城市轨道交通车辆运行控制 课件 第6、7章 列车自动防护系统； 列车自动驾驶系统.ppt

*列车自动驾驶系统实现列车自动驾驶，它需要列车自动防护系统ATP和列车自动监控系统ATS提供支持。列车自动防护系统向列车自动驾驶系统提供列车的运行速度、线路允许速度、限速和目标速度，以及列车所处位置等基本信息；列车自动监控系统向列车自动驾驶系统提供列车运行作业和计划。列车自动驾驶系统取代驾驶员人工驾驶，实现列车自动驾驶，有效地提高了列车的运营效率，降低了驾驶员的劳动强度，是城市轨道交通运营作业自动化的重要体现。列车自动驾驶系统对列车进行控制，使得列车驾驶处于最佳的运行状态，列车运行更加平稳，可以有效提高运营效率，降低列车运行能耗。列车自动驾驶系统在站台可以精确对位停车，为乘客上下车提供便捷的条件，列车在站台精确停车为站台加装安全门或屏蔽门提供了有利的条件。屏蔽门列车自动驾驶系统是非故障-安全系统，由车载设备和地面设备组成。1．列车自动驾驶系统车载设备列车自动驾驶系统车载设备包括车载ATO模块、ATO车载天线、人机界面。车载ATO模块轨旁辅助定位系统7.2ATO组成(1)车载ATO模块车载ATO模块是列车自动驾驶系统的核心组成部分，它包含硬件和软件两部分。车载ATO模块从车载ATP子系统获得必要的信息，如列车运行速度和列车位置等，车载ATO模块软件对这些数据进行实时处理，计算出列车当前所需的牵引力或制动力，向列车发出请求，列车牵引或制动系统收到请求指令后，对列车施加牵引或制动，对列车进行实时控制。ATO工作原理图ATP车载设备接口(2)ATO车载天线列车自动驾驶系统的车载模块与地面设备之间的信息交换是通过ATO车载天线来完成，以实现列车自动驾驶系统与列车自动监控系统(ATS)之间的信息交换。ATO车载天线一般安装在列车第一列编组的车体下，它接收来自列车自动监控系统的信息，同时向列车自动监控系统发送有关的列车状态信息。这些信息一般包括以下内容：①从列车向地面发送的信息。列车自动驾驶系统车载模块通过ATO车载天线向地面列车自动监控系统发送的信息有列车识别号信息，该列车识别号信息包括了列车的车组号、车次号、目的地编码等内容；列车向地面发送的信息还有列车运行方向、列车车门状态、车轮磨损指示、列车车轮打滑和空转、车载ATO模块状态和报警信息等。②从地面向列车ATO车载设备发送的信息。从地面向列车ATO车载设备发送的信息有列车开关门命令、列车车次号确认、列车测试指令、门循环测试、主时钟参考信号、跳停／扣车指令和列车运行等级等。(3)人机界面列车驾驶员通过人机界面可以将列车运行的模式选择为“ATO”，起动列车在ATO模式下运行。ATO系统列车自动驾驶系统基本功能包括列车车站发车控制、列车区间运行控制、列车精确停站、列车自动折返、跳停和扣车等。1．车站发车控制功能列车在ATO模式下运行时，列车驾驶员按压发车按钮起动列车运行，ATO根据列车自动防护系统ATP发送的控制速度和列车自动监控系统ATS发送的运行等级，自动运行到下一车站。7.3ATO的基本功能在ATO自动模式下，必须具备一定的条件，列车才能从车站出发，这些条件包括：①ATO模块与ATP模块通信正常；②列车运行目的地代码有效；③有效的驾驶员代码；④在出发测试期间没有检测到故障；⑤列车所处的轨道电路，能够建立ATO模式；⑥其他必要的信息。图中列车在ATO模式下，其实际运行速度曲线在ATP限制速度曲线以下，在一个较小的速度范围内波动，使得列车以接近ATP限制速度运行，最有效提高列车运行效率，降低列车能耗，减少列车在牵引、惰行和制动状态之间的不断切换次数，有效提高乘客的舒适度。惰行可以有效降低地铁列车能耗,通过选择合适的惰行点可以实现列车的节能运行。建立了定时约束条件下列车节能运行惰行控制优化模型,将模型求解的遗传算法嵌入到城市列车运行计算系统中,实现了给定线路条件下站间最佳惰行点的自动计算。2．列车区间运行速度控制列车自动驾驶系统车载模块接收到从车载ATP发出的列车速度控制指令后，它向列车的牵引系统或制动系统发出请求，以施加牵引力将列车加速到控制速度，或施加制动力使列车减速至规定值，保存列车的运行速度在一个速度控制窗口内，如图所示。图列车自动驾驶模式下的速度距离曲线3．车站精确停车车站精确停车是列车自动驾驶系统非常重要的功能，它实现列车在车站站台区精确对位停靠，可以有效提高列车运营效率，有利于引导乘客上下车。列车实现对位停车列车实现车站精确停车，需要列车自动驾驶车