅客导向信息、目的地信息的显示；运行速度等级、停站时分调整等。b.ATP/ATO子系统：轨道区段空闲的检测；列车运行进路和列车安全间隔控制；列车限
22、速控制；车站程序定位停车控制；定位停车校核、列车车门和站台屏蔽门开、闭控制；停站时间控制及目的地选择等。c.车载ATC的主要功能。ATS子系统：接收非安全控制信息；接收运行等级及其目的地调整等数据；发送列车状态的自诊断信息；车内旅客导向信息的提供等。ATP/ATO子系统：接收和解译限速指令；根据限速，对列车进行速度自动调整控制和超速防护；测速、测距；定位停车程序控制和定位停车点校核；控制车门开、闭，发送站台屏蔽门开、闭信息；自动折返和出发控制等。五、ATC系统的控制模式 城市轨道交通通过ATC系统，在控制中心集中控制列车运行，当遥控发生故障或运行需要的情况下，可以将权力“下放”，由相应的联锁集
23、中站进行控制。而列车的操纵，在设置ATO子系统的前提下，可以实现列车的自动运行、自动折返；也可以由列车司机进行人工操纵，由ATP子系统进行超速防护。ATC系统的控制模式在各个城市的不同线路有不同的称呼，但其控制方式的内容，基本上大同小异。每种模式说明了操作对给定车站和归属控制地段中的列车运行所采取的控制等级，然而一个系统在同一时间只能处于一种模式。控制模式等级应遵循的原则是：车站人工控制优先于控制中心人工控制、控制中心人工控制优先于控制中心的自动控制或车站自动控制。（一）行车调度集中控制模式 （1）全自动模式（CA）：ATC系统根据列车运行时刻表，由控制中心自动办理进路，调度全线列车的运行。（
24、2）自动调度模式：根据运行时刻表自动办理列车进路，但列车在车站的停站时分、运行等级等，由调度员进行调整。（3）集中人工模式（CM）：列车的始发进路，由调度员人工办理，列车运行目的地也由调度员设定。一般车站都设为连续通过进路，由目的地触发的“自动进路”，都处于“自动”状态，列车在各站的停站时间、出发时间、运行等级等都由调度员设定。在CM模式中，车站的人工控制转到ATS系统。一旦车站工作于该模式，则由ATS系统启动控制而不由车站控制计算机启动控制。然而，车站控制计算机继续接收表示，更新显示和采集数据。（二）车站自动控制方式 1车站自动控制模式 在控制中心设备故障或通信线路故障时，控制中心将无法对联
25、锁车站的远程控制终端进行控制，此时将自动进入列车自动监控后备模式，由列车上的车次号发送系统发出的带列车去向的车次信息，通过远程控制终端自动产生进路命令，由联锁设备的自动功能来自动设定进路，即随着列车运行自动排列一条固定进路。2车站人工控制模式 当ATS因故不能设置进路（不论人工方式还是自动进路方式），或由于某种运营上的需要而不能由中心控制时，可改为现地操纵模式。在现地操纵台上人工排列进路。车站自动控制和车站人工控制也可合称为车站控制（LC）。当车站工作于LC模式时，不能由ATS系统启动控制。然而，ATS系统将继续收到表示，更新显示和采集数据。对车站控制计算机而言，这是唯一可用的控制模式。（三）
26、控制模式间的转换 1转换至车站操作 只有当控制中心ATS已经发出相应的命令，才能转换到车站操作模式。因此，所有转换操作只能由车站操作员才能有效实施。当转换模式时，不用考虑特别检查联锁条件，自动运行功能不受影响。即使转换至车站操作，联锁显示还应该传输至控制中心ATS，仅由车站操作站的打印机执行对显示和命令的记录。2强制转换至车站操作 在没有收到控制中心ATS发出的命令时，也可以转换至车站操作。通过一个已经登记的转换操作可以转换至车站操作，并且联锁系统的所有转换操作仅能由车站操作员来执行。3转换至控制中心ATS操作 只有当车站操作已经发出释放的命令，才能转换到控制中心ATS操作，然后控制中心ATS
27、确认它。因此，所有转换操作只有由控制中心操作员才能有效实施。在这种情况下，只有正常的转换操作才能被接受。随着转换至控制中心ATS操作，控制中心ATS可以执行所有允许的操作。但是只有车站操作才能有效实施以下转换操作：当车站操作故障，在没有车站操作的释放命令情况下，也可以转换至控制中心ATS操作。六、列车操纵模式 列车的操纵模式，因列车和信号系统而异；而且根据不同的信号系统其模式的名称也不相同，一般有以下几种方式：（一）ATO模式 在ATO模式下，司机根据操作规程，关闭列车门，完成出发检查后，按下出发按钮，列车自动启动运行，在区间根据地面限速指令，自动调整列车运行速度，列车到达下一站，自动完成程序
