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ATC


ATC 制式统一 目前,既有上海轨道交通线所采用的列车自动控制系统(A TC 系统) 各不相同。上海轨道交 通 1 号线采用了美国 GRS 公司(现为 AL STOM 公司的一部分) 的 A TC 系统,上海轨道交 通 2 号线采用了美国 USS 公司的技术,上海轨道交通 3 号线(明珠线一期) 采用了法国 ALSTOM 公司的 A TC 技术, 而上海轨道交通 5 号线(莘闵轻轨线) 采用了德国 SIEMENS 公司的设备。下面从不同的方面对这四套系统进行比较。 1 上海轨道交通 A TC 系统概况 1 号线(地铁 1 号线) 一期工程北起上海火车站,南至上海南站,后南延伸至莘庄。 号 1 线及南延伸共计 16 个车站,约 22 km , 设 7 个信号设备集中站和一个车辆段,现已全线开通 使用。1 号线北延伸自上海火车站起向北延伸 12. 5 km , 经过 8 个车站,终点站为泰和路,设 4 个设备集中站。1 号线是一个重轨运输系统,采用灵活的 6 节编组(具备将来 8 节编组升 级的能力),并装备了列车自动控制系统(A TC) 的全套设备。车载 A TP 设备双套冗余,A TO 设备单套。 2 号线(地铁 2 号线) 西起浦西的中山公园,东至浦东的张江站,现有 13 座车站,全程 18. 16 km , 设有 4 个联锁集中站和 2 个非联锁集中站。2 号线正向运行实现完全的自动控 制, 包括 A TP 、A TO 、A TS 功能。车载 A TP 设备双套冗余,A TO 设备单套。 3 号线(明珠线一期) 由漕河泾至江湾镇,全程 24. 975 km , 共包括 19 个车站、 一个车 辆段。系统==设 10 个设备集中站。控制中心设于宝兴路站控制中心。3 号线装备了全套的 A TC 系统,车辆采用 6 节编组和 8 节编组。 5 号线(莘闵轻轨线) 由莘庄站至闵行开发区,全长约 17 km 。正线共设 13 座旅客车 站,除莘庄站为地面车站外,其余均为高架车站。系统设 5 个联锁集中站。5 号线装备了全套 的 A TP 、A TS 系统, A TO 功能没有要求,车辆采用 6 节编组和 8 节编组。 2 轨道电路的比较 轨道交通 1 号线采用音频无绝缘轨道电路,将 4 种列车检测载频调制在 2 个码率上, 并有序地使用在线路上,以达到列车检测的目的。 机车信号载频为 2 250 Hz , 调制在 10 个码 率上,以向列车传输 8 个速度码(1 个预留) 、2 个开门信息;同时,无码表示停车信息。 2 号线采用 AF -902 和 AF -904 数字式无绝缘轨道电路检测列车的位置。轨道电路 采用 9. 5 ~16. 5 kHz 的载频,用频移键控(FSK) 方式进行调制,向列车传送信息,传输速率为 200 bit/ s。轨道电路向车载设备传送的信息除信息头和 CRC 校验外,还包括轨道电路号、运 行方向、下一个载频、线路限速、目标速度和停稳信息等。 3 号线采用 D TC921 -1 型无绝缘 Digicode 数字轨道电路,D TC921 -1 可分别采用 8 个不同的载频进行信息传输,用 MSK 方式进行调制。Digi2 code 用于列车检测时传输速率 为 400 bit/s , 与 SACEM 地对车通讯时为 500 bit/s , 支持双向传输,在地铁中仅用了地到车通 讯。轨道电路向车载设备发出的报文包括长报文(区段的进路地图) 和短报文(区段的轨道电 路和道岔的状态) 。 5 号线采用 FTGS 音频无绝缘轨道电路,用 S -bond 电气隔离接头进行分割,轨道电路 具有 4 个频率。系统经数据传输点(轨道耦合线圈) 点式向车载设备传输信号和线路信息,也 可用环线进行连续传输。轨道耦合线圈使用 FSK 制式,传输速率为 50 kbit/ s。 就轨道电路而言,3 号线采用的技术是最为先进的。它实现了地面设备向车载设备连 续传送 A TP 所需信息,且具有 500 bit/ s 的较高传输速率。较为可惜的是,它的双向传输功能 并没有发挥作用。 3 联锁设备的比较 1 号线和南延伸采用 6502 继电联锁,北延伸采用 V PI 计算机联锁系统。VPI 计算机 联锁是以“数字集成安全保障逻辑(N ISAL) ”为基础,采用“故障-安全”设计的专用联锁机

