ETCS系统应用ATO技术发展综述

为提高干线铁路的运输效率和能力,欧洲铁路部门开始研究欧洲列控系统(ETCS)应用自动驾驶(ATO)的可行性。通过分析ETCS系统应用自动驾驶(ATO over ETCS)的研究背景和过程,阐述系统架构、工作原理、自动驾驶的功能需求以及系统规范的架构体系。同时介绍即将投入运营的ETCS系统应用自动驾驶实例,并分析它们的结构和基本原理。     

既有CTCS-2高速铁路实现自动驾驶关键技术研究

为解决既有CTCS-2级高速铁路列车运行仍由司机人工驾驶操作的问题,高速列车自动驾驶技术应用是我国高速铁路列控系统发展的必然趋势。2016年,CTCS2+ATO系统在珠三角莞惠及广佛肇城际铁路上投入运营,成功实现了世界上首次将自动驾驶技术运用到200 km/h城际铁路。基于CTCS-2级列控系统的基础对CTCS2+ATO的技术路线、技术方案、ATO系统关键技术、系统测试和应用情况进行深入研究,并重点阐述车载ATO系统架构、ATO速度控制流程、自动驾驶控制模型、运行计划实时调整模型、列车定位技术、车地无线通信技术和车门/站台门联控技术等,研究成果对高速铁路广泛应用CTCS2+ATO列控系统,具有较好的参考价值。     

ETCS基线3无线功能接口规范分组域模式研究

ETCS系统规范基线3版本已经升级发布,ETCS系统车地无线功能接口部分发生了较大变化,其中PS模式(分组域)引入为最明显的变更点.对基线3车地无线接口PS模式主要内容进行总结,可为ETCS系统开发及国内CTCS系统中相关方面的发展提供参考.     

ATO over ETCS技术在德国的首次应用——汉堡数字化轻轨

汉堡数字化轻轨项目首次将基于欧洲列车控制系统的列车自动驾驶(ATO over ETCS)技术应用到德国铁路领域,是德国"数字化铁路"战略实现道路上的一个里程碑.文章将从项目概况、关键技术、实施进展3个方面对该项目进行简要介绍.     

高速铁路车载ATO工作模式

高速铁路列车自动驾驶（ATO）系统的标准性技术文件中，主要描述了列车超速防护（ATP）系统新增工作模式和系统使用操作，缺乏独立的ATO规范要素，如车载ATO工作模式、转换条件、功能边界等，容易导致标准条款在执行过程中一致性差、内容遗漏的问题，不利于系统互联互通及优化提升。为了完善标准体系中车载ATO功能规格，借鉴欧洲列车控制系统（ETCS）体系下ATO系统需求规范的描述方法和特点，研究和设计了满足中国列车控制系统（CTCS）要求的车载ATO工作模式，并以此为中心串联起状态、功能和流程等完整技术要求，最后从运营场景出发检验了设计的准确性和可行性，对产品研发、技术演进等方面具有重要参考意义。     

高速铁路自动驾驶系统地面设备关键技术

为减轻司机劳动强度、进一步降低铁路运输成本,基于高速铁路的列车自动驾驶(ATO)技术应运而生。高速铁路ATO系统是在CTCS-2/3级列控系统的基础上,地面设备通过对既有临时限速服务器(TSRS)、调度集中系统(CTC)、列控中心(TCC)等进行软硬件改造使其具备相关ATO功能。TSRS通过ATO功能扩展具备了车地通信功能、运行计划转发、线路数据发送以及站台门联动;TCC通过继电接口实现对站台门的控制功能及开门防护功能;中心CTC新增运行计划下发及站台门状态显示功能。     

高速铁路CTCS3+ATO列控系统技术研究

CTCS-3级列控系统包括列车自动防护(ATP)系统和无线闭塞中心(RBC),是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统,结合列车自动驾驶(ATO)技术能够实现列车准时并高效到达的功能,可进一步提高高铁的竞争力并使其成为未来最高效的交通工具之一。对国内外高速列车ATO技术现状进行深入研究,着重阐述我国CTCS3+ATO系统技术特点与试验情况,并对我国高铁自动驾驶技术的下一步发展与演进进行展望,对我国智能铁路的发展具有重要参考意义。     

无线CBTC信号系统工作模式分析

随着基于通信的列车控制(CBTC)技术的发展,无线CBTC信号系统的运营组织越来越灵活多样。综合ATS(列车自动监控)层面的中心控制模式和紧急站控模式,轨旁设备的CBTC模式和后备模式,以及车载设备的ATO(列车自动驾驶模式)、ATPM(列车自动防护的人工模式)和WSP(轨旁信号保护模式)等模式,全面分析了无线CBTC系统的工作模式。     

基于RM48的双机热备ATO设计

列车自动驾驶(ATO)是列车自动控制系统(ATC)的重要组成部分.本文根据全自动无人驾驶系统(FAO)中ATO的功能需求和RM48安全芯片的安全架构,提出了基于RM48的ATO双机热备结构设计方案.利用马尔科夫模型研究了双机热备ATO系统的可靠性,并且通过仿真工具分析了双机热备ATO和单机ATO的可靠性.仿真结果表明,双机热备ATO的可靠度比单机ATO具有明显的优势,完全可以满足全自动无人驾驶的可靠性需求.     

