ATO在京津城際鐵路的應(yīng)用研究

張琳

摘要：自京津城際投入運營以來，其社會效益和經(jīng)濟效益已有明顯體現(xiàn)，為京津經(jīng)濟一體化做出了巨大的貢獻。為提高京津城際線路的自動化、提高乘客的舒適度，適當(dāng)降低司機的勞動強度，假定在京津城際鐵路信號系統(tǒng)既有的CTCS基礎(chǔ)擴展ATO功能，來滿足以上的需求。該文簡要的介紹在京津城際上新增加ATO的功能，即列車自動運行、站臺精準停車及車門與安全門聯(lián)動的功能實現(xiàn)方法以及新增的ATO所需的設(shè)備。

關(guān)鍵詞：京津城際；ATO；CTCS-2

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）23-0245-02

Abstract： Since the intercity railway put into use from Beijing toTianjin which promote the society and economic and make grate contribution to the unite of the two city. To promote the grade of the automatic and the comfortable to the passengers. And reduce the work of the driver. Imagine to add the function of ATO based on the CTCS in the Beijing-Tianjin Intercity to meet the increased the demand. This paper briefly describes the ATO which contain the train work automatic、 stop accurate and the interface with the platform screen door. The paper also describe the equipment used for ATO.

Key words： Beijing-Tianjin Intercity；ATO；CTCS-2

1 研究背景及意義

于2008年建成通車的京津城際列車不同于近些年修建的城際列車，其采用CTCS-3D級列控系統(tǒng)，該列控系統(tǒng)包括西門子有限公司的TRAINGUARD型列控系統(tǒng)和國內(nèi)的CTCS-2級列控設(shè)備。該線路高密度、公交化、準時、舒適、安全的特點為京津一體化進程做出了巨大的貢獻。但是隨著鐵路近些年的高速發(fā)展，特別是城市軌道交通的發(fā)展，為我國鐵路持續(xù)健康的發(fā)展提供了新的技術(shù)并提供了新的發(fā)展空間，提供了新的思路。本文旨在探討在京津城際中增加ATO功能的可行性，ATO的加入將使京津城際列車的智能化得到大幅度的提升，并大量的減輕了司機的工作壓力和強度，并且提高了列車的運行效率。

2 ATO在京津城際中可實現(xiàn)的功能

列車控制系統(tǒng)+ATO列控系統(tǒng)由車載設(shè)備和地面設(shè)備構(gòu)成。于2008年建成通車的京津城際列車不同于近些年修建的城際列車，采用CTCS-3D級列控系統(tǒng)，該列控系統(tǒng)包括西門子有限公司的TRAINGUARD型列控系統(tǒng)和國內(nèi)的CTCS-2級列控設(shè)備。其改造難度大。車載設(shè)備有車載控制器，司機顯示單元、信標(biāo)天線和編碼里程計。地面設(shè)備有：調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、列控中心（TCC），ZPW-2000系列軌道電路、車-地雙向通信系統(tǒng)（TWC）、應(yīng)答器及精確定位等設(shè)備。

如圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.1 列車自動運行

為實現(xiàn)列車自動駕駛功能，ATO系統(tǒng)需要ATP及CTC系統(tǒng)的支持。根據(jù)CTC傳遞來的計列車運行計劃等信息及ATP提供的列車運行速度、線路允許速度、限速和目標(biāo)速度，ATO根據(jù)ATP和CTC提供的信息，通過控制算法輸出控車級位或牽引動力給車輛，實現(xiàn)自動運行功能。 在滿足列車運行安全和滿足運營能力的前提下，為盡大程度提高列車能量使用效率及乘客的舒適感。列冊在區(qū)間正常運行的情況下，信號系統(tǒng)只會發(fā)出一次性的牽引、惰性和制動指令或應(yīng)盡量減少列車的牽引及制動次數(shù)。

