地铁列车自动运行系统的分析与设计(1)
2015-11-13 01:03
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摘 要 对我国现有的北京、上海、广州的地铁列车自动运行系
摘 要 对我国现有的北京、上海、广州的地铁列车自动运行系统进行分析、比较,并指出了国产化列车自动运行系统的设计思路。关键词 地铁,列车自动控制系统,列车自动运行系统,国产化 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(A TC) 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(A TO) 能模拟有经验的司机完成驾驶列车的任务。A TO 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A TO 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A TO 系统技术特点。
1 A TC 与A TO 简介
A TC 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。A TC 系统包括三个子系统:列车自动监控系统(A TS) ,列车自动保护系统(A TP) 和列车自动运行系统(A TO) 。
A TS 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。
A TP 子系统具有超速防护、零速度检测和车门限制等功能。A TP 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,A TP 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。
A TO 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。
A TO 从A TS 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A TO ,并显示相关信息。A TO 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,A TO 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A TS。A TS 根据列车信息,把运行信息传给车载A TO 。A TO 的工作原理图如图1 。
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图1 ATO 工作原理图
2 A TO 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A TO 设备(未使用); 上海地铁1 号线的A TO 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A TO 设备,在1999 年6 月正式运营。由于他们的A TO 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A TO 设备、A TO 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A TO 的设备国产化。
2. 1 北京地铁1 号线A TO 系统
1. A TO 设备
车载设备: 由设在列车每一端司机室内的A TO 控制器及安装在列车每一端司机室车体下的两个A TO 接收天线和两个A TO 发送天线组成。
地面设备:在各车站设备室内设有站台A TO 通信器PAC(Platform A TO Communicator) 。PAC 内存有至下两个车站的线路信息,并通过与L PU 或RTU 接口,得到来自A TS 子系统的控制命令。在各车站上下行站台以及进行A TO 折返的折返线处轨道上,设有Xd 或X2 环路及Rd 环路。列车在车站停车期间,经联锁电路及轨道电路的有关条件控制向室外环路发送。
2. A TO 需求数据与传输通道
在A TO 数据获取的过程中,车载A TP 接收安全信息。安全信息由列车当前运行区段的AF 900 轨道电路传送,采用低频脉冲调幅方式,有8 种不同的调制频率,6 种用于A TP 速度命令,2 种用于门控命令。另外,车载TWC 系统接收地面TWC 信息。该信息一般是非安全控制功能数据, 诸如运行等级、列车号、目的地和跳停等。该信息采用FSK 调制方式,通过地面TWC 设备向列车发送。最后,车载A TO 接收来自车载A TP 、TWC 的信息和标志线圈的信息。
