任務(wù)三：列車自動駕駛(ATO)系統(tǒng)課件

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培訓(xùn)目標1.掌握ATO系統(tǒng)基本功能2.了解ATO系統(tǒng)基本工作原理3.掌握ATO與ATP的關(guān)系4.了解駕駛模式及轉(zhuǎn)換任務(wù)三：列車自動駕駛（ATO）系統(tǒng)2023/6/29Page2ATO為非故障-安全系統(tǒng)。其控制列車自動運行，主要目的是模擬最佳司機的駕駛，實現(xiàn)高質(zhì)量的自動駕駛，提高列車運行效率，提高乘客的舒適度，節(jié)約能源。ATO系統(tǒng)是提高城市軌道交通列車運行水平(準點、平穩(wěn)、節(jié)能)的技術(shù)措施。ATP系統(tǒng)是城市軌道交通列車運行時必不可少的安全保障。

一、ATO系統(tǒng)基本概念2023/6/29Page3ATO系統(tǒng)實現(xiàn)列車自動駕駛，需要ATP系統(tǒng)和ATS系統(tǒng)提供支持。

ATP系統(tǒng)向ATO提供列車的運行速度、線路允許速度、限速和目標速度，以及列車所處位置等基本信息；ATS系統(tǒng)向ATO系統(tǒng)提供列車運行作業(yè)和計劃。ATO系統(tǒng)在站臺可精確對位停車，為乘客上下車提供便利條件，列車在站臺精確停車為站臺加裝安全門或屏蔽門提供了有利的條件。

一、ATO系統(tǒng)基本概念2023/6/29Page4二、ATO系統(tǒng)的組成ATO系統(tǒng)是非故障-安全系統(tǒng)由軌旁設(shè)備和車載設(shè)備組成1、軌旁設(shè)備由地面信息接收發(fā)送設(shè)備（信號設(shè)備室內(nèi)）和軌道環(huán)線組成。地面設(shè)備接收列車車載天線所發(fā)送的信息，并把ATS有關(guān)信息通過軌道環(huán)線發(fā)送到線路上，由ATO車載設(shè)備接收和處理。

2023/6/29Page52、車載設(shè)備車載ATO模塊車載天線人機界面車載ATO模塊-列車自動駕駛的核心車載ATO模塊從車載ATP子系統(tǒng)獲得必要的信息，如列車運行速度和列車位置等，車載ATO模塊軟件對這些數(shù)據(jù)進行實時處理，計算列車當前所需的牽引力或制動力，向列車發(fā)出請求，列車牽引或制動系統(tǒng)收到請求指令后，對列車施加牽引或制動，對列車進行實時控制。

車載ATO模塊與列車的牽引和制動系統(tǒng)相互作用，實現(xiàn)列車在站臺區(qū)的精確對位停車。車載天線完成ATO系統(tǒng)的車載模塊與地面設(shè)備間的信息交換，以實現(xiàn)ATO系統(tǒng)與ATS之間的信息交換。

人機界面三、ATO基本功能1.車站發(fā)車控制功能在ATO模式下運行，列車駕駛員按壓發(fā)車按鈕起動列車運行，ATO根據(jù)ATP發(fā)送的控制速度和ATS發(fā)送的運行等級，自動運行到下一車站。

