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厦门地铁培训资料-车载信号部分综述.pdf
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第三篇 车载信号部分
第一章 车载信号系统
第一节 概述
厦门一号线的信号系统是从卡斯柯公司引进的 Urbalis888 设备,主要由以下子系统组成:
➢ ATS 子系统;
➢ ATP/ATO 子系统;
➢ 计算机联锁(CBI)子系统;
➢ 信号集中监测子系统;
➢ 数据通信(DCS)子系统。
其整体结构如下:
控制中心 车辆段/停车场
MSS
ATS-WS
CBI
LATS
ZC
CBI
AC
继电
设备
车辆段
试车线
继电
设备
其它
AC
CBI
LC
ATS-WS
AC
车辆段
培训中心
ATS-WS
继电
设备
AP
CC
ZC
LATS
DTI
停车场
备用控制中心
CATS
MSS
CATS
MSS
DCS冗余通信网络
非设备集中站
ATS-WS
MSS
CBI
LATS
ZC
仅设于镇海路
站、杏锦路
站、岩内北广
场站
LC
仅设于
岩内北
广场站
IBP
DTI
ESB
ESB
PSD
AC PM
RB
AC AC
RB
LEU
I/
O
PSD
AC
CC
ATS-WS
停车场
维修中心
无线通信
系统
DCS AP
MSS
DCS AP
设备集中站
AC 继电设备
DTI
IBP
2.4GHz
自由无线
I/
O
CC
信号机
信号机
RB
图 1.1.1 Urbailis888 线路总体结构
车载的 CBTC 网络是冗余的,分别用蓝色和红色画出。它由两个车载控制器、两个司
机显示单元、两个调制解调器(每端安装两个无线 DCS 天线)、两套编码里程计和两个信标
天线以及信号相关按钮和指示灯等组成。
CAB1
MVB bus
Switch
DCS
Switch
modem
VIOM
DL
CORE
CAB2
desk
DCS
modem
Switch
VIOM
CORE
Switch
DL
Ethernet Network
Repeater
Repeater
Repeater
Repeater
desk
信标天线
编码里程计
2 个 DCS
天线
2 个 DCS
天线
编码里程计
信标天线
图 1.1.2 车载结构
第二节 车载信号设备功能介绍
车载 ATP/ATO设备的具体功能介绍如下:
一、 ATO 的功能:
列车自动驾驶(ATO)子系统可以驾驶列车,根据 OCC 的调整命令并考虑所有最严格的速度
限制,向车辆发送牵引和制动命令。ATO 子系统可以平稳的驾驶列车以确保乘客的舒适度。
(一) 驾驶模式转换
驾驶模式间的转换符合安全、高效、操作简单的原则,人机界面友好、可操作性强,确保
驾驶模式转换时列车运行的安全。
(二) 自动驾驶功能
1 自动驾驶
列车自动驾驶是 ATO 的主要功能,ATO 生成速度控制命令并发送到列车的牵引和制动系
统。
此功能可以确保:
➢ 与 ATS 和 ATP 子系统结合,高效经济地实现列车自动驾驶、自动折返。
➢ 在车站和折返线精确平稳停车;
➢ 在 ATP 的保护下,根据 ATS 的指令实现对列车的自动驾驶,自动完成对列车的站台
精确停车、开启和关闭车门及屏蔽门、离站启动、牵引、惰行以及制动的合理控制,
并确保达到设计间隔及旅行速度。
➢ ATO 驾驶的列车在线路上(特别是上坡、下坡、变坡点)运行将避免不必要的牵引变
换,使列车运行保持平稳,保证 乘客的舒适度。
➢ 根据列车前方的安全约束点控制列车运行。
➢ 采用有效的技术措施实现列车在车站的定点精确停车。ATO 自动驾驶时的车站停车精
度误差满足停车精度指标要求。 ATO 子系统可使列车在折返线和存车线实现定位停
车。
