国产化城轨交通列车自动驾驶系统车载设备研究与设计

介绍了国产化城市轨道交通列车自动驾驶（ATO）系统车载设备的研究与设计。具体描述了国产化ATO的原理、结构及自动驾驶原理,同时着重介绍了ATO车载设备的设计与实现。通过测试表明,ATO能够在ATP的监控下很好地按照给定的策略行车,并达到较好的停车精度。     

基于安全平台裁决的ATO系统冗余设计与实现

阐述CBTC系统中列车自动驾驶(ATO)系统的工作原理以及冗余设计;对当前国内外主流厂商冗余实现方式的优缺点进行分析,提出基于安全平台的双机并行冗余架构的设计原理及实现方案.     

既有高速铁路装备ATO系统研究

针对既有高速铁路装备ATO系统的方案以及系统设计本身需考虑的问题,进行了研究分析,为未来高速铁路ATO系统工程设计提供一些借鉴。其中地面设备TSRS、TCC、CTC、应答器、CSM需进行适应性改造,车载设备需增加ATO单元、GPRS电台及相关配套设备,相关软件同步修改。对于复杂线路,应在设计阶段对相邻TSRS管界、GPRS信道限制以及ATO边界区域划分等特殊设计场景,进行明确并设计对应的方案。     

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。     

城际铁路列控车载系统功能的技术方案研究

为更好地适应城际轨道交通的需要,结合我国铁路信号系统应用现状和城际轨道交通用户需求,研究CTCS-2级列控系统+自动驾驶的总体技术方案,提出基于CTCS2-200C型ATP车载设备扩展ATO相关功能,实现城际铁路列控车载系统功能的技术方案。     

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。     

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。     

面向多网融合的列控系统双套车载控制模式切换方案探讨

为了适应大都市圈轨道交通一体化发展需求,需要通过多种制式轨道交通线路协同运行来提高城市群都市圈的一体化运输效率。通过比较CBTC系统和CTCS2+ATO系统的差异和共同点,提出了一种双套车载设备在共管区域切换控制模式的技术方案;描述了共管区域地面设置、联锁照查关系、双套车载配置方案、控制模式切换流程等;阐述了方案的适用范围。     

车载ATO运行等级模式曲线的计算模型研究

车载ATO的运行等级模式曲线计算是车载ATO的重要功能之一.本文通过分析车载ATO自动调速功能,确定了ATO运行等级模式曲线的设计需求.针对设计需求,结合列车运行状态转移模型,以准点、舒适、节能等为速度控制目标,对不同的城轨列车运行计划(包括运行时间和运行路径)建立了车载ATO运行等级模式曲线的计算模型.通过仿真验证,本文建立的运行等级模式曲线计算模型基本满足车载ATO自动调速功能的设计需求,为自动调速模块提供控制目标曲线.     

基于CTCS2-200C的城际列控车载ATP总体技术方案的研究和实现

通过分析和比对CTCS-2和城际列控车载ATP设备的相似性和差异性,分析城际列控系统的技术总体原则和需求,同时结合城际铁路运营特点,研究和实现了基于CTCS2-200C车载设备的城际列控车载ATP总体技术方案及新增关键功能,并将研究成果应用于珠三角城际铁路的C2+ATO城际列控系统实际工作中。该研究和实现确保了城际列控车载ATP完全继承和保持原CTCS-2车载设备的所有安全功能,同时丰富和实现了新增的城际列控ATP功能;并做到了与ATO设备协同配合,共同实现了城际列控ATO功能。从理论上和实验上证明了研究成果完全满足城际铁路安全运营的需要。     

车载ATP/ATO设备整机自动测试工装的研制

阐述整机测试工装在生产过程中的重要地位,指出自动测试工装将有助于提高产品质量。设计并实现车载ATP/ATO设备整机自动测试工装,详细介绍测试工装的结构、功能和特点,给出系统软件流程图。对FZL300系统中的车载ATP/ATO设备进行测试,研究它的测试需求,说明测试配置方法。测试工装具备的高效、配置灵活、方便移植等特点能够满足生产及试验等需求。     

货运列车自动驾驶关键技术研究

在既有车载设备中集成安装ATO设备,是解决目前铁路货物运输问题的方法之一。在分析货运列车ATO使用前景的基础上,通过借鉴高速铁路ATO系统架构及控制逻辑,提出适用于国内国情的货运列车ATO架构,并对货运列车ATO的新特性进行详细分析。     