運行等級包括速度限制、加減速指令限制、及車站停車減速率運行等級數(shù)據(jù)中的速度和加減速限制并不安全（實際須收到車載ATP的限制）

具有惰行運行模式在ATO自動模式下，必須具備一定的條件，列車才能從車站出發(fā)：ATO模塊與ATP模塊通信正常有效的目的地ID

有效的司機ID

發(fā)車測試時未發(fā)現(xiàn)故障列車所處的軌道電路，能夠建立ATO模式其他必要的信息2.列車區(qū)間運行控制ATO車載模塊接收到從車載ATP發(fā)出的列車速度控制指令后，向列車的牽引系統(tǒng)或制動系統(tǒng)發(fā)出請求，以求施加牽引力將列車加速到控制速度，或施加制動力使列車減速至規(guī)定值，使列車的運行速度在一個較小的速度控制范圍內(nèi)波動。列車以接近ATP限速運行，有效提高列車運行效率，降低列車能耗，減少列車在牽引、惰行和制動之間的切換次數(shù)，有效提高乘客的舒適度。3.車站精確停車實現(xiàn)列車在車站站臺區(qū)精確?？浚梢杂行岣吡熊囘\行效率，有利于引導(dǎo)乘客上下車。列車實現(xiàn)車站精確停車，需要ATO車載模塊與列車的牽引系統(tǒng)和制動系統(tǒng)共同參與，相互配合。接近站臺時，ATO車載模塊實時對列車的速度進行采集和比較，并及時向列車的牽引系統(tǒng)和制動系統(tǒng)發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對列車速度的實時控制，追蹤實現(xiàn)列車精確停車。列車實現(xiàn)車站精確停車，可在站臺區(qū)安裝軌道環(huán)線，提高停車精度。列車在站臺精確停車，有利于在車站站臺設(shè)置屏蔽門或安全門，保障乘客安全候車。4.列車自動折返在ATO運行模式下，可以實現(xiàn)在運營線路兩端實現(xiàn)列車自動折返作業(yè)，控制列車回到下一個運營作業(yè)的站臺區(qū)。5、跳停和扣車功能（1）跳停指線路上運營的列車，在某一指定車站不停車，而以規(guī)定的速度通過該車站。ATO系統(tǒng)收到來自ATS的跳停指令后，完成跳停指令。（2）扣車指在某站臺停車，不允許列車繼續(xù)運行。ATO系統(tǒng)收到來自ATS發(fā)出的扣車指令后，完成扣車作業(yè)。6.控制車門由ATP系統(tǒng)監(jiān)督開門條件，當ATP系統(tǒng)給出開門命令時，可由ATO系統(tǒng)自動打開車門或由駕駛員手動打開正確一側(cè)的車門。車門的關(guān)閉只能由駕駛員完成。車門打開功能的輸入來自ATP功能的車門釋放、運行方向和打開車門數(shù)據(jù)，以及來自ATS的目的地號。當列車空車運行時，從ATS的指定目的地號阻止車門的打開。1、列車自動駕駛ATO系統(tǒng)存儲了軌道布局和坡度信息，能夠優(yōu)化列車控制命令，保證列車在ATP監(jiān)督下按照最大允許速度運行。ATO通過地面設(shè)備傳來的編碼確定前方空閑軌道電路的數(shù)目或前行列車位置，根據(jù)本次列車位置，列車在綜合考慮安全因素的前提下可盡量全速行駛至本次列車的停車點。2023/6/29Page20四、ATO系統(tǒng)的基本原理

ATO系統(tǒng)的自動駕駛是通過ATO車載設(shè)備控制列車牽引和制動系統(tǒng)實現(xiàn)的。所需數(shù)據(jù)包括：從ATP軌旁單元接收到的全部ATP運行命令、測速單元提供的當前列車位置和速度信息、位置識別和定位系統(tǒng)的信息、列車的長度、ATS通過ATP軌旁單元發(fā)送的出站命令和到達下一車站的計劃時間。2023/6/29Page212023/6/29Page222、車站程序停車