28、对位停车控制。这种模式下，司机的任务是：到站开启列车门、到点关闭列车门和按压“出发按钮”。（二）手动ATP模式 在该模式下，司机关闭车门和执行出发检查后，手动启动，列车ATP子系统进行速度控制和超速防护，车站的停车控制也由司机负责操纵。这种模式下，列车的运行基本上依赖于司机，但是有超速防护。（三）慢速前行模式（CIOSE IN）在手动ATP模式下，列车收不到有效的车载信号，或显示为零限速，这时司机在注意的情况下，按低于20km/h的限速慢行，以使列车寻找车载信号，当收到有效的车载信号后，可以转为手动ATP模式。这种模式 下，列车收不到速度命令，所以列车只能在小于20km/h的速度下慢速运行。（
29、四）反向模式 该模式下，限制列车以不超过10km/h的速度反向运行，当速度超过12.5km/h时，车载ATP子系统会施加全常用制动。这种模式下司机处于列车的尾部，列车收不到速度命令，由司机来控制运行速度。（五）ATC关闭和旁路模式 该模式下，车载ATC系统可以有电，但其输入、输出均被隔离，不起作用，列车由司机人工驾驶，负责运行安全。另外，假如ATP子系统还在调试过程中或ATP子系统出现故障，列车也只能以ATC旁路模式，在严格的操作规范下手动运行，由司机确保列车运行的安全。在列车运行过程中，任何模式的转换，都应取得调度员的同意，并应在停车的情况下进行；如果在列车运行过程中，司机随意改变运行模式，
30、将导致紧急停车。第二节第二节 列车自动监控（列车自动监控（ATSATS）列车自动监控（ATS）子系统，是指挥列车运行的控制、监督设备。它主要完成列车的调度和跟踪、运行时刻表的调整控制和监督，列车进路的控制和表示、系统状况、报警信息的显示和记录，统计汇编、系统仿真和诊断。基于计算机网络的ATS子系统，由控制中心的ATS设备（CATS），联锁集中站ATS设备（LATS）和车载ATS设备组成。一、控制中心ATS子系统的硬件、软件结构 在设有ATC系统的城市轨道交通线路，平时由控制中心集中控制全线列车的运行，在中心授权下，也可以进行站控，但必须由该车站所对应的“联锁集中站”进行控制，城市轨道交通的联锁
31、集中站，一般指有岔站，信号没备都集中在联锁集中站，无岔站的信号设备也都放置在相邻的联锁集中站。有的ATC系统，除了上述控制中心集中控制外，可由联锁集中站对所管辖的车站进行站控，而且在授权下，也可以由相邻的联锁集中站进行站控，这种方式更为可靠和灵活。下面我们以前者为例，首先对控制中心列车自动监控系统（CATS）的硬件设备及软件系统予以阐述。（一）硬件设备 如图5-4所示为CATS系统的硬件结构。CATS的硬件设备主要有以下几个部分组成：图5-4 CATC系统硬件设备结构示意图 1控制中心计算机系统 （1）系统控制服务器。系统设有两台运行控制服务器，以执行列车控制功能。它完成列车运行管理和列车运行
32、图管理、储存列车数据，并通过转换接口与控制表示盘相连。运行控制计算机的具体作用是：列车运行控制。按时刻表的要求或调度员操作指令，产生相应的进路控制命令、调度指令，通过联锁集中站信号设备室的联锁设备及轨旁设备，来控制列车运行进路和调整全线的列车运行。处理全线的表示信息。将中心接收到的与列车运行相关的各种表示信息进行处理，然后通过表示盘或CRT，显示全线的进路开通状态和信号设备状态（包括道岔位置、信号机显示及轨道电路状况），以及列车所处的位置等运行信息和各种报警信息；也可以另外设置模拟显示控制服务器。采集、存储运行记录，并产生各种运行报告。计算机系统的管理和维护，也用于整个ATS系统的管理和维护。
