列车自动控制系统.ppt
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1、1,M,列车自动控制系统ATC(1),2,以西门子公司最先进的CBTC系统为例介绍。西门子先进信号和控制系统主要包括:TrainguardMT(ATP/ATO)、VICOS OC501和VICOS OC101列车自动监督系统、SICAS微机联锁系统等。西门子近年来在同类项目中积累了丰富的项目经验。TrainguardMT在中国的应用包括南京地铁2号线,广州地铁4、5号线以及北京地铁10号线和奥运支线项目等。,主要内容,3,系统总体结构,4,各部分关系,TRAINGUARD MT ATP/ATO系统为连续式移动闭塞列车控制系统,包括点式ATP后备级别。VICOS OC501和VICOS OC10
2、1为具备集中和本地操作能力的列车自动监控(ATS)系统。SICAS为故障安全、高可用性的微机联锁。SICAS/TRAINGUARD MT/VICOS这三个子系统被分到四个层级,以便分级实现指定的功能。这四个层次分别为:集中控制层、轨旁层、通信层、车载层。,5,各层主要功能,集中控制层:主要指ATS系统设立的控制中心。VICOS OC 501实现线路集中控制和备用功能。在车站级,VICOS OC 101系统为车站控制和后备模式的功能提供车站操作员工作站(LOW)和列车排路计算机(TRC)。轨旁层:沿着线路分布,它由SICAS微机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号部件、计轴和应答器等组成,
3、它们共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能。通信层:在轨旁和车载设备之间提供连续式和/或点式通信。车载层:包括TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能,连续式和/或点式通信功能。,6,系统运行方式,在正常运营过程中,整条线路控制由运行控制中心来执行。OCC使用的VICOS OC501系统的规模可以根据被监督/控制的系统的容量来调整。即使是在控制中心离线的条件下,线路仍能够在备用控制中心和各个分散的车站控制台进行监控。位于车站控制台的VICOS OC101监督各自的本地联锁区域。自动操作功能在集中控制层和车站级控制层实现。运行控制权的交接可以通过车站值班员或OCC操作员的指令实现。TRAI
4、NGUARD MT列车自动防护和列车自动驾驶(ATP/ATO)系统保证列车的安全和连续监督。系统设计能实现最佳行车间隔。正线区间线路、车站正线、折返线、存车线和车辆段试车线装设列车定位设备、ATP/ATO室内外设备及车地双向通信设备。,7,SICAS联锁系统,采用模块化的结构,可以根据线路条件灵活配置。采用3取2或2乘2取2配置的故障-安全计算机。无切换时间的真正热备。工作站、联锁计算机和电子接口模块以及相应的信号现场元件如转辙机、信号机和轨道空闲检测装置组成SICAS联锁系统的主要元件。联锁计算机(IC)计算当前的联锁功能,例如排列进路、进路锁闭和监督。电子接口模块(EIM)直接控制和监督室
5、外设备。正常条件下,列车分隔和轨道空闲信息由ATP子系统与SICAS共同监督。如果是后备模式运营,在ATP故障的情况下,联锁将使用基于计轴的轨道空闲检测系统进行进路排列的安全处理。,8,TRAINGUARD MT ATP/ATO系统,TRAINGUARD MT是信号系统中提供列车自动防护(ATP)和列车自动驾驶(ATO)功能的子系统。TRAINGUARD MT系统是一个模块化的系统,根据客户的运营需要可以适用于不同的功能:连续式通信:无线技术实现轨旁和列车间的连续通信;点式通信:不依赖于连续通信通道,可以采用基于应答器的点式通信通道从轨旁向车上传输数据;移动闭塞运行:配合连续通信通道,列车根据
6、移动闭塞原理分隔,在ATP/ATO控制下实现最小行车间隔;固定闭塞运行:配合点式通信通道,列车根据固定闭塞原理分隔,并受ATP/ATO控制。固定闭塞运行可以作为移动闭塞运行的后备模式;,9,TRAINGUARD MT ATP/ATO系统,混合运输:装备和未装备ATP/ATO的列车可在同一线路运行;混合模式:由司机人工驾驶的列车可以与 ATO 自动驾驶的列车混跑;可升级性:系统可以容易地从基本的运行模式(点式、固定闭塞)升级到高性能的模式(连续式通信、移动闭塞),直到无人驾驶的运行模式;适度降级:出现故障时,不同的运行等级可以使用一个比较低的等级作为后备级,例如:ATP/ATO移动闭塞/连续通信