正線上的車站都有預(yù)先確定的停站時間間隔?？刂浦行腁TS監(jiān)督列車時刻表，計算需要的停站時間以保證列車正點到達下一車站?？刂浦行耐ㄟ^集中站ATS縮短或延長車站停站時間，數(shù)據(jù)由集中站ATS通過ATO環(huán)線傳送給ATO車載設(shè)備。如果控制中心離線，集中站ATS預(yù)置一個默認的停站時間。集中站ATS還可向列車傳送跳停命令。3、車站精確停車原理廣州地鐵一二號線列車的精確停車時通過在車站鋪設(shè)輔助定位環(huán)線來實現(xiàn)列車位置精確同步的。下圖為同步環(huán)線的原理圖：2023/6/29Page23位置精確同步的一般原理：在站臺區(qū)域精確地布置同步交叉環(huán)線，使環(huán)線的每一個交叉點處產(chǎn)生一個同步信號，該信號可以被車載信號系統(tǒng)識別。車載信號系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先儲存了站臺區(qū)域內(nèi)所有的同步交叉點，通過對比實際測量到的同步交叉信號，車載信號系統(tǒng)將得到更加精確的位置信息。2023/6/29Page242023/6/29Page254、車門控制ATO只有自動模式下執(zhí)行車門開啟，在手動模式下由駕駛員進行車門操作。ATO系統(tǒng)確認列車已到達確定的定位區(qū)域后向ATP系統(tǒng)發(fā)出“列車停站”信號，確保列車制動；ATP系統(tǒng)檢測到零速度，向軌旁發(fā)送ATP列車停車信號，使軌旁“列車停站”信號繼電器工作；車輛收到由軌旁（軌道電路）送來的允許開門信號，使相應(yīng)門控繼電器工作，提供相應(yīng)廣播和允許開門的信號顯示；2023/6/29Page26司機按壓門控按鈕--車門打開；ATO系統(tǒng)改發(fā)打開屏蔽門信號，軌旁收到信號后打開屏蔽門；列車停站時間結(jié)束，(軌道電路停發(fā)開門信號，門控繼電器落下），司機按壓關(guān)門按鈕，關(guān)閉車門；同時車輛停發(fā)打開屏蔽門信號。車站檢查屏蔽門已關(guān)閉及鎖閉；（ATP向軌道電路發(fā)送運行速度命令）列車收到速度命令，并檢查車門已關(guān)閉和鎖好、ATO發(fā)車表示燈點亮。

5、車-地數(shù)據(jù)交換列車與軌旁設(shè)備的通信是非安全的，軌旁設(shè)備是控制中心與列車通信時的數(shù)據(jù)交換接口2023/6/29Page272023/6/29Page28

列車／軌旁數(shù)據(jù)交換-列車發(fā)到軌旁的數(shù)據(jù)分配列車號目的地車門狀態(tài)車輪磨損表示在接近車站時制動所產(chǎn)生的過量車輪滑動緊急情況或異常情況（如不正確的開門）2023/6/29Page29軌旁／列車數(shù)據(jù)交換-軌旁發(fā)到列車的數(shù)據(jù)車輛車門開啟命令列車號的確認列車長度性能修改數(shù)據(jù)出發(fā)測試指令車門循環(huán)測試主時鐘參考信號跳停指令擱置命令申請車載系統(tǒng)和報警狀態(tài)2023/6/29Page30五、ATO與ATP的關(guān)系手動駕駛=司機人工駕駛+ATP系統(tǒng)

自動駕駛=ATO系統(tǒng)自動駕駛+ATP系統(tǒng)2023/6/29Page311、緊急制動2、最大常用制動3、ATO制動曲線ATP主要負責超速防護--保證安全ATO主要負責正常情況下的列車高質(zhì)量運行。2023/6/29Page32

ATP是ATO的基礎(chǔ)，AT0不能脫離ATP單獨工作，必須從ATP系統(tǒng)獲得基礎(chǔ)信息。只有在ATP的基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)ATO，列車安全運行才有保證。

ATO是ATP的發(fā)展和技術(shù)延伸，AT0在ATP的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動駕駛，而不是在僅僅停留在超速防護的水準上。33NRM模式＝非受限人工模式RM模式＝受限人工模式ATPM模式＝自動列車防護人工模式AM模式＝自動模式ATB模式＝自動折返模式（無人自動折返）IATPM模式＝點式自動列車防護人工模式NOR模式NRM模式IATP模式ATB模式ATO模式ATP模式RM模式模式開關(guān)1模式開關(guān)2駕駛模式2023/6/29Page34列車在正線進行追蹤運行及折返作業(yè)時，均以ATO自動駕駛模式為常用模式，當ATO設(shè)備發(fā)生故障或因某種原因需要時，可改為ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式。以上兩種模式均為正常的運營模式。限制人工駕駛模式(RM模式)和非限制人工駕駛模式(URM模式)均為非正常的運營模式（車輛段除外）。六、駕駛模式2023/6/29Page35六、駕駛模式1.列車自動駕駛模式(ATO模式或AM模式)