33、（2）通信前置服务器。系统设有两台通信前置服务器，其作用是完成控制中心与各联锁集中站以及与车辆段远程终端数据传输单元之间控制和表示信息的交换。系统控制服务器和两台通信前置服务器为冗余配置，也可以构成独立的两套ATS系统，当主系统故障时，可由人工进行系统转换，使备用系统替代主系统工作。2工作站 CATS系统设置不同需求的工作站。其作用是提供系统与行车调度相关人员的人机对话接口，它包括行车调度员工作站、调度长工作站、维护和培训工作站等。（1）调度员工作站。根据调度线路的需要，设置不同数量的调度员工作站，一般为24个，调度员通过操作界面，向其控制区域内联锁集中站发送控制命令、现场信号设备实时状态、列
34、车运行轨迹等，也显示在对应的调度员工作站界面。（2）调度长工作站。调度长是全线列车运行控制的负责人，指挥全线的调度控制，其工作站可以纵观全线的列车运行，指挥相关的调度员进行调度控制。尤其在控制中心监控多条线路的情况下，调度长的全局指挥、集中管理尤为重要。（3）培训工作站。培训工作站，具有调度员工作站的相关功能，用于对调度员的培训。一般情况下，培训工作站放置于调度室，它运行于“固定的列车运行图仿真程序”状态，可以模拟系统的控制，也具备录放功能；特殊情况下，当调度员工作站发生故障时，也可由培训工作站替代。如图6-2所示，有些线路另外设置培训服务器，并且培训工作站也不安置在调度室，这样更有利于对调度
35、员的培训。（4）维护工作站。维护工作站提供系统监测，以利于管理人员进行系统维护。3计算机局域网 以太网是计算机局域网的一种形式，它将系统控制服务器、通信前置服务器、所有的工作站、运行图绘图仪、打印机等连接起来。整个网络由两个冗余以太网络组成，每个网络设有以太网转换器，当其中一个网络节点或网络线故障，或网络更换设置时，其冗余网络可以继续工作。两个互为冗余的网络，对工作站而言都是有效的，它们始终处于工作状态。4表示盘 设置于控制中心、行车调度员正面、挂壁式的大表示盘，显示全线的线路及车站布置，它可以监视全线控制区域的列车运行轨迹，显示道岔、信号机、轨道电路等信号设备的状态、站控/遥控状态、终端折返
36、站的折返模式等。其静态信息通过绘于模块的图形、字符来表示，而与行车相关的动态信息用单个或多个组合的彩色LEDS显示。随着计算机技术的发展，近年来，有些线路已利用大屏幕的背投显示屏，来替代模块式拼缀的大表示盘，其实时性更好，也使显示更具灵活性。5其他终端及外设 根据需要，系统还配置软件工作终端，用于管理和维护CATS软件系统；时刻表维护终端，用于时刻表的建立和维护；运行图绘图仪，用于绘制计划运行图和实际运行图；命令记录打印机，实时打印调度员输入的控制命令和告警信息；报告打印机和维护打印机，用于打印时刻表，各种运行报告及数据文件等。（二）数据传输系统（DTS）数据传输系统，用于控制中心与联锁集中站
37、信号设备室之间的双向信息传输，它借助于光缆传送，一般速率不小于2400b/s。数据传输 系统是一个全双工系统，系统包括控制中心和各集中站信号设备室的通信服务器、调制解调器以及车辆段的ATS远程终端。ATC系统的数据传输网络可以是信号系统独立设置，也可以纳入通信的传输系统。如图5-5所示为ATS数据传输系统示意图。图5-5 ATS数据传输系统示意图 DTS的主要功能是：控制中心向联锁集中站信号设备室发送控制命令，如排列进路、设置信号控制方式、停站时间、目的地号、运行等级、“跳停”命令等；联锁集中站信号没备室向控制中心传送其采集的现场设备状态信息，包括轨道电路、信号机、道岔的状态信息以及列车运行状
38、态信息，控制中心以12s的扫描周期，更新现场设备和列车运行的状态信息。DTS还具有数据传输误差检测功能，若在传输中连续出现两个故障，会及时发出报警信息。DTS系统一般由一个光纤网络和通信网络接口组成，网络接口包括光纤接线器和用来连接主光纤环的数据单模光纤，以便在中枢网络中同时传输多种数字信号，而且光纤网络构成一个反向旋转冗余环。在集中站信号设备室的网络接点之间，两根单模光纤构成A、B两个链路环配置；两个路径以相反方向运行，当一条路径故障，另一条会自动在线；如果两个网络接点之间的两条路径都断开，那么，相邻网络节点会“回绕”，以最大限度地保持网络工作，提高系统的可靠性。DTS系统在各联锁集中站信号
