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列车自动控制

列车自动控制

列车速度自动控制系统（简称列车自动控制系统，英语：Automatic Train Control，缩写：ATC）是由列车自动保护系统（Automatic Train Protection-ATP），列车自动监控系统（Automatic Train Supervision-ATS）和列车自动运行系统（Automatic Train Operation-ATO）三个子系统组成的铁路控制、监督、管理系统。ATC可以指示列车允许运行的速度，也可以透过自动降速系统使列车减速至停车。

功能介绍

这款系统在日本颇为流行，源于1964年东京奥运会通车的东海道新干线，至今已经在多条铁路中使用，取代自动列车停止装置。

ATC（Automatic Train Control）系统可以自动控制列车速度，以避免超速、冒进、追撞等事故发生。ATC系统是一个完整的列车速度监督系统，它提供驾驶员一个连续的允行速度曲线。当列车行驶速度超过允许速度，刹车设备应自动强制其减慢速度，以确保行车安全。

台湾高速铁路为了满足至少3分钟发一班列车之营运需求而采用数位ATC（Digital ATC，日本简称为D-ATC）系统。数位ATC系统使用了单一和缓之刹车曲线，以避免列车发生碰撞并控制列车之行车速度不超过允许速限或临时速限。

数位ATC系统具有以下之优点：

使车站间之轨道电路区间长度易于决定。

使得隔站停靠（skip stop operation）班距缩短。

使得号志班距（signaling headway）缩短。

使用单一之刹车曲线并于减速时提供更好之行车品质。

可传送更多之资讯至列车上，使控制之弹性增加。

因传送至列车之号志信号包含轨道电路资讯，使资料可靠度增加。

系统以车上软件导向，如未来有不同性能及特性之新列车，只需修改车上软件，就能保持系统之性能。提高系统之可变性。

于驾驶室显示列车前方轨道之状况以提供司机员。

自动防护

定义

ATP作为列车自动控制系统ATC的子系统通过列车检测、列车间隔控制和联锁（联锁设备可以是独立的，有的系统也可以包含在ATP系统中）等实现对列车相撞、超速和其他危险的故障-安全防护列车自动控制系统。

功能

ATP是整个ATC系统的基础。ATO和ATS子系统都依托于ATP子系统的工作。列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。

工作原理

ATP系统自动检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。

自动运行系统

定义

该系统自动控制列车行驶、确保列车安全和指挥列车驾驶。ATC必须包括列车自动防护（ATP），可以包括列车自动监督（ATS）和列车自动驾驶（ATO）。

功能

列车自动驾驶用来代替司机来自动驾驶，包括平滑加速、调速和车站程序定点停车。ATO是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的解算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。

工作原理

在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。

ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。此外还从ATS子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行；并在设有屏蔽门地站台准确停车。

设备组成

司机室内微处理器构成地ATO/ATS模块有司机室的车底部标志线圈和对位天线，以及每个车站ATC设备室内的车站停车模块架和沿每个站台布置的一组地面标志线圈。当列车停车位置在允许的误差范围内，地面对位天线会收到车载对位天线发送的列车停稳信号，然后进行开关门和屏蔽门的操作。

自动监督

定义

作为列车自动控制系统ATC的子系统监督列车、自动调整列车运行以保证时刻表，提供调整服务的数据以尽可能减小列车未正点运行造成的不便。

功能

自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。

工作原理

列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。ATS将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。

控制方式

ATS控制方式有集中控制i、分散控制和分散自治控制。其中早期采用集中控制方式；目前主要采用集中监视、分散控制的方式；分散自制控制方式为新开发的，目前使用不多。

设备组成

ATS主要设备有线路模拟表示盘、计算机、打印机、电视监视器和控制台等。

计算机联锁

定义

计算机联锁利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约的车站联锁设备，即微机集中联锁。

功能

计算机联锁（CI）利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约的车站联锁设备，即微机集中联锁。它是一种由计算机及其他一些电子、电磁器件组成的具有故障― 安全性能的实时控制系统。

为了保证车站行车安全和调车作业安全，对信号机与道岔之间及信号机与信号机之间所应满足的联锁要求，参见“联锁”条目。

组成

计算机联锁系统由硬件设备和软件设备构成。硬件设备包括联锁计算机（完成联锁功能和显示功）、安全检验计算机（用以检验联锁计算机的运行情况，发现故障可导向安全）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。软件设备是实现进路、信号机和道岔相互制约的核心部分，由两部分组成：一是参与联锁运算的车站数据库；二是进行联锁逻辑运算，完成联锁功能的应用程序。车站数据库包括车站赋值表、车站联锁表、按钮进路表、车站显示数据等。应用程序由多个程序模块组成，即系统管理程序模块、时钟中断管理程序模块、表示信息采集及信息处理程序模块、操作命令输入及分析程序模块、选路及转岔程序模块、信号开放程序模块、解锁程序模块和站场彩色监视器显示程序模块等。