高速铁路ATO系统人机界面的新特征

高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Machine Interface,DMI)设备的显示和操作也随之发生变化。在介绍高速铁路ATO系统的基础上,阐述增加ATO功能后,DMI设备在图标显示、文本提示和控车提示3方面发生的变化,并对每种信息的含义及使用方法进行详细解读。     

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。     

我国智能高铁自动驾驶技术应用进展

通过对国内外运营自动化级别、高速铁路列控系统自动驾驶技术发展现状进行分析,明确自动驾驶和无人驾驶的概念,结合高铁自动驾驶关键技术研究进展情况进行分析,高速铁路自动驾驶功能应用范围是高速铁路正线,列车进出动车运用段(所)是在ATP安全监控下,由司机人工驾驶进、出动车运用段(所);提出现阶段对我国高速铁路自动驾驶ATO系统进行分级设计的实施技术方案,分级原则以地面设备为基础,车载设备与地面设备统一设计,高速铁路自动驾驶ATO系统能根据高速铁路不同的线路情况,实现相适应的ATO功能;探讨实现高铁无人驾驶功能需要信号、通信、站台门等进行技术方面的适应性升级措施;自动驾驶技术作为智能高铁的重要创新点之一,其应用探讨对后续智能高铁工程项目建设有借鉴意义。     

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。     

CTCS-3级列控ATP车载设备升级自动驾驶的扩展技术研究

随着我国高速铁路CTCS-3级列控系统的广泛应用,其功能扩展变得十分迫切,而现阶段的核心任务为扩展自动驾驶(ATO)功能。列控车载ATP设备为支持自动驾驶功能,必须在既有运行防护基础上进行功能扩展。针对CTCS-3级列控ATP车载设备承载自动驾驶功能的需求,对ATP设备的相关扩展技术进行研究,以实现自动驾驶业务中与ATP设备关联的关键功能。重点对扩展自动驾驶功能要求、扩展ATO功能的ATP系统结构、扩展列车接口功能、分组域无线通信功能、车门防护功能、人机显示扩展功能、通信与接口、双机热备等方面进行阐述。     

ATO系统在城际铁路的应用研究

阐述城市轨道交通基于CBTC系统的结构和ATO系统基本功能的实现方式,结合时速250 km以下城际铁路特点,研究城际铁路列车自动运行、精确停车、车门和屏蔽门联动及自动折返等基本功能实现的可行性,提出CTCS-2级列车运行控制系统增加ATO系统的系统结构.增加ATO系统的CTCS-2级列控系统可以实现列车自动运行、精确停车、车门和屏蔽门联动及自动折返等基本功能.     

城际铁路CTCS2+ATO系统自动折返能力提升方案研究与验证

针对城际CTCS2+ATO系统不具有自动折返功能，人工折返用时较长，折返效率低，造成城际线路行车间隔难以缩短的瓶颈问题，通过研究列控车载信号系统在折返站自动驾驶的逻辑及流程，提出并实现了提升城际CTCS2+ATO系统自动折返能力的整体技术解决方案；重点解决了司机人机界面修改、列车双端数据交互、车辆接口适配等问题；完成包括室内仿真测试和现场测试验证在内的系统综合测试验证；最终于珠三角广清、广州东环城际铁路工程现场进行了真实运营场景下的系统功能演示。试验表明：该方案能够实现列车原地换端自动折返和站后自动折返，在对既有城际CTCS2+ATO系统影响较小的情况下，有效地缩短列车折返作业时间，提升折返效率。     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统关键设备研究

高速列车自动驾驶系统是我国"智能高铁"战略中智能装备的重要组成部分,CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统的研发以及未来在京张高铁的示范应用,对提升我国高速铁路智能化水平、引领世界高速铁路发展具有重要意义。从CTCS3+ATO系统的研发背景、功能需求与架构设计、关键技术、试验过程、研发成果等方面进行介绍,并重点阐述CTCS3+ATO系统的功能需求与特点、关键技术研究以及系统架构。     

高速铁路ATO系统控车舒适度技术研究

研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保证行车安全,由ATO实现自动驾驶,实现安全和效率的有机结合。如何提高旅客乘车舒适度,是高铁自动驾驶系统的主要性能指标和研究热点之一。本文研究和给出了不同场景下提高ATO控车舒适度的方法。研究结论:(1)给出了提高启动、巡航、停车三个不同控速阶段控车舒适度的方法;(2)给出了提高过分相区舒适度的方法;(3)给出了提高舒适度的一般方法;(4)给出了舒适度的评价方法;(5)本研究成果可用于提高高速铁路ATO系统的控车舒适度。     

高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案研究

随着我国经济的快速发展,高速铁路的运输能力要求不断提高。为解决目前我国高速铁路装备CTCS-2/3级列控系统的动车组列车运行仍由司机人工驾驶操作,存在司机工作强度大、准点运行和停车定位对司机的驾驶经验要求高以及未考虑列车节能降耗需求等问题;基于高速铁路CTCS-2/3级列控系统和ATO方案的基础,利用计算机仿真技术和智能控制方法,提出高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案,并对高速铁路车载ATO系统扩展单元的关键技术进行重点设计。系统仿真测试和现场试验结果表明,该方案可满足高速铁路列控系统的自动驾驶功能需求,可为我国高速铁路自动驾驶的实现提供参考。     