39、设备室的非安全逻辑处理器之间。提供非安全信息的通信通道，而站间联锁控制器之间，提供安全信息的通信通道；另外它还包括联锁控制器与车地信息交换单元之间的通信通道，从而确保控制中心与各联锁集中站信号设备室之间、相邻联锁集中站信号设备室之间以及信号设备室逻辑处理器与联锁控制器和“车地通信控制器”之间的直接通信。（三）ATS的软件结构 不同的ATS系统，其软件结构各不相同，一般分为系统软件和应用软件两大部分。我们以某条实际运用的ATS系统为例，介绍其相对应的软件系统。1系统软件 （1）VAX系统控制及通信前置服务器系统，配置了相关公司的操作系统，它是一个实时虚拟存储，并基于硬盘的多用户操作系统，它配置了
40、以FORTRAN语言为操作语言的数据库，以及编辑器、编译软件和连接程序等各种软件包。（2）SUN工作站，配置了SUN公司的UNIX操作系统，它是一种分时的、基于硬盘的多用户操作系统，它还配置了WINDOWS窗口系统和数据库，同时配置相关的编辑器、编译软件和连接程序等各种软件包。2应用软件 （1）VAX计算机中应用软件的主要部分是采用一种结构化的FORTRAN语言FIECS编写，其余部分采用汇编语言编写，同时使用FORTRAN数据库，存储列车监控数据，供各种执行程序使用。根据数据的变化属性，分成静态数据库和动态数据库。（2）SUN工作站中应用软件，主要采用C语言编写，它是一种结构化的程序设计语言
41、，也部分采用汇编语言。用数据库来存储列车监控数据，并通过以太网与VAX计算机中的数据库交换信息，使两个数据库中的信息保持一致，而且使各工作站的数据库信息保持一致。（3）使用WINDOWS窗口系统，可形成一个醒目的图形用户界面，其中有站场图形窗、时钟窗、用户等级选择窗、运行模式选择窗、登录/退出窗口等，这些图形窗口都配有中文界面，以便于运行人员的操作。（4）VAX计算机中的应用软件与SUN计算机中的应用软件，虽然对应于不同的硬件系统和操作系统，但它们在功能上是相互兼容的，共同组成一个完整的ATS软件系统，形成一个高效、完整的ATS数据处理流程；另外，ATS的软件系统采用模块化设计，以其功能为模块
42、划分为基础，所以整个软件系统由许多相对独立的功能模块组成。二、车辆段设备 （一）ATS分机 车辆段设一台ATS分机，用于采集车辆段内存车库线的列车占用情况及进/出车辆段的列车信号机的状态，并在控制中心显示屏上给出以上信息的显示，以便控制中心及车辆段值班员及车辆管理人员了解段内停车库线列车的车次及车组运用情况，正确控制列车出段。（二）车辆段终端 车辆段派班室和信号楼控制台室各设一台终端，与车辆段ATS 分机相连，根据来自控制中心的实际时刻表建立车辆段作业计划。三、车站设备 车站分集中联锁站和非集中联锁站，其设备组成有所不同。（一）集中联锁站设备 集中联锁站设有一台ATS分机，是ATS与ATP地面
43、设备和ATO地面设备的接口，用于连接联锁设备和其他外围系统；并采集车站设备的信息，传送控制命令，使车站联锁设备能接收ATS系统的控制，以实现车站进路的自动控制。为从联锁设备取得所需数据，它配备了采用可编程控制器的远程终端单元。由于其采用模块化设计，扩展十分容易。它还控制站台上PIIS的列车目的显示器、列车到发时间显示器和发车计时器DTI。车站ATS设备的功能有：（1）根据计划时刻表及列车运行情况，自动控制及办理管辖范围内的列车进路，包括进、出正线，终端站折返进路等；（2）接收、存储其管辖范围内当日的列车计划时刻表；（3）根据计划时刻表自动控制列车到站及出发时刻；（4）特殊情况下，可以按控制中心
44、设定的运行间隔控制列车运行；（5）采集管辖范围内的所有各车站的列车运行信息、设备工作状态，并将这些信息送至控制中心ATS；（6）实现本管辖范围内的列车车次追踪；（7）控制ATO地面设备，向列车传送运行控制信息；（8）控制无道岔车站的RTU设备，并向相邻的ATS设备传送有关信息。（二）非集中联锁站设备 非集中联锁站不设ATS分机。非集中联锁站的PTI、PIIS和DTI均通过集中联锁站的ATS分机与ATS系统联系。有岔非集中联锁站的道岔和信号机由集中联锁站的计算机控制，通过集中联锁站的ATS分机接收ATS系统的控制命令。四、列车发车计时器（TDT）TDT设备设于各站，为列车运行提供车站发车时机、列
