廣佛線車載ATO系統功能闡述

謝 飛

廣佛線車載ATO系統功能闡述

謝 飛

摘 要：對珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段信號系統中的車載ATO控制系統部分進行介紹。重點介紹了ATO控制系統所擁有的功能及各項功能的實現原理。

關鍵詞：車載信號系統;自動運行;無人折返;停車精度

珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段首通段是從廣州市西朗站至佛山市的魁奇路站，全長20.732 km，全線14個車站中有1個聯鎖站，7個設備站 (聯鎖站屬于設備站)，7個非設備站，1套中心控制系統，27列列車的車載控制系統。項目采用西門子基于無線通信的TrainGuard MT移動閉塞列車控制系統即CBTC，并以軌旁電子單元(LEU)和應答器為基礎，提供了VICOS ATS、SICAS計算機聯鎖、車載OBCU系統、AzS350U型計軸等技術系統。其中車載OBCU系統包括了ATP系統、ATO系統和分線箱DIS三部分。

ATO主要負責在AM模式下驅動列車，讓列車可以在無人駕駛 (有時有司機監控)下自動開停車，自動開關門;可以根據列車自動防護 (ATP)等信號系統所提供的命令自動加減速，并令列車減少加減速的時間，從而增加列車的班次。下面對在廣佛線上應用的ATO系統功能進行闡述。

1 ATO的控制功能

1.1 列車自動運行

廣佛線列車的移動由ATO自動在站間進行控制。ATO計算機會依照基于ATR(列車自動調整功能)提供的優化能耗和到下一個車站的可用運行時間而生成速度分布圖，在車站停車位置以高精度停車，并且在車站停車點自動打開和關閉列車車門和PSD屏蔽門。

1.2 列車自動折返

除了自動駕駛功能外，ATO也控制著折返繼電器 (AR-relay)以及AR(折返)按鈕燈，用于實現DTRO無人折返。

廣佛線的列車自動折返操作是在ATP的監督下由ATO控制的。信號系統啟動列車進入折返軌、改變運行方向和啟動回程所需要的信息，從ATP及ATO報文中的ATP操作模式和操作級、運行曲線數據和其他信息中可以得到。AR燈的點亮和閃光也是根據在此報文中給出的操作模式和操作等級由ATO進行控制。

在無人折返操作過程中，車輛讀取司控器方向手柄上“前方”位置的接點為零位 (斷開)，以產生“駕駛室已解鎖”的信號，用于確定車輛的運行方向。為此，ATO單獨地為2個運行方向提供非安全接點輸出 (AR繼電器)。當司機確認AR請求 (按AR按鈕)并鎖住駕駛室后，與解鎖的駕駛室相應的繼電器接點被關閉。根據ATP和ATO的報文信息選擇適于實際運行方向的AR繼電器，如圖1所示。

當ATP車載單元退出AR模式時，新駕駛室的AR繼電器會被關閉。

2 ATO的服務功能

2.1 列車定位

廣佛線的車載ATO和ATP信號控制單元均采用同樣的輸入數據來計算當前的列車位置。列車的位置數據由ATP層通過測速電機接口 (雷達和測速電機OPG)進行測量，這些數據會連同時間標記一起傳送到ATO車載單元。這樣，ATO車載單元便會根據延遲時間來調整列車的速度，從而達到對當前列車位置的調整。其公式可以表達如下：

圖1 列車上的AR繼電器結構

其中：SATO為ATO當前的車輛位置;Sact為ATP傳送的列車位置;Vact為實際速度;tsend為報文離開ATP的時間;tATP為ATP確定實際速度Sact的時間;ttrans為ATP→ATO的傳輸時間。

此外，在ATP傳輸的運行曲線圖里面，所有位置信息與軌道數據庫 (TDB)是相關的。包括所有的軌旁信號設備及每個區段的長度，在軌道數據庫內都有與之對應的參數。在廣佛線的日常維護中，信號檢修人員通過讀取車載報文中的TDB代碼，便可以查找出相應的故障位置或故障設備。根據廣州地鐵的運營經驗，將各類信號設備及區段的TDB代碼集中編繪成圖，更能大大提高查找對應故障設備和故障位置的速度，及故障處理的效率。