7、 ATP/ATO固定闭塞/点式通信 使用色灯信号机的联锁级;可扩展性:一条装备TRAINGUARD MT的线路能容易地扩展,增加车站和列车;,10,TRAINGUARD MT ATP/ATO系统,混合的列车类型:TRAINGUARD MT能够处理具有不同特性的各种类型的列车,如不同编组的列车、不同的加速和减速参数、不同的列车长度。列车将会依照他们各自的特性最佳地驾驶;TRAINGUARD MT系统在驾驶室连续的显示当前的驾驶指令(机车信号)并且连续的监督车速。TRAINGUARD MT使用移动闭塞原理分隔列车。TRAINGUARD MT的功能用保护区段来保障列车之间安全间隔,使行车间隔大大减小
8、了。使用TRAINGUARD MT系统可以提高线路的利用率。与联锁的固定闭塞信号系统(基于轨道区段的间隔)相比,它可以实现更短的行车间隔。该系统的特点是在提供安全性的同时具有高可靠性。TRAINGUARD MT满足快速轨道交通系统对安全性、可靠性、可用性、容量、模块化和灵活性的所有要求。,11,连续无线通信,系统以高度模块化的方式实现。它采用标准无线局域网商业部件,同时为不同区段的特殊需求进行定制。符合IEEE 802.11b 标准。模块化的设计也反映了对可维护性、可升级和本地内容的高度要求。无线子系统包括:一组轨旁无线单元(WLAN接入点和天线)提供完全的、连续的线路覆盖。它们通过以太网交换
9、机与ATS总线相连;一组两个车载无线单元安装在每列车的两头。一列车上的无线单元通过ATP/ATO车载设备之间的串行线相互连接。,12,信号系统组成-1,13,信号系统组成-2,14,各部分说明,时刻表计算机:用于创建最优化的无冲突时刻表,它包括列车自动调整和列车运行所需的所有相关数据。VICOS运行控制中心(OCC):整条线路的运行控制中心。VICOS本地工作站(LOW):用于车站控制的本地操作员工作站,具备降级功能。每个联锁控制区域的VICOS OC 101分别位于联锁主站的控制室内(SICAS SIMIS PC也位于其中)和部分有岔站。本地列车排路计算机提供了站级自动进路排列功能(ARS)
10、,列车监控和追踪功能(TMT)。当其中一个联锁区域的车站操作员工作站(LOW)发生故障时,另外一个LOW会接替它进行监控。,15,各部分说明,SICAS SIMIS PC:用于进路排列和解锁的主机,具备联锁逻辑(根据运行原理)。根据线路长度的不同,有可能使用几个SICAS SIMIS PC单元。SICAS ECC:用于控制分散型现场元件(道岔,信号,屏蔽门和物理电子接口)的计算机。多个SICAS ECC计算机通过ATC现场总线Profibus建立通讯。SICAS ECC单元的位置取决于室外现场元件和信号室之间的电缆长度。计轴系统:轨道空闲检测单元。计轴单元和SICAS ECC计算机一起放在信号
11、室内。计轴单元和室外计轴传感器的最大距离为6.5 km(经过特殊排列后可延长至21 km)。,16,各部分说明,TRAINGUARD MT WCU_ATP:具备ATP轨旁功能的主机。用于追踪列车运行和根据移动闭塞原理形成移动授权。根据线路上的列车数量有可能会用到几个WCU_ATP计算机。每个WCU_ATP控制一部分线路。一列车注册于一个WCU_ATP。列车从一个WCU_ATP的控制区进入另一个控制区将由移交程序处理。VICOS S&D:维修计算机,保存所有故障信息细节。FEP:车站前端处理器,连接VICOS。COM服务器:用于无线子系统。轨旁电子单元:与信号机相连,向应答器发送报文。车载无线单
12、元:建立轨旁和车上的无线通信。,17,各部分说明-4,车载ATP:速度监督。车载ATO:列车自动驾驶系统。车载OPG:里程脉冲发生器,通过计算车轮旋转来测量速度和距离。车载雷达:根据多普勒效应测量速度和距离。车载应答器天线:从轨旁应答器读取报文。车载HMI:给司机显示信息。各主要子系统间的通信连接是由通信总线提供的。VICOS、SICAS和TRAINGUARD MT间通过ATS总线通信。这个总线也用于SICAS ECC联锁计算机间的内部通信。SICAS SIMIS PC与沿线分布的SICAS ECC之间的内部通信使用联锁总线。,18,系统功能-ATS子功能,ATS功能提供了自动及人工控制铁路运
13、行的手段,并向调度员及外部系统提供信息。ATS功能的主要子功能如下:列车监督和追踪(TMT)功能;自动排进路(ARS)功能;列车自动调整(ATR)功能;时刻表功能;控制中心人机界面(HMI)功能;车站操作员人机界面(HMI)功能;报告、报警与归档功能,19,系统功能-ATP和ATO子功能,ATP/ATO功能在联锁功能确立的约束下,依照ATS功能建立的要求负责列车安全运行。ATP/ATO系统的子功能如下:ATP轨旁功能负责列车分隔、列车追踪、并生成与ATS功能、联锁功能和ATP/ATO车载功能进行故障-安全通信的报文;通信功能负责发送和接收气隙信号,信号中包含由无线传输的、ATP/ATO车载设备
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