系统。系统为双机热备方式。 2 号线采用 M ICROLOCKII 计算机联锁系统, 系统为双机热备方式。M ICORLOCK 单元分为处理安全信号的 “IML K” (联锁 M ICROLOCK) 和 “TML K” (轨道 M ICROLOCK) 。 3 号线采用 ASCV (V PI2) 计算机联锁系统。 ASCV 系统保持了数字集成安全保障逻 辑(N ISAL) 等技术,并对 CPU 速度和系统容量进行了全面升级,为双机热备系统。5 号线采 用 SIM IS 计算机联锁系统,3 取 2 工作方式,并采用了分散式设备接口模块。系统具有较高 的可靠性、可用性和适应能力。 上述各轨道交通线的联锁系统中,5 号线的 3 取 2 系统具有较高的可靠性,技术较为 先进。 4 列车自动保护系统的比较 1 号线采用头、尾各双套冗余的车载设备,其列车自动保护(A TP) 系统基于速度码方 式,共有 8 个速度码。列车最高速度为 80 km/ h , 运行间隔 120 s , 设计间隔 100 s 。 2 号线采用头、尾各双套冗余的车载设备,基于目标速度方式。设计间隔 100 s 。 3 号线采用 SACEM 系统,地面设备为 3 取 2 系统,车载设备头、尾主/ 备双重配置。 基于目标距离方式。 地面设备向车载设备传送区段的进路地图、 区段的轨道电路和道岔的状 况,由车载设备进行制动曲线的计算。系统靠静态列车初始化应答器(STIB) 、动态列车初始 化应答器(M TIB) 和重新定位应答器(RB) 来进行列车的定位和重新定位。 设计间隔 100 s 。 5 号线采用点式发码非连续式地对车通讯,车载设备为 2 取 2 方式。 系统基于目标距 离方式。运行间隔 163 s , 最小设计间隔 130 s 。各 A TP 系统的控制模式曲线如图 1 所示。 从图 1 可以看出,目标距离方式采用了一次模式曲线,A TP 系统可以从列车运行点开 始至列车的停车点通盘考虑列车的最高运行速度。在相同的轨道电路设置情况下,目标距离 方式运行速度最高,所用时间最少。 目标速度方式可根据初始速度和目标速度及轨道电路的实际情况,在每个轨道电路的范围内 计算出最佳模式曲线。目标速度在整体上被分割为阶梯型曲线,无法在整体上达到最优。同 时,由于目标速度方式是由地面设备决定列车运行速度的, 系统必须考虑最差列车的情况,所 以,列车的防护距离较长。 而速度码方式,A TP 系统几乎为被动接受控制的系统。在接收到速度码后,A TP 系统 保证列车按最新的速度要求运行。由于速度码考虑的是整个轨道电路的最低速度,所以列车 运行速度较低,这种情况在轨道电路 G1 表现最为明显。 轨道电路 G1 的速度需为 0 , 这就意 味着列车一进入轨道电路 G1 , 必须立即制动,且前一轨道电路 G2 速度不能太高。 同样是目标距离方式,3 号线同 5 号线又有很大的差别。由于 5 号线通过数据传输点 (轨道耦合线圈) 点式传输信号和线路信息,轨道耦合线圈安装在信号机或速度限制区域前。 当线路情况发生突变时,车载设备无法及时作出响应。图 1 中,列车刚过轨道电路 G6 的轨道 耦合线圈,若轨道电路 G3 故障,列车必须到下一轨道耦合线圈才开始制动。而对连续传输方 式来说,在列车当前位置即能进行制动。 此外,点式传输方式下,列车一旦制动停下,由于收不到 新的速度命令,列车无法在 A TP 模式下继续运行,这种情况在站台前一个轨道电路尤其容易 发生。为此,必须在信号机前铺设感应环线,保证列车在到达信号机及轨道耦合线圈前得到从 “停止”改为“ 前进”的信号变化信息。即用局部的连续方式弥补点式传输的部分不足。 点式的目标距离方式可以用于列车运行密度不高、 运行间隔较大、 安全要求一般的铁路和轻 轨系统,而用于高密度的地铁和轻轨系统会有很大的弊端。 综上所述,就 A TP 控制模式而言,3 号线的目域的 TWC 环线交叉来实现的。TWC -2000 用 于标距离方式是目前上海市轨道交通系统中最为先车地通讯、传递车次号和 A TO 命令等。 它具有一次模式曲线,运行速度较高;列车的模式曲线由车载设备决定,列车可根据自身情况 进行运行间隔的优化;目标距离方式减少了列车运行间隔对轨道电路划分的依赖性,为今后向