45、车到站晚点情况的时间指示，提示列车按计划时刻表运行。正常情况下，在列车整 列进入站台后，按系统给定停站时间倒计时显示距计划发车时刻的时间，为零时指示列车发车。若列车晚点发车，则TDT增加停站时间的计时。在特殊情况下，若实施了站台扣车控制，TDT给出“H”显示；如有提前发车命令，TDT立即显示零；列车通过车站时TDT显示“”。五、列车识别系统（PTI）PTI设备是ATS车次识别及车辆管理的辅助设备，其由地面查询器环路和车载应答器组成。地面查询器环路设于各站。PTI设备用于校核列车车次号。当列车经过地面查询器时，地面查询器可采集到车载应答器中设定的列车车次号，并经车站ATS设备送至控制中心，校核是
46、否与中心计算机列车计划中的车次号一致，若不一致则报警并进行修正。六、CATS系统的用户等级、运行模式和功能配置 （一）用户等级 根据需要，CATS系统可设置系统管理员、系统维护员、调度长、调度员、时刻表管理员和车辆调度员等用户等级。1系统管理员 负责整个系统的正常运行，它能选择任何一种用户等级，并能执行所有的功能，在用户等级中级别最高。2系统维护员 负责整个系统软、硬件设备的维护，所以其用户等级及执行的功能都类同于系统管理员。3调度长、调度员、时刻表管理员以及车辆段管理员 这四类用户都是系统的使用者，以控制列车的运行。根据其担负职责的不同，其功能配置也有所不同。（二）CATS系统运行模式 CA
47、TS系统主要有三种运行模式：在线控制、模拟运行和运行复示。1在线控制模式 在线控制模式是CATS系统的主要运行模式，它监督与控制实际的列车运行，该模式下，系统的主、备控制服务器及通信前置服务器等，都处于工作状态。2模拟运行模式 该模式运行于模拟在线运行状态，主要用于系统调试、演示和培训，它模拟在线控制运行的所有功能，但与现场设备没有联系，也即不能向现场发送控制命令，也不接收现场的设备状态信息。模式运行时，至少需占用一台工作站和一台系统控制服务器，因此该模式的运行，会影响在线控制模式中备机的运行。3运行复示模式 运行复示模式下，系统可以重新回访72h之内的全部运行记录，再现系统的运行情况，也可选
48、择其中任一小时和当前时刻的前一小时的运行记录，其速度可以调整，也可按事件回访，或按秒回访。对在线运行和模拟运行的运行记录，均可以回访。运行复示模式只占用一台工作站，所以不会影响在线运行的控制。（三）功能配置 （1）时刻表功能。时刻表功能的作用是建立和维护时刻表。时刻表管理员有权使用运行时间及运行等级数据库，维护员也可以使用该功能，但它只能维护时刻表功能的正常使用，而不能修改时刻表中的有用数据。具体的时刻表功能如下：建立基本时刻表，即创建一个基本时刻表，输入时刻表数据；安装基本时刻表，即把一个编辑好的基本时刻表安装到CATS数据库；修改基本时刻表，即打开一个基本时刻表，然后修改表中的数据；恢复基
49、本时刻表，即将现行的时刻表恢复成基本时刻表；传送基本时刻表，将基本时刻表从主机传送到备机或反之；打印基本时刻表，将基本时刻表通过打印机输出；解释基本时刻表，将基本时刻表加上一些注释，说明其特点和用途。（2）报告功能。报告功能的作用是将系统的运行记录、时刻表数据分类等，按一定的格式打印输出。根据需要可分为：每日运行报告、历史运行报告、时刻表偏差报告、列车司机运行报告、车辆里程报告、ATP切除报告、时刻表报告、运行时间报告及运行等级报告等。（3）根据不同的用户等级，其使用的软件工具功能也不尽相同，调度长和调度员只能使用一部分监视系统和列车运行状态的软件工具的功能。而系统管理员及系统维护员能使用全部
50、的软件工具的功能，也有权访问UNIX以及关闭ATS软件系统。七、对ATS系统的基本要求 （1）同一ATS系统可监控一条或多条运营线路。多条运营线路共用ATS系统，可实现相关线路的统一指挥，并且也有利于实现资源的共享。监控多条运营线路时，应保证各条线路具有独立运营或混合运营的能力。（2）运营线路上的车站应纳入ATS系统监控范围，涉及行车安全的应急直接控制应由车站办理。车辆段、停车场可不全部列入系统监控范围。（3）ATS的计算机及网络系统应采用冗余技术，应设调度员工作站、调度长工作站、时刻表编辑工作站、工程师工作站以及其他必要的设备。调度员工作站的数量，根据在线列车对数、线路长度和车站数量等因素合
