广佛线车载ATO系统功能阐述

谢 飞

广佛线车载ATO系统功能阐述

谢 飞

摘 要：对珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段信号系统中的车载ATO控制系统部分进行介绍。重点介绍了ATO控制系统所拥有的功能及各项功能的实现原理。

关键词：车载信号系统;自动运行;无人折返;停车精度

珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段首通段是从广州市西朗站至佛山市的魁奇路站，全长20.732 km，全线14个车站中有1个联锁站，7个设备站 (联锁站属于设备站)，7个非设备站，1套中心控制系统，27列列车的车载控制系统。项目采用西门子基于无线通信的TrainGuard MT移动闭塞列车控制系统即CBTC，并以轨旁电子单元(LEU)和应答器为基础，提供了VICOS ATS、SICAS计算机联锁、车载OBCU系统、AzS350U型计轴等技术系统。其中车载OBCU系统包括了ATP系统、ATO系统和分线箱DIS三部分。

ATO主要负责在AM模式下驱动列车，让列车可以在无人驾驶 (有时有司机监控)下自动开停车，自动开关门;可以根据列车自动防护 (ATP)等信号系统所提供的命令自动加减速，并令列车减少加减速的时间，从而增加列车的班次。下面对在广佛线上应用的ATO系统功能进行阐述。

1 ATO的控制功能

1.1 列车自动运行

广佛线列车的移动由ATO自动在站间进行控制。ATO计算机会依照基于ATR(列车自动调整功能)提供的优化能耗和到下一个车站的可用运行时间而生成速度分布图，在车站停车位置以高精度停车，并且在车站停车点自动打开和关闭列车车门和PSD屏蔽门。

1.2 列车自动折返

除了自动驾驶功能外，ATO也控制着折返继电器 (AR-relay)以及AR(折返)按钮灯，用于实现DTRO无人折返。

广佛线的列车自动折返操作是在ATP的监督下由ATO控制的。信号系统启动列车进入折返轨、改变运行方向和启动回程所需要的信息，从ATP及ATO报文中的ATP操作模式和操作级、运行曲线数据和其他信息中可以得到。AR灯的点亮和闪光也是根据在此报文中给出的操作模式和操作等级由ATO进行控制。

在无人折返操作过程中，车辆读取司控器方向手柄上“前方”位置的接点为零位 (断开)，以产生“驾驶室已解锁”的信号，用于确定车辆的运行方向。为此，ATO单独地为2个运行方向提供非安全接点输出 (AR继电器)。当司机确认AR请求 (按AR按钮)并锁住驾驶室后，与解锁的驾驶室相应的继电器接点被关闭。根据ATP和ATO的报文信息选择适于实际运行方向的AR继电器，如图1所示。

当ATP车载单元退出AR模式时，新驾驶室的AR继电器会被关闭。

2 ATO的服务功能

2.1 列车定位

广佛线的车载ATO和ATP信号控制单元均采用同样的输入数据来计算当前的列车位置。列车的位置数据由ATP层通过测速电机接口 (雷达和测速电机OPG)进行测量，这些数据会连同时间标记一起传送到ATO车载单元。这样，ATO车载单元便会根据延迟时间来调整列车的速度，从而达到对当前列车位置的调整。其公式可以表达如下：

图1 列车上的AR继电器结构

其中：SATO为ATO当前的车辆位置;Sact为ATP传送的列车位置;Vact为实际速度;tsend为报文离开ATP的时间;tATP为ATP确定实际速度Sact的时间;ttrans为ATP→ATO的传输时间。

此外，在ATP传输的运行曲线图里面，所有位置信息与轨道数据库 (TDB)是相关的。包括所有的轨旁信号设备及每个区段的长度，在轨道数据库内都有与之对应的参数。在广佛线的日常维护中，信号检修人员通过读取车载报文中的TDB代码，便可以查找出相应的故障位置或故障设备。根据广州地铁的运营经验，将各类信号设备及区段的TDB代码集中编绘成图，更能大大提高查找对应故障设备和故障位置的速度，及故障处理的效率。

2.2 设定速度和制动曲线

在广佛线列车的行车过程中，推荐速度和紧制速度会随着设定速度的变化而变化。TGMT系统的设定速度由ATO根据从ATP、轨旁控制单元WCU(临时限速)、TDB(静态限速)收到的信息来确定。同时，ATO会根据当前运行状态和从ATS收到的信息，对非安全操作限速加以考虑。实际上，设定的速度就是列车实际位置的一个函数，它由测速器来决定。这样确定的位置与由同级ATP计算出来确定的安全位置是相匹配的。因此，可以观察到广佛线列车在正常运行时紧制速度为74 km/h，而遇上较大弯道时紧制速度会下降为60 km/h。

制动曲线是一个非恒定的局部设定速度，为了保证地铁服务质量，广佛线正常运营停车点中一般采用非安全制动曲线，由于非安全制动曲线是由一个恒定的减速度计算而来，使得列车在行驶中几乎没有颠簸，从而提高乘客舒适度。同时，恒定的减速度能使列车更准确地沿这一曲线进行减速，避免出现延误。

相反，在安全限速的制动情况下，为了能够最大可能地以最高速度接近安全限速，广佛线的这套ATO系统会自动识别采用安全制动曲线进行精确和迅速的制动。

2.3 车门控制

广佛线依照 OBCU_ATP授权和ATS发令，以同步的方式构成了对列车车门和相应的屏蔽门 (PSD)的门控功能控制。实际运营中，列车在AM运行模式下停车时，车门可自动或手动操作。车门的自动开关由ATO子系统完成，并且必须对车门模式进行选择设置来实现。车门模式开关由OBCU_ATO自一组单独的数字信号中读出，并设有3个车门模式可以选择：AA，自动打开和关闭;AM，自动打开但只能手动关闭;MM，只能手动打开和关闭。

另外，司机亦可随时发出人工车门命令，这个命令会由OBCU_ATO自一组4个数字信号“打开左侧车门”，“打开右侧车门”，“关闭左侧车门”和“关闭右侧车门”中读出。只有当相应的OBCU_ATP释放 (具体到广佛线上，是设置好的“门允许”按钮和以上4个数字信号对应的模拟按钮)被授权后，它们才能被OBCU_ATO执行。

由于PSD是经由自OBCU_ITF通过无线系统发送到WCU的命令来控制的，因此PSD控制只能在CTC级别下进行。如果发出列车车门命令和PSD命令之间存在延时，为了同步两种门的移动，必须根据项目实施前签订的接口协议，通过比较PSD反应时间和列车车门反应时间在调试与试运行过程中进行调整。

3 总结

ATO系统的运行状况是运营效率的重要保障，亦是晚点故障的一个常见诱因。广佛线自2011年4月27日成功投用CTC模式运营后，ATO系统的维护更成为工班日常维护的一项重点工作。通过在广佛线调试全过程中总结的经验，概括出这套西门子ATO子系统所具备的几种主要功能，并结合实际对实现这些功能的原理进行阐述，方便大家能更加便捷地掌握这套ATO系统的工作原理，更加直观地读懂ATO在日常行车中所起的作用。

对于基层维护人员，通过了解ATO的信息流和控制思路，能大大提高故障点的分析能力和维修效率，有助巩固车载维护人员对整个西门子OBCU系统控制原理的深入认知及消化运用。

［1］广州地铁珠三角城际快速轨道交通广州至佛山段信号系统文件，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．

谢 飞：广州地铁通号维修部 助理工程师 510000 广州

2012-04-13

(责任编辑：张 利)