更先进的移动闭塞方式升级提供了可能。而 2 号线的目标速度方式次之,1 号线的速度码方 式较为落后。5 号线的点式传输目标距离方式只能用于要求较低的铁路和轻轨系统。当然,3 号线 A TP 车载设备的头尾冗余方式在可用性上略有欠缺。 5 列车自动运行系统的比较 目前,5 号线不具有列车自动运行(A TO) 功能,其余 3 条线的 A TO 系统都为单套。 1 号线的停车精度为±25 cm 。精确的车站停车是通过距停车点 350 m 、150 m 、 25 m 处的无源标志线圈以及 8m 处的有源标志线圈实现的。A TO 命令和车次号是通过车 地通信子系统(TWC) 传递的。A TO 具有 5 个运行等级。 2 号线的停车精度为±50 cm , 精确的车站停车是应用轨道电路 ID 和边界的转换以 及车站区 3 号线的停车精度为±50 cm 。精确的车站停车是应用 A TO 的距离计算和 STIB 、 M TIB 和 RB 来实现的。TWC 用于车地通讯、传递车次号和 A TO 命令等。 在以上系统中,由于 3 号线的 A TO 设备较新, 且充分考虑了车轮打滑、避免急速制 动和启动等因素,技术较为先进。但地铁 1 号线的停车精度是最高的。 6 列车自动监控系统的比较 上海现有的轨道交通线的列车自动监控(A TS) 系统均采用了客户机/ 服务器方式,具 有相同或相近的功能,但在具体实现上有所不同。 1 号线 A TS 系统在中控室采用双局域网连接,主机及通讯前置机为双机热备,大屏显 示采用马赛克表示屏。车站采用工业单板机 D TM 系统作为数据传输和控制系统,采用马赛 克控制台。中控室同车站间通过 MODEM 进行点对点连接,通讯速率为 2 400 bit/ s。 2 号线 A TS 系统在中控室采用双局域网连接,主机及通讯前置机为双机热备,采用背 投作为大屏显示。中控室同车站间通过路由器进行点对点连接,中控室和车站间组成广域网 连接。 3 号线 A TS 系统在中控室采用双局域网连接,主机及通讯前置机为双机热备,采用背 投作为大屏显示。车站采用双局域网连接,车站 A TS 服务器为双套冗余,控制台为单套。中 控室同车站间通过路由器进行点对点连接,通道双套冗余,中控室和车站间组成广域网连接。 5 号线 A TS —V ICOS OC 系统在中控室为单网连接,采用 PROFIBUS 现场总线, 负责列车自动跟踪和列车自动排路的计算机双套冗余。 车站采用双套 PROFIBUS 网,同中控 室的连接也通过双套 PROFIBUS 网,车站控制台为单套。 在所有的 A TS 系统中,3 号线的 A TS 系统采用了双局域网和双广域网连接,具有较 高的技术先进性。 综上所述,在上海的轨道交通系统中,3 号线的 A TC 系统技术最为先进。目前,采用连续的数 字无绝缘轨道电路进行 A TP 信息传输是主流,音频轨道电路已经基本淘汰,点式传输不适合 于高密度和高安全的地铁和轻轨系统;在 A TP 控制模式中,目标距离方式同速度码方式和目 标速度方式相比具有很大的优越性,虽然移动闭塞是目前的最新潮流,但目标距离方式更为成 熟; 在 A TO 系统和 A TS 系统方面,3 号线也是最为先进的,更为重要的是,3 号线的 A TS 系统已实现全面的国产化,对进一步提高地铁和轻轨系统的国产化率具有重要的意义。 对上海轨道交通的 A TC 系统进行比较,主要是为了找出一个技术较为先进的系统,逐 步规范 A TC 系统的制式;同时,也是为了在吸收国外先进技术的基础上,开发全面国产化的 A TC 系统,这对进一步降低地铁、轻轨 A TC 系统的造价具有重要的意义。 更多铁路评论请登陆 中国铁道论坛(http://bbs.railcn.net/)


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