地铁列车自动运行系统的分析与设计

　　对于城市轨道交通系统高效率、高密度的要求来说,列车自动控制系统(ATC)是必不可少的。其中一个重要的子系统列车自动运行(驾驶)系统(ATO)能模拟有经验的司机完成驾驶列车的任务。ATO子系统利用地面信息实现对列车牵引、制动的控制,使列车经常处于最佳运行状态,提高乘客的舒适度,提高列车准点率,节能能源。

　　许多国家都在研究ATO系统,且取得了一定的成绩。我国在此项技术上尚属空白。本文将对比分析三套ATO系统技术特点。

　　1　ATC与ATO简介

　　ATC是一套以安全和效率为目的、调节列车运行间隔的自动控制设备,通过车载设备、地面设备、车站和控制中心组成的控制系统完成列车运行控制。ATC系统包括三个子系统:列车自动监控系统(ATS),列车自动保护系统(ATP)和列车自动运行系统(ATO)。

　　ATS子系统实现监督、引导列车按预定的时刻表运行,保证地铁运行系统的稳定性。它通过转换道岔建立发车进路,并向列车提供由控制中心传来的监督命令。

　　ATP子系统具有超速防护、零速度检测和车门限制等功能。ATP提供速度限制信息以保持列车间的安全间隔,使列车在符合限制速度的标准下运行。在打开车门前,ATP先检查各种允许打开车门的条件,检查通过后,才允许打开车门。

　　ATO子系统能自动调整车速,并能进行站内定点停车,使列车平稳地停在车站的正确位置。

　　ATO从ATS处得到列车运行任务命令。其信息是通过轨道电路或轨旁通信器传送到列车上的。信息经过处理后传给ATO,并显示相关信息。ATO获得有用信息后,结合线路情况开始计算运行速度,得出控制量,并执行控制命令,同时显示有关信息。到站后,开门条件允许后,ATO打开车门。停站期间,列车通过车-地通信系统把列车信息传送给地面通信器,然后传到ATS。ATS根据列车信息,把运行信息传给车载ATO。ATO的工作原理图如图1。

　　图1　ATO工作原理图

　　2　ATO系统技术特点比较

　　20世纪90年代初,北京地铁1号线部分列车安装了英国Westinghouse公司的ATO设备(未使用);上海地铁1号线的ATO设备则是从美国 GRS公司引进的,并于1996年11月开始在全线试用。广州地铁1号线引进的是德国Siemens公司的ATO设备,在1999年6月正式运营。由于他们的ATO系统设计不尽相同,因此有必要对不相同的地方进行比较(主要是ATO设备、ATO需求数据与传输通道和控制策略),然后分析各种设计的特点,以利于ATO的设备国产化。

　　2.1　北京地铁1号线ATO系统

　　1.ATO设备

　　车载设备:由设在列车每一端司机室内的ATO控制器及安装在列车每一端司机室车体下的两个ATO接收天线和两个ATO发送天线组成。