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。     

城市轨道交通车载信号设备状态的自适应采集研究

提出一种适用于城市轨道交通车载信号ATO/ATP设备状态的自适应采集方法。相比传统的固定频率采集方法,它能够有效地减少信号采集的冗余性,减少关键信号数据的丢失。该方法通过试验的方式进行了验证。     

高速铁路ATO系统车载无线通信技术研究

在高速铁路ATO系统中,ATO车载设备与TSRS设备利用GPRS分组交换网络进行车地通信。对ATO车载无线传输技术进行深入研究,重点研究其中几项关键技术的解决方案:无线会话管理、无线通信协议、ATP接口适配、GPRS电台接口适配,介绍相关无线传输软件的设计和实现,并对该软件在京沈客专试验期间的延时指标进行分析。     

CTCS-2+ATO系统技术现状与发展展望

介绍CTCS-2+ATO系统的由来、珠三角城际CTCS-2+ATO系统需求、功能及主要技术指标;比选车地通信方案,提出提高列车站内对位停车精度的措施,研究针对CTCS-2+ATO新设的CCS设备的配置原则及TCC、CTC、联锁等设备配套方案;针对CTCS-2+ATO技术特点分析其市场应用前景和需要进一步改进的技术内容,改进技术包括车地通信多样化,提高自动折返效率,降低股道长度,冗余配置LKJ、ZPW-2000轨道电路改进,与站台门接口改进等方面内容。     

轨道交通线网车载电子地图传输方案研究

CBTC(基于通信的列车控制)系统的VOBC(车载控制器)通过调用预制、存储的线路数据来获取线路信息,其存储的数据称为车载电子地图。车载ATP(列车自动防护)/ATO(列车自动运行)系统以车载电子地图为基础,结合列车自身定位系统的数据,根据移动授权实现列车的安全运行。为满足网络化运营下线路间互联互通的要求,设计了4个车载电子地图传输方案,分别是基于无线传输的线网电子地图方案、基于固定范围的线网电子地图方案、基于行车交路的线网电子地图方案、基于行车交路的单线电子地图方案。从车载电子地图的传输范围和运营交路角度对全线网车载电子地图进行“切片”和“订制”处理,并对4个方案进行了对比分析,得到结论如下：只有1～2条互联互通线路的线网宜选用基于无线传输的线网电子地图方案;有3条及以上互联互通线路的线网宜选用基于固定范围的线网电子地图方案和基于行车交路的单线电子地图方案。     

城市轨道交通主用与备用车载控制器冗余切换方案研究

主用与备用车载控制器(VOBC)的冗余是保证城市轨道交通信号系统可用性的重要技术措施,而实现冗余的方案各不相同。分析了一种主用与备用VOBC冗余方案的切换过程、实现原理、实现电路、安全分析以及应用案例。该解决方案从市场需求出发,实现了VOBC所有设备包括外部设备等的完全冗余,解决了无扰切换等技术难题。     

珠三角城际CTCS2+ATO列控系统控车舒适性研究及案例分析

针对珠三角城际线上CRH6A-0405动车组装备的CTCS2-200K+ATO列控车载设备，在控制列车减速进站过程中舒适性欠佳问题，研究ATO系统的工作原理及其控车策略、ATO系统所使用的PID滑模控制器及其模型和相关参数，以及ATO系统控车舒适性的评价指标及影响因素。对列车进站进入降速区前存在异常加速而导致的冲击率过大问题，采取降低列车高速运行时的滑模增益系数避免控制命令饱和的优化方案；对站前减速过程速度与距离采用线性关系导致减速过程不平稳问题，提出将速度与距离关系按照二次函数进行映射的优化方案。现场验证表明：优化后的速度曲线更加平滑，减速过程更加连贯平稳。     

ATO系统在城际客运专线列控系统的应用探讨

结合城际客运专线的运营需求,提出了其信号系统在既有客运专线CTCS-2级列控系统基础上扩展ATO功能的方案。简要说明了该CTCS-2级+ATO列控系统结构及ATO工作原理,主要分析研究了ATO系统在城际客运专线列控系统的功能实现。该方案的实施,有利于实现运输调度指挥和控制智能化、自动化,在保障运输安全、提高运输效率、优化运输组织方面发挥重要作用。