城市轨道交通CBTC关键技术——列车自动驾驶（ATO）子系统

围绕城市轨道交通CBTC信号系统需求并基于列车运行流程,描述了ATO子系统所具备的列车自动驾驶、自动折返等关键功能及其工作原理。提出了基于紧凑型PCI工业计算机总线架构的ATO核心硬件设计方案,分析了包括操作系统和应用软件流程在内的ATO软件设计思路。     

基于MSTS的ATO系统功能模块仿真研究

基于MSTS微软火车模拟器开发的开源软件OR的研究基础,结合ATC系统结构框架,对列车运行三维视景系统仿真平台进行了研究,设计出基于MSTS的ATO系统功能模块仿真。运用.Net平台中的Socket网络通信技术建立的ATO系统功能模块仿真,实现了远程控制OR列车客户端运行的功能,整合后的控制模式为ATO系统的扩展性功能提供了通信接口和自动运行的控制基础,提高了列车运行三维仿真系统整体的真实性。对后期完善整个系统仿真平台具有重要的意义,达到了预期的设计目标和效果。     

面向虚拟编组的列控技术研究

虚拟编组(Virtual Coupling)是近年来欧洲铁路部门提出的一个新理念,它使用无线通信代替机械联挂,实现不同型号列车的虚拟编组。列车虚拟编组后,行车间隔极大缩短,能够进一步提高线路的运输能力。介绍虚拟编组的研究背景和基本理念,分析既有欧洲列控系统(ETCS)在应用该技术时面临的问题,旨在提出面向虚拟编组的列控技术实现方案。根据列车间隔控制是否由列控系统进行防护,提出两种方案,并描述它们的基本原理和既有ETCS规范需要变动的内容。在基于列控系统防护的方案中,引入相对制动距离的概念,并提出一种基于相对制动距离的限速曲线计算方法,为下一代列控系统的研究提供参考。     

移动闭塞条件下的ATO子系统运行控制算法分析

基于移动闭塞技术的ATC系统是城市轨道交通信号系统的发展趋势,其中ATO子系统是实现城轨高效率、低能耗、高舒适度的关键技术。通过对多种智能控制算法的特点分析,指出采用不同算法的ATO子系统在实现其功能的过程中各有其不同优势侧重点。并提出可结合多种智能算法的优势实现对ATO子系统的进一步优化。     

基于改进MH算法的高铁ATO运行操纵多目标优化研究

在高速列车运行过程中,运行环境变化将对ATO提出更高的计算要求,ATO既要满足实时计算又要满足运行操纵多目标优化。针对该问题提出一种改进MH算法计算列车运行操纵序列。在原有MH算法基础上,对算法计算频率与寻优目标函数进行改进,提出随机惯性权重粒子群算法与司机驾驶逻辑相结合的方式计算运行操纵序列,通过选取合理的计算间隔时间使得算法性能最佳。以武广高铁85km线路仿真高铁自动驾驶,改进MH算法中随机惯性权重粒子群算法的收敛速度优于原算法。仿真结果表明:改进MH算法在列车运行准点性和停车精度方面得到提升,为ATO在线计算提供思路。     

浅析无人驾驶系统

简要介绍城市轨道交通中的自劝驾驶系统，包括有人监督自动驾驶和无人驾驶系统，并重点分析了无人驾驶系统的特点和运营模式。     

ETCS开口速度研究

在ETCS中对列车行车许可采用过走防护技术和开口速度,但在CTCS列控体系中取消这一设定。对其产生的背景及使用场景和完成算法进行阐述,研究开口速度的设计与算法对于完成欧标制动曲线和ETCS列控系统研发乃至借鉴欧标信号系统完善国内列控系统和信号制式有着重要的意义。     

面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究

为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC(Full Function Configuration)两个等级。分别对每个等级的系统功能、地面和车载设备配置进行定义,并提出系统分级实施方案。CTCS+ATO列控系统方案综合考虑我国列控系统的现状和发展方向,为我国高速铁路引入自动驾驶提供参考依据。     

地铁列车运行视景系统与ATO仿真模块的接口实现

提出一种基于微软模拟列车（MSTS）平台的地铁列车运行视景系统,介绍了视景系统的工作流程,实现了视景系统和列车自动驾驶子系统（ATO）仿真模块的接口,利用接口实现了ATO仿真模块对视景系统地铁列车客户端运行的跟踪控制,为今后在视景系统中对ATO进行的相关测试和研究提供了可能 ,同时也为城市轨道交通的相关研究提供了新思路。     

基于粒子群算法的隐式广义预测在ATO中的应用

由于列车运行速度的不断提高,对列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统提出更高的要求。针对隐式广义预测(Implicit Generalized Predictive Control,IGPC)控制器在ATO中难以获得最优预测控制输入的问题,运用一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的IGPC算法对ATO系统进行控制。为更进一步提高PSO算法的寻优能力,对基本PSO算法进行改进,从而有效提高系统的寻优精度和速度。并对有约束情况下的CRH2型车进行仿真验证,仿真结果显示PSO-IGPC比单纯IGPC对ATO的控制效果更优。     

基于GA优化模糊PID控制的ATO算法研究

针对城市轨道列车的自动驾驶系统(ATO)传统PID控制方法适应性差和智能化不足的问题,基于该领域专家知识和驾驶司机的操作经验,将遗传算法优化的模糊PID控制算法运用在ATO的控制系统中,并运用MTALAB进行仿真。仿真结果表明,该控制算法优于传统的PID控制,能够满足ATO系统对不同工况下的适应性和智能性要求,可以达到精确停车和准点到站的目的,能够有效提高列车舒适性和降低列车能耗。