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摘要：随着我国经济和科学技术的日益增强，城市轨道交通也同时迎来了一个蓬勃发展时期。目前国内的大中城市已经修建了很多地铁线路，鉴于地铁的准时、快速等特点已成为人们日常生活出行的重要组成部分。因地铁客流量巨大、运营间隔时间短、站间距小，传统的依靠技术人员操作实现其整体运行的方式已经不能满足目前的功能需求，故必须由列车自动控制系统（ATC）来实现行车指挥，从而使列车在高密度行驶下确保安全并尽可能的缩短行车间隔。本文系统地阐述了ATP、ATO、ATS、CBI的功能及其特点。
关键词：列车自动控制系统；研究
1列车自动控制系统综述
列车自动控制系统（ATC）是一种采用先进的通信、计算机技术、连续控制、监测列车运行的信号系统。它可分为地面和车载两个部分，地面设备可以产生列车控制所需的基础数据，车载设备通过地面设备传来的信息进行运算后对列车进行自动控制。
2列车自动控制系统的构成
ATC主要由四个子系统构成：列车自动防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）、列车自动监控系统（ATS）、计算机联锁系统（CBI）。
2.1列车自动防护系统（ATP）
ATP子系统由轨旁设备和车载设备组成的保证列车运行安全的设备，提供列车运行间隔控制、超速防护、车门和站台门监督等安全防护功能，系统采用连续速度-距离曲线控制模式进行列车控制，符合故障-安全原则。系统应采用高可靠性、高安全性硬件结构和软件设计以及必要的硬件、软件冗余措施来确保系统的高可靠性和高安全性。
2.1.1运行间隔控制
系统实现前方列车与后续列车之间的最小安全追踪间隔距离计算，采用移动闭塞方式，在维持系统安全性的同时，通过改良的位置分辨率和移动授权更新率，来提供更大的运能，缩短列车间间隔距离。
2.1.2列车安全定位
列车安全位置是车载ATP在考虑各种不确定因素后计算而来的列车位置，位置信息包括逻辑区段的ID以及逻辑区段的偏移包络，ATP计算的位置包括最大车头、最小车头、最小车尾、最大车尾四个元素：
图：列车安全位置示意图
车载ATP的安全定位功能，主要分为定位初始化、定位更新、位置校准、定位故障检测四个部分组成。
2.1.3列车安全测速
列车速度是列车间隔和超速防护的基础，为了确保测速信息安全，车载ATP采用2个速度传感器和测速雷达进行安全冗余的测速机制。测速设备的测速精度参数满足对列车控制精度的要求。
2.1.4车门状态监督
车载ATP从车辆接口获得“所有门关闭且锁闭”状态输入。门旁路开关用来旁路车门关闭且锁闭的信号。
在车门未旁路状态下，车载ATP检测到车门为非关闭且锁闭状态，如果列车处于停止状态，车载ATP会施加全常用制动，防止列车移动。如果列车处于运动状态，在（自动驾驶）AM和（人工驾驶）RM模式下，系统可采取多种措施来监督列车车门的状态。
2.2列车自动驾驶系统（ATO）
列车驾驶有多种模式，其中在自动驾驶模式下，由ATO子系统代替司机完成列车牵引、制动、开关门等操作，实现根据线路条件、运营计划等信息自动完成车站定点停车、定时发车、站间驾驶、车门控制以及相应调度安排的功能。
2.2.1列车上电自检
ATO系统将配合ATP进行控车接口测试：通过与维护系统的通信，获取列车牵引、制动子系统的故障状态，从而判断列车控车接口是否测试通过。
2.2.2发车条件检查
处于AM模式下的列车在区间停车后，ATO子系统检测到ATP的发车授权且前方目标距离满足速度控制条件之后，将自动控制列车发车。
当ATO子系统输出牵引请求一定时间后检测到列车未按预期加速，ATO将输出制动请求并提示司机有牵引实施故障，并且需要司机重新按压发车按钮之后才会再次输出牵引命令控制列车发车。
2.2.3列车目标制动
ATO计算速度值或行驶距离的速度曲线。ATO根据当前机车和系统条件，使用控制曲线来确定机车行驶速度。ATO将基于当前的控制速度值来动态调整列车的速度。
在自动模式下，ATO依据调节速度值来管理牵引和制动。在程序执行车站停车过程中，ATO计算牵引和制动调节值以便能够使机车停在指定的车站停车点位置。
2.2.4开/关门
当ATO子系统检测到列车在站台停准（停车精度在±0.5米），如果门模式处于自动开模式并且ATS子系统未禁止自动门控的时候，ATO将向ATP子系统请求打开车门和站台门，然后由ATP子系统根据列车状态判断是否将开车门和开站台门请求分别发送至车辆和CI子系统。如果停车精度在0.5m至5m之间，需要人工切换驾驶模式为CM模式或RM模式，按照动车要求对列车位置进行调整，当列车调整结束停车到位后，以人工方式开门。
2.2.5其他功能
ATO子系统还具备跳停、扣车等功能。
2.3列车自动监控系统（ATS）
ATS子系统主要是用于监控列车运行状态，采用软件方式实现通信及列车运营自动化管理。它是通过计算机来控制列车行车的一套行车指挥系统。在控制中心ATS系统根据计划运行图和列车实际情况实时调整运行图，控制指挥列车行车。列车的实际运行情况，由ATS进行实时数据采集，编制实际运行图并完成各种数据的统计、打印等功能。
2.4计算机联锁系统（CBI）
CBI子系统主要是用于对轨旁设备进行控制，采用计算机技术通过对轨旁设备的信息采集及操作人员的操作命令进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔、应答器等进行控制。
3．展望ATC系统的未来发展趋势
伴随着社会发展和轨道交通的发展需要，在保证安全的前提下提高运输效率也越来越紧迫，目前采用车-地通信、运算的方式还有很大空间提升。畅想下一代ATC的发展采用车-车通信，实现“无缝闭塞”。
参考文献：
[1]中华人民共和国铁道部。铁路信息化总体规划[Z]北京：中华人民共和国铁道部2017
[2]城市轨道交通论文集[M]北京：中国铁道出版社 2002
论文作者:付雯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/10/1
标签：列车论文; 子系统论文; 系统论文; 车门论文; 速度论文; 间隔论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第25期论文;