➢ 列车最高 ATO 推荐速度值与土建限速(任何情况下不允许超过的限速值)之差不大于
8km/h。
2 车门/屏蔽门(安全门)管理
该功能旨当列车完全停靠在站台区且满足停车精度要求的条件下, ATO 系统给出对应车门
和屏蔽门的开门信号。当列车停站接近发车时间,ATO 系统给出关门信号;一旦获得车门和屏
蔽门关闭信号,在 ATP 的允许下,ATO 系统人工启动列车运行。
ATO 在车站进行车门管理。其原理是,当 ATP 检测到列车已停稳且位置正确后,授权 ATO
将站台侧的车门打开。ATO 随后将指令发送给车辆,然后打开站台侧的车门。
当列车以自动驾驶模式在车站停车时,如果门模式开关( DMS)没有在“人工”位置上,开
门由 ATO 在 ATP 的监控下自动控制。
一旦检测到列车停靠正确,且满足所有其他安全条件,ATP 子系统将向 ATO 子系统发出车
门开门操作的授权。根据“门模式开关”的位置,有以下 3 种开关门方式:
➢ 当门模式开关在“自动”位,ATO 向车辆发送车门开门命令并在 DMI 上向司机显示“车
门开门”信息,停站时间结束后,ATO 向车辆发送关门命令,并在 DMI 上向司机显示
“车门关门”信息。当检测到车门关闭并锁定,则 ATP 授权列车可以发车(在授权任何
列车运行之前对车门状态的安全控制),司机按压“发车”按钮后发车;
➢ 当门模式开关在“半自动”位,ATO 向车辆发送车门开门命令,停站时间结束后,ATO
通过 DMI 显示指示司机关闭车门。司机则按压“车门关门”按钮,向车辆发送车门关门
命令。当检测到车门关闭并锁定,则 ATP 授权列车可以发车(在授权任何列车运行之
前对车门状态的安全控制),司机按压“发车”按钮后发车;
➢ 当门模式开关在“手动”位,司机手动打开车门,停站时间结束后,ATO 通过 DMI 显示
指示司机关闭车门。司机按压 “关门”按钮,向车辆发送车门关门命令。当检测到车门
关闭并锁定,则 ATP 授权列车可以发车(在授权任何列车运行之前对车门状态的安全
控制),司机按压“发车”按钮后发车。
开左门或开右门符合站台的位置和运行方向。
3 调整功能
ATO 子系统是自动控制列车运行的设备。在 ATP 子系统的安全保护下,根据 ATS 子系统
的指令,实现列车的自动驾驶和列车在区间运行的自动调整功能,确保达到要求的设计间隔及
旅行速度,并实现列车的节能运行控制等。
(1) 发车
停靠在车站的列车 ATO 子系统通过连续车地通信接收其发车时间。
对于列车的发车,由司机负责在 ATP 模式下启动列车;或在 ATO 模式下按压 ATO 启动按
钮。停站时间到后(或如果要求立即发车,并在收到发车时间后),ATO 系统在 DMI 上显示“列
车发车”信息以提示司机。这在收到自 ATP 系统发送的所有车门关闭并锁闭的安全信息后才具
备条件,即 ATP 授权发车。
若 ATO 子系统未收到发车调整时间命令,司机仍可在 ATP 模式下启动列车,或可在 ATO
模式下按压 ATO 启动按钮,并在 ATP 的授权下在车站发车。
列车在站时,ATO 模式下发车必须由司机按压 ATO 启动按钮至列车开始移动,防止列车在
车站的自动启动。
当列车在站间,由于前方的防护点为限制状态,ATO 控制列车停车,当前方防护点变为允
许状态时,ATO 模式下发车必须由司机按压 ATO 启动按钮至列车开始移动。
(2) 区间运行时间
ATO 自动驾驶列车功能充分考虑 ATP 安全限制(授权移动终点 EOA,限制信号机,限速)、
乘客舒适度及调整约束,以计算出一个满足上述所有要求的运行曲线。
在车站发车时,ATO 也可以从多个运行曲线中选择一个完全匹配发车和到站时间要求的运
行曲线。这些运行曲线包括全速运行曲线,中间运行曲线,非全速运行曲线。区间设置 CKP,
区间走行时分更精确。