2.2 設定速度和制動曲線

在廣佛線列車的行車過程中，推薦速度和緊制速度會隨著設定速度的變化而變化。TGMT系統的設定速度由ATO根據從ATP、軌旁控制單元WCU(臨時限速)、TDB(靜態限速)收到的信息來確定。同時，ATO會根據當前運行狀態和從ATS收到的信息，對非安全操作限速加以考慮。實際上，設定的速度就是列車實際位置的一個函數，它由測速器來決定。這樣確定的位置與由同級ATP計算出來確定的安全位置是相匹配的。因此，可以觀察到廣佛線列車在正常運行時緊制速度為74 km/h，而遇上較大彎道時緊制速度會下降為60 km/h。

制動曲線是一個非恒定的局部設定速度，為了保證地鐵服務質量，廣佛線正常運營停車點中一般采用非安全制動曲線，由于非安全制動曲線是由一個恒定的減速度計算而來，使得列車在行駛中幾乎沒有顛簸，從而提高乘客舒適度。同時，恒定的減速度能使列車更準確地沿這一曲線進行減速，避免出現延誤。

相反，在安全限速的制動情況下，為了能夠最大可能地以最高速度接近安全限速，廣佛線的這套ATO系統會自動識別采用安全制動曲線進行精確和迅速的制動。

2.3 車門控制

廣佛線依照 OBCU_ATP授權和ATS發令，以同步的方式構成了對列車車門和相應的屏蔽門 (PSD)的門控功能控制。實際運營中，列車在AM運行模式下停車時，車門可自動或手動操作。車門的自動開關由ATO子系統完成，并且必須對車門模式進行選擇設置來實現。車門模式開關由OBCU_ATO自一組單獨的數字信號中讀出，并設有3個車門模式可以選擇：AA，自動打開和關閉;AM，自動打開但只能手動關閉;MM，只能手動打開和關閉。

另外，司機亦可隨時發出人工車門命令，這個命令會由OBCU_ATO自一組4個數字信號“打開左側車門”，“打開右側車門”，“關閉左側車門”和“關閉右側車門”中讀出。只有當相應的OBCU_ATP釋放 (具體到廣佛線上，是設置好的“門允許”按鈕和以上4個數字信號對應的模擬按鈕)被授權后，它們才能被OBCU_ATO執行。

由于PSD是經由自OBCU_ITF通過無線系統發送到WCU的命令來控制的，因此PSD控制只能在CTC級別下進行。如果發出列車車門命令和PSD命令之間存在延時，為了同步兩種門的移動，必須根據項目實施前簽訂的接口協議，通過比較PSD反應時間和列車車門反應時間在調試與試運行過程中進行調整。

3 總結

ATO系統的運行狀況是運營效率的重要保障，亦是晚點故障的一個常見誘因。廣佛線自2011年4月27日成功投用CTC模式運營后，ATO系統的維護更成為工班日常維護的一項重點工作。通過在廣佛線調試全過程中總結的經驗，概括出這套西門子ATO子系統所具備的幾種主要功能，并結合實際對實現這些功能的原理進行闡述，方便大家能更加便捷地掌握這套ATO系統的工作原理，更加直觀地讀懂ATO在日常行車中所起的作用。

對于基層維護人員，通過了解ATO的信息流和控制思路，能大大提高故障點的分析能力和維修效率，有助鞏固車載維護人員對整個西門子OBCU系統控制原理的深入認知及消化運用。

［1］廣州地鐵珠三角城際快速軌道交通廣州至佛山段信號系統文件，2010．

Abstract:This paper introduces the onboard signal system of the ATO control system for the Guangzhou-Foshan Section of Pearl River Delta Intercity Rapid Transit in detail and focuses on the functions and working principles of the ATO control system．

Key words:Onboard signal system;ATO;DTRO;Accuracy of stopping．

謝 飛：廣州地鐵通號維修部 助理工程師 510000 廣州

2012-04-13

(責任編輯：張 利)