此模式下，車載ATO系統(tǒng)根據(jù)接收到的ATP/ATO報文信息，自動地控制列車啟動、加速、巡航、惰行、制動，控制列車在安全停車點前和規(guī)定的站臺位置停車，并自動或人工控制車門、屏蔽門的開啟。

司機只負責對車載ATP/ATO設(shè)備的狀態(tài)顯示進行監(jiān)督，并注意列車運行時狀態(tài)、顯示的變化，必要時可人工進行干預(yù)，司機操作的優(yōu)先級高于ATO操作的優(yōu)先級。2023/6/29Page36

六、駕駛模式自動駕駛模式下（ATO模式）：自動關(guān)門和人工關(guān)門的區(qū)別自動關(guān)門：列車在車站的運營停站時間終止時，自動發(fā)出車門、屏蔽門關(guān)閉命令，列車不需司機操作，自動關(guān)閉車門、屏蔽門后啟動離站。一旦進入自動關(guān)門的ATO模式，只要沒有人工干預(yù)，這種方式的自動駕駛模式將維持不變。人工關(guān)門：列車在車站的運營停站時間終止時，車門、屏蔽門的關(guān)閉命令由司機根據(jù)發(fā)車時間及旅客上下車情況按壓關(guān)門按鈕人工完成，并且需司機按壓ATO啟動按鈕后列車以ATO自動駕駛模式啟動運行。2023/6/29Page37

六、駕駛模式2.ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式（ATP模式或SM模式）司機人工駕駛，列車的運行速度受到ATP系統(tǒng)的實時監(jiān)督，并由人工操作控制車門、屏蔽門的開啟和關(guān)閉。ATP/ATO車載設(shè)備在司機室的人機界面上給出實際速度、限制速度、目標速度及目標距離等參數(shù)。當列車速度接近ATP限制速度時，系統(tǒng)給出聲、光報警信號，提醒司機注意。當速度達到了ATP防護曲線的限制速度時，ATP系統(tǒng)對列車實施制動。2023/6/29Page38

六、駕駛模式3.限制人工駕駛模式（RM模式）由司機根據(jù)地面信號機的顯示駕駛列車以不超過預(yù)先確定的安全速度（25Km/h）運行，并隨時準備停車。此安全速度由車載ATP防護,一旦發(fā)現(xiàn)列車超速,ATP將實施制動。2023/6/29Page39

六、駕駛模式4.非限制人工駕駛模式（URM模式、關(guān)斷模式）當車載設(shè)備故障或車載信號設(shè)備無法發(fā)送列車位置和接收軌旁信息時，司機可以通過切除或旁路ATC系統(tǒng)進入該模式。

此模式下，ATC系統(tǒng)不起任何作用。列車運行及安全完全由調(diào)度員、車站值班員和司機人工保證。采用該模式，必須按照行車規(guī)則執(zhí)行。2023/6/29Page40六、駕駛模式5.列車折返模式（AR模式）列車運行交路折返站需進行列車折返作業(yè)。列車作業(yè)折返方式有：ATO自動折返（“有人”“無人”）

人工駕駛列車折返2023/6/29Page41

六、駕駛模式（1）無人ATO自動折返列車到達折返站，在規(guī)定的停站時間結(jié)束及旅客下車完畢后，使列車處于ATO折返狀態(tài)；司機下車并按壓設(shè)在站臺上的“無人自動折返”按鈕，列車以ATO自動駕駛方式啟動進入折返線并停車；車載信號設(shè)備自動關(guān)閉本駕駛端信號設(shè)備，啟動反向駕駛端信號設(shè)備，自動改變列車運行方向；自動反向啟動列車，列車按ATO駕駛方式進入發(fā)車股道并停車，自動打開車門、屏蔽門。42CC1CC2開關(guān)門CC換端開關(guān)門（1）無人ATO自動折返