在站间运行时,如果安全限制状态被更新,ATO 将立刻调整以遵守 ATP 能量控制的限制。
对于请求的列车运行,如果 ATO 认为有足够的移动授权(在站间运行期间,站间的约束点
为开放状态),则 ATO 应确保按要求的到达时间准时到站。如果约束点的状态在列车站间运行
期间发生变化,虽然 ATO 将始终试图按照其速度曲线运行以求准点到站,但站间运行时间完全
取决于这些约束点的变化。如果列车在站间运行时,接收到更新的调整命令,则 ATO 将确保此
更新符合列车牵引/制动能力,乘客舒适度要求和目标距离,然后应用此新的调整命令。如果由
于前述原因或安全约束而不能被应用此命令,则 ATO 将以全速运行曲线尽快运行至下一个运营
停车点。
典型的调节策略如下图所示:
永久限速
运行方向
Profile
全速运行曲线
符合到站时间的速度曲线
目标点
列车
Untight speed profile
非全速运行曲线
非全速运行曲线
CKP 2CKP 1
车站 A
度
速
CKP 3 CKP 4 CKP 5 CKP 6
车站 B
车站
位置
图 1.2.1 参考运行
上图中,目标运行时间处于全速运行曲线和非全速运行曲线之间。 ATO 子系统根据不同的
条件选择运行工况,确保列车按照运行图规定的时分运行,在正常运行情况下区间走行时分误
差不大于±2 %。
(3) 区间停车
在 ATO 驾驶模式下,区间停车为智能控制,采用一次制动模式保证乘客的舒适性;列车在
区间停车后,当 ATP 允许列车运行时,需按压按钮启动列车。
(4) 提前发车
值班员随时可向列车发送一个提前发车指令,以命令列车只要 ATP 授权列车安全发车(车
门关闭并锁闭)就立即离站。在此情况下,ATO 可立即发车。
(5) 扣车
CBTC 模式下,ATS 发出扣车命令时,ATP 子系统通过车地通信设备向列车发送相应的列
车控制命令信息,ATO 子系统应能保证列车在本车站停车且保持制动,直至从 ATS 收到发车命
令为止。在扣车期间,由于暂时不发车,故车门保持敞开。
扣车解除将自动触发关闭车门操作(由 DMI 显示提醒司机人工关闭车门,或由 ATO 控制自
动关闭车门)。
(6) 跳停
跳停功能能够阻止 ATO 在下一车站停车。接收到 ATS 的请求之后,系统在 DMI 屏幕上显
示通知司机。
(7) 其他功能
ATO 子系统具有自诊断功能,发生故障时立即向司机报警,根据故障性质可实施常用制动
和紧急制动。同时记录和分析故障报警信息,并能将报警信息传至中央 ATS 子系统设备。
自车辆段进入正线运行的列车出库之前具备对车载 ATO 设备的静态测试功能,并能对检测
的结果进行记录。
车载 ATO 故障后,列车可人工或自动转换为 ATP 监督下的人工驾驶模式。
自车辆段/停车场进入正线运行的列车出库之前对车载 ATO 设备的自检测试功能(包括车载
软硬件、系统内部接口、车-地通信设备等),并对检测的结果进行记录和对异常情况报警。
在列车从车库出发准备投入运营前完成车载 ATO 设备的自诊断,并在驾驶室车载显示单
元上给出诊断结果的显示。
车载 ATO 设备记录和统计的内容包括事件的时间和日期,至少可以保存 72 小时,其主要
内容包括但不限于:
➢ ATO 设备报警类别;
➢ 车-地通信报警类别;
➢ 牵引/制动指令及状态;
➢ 车载设备的计算速度曲线及实际运行速度曲线;
➢ 车载设备所接收到的地面信息;
➢ 车站通过(跳停);
➢ 定点停车超精度范围显示及报警记录;
➢ 停车误差<0.3m 时记录,停车误差≥0.3m报警,并统计停车误差的分布概率;
➢ 运行时分及故障统计
(三) ATO 设备地面故障
当某一区域的轨旁移动闭塞 ATO 设备故障或连续式车 -地通信失效时,车载设备产生报
警、并安全停车。
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