2.2 站臺精準停車

在高架站上設(shè)置安全門后，為實現(xiàn)列車車門與安全門的精準，考慮到京津城際的復(fù)雜性，為實現(xiàn)此功能需增設(shè)感應(yīng)環(huán)線傳輸設(shè)備。感應(yīng)環(huán)線傳輸技術(shù)較為成熟，對其他系統(tǒng)產(chǎn)生的影響小，施工簡單。感應(yīng)環(huán)線分為無源感應(yīng)環(huán)線及有源感應(yīng)環(huán)線。感應(yīng)環(huán)線應(yīng)安裝在鋼軌中間的固定位置。將感應(yīng)環(huán)線調(diào)至特定的頻率，當(dāng)列車的接收天線接近該線圈時，列車可以從環(huán)線獲得位置和線路信息。車載ATO計算機通過感應(yīng)環(huán)線內(nèi)的數(shù)據(jù)生成制動曲線，保證ATO控制列車精準停車。

2.3 列車車門與安全門聯(lián)動功能

京津城際沒有地下部分，故在站臺增設(shè)安全門。在以ATO方式停站后，只有當(dāng)列車停在適當(dāng)?shù)恼`差允許范圍，即列車線圈與地面感應(yīng)環(huán)線感應(yīng)耦合的情況下，列車車門與安全門才能聯(lián)動。當(dāng)列車正常?？空九_并發(fā)送“列車停穩(wěn)”信息到CTC，列控中心向車載發(fā)送開門信息，列車上的允許開門燈亮，司機按壓開門按鈕，車輛向車載發(fā)送開門信息，ATO的停車系統(tǒng)向CTC發(fā)送車輛信息。當(dāng)TCC中的停車計時器到時后，開門碼取消，司機按壓關(guān)門按鈕關(guān)閉車門，車輛向車載發(fā)送關(guān)門信息，列車停車系統(tǒng)取消車載到軌旁的信息，列控中心收到車輛關(guān)門信號后，下達關(guān)閉安全門信息。當(dāng)安全門完全關(guān)閉且鎖閉時，安全門提供一個安全信號給列控中心。列控中心收到后，向車載發(fā)送允許發(fā)車的命令。

3 京津城際鐵路增加ATO功能設(shè)備

京津城際鐵路信號系統(tǒng)只需在CTCS-2和ETCS-1的基礎(chǔ)上增加ATO功能設(shè)備，就能滿足運營需求。ATO的功能設(shè)備主要由軌旁設(shè)備、室內(nèi)設(shè)備和車載設(shè)備。

3.1 軌旁設(shè)備

軌旁設(shè)備主要由ZPW-2000A系列軌道電路、應(yīng)答器、及TWC構(gòu)成。在京津城際上增設(shè)TWC設(shè)備，即感應(yīng)環(huán)線。感應(yīng)環(huán)線的設(shè)置需考慮到列車的制動性能，線路情況，在區(qū)間設(shè)置無源感應(yīng)環(huán)線，在車站及停車點處增設(shè)有源感應(yīng)環(huán)線。如圖1中所示。

3.2 室內(nèi)設(shè)備

ATO室內(nèi)設(shè)備主要包括ATO的功能模塊和繼電接口。繼電接口用于ATO功能模塊與站臺安全門的接口。由聯(lián)鎖系統(tǒng)采集站臺安全門的狀態(tài)信息并將該信息傳遞給列控中心、車載ATO并將列車信息及車門狀態(tài)信息傳遞個站臺安全門，完成ATO與安全門的聯(lián)動。為減少對原有系統(tǒng)的影響和減少調(diào)試的難度，單獨增設(shè)ATO接口設(shè)備和列控中心的設(shè)備。

3.3 車載設(shè)備

考慮到京津城際鐵路上運行的列車類型較多，且ATO不具備故障-安全的特性，為不影響列控安全計算機的安全，可在現(xiàn)有的車載設(shè)備基礎(chǔ)上，在每列車兩端各增設(shè)一套ATO控制單元。如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。ATO控制單元與現(xiàn)有的系統(tǒng)完成列車自動運行、列車精準停車、列車車門與安全門聯(lián)動功能。

4 結(jié)束語

時代的發(fā)展，技術(shù)的進步使得人們的思 維得到了極大的發(fā)展，信號系統(tǒng)在保證安全的前提下大膽的創(chuàng)新。ATO的加入將使京津城際列車的智能化得到大幅度的提升，并大量的減輕了司機的工作壓力和強度，并且提高了列車的運行效率。同時對類似城際鐵路升級改造有著借鑒作用。

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