司機下車按壓設(shè)在站臺的“無人自動折返”按鈕2023/6/29Page43

六、駕駛模式（2）有人ATO自動折返

列車到達折返站，在規(guī)定的停站時間結(jié)束及旅客下車完畢后，使列車處于ATO折返狀態(tài)；司機可選擇自動或人工關(guān)閉車門，并將關(guān)門信息傳遞給屏蔽門使之關(guān)閉；司機按壓列車上的ATO啟動按鈕，列車以ATO自動駕駛方式啟動進入折返線并停車；車載信號設(shè)備自動關(guān)閉本駕駛端信號設(shè)備，啟動反向駕駛端信號設(shè)備，自動改變列車運行方向；自動反向啟動列車，列車按ATO駕駛方式進入發(fā)車股道并停車，自動打開車門、屏蔽門。2023/6/29Page44（2）有人ATO自動折返（按壓ATO按鈕）站臺上另外一個司機上車，原司機按壓ATO啟動按鈕另外一個司機在前端準備駕駛，原司機在后端原司機在后端下車2023/6/29Page45

六、駕駛模式（3）人工駕駛列車折返

列車到達折返站，在規(guī)定的停站時間結(jié)束且司機確認旅客下車完畢后，使列車處于ATP折返狀態(tài)；司機人工關(guān)閉車門，并將關(guān)門信息傳送給屏蔽門使之關(guān)閉；在ATP監(jiān)督下人工駕駛列車進入折返線并停車；車載信號設(shè)備自動關(guān)閉或人工關(guān)閉本駕駛端信號設(shè)備，啟動反向駕駛端信號設(shè)備；司機在反向端啟動列車，在ATP監(jiān)督下人工駕駛列車進入發(fā)車股道并定位停車；司機按壓開門按鈕打開車門，并將車門信息傳送給屏蔽門使之打開。2023/6/29Page46（3）人工駕駛折返模式站臺上另外一個司機上車，原司機人工駕駛2023/6/29Page47七、駕駛模式的轉(zhuǎn)換：RM-SM轉(zhuǎn)換區(qū)域：非ATC系統(tǒng)控制區(qū)域進入到ATC系統(tǒng)控制區(qū)域。條件：（經(jīng)過兩個固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器后）列車位置確定，車地通信建立，RM-SM。從ATP軌旁設(shè)備接收到移動授權(quán)后，列車變?yōu)锳TO模式。若不能建立連續(xù)式通信通道，列車在RM模式下駕駛列車直到經(jīng)過可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器（連接到信號機）。經(jīng)過可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器時，ATP接收到信號機發(fā)出的移動授權(quán)，列車駕駛變?yōu)镾M模式。

2023/6/29Page48七、駕駛模式的轉(zhuǎn)換：SM-ATOSM-ATO（滿足下列條件）所有門已關(guān)閉駕駛/制動手柄在0位鑰匙開關(guān)在前進位置司機按壓ATO按鈕，SM-ATO。該轉(zhuǎn)換也可在駕駛期間進行。ATO-SM司機將駕駛/制動手柄從0位移開，或?qū)㈣€匙開關(guān)從前進的位置移開，ATO-SM若列車在站外停穩(wěn)，司機按壓門允許按鈕打開車門，ATO-SM2023/6/29Page49七、駕駛模式的轉(zhuǎn)換：ATO/SM-RM車載單元啟動緊急制動，ATO/SM-RM，而無需司機干預(yù)。若司機想繼續(xù)駕駛，必須當列車停穩(wěn)時啟動RM按鈕。若列車在站外停穩(wěn)，司機按壓門允許按鈕打開車門，ATO/SM-RM。列車停穩(wěn)在車輛段入口處，司機按壓RM按鈕，ATO/SM-RM。2023/6/29Page50七、駕駛模式的轉(zhuǎn)換：SM-ARSM-AR（滿足下列條件）(1)ATP車載單元接收到ATP軌旁單元的AR命令。(2)前、后的ATP車載單元間的通信正常。SM-ARAR-SM（滿足下列條件）(1)ATP車載單元(前端-后端)轉(zhuǎn)換成功。(2)司機解鎖駕駛室。AR-SM2023/6/29Page51七、駕駛模式的轉(zhuǎn)換：AR-RM,RM-URMAR-RM若ATP車載單元啟動緊急制動，無需司機干預(yù)，AR-RM。若司機想繼續(xù)駕駛，必須在列車停穩(wěn)后按壓RM按鈕。若列車在停穩(wěn)狀態(tài)，司機按壓R