电子期刊论文解析地铁列车自动运行系统(2)

　　1. A TO 设备

　　车载设备:主要包括A TO 主控制器,以及车底的A TP/ TWC 接收线圈、TWC 发送天线( TWC 为车-地通信子系统) 、对位天线、标志线圈。

　　地面设备:包括每个车站A TC 设备室内的车站停车模块以及沿每个站台布置的一组地面标志线圈。

　　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。

　　3. 控制策略

　　速度调节:A TO 与A TP 配合调节速度。A TP 共设6 个速度命令,即20 、30 、45 、55 、65 、80 km/ h 。A TC 系统具有4 个A TS 运行等级,对应于A TP 的各个速度命令有相应的修正速度。参考速度就是接收到的A TP 速度命令、A TS 运行等级的修正速度及定点停车速度曲线三者中最小的速度。A TO 根据轨旁接收的运行等级信息获得运行速度信息, 并调节车速、加速度和程序减速度,以符合所接收的运行等级。在检出限制速度变低并在正常的制动条件下,如果车速大于现在新的速度命令,则以制动减速度0. 97 m/ s2 启动常用制动。A TO 子系统利用闭环反馈技术进行调速,即将实际车速与参考速度之差作为误差控制量。通过牵引/ 制动线对列车实施一定的牵引力或制动力,使误差控制量为零。

　　车站停车:车载ATO 系统将修正程序停车曲线,以符合所接受的运行等级。精确的车站停车是通过应用轨道电路ID 和边界的转换以及车站的环线来实现的。应用轨道电路的ID 来确定正确的停车曲线的起点。列车经过站外350 m 处的第一对地面标志器时,定点停车曲线便由此启动。定点停车曲线是建立在一个固定减速率基础上的。当ATS 速度与定点停车曲线速度相同时,列车转入定点停车控制模式。列车经过150 m 、25 m 处的地面标志器时,它离开最后停车点的距离信息被不断更新。列车经过8 m 处的有源地面标志器上方,并收到由该标志器发送的信号,列车即刻转为定位停车模式,实施全常用制动,将车停住。车辆对位天线与地面对位天线对齐。

　　运行时间的调整:主要是通过选择不同的运行等级来实现。惰行模式已经包含在运行等级中。

　　运行模式的改变:ATC 系统的逻辑要求是必须在列车停下时才可以进行转换,否则将导致一次紧急制动。

　　2. 3 　广州地铁1 号线ATO 系统[4 ]

　　1. ATO 设备车载设备:主要包括ATC 设备机架、速度表、

　　控制台、ATP 接收天线、PTI 发送天线。地面设备:包括车站交叉环线和PTI 环线。

　　2. ATO 需求数据与传输通道

　　由于广州地铁采用FTGS 数字频率轨道电路, 因此能传送报文信息。地面传送给列车的数据全部经轨道电路由车载ATP 接收。ATO 需要的信息主要通过车载ATP 获得。包括经ATP 处理过的信息(实际速度、运行方向、实际位置、列车长度、限速命令、制动减速度,附加信息:下一区段精调、停车位置、车站停车),以及ATS 经过ATP 传给ATO 的信息(门控、到下一站的时间、车站号、车次号、目的地号、轨道电路号) 。报文由所有类型的电码按照一定的次序组成,是由轨道电路循环发送的。

　　3. 控制策略

　　速度调节:ATO 接收到来自ATP 的带四个标志点的速度命令信息(包括最大速度、第一限速、第二限速和入口速度的起点、终点、速度值),计算列车要求的运行速度。ATO 按照时刻表和运行需要提供三种模式曲线:最大允许曲线,常规速度曲线(较最大速度曲线下降10 %) ,节能速度曲线(较最大速度曲线下降20 %) ;然后根据各种线路情况、车辆信息,计算所需牵引力或制动力,使列车到达要求速度。列车设定了最大加速率,以便列车平稳运行。控制算法中有一条警告曲线,总比ATP 的最大允许速度曲线低一点。当超过警告曲线,则报警。

　　车站停车:车站内的位置调整点由多交叉的环路提供,如图2。环路的头和尾是所谓的环路边界。相对应地车站中间的环线交叉是用来确定距离的,一般的距离是6 个枕木间距。另外还定义一些粗调点,它们间的距离减至3 个枕木间距且四个一组。

　　图2 　定点停车交叉环线

　　ATP 车载设备能接收到这些交叉点,并把每个交叉点的处理信号传给ATO 。ATO 计算每个交叉点间的距离。粗调点只有在期望的位置窗口内才能被识别到。假如识别到粗调点,则下一个交叉点便可用作位置同步。这些交叉点的位置已预设在ATO 中。

　　巡航/ 惰行是ATO 的一项辅加功能。时间充裕的话,可以采用巡航/ 惰行来调整运行时间,节省能源。

　　正线上改变运行模式:在列车运行中的任一时刻,司机可以通过移动操纵杆使之脱离零位,从而进行人工驾驶。在任何时候和任何驾驶阶段, ATO 给出可以进行ATO 驾驶的显示,司机通过移动操作杆,使之进入零位置并贝压ATO 启动键, 列车的运行模式变为ATO 模式。

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