CBTC测试平台车载控制器控车功能测试的设计

针对基于通信的列车控制（CBTC）测试平台被测设备群中的车载控制器（VOBC），设计了仿真车辆与其在几种常见列车运行场景下的交互流程，以测试其控车功能。利用计算机仿真技术，通过Microsoft Visual Studio开发工具及C#语言进行编程以实现仿真车辆子系统、车载接口适配器等与VOBC物理设备的通信，完成了VOBC设备功能测试框架的构建。在紧急制动、限制向前人工驾驶模式（RMF）选择及列车自动驾驶（ATO）3种运行场景下，分别设计了仿真车辆与VOBC设备的交互流程，通过实际项目测验，该设计能完成对VOBC控车功能的测试。这为VOBC设备功能的测试提供了可行的技术方案，也为CBTC测试平台被测设备群中其它设备的测试提供了参考。     

列控中心增加ATO功能及测试方法简析

简述列控中心设备在高速铁路ATO系统实现的功能以及工作原理。通过对高速铁路ATO系统功能分析以及对列控中心既有功能的差异分析,提出列控中心新增ATO功能的测试方案。     

基于CTCS2+ATO的市域铁路LTE移动通信业务承载解决方案研究

对于部分市域铁路信号系统采用CTCS2+ATO制式、移动通信系统采用LTE制式的全新组合模式,有必要根据其车地无线通信业务需求,分析研究LTE集群调度通信实现方式、系统架构,以及实现调度命令、ATO信息、无线车次号校核信息传送等业务功能的解决方案。通过分析LTE系统集群调度通信的主流实现方式,根据市域铁路车地无线通信主要业务需求,对于正在建设的市域铁路推荐采用条件相对成熟的B-TrunC架构LTE系统。重点研究基于BTrunC架构的LTE系统实现行车相关调度通信业务的工作流程,市域铁路列车信号车载设备在自动折返情况下通信车载台同步换端、车次号与IP地址转换的解决方案,对此类型的市域铁路工程建设、列控系统车地安全信息传送和运营维护方面具有指导作用。     

城际客运专线ATO车-地通信应用方式探讨

珠三角城际铁路信号系统将在既有国铁CTCS列控系统基础上扩展ATO功能,以满足新的城际客运专线运营需求。简要说明列控系统方案,研究扩展ATO功能新增的车-地通信需求,对可选择的不同车-地通信方式特点进行介绍,最后提出城际客运专线ATO车-地通信宜采用不同应用方式相结合的建议。     

城轨列车车载健康管理系统设计与应用研究

随着城市轨道交通运营规模的不断扩大,车辆关键系统检修及运维成本带来的压力日益突出。通过PHM技术实现车辆关键部件的智能化运维,已成为各个城轨运营单位正在积极探索的重要方向。文中主要提出了城轨车辆健康管理系统的总体解决方案,完整地阐述了解决方案的总体架构,并以车门系统为例,着重介绍详细系统方案设计,并进行了软件模型仿真以及实车测试验证,实现车门关键部件的状态监测、性能判断、故障预测等健康管理功能。文中通过列车级以及子系统相结合的车载健康管理系统设计、仿真及实车验证,为城轨车辆健康管理提供行之有效的参考方案。     

基于车辆深度融合的列车自动运行系统

[目的]传统ATO(列车自动运行)系统与车辆牵引系统/制动系统之间并没有建立直接、实时、双向的数据交互,在控车过程中无法获取车辆的牵引/制动状态和能力信息,进而导致ATO系统发出的控制指令可能与车辆实际能力不匹配、控制周期长、停车精度低等问题,需要将ATO系统和车辆系统进行深度融合。[方法]阐述了传统ATO系统的工作原理及存在不足。提出了基于车辆深度融合的列车自动运行系统(以下简称“融合ATO系统”),论述了融合ATO系统在系统架构、信息传输、车辆接口及系统功能等方面的融合优化措施。将传统ATO系统和融合ATO系统进行对比,对融合ATO系统的优势进行了分析。[结果及结论]融合ATO系统取消了ATO系统与车辆牵引系统/制动系统之间的中转环节,减少了通信链路,使得二者之间的信息传输更加丰富和透明。融合ATO系统可充分发挥车辆系统和信号系统各自的特性和优势,增强ATO系统与牵引系统/制动系统间的配合度,提高整体控车效果。     

GSM-R列控故障控制

高速铁路采用CTCS-3级列控系统进行列车安全运行控制,列车和地面通过GSM-R系统实现双向信息传输,GSM-R系统故障影响车-地信息传输可直接导致列车输出常用制动、降级运行甚至紧急制动,给通信管理维护人员提出了如何控制故障发生概率、降低故障延时的课题.     

城市轨道交通车-车通信系统融合设计

文章以青岛地铁6号线工程为例,通过对基于车-车通信的TACS系统展开研究,对列车控制系统方案进行简化统一,优化调整系统架构及功能分配,形成列车自主运行系统实施方案。该系统保持以列车为核心,基于车-车通信实现列车主动进路与自主防护功能;在系统降级情况下,由OC实现非通信列车追踪、行车资源回收以及进路安全防护等系统降级功能,这种功能分配可提高系统可用性,方案合理可行。     

列车自动驾驶技术方案探讨

作为智能高速铁路体系框架智能装备的重要组成部分,自动驾驶（ATO）系统在京张高速铁路与珠三角城际铁路得到了示范性应用,并在节能增效、减轻司机工作强度方面自动取得了良好的效果。本文分析了高速铁路ATO系统与城市轨道ATO系统的区别,阐述了高速铁路运营场景ATO系统主要功能需求,总结了高速铁路ATO系统的架构、原理、子系统接口及工程实施方案,并结合智能高速铁路体系架构提出了高速铁路ATO系统智能化发展方向。研究成果可为我国高速铁路智能化发展提供参考。