列車間隔自動控制，是列車在運行中進行自動操控空間或時間上的距離。
基本介紹
- 中文名：列車間隔自動控制
- 外文名：Automatic train spacing control
- 套用：城市軌道
無線通信的列車自動控制系統的安全可靠性,列車自動控制系統,移動閉塞與傳統閉塞方式的比較,通信的列車控制系統中列車追蹤間隔的最佳化,動車組列車運行控制系統,系統列車區間追蹤模型,系統列車站台追蹤模型,
無線通信的列車自動控制系統的安全可靠性
CBTC系統是城市軌道交通信號系統的一種新的套用方案，它的安全性和可靠性直接關係到列車運行的質量。信號系統採用的是固定閉塞或是準移動閉塞，隨著城市化的發展，運營要求越來越高，因此CBTC的出現，充分發揮列車自動控制系統的能力。而CBTC系統的安全性和可靠性是一個十分重要和實際的課題。傳統列車自動系統的信息傳輸因為主要基於專用有線網路，可靠性和安全性在專用網路的設計中基本解決；隨著無線網路技術的發展，引入了CBTC基於無線通信的列車自動控制系統，則對商用WLAN提出了安全性和可靠性的要求。
列車自動控制系統
ATC系統顧名思義是對列車進行自動控制（Automatic Train Control）。但任何自動控制均有在各個層面的需求。這些層面一般分為在自動安全保護方面的，自動監視和掌握方面的，自動運行操作方面的。故相應ATC亦包含了它的三個子系統。即：
列車運行自動保護（Automatic Train Protection）——安全需求，簡稱ATP；
列車運行自動監控（Automatic Train Supervision）——統一調整需求，簡稱ATS；
列車運行自動駕駛（Automatic Train Operation）——精確運行，減少司機勞動，簡稱ATO。
1、列車自動防護：該功能是安全型的，是ATC系統的根本。而ATS、ATO系統是建立在ATP基礎上的。可以說沒有ATP，ATS、ATO亦不存在。由ATP和ATS可以結合成較簡易的ATC系統，ATO的工作將改由司機人工操作。ATP系統分設於軌旁和列車上二個地點。
2、列車自動監控：ATS子系統是ATC系統的監控部分。它對整個系統進行管理，控制和監督。它輔助調度員，給調度員一個工作平台。它是一個非安全系統（安全由ATP保證，任何ATS的錯誤非安全，指令將不會被ATP所接受）ATS子系統設備放置於控制中心。ATS的功能如下：為中心調度員提供操作界面；顯示全線及列車設備的須知信息，並用圖形數字表示；制訂生成時刻表，並記錄列車實際運行時刻；自動生成排列全線的列車進路；自動調整全線列車運行時分，附合折返計畫列車時刻表；不同狀況的列車給出不同速度模式的指令；自動計算交會進路中的優先進路的選擇；人工站區，站間及區域的封鎖；設定調整列車停站時間；外部系統信息接口。
3、列車自動行駛：ATO是ATC的一個子系統，作為一個非安全子系統，依靠ATP提供保護，主要替代司機駕駛列車的工作。它的精確性，可靠性，穩定性遠高於人工駕駛。並且還能做一些人工所無法完成的工作。ATO僅設定於列車上，ATO的主要功能如下：速度自動調節；站台程式定位停車；自動開門控制；自動折返；自動根據線路坡度調整牽引力和制動力。
移動閉塞與傳統閉塞方式的比較
移動閉塞系統的主要設計目標是：在保持傳統設計安全性的前提下，通過改進列車定位解析度和移動授權更新頻率來減少列車間隔距離，提供更大的通過能力。車載設備在區域控制器發出的移動授權許可權下負責列車的安全運行。移動授權許可權被授權至列車前方的實際障礙物。車載設備確保由它產生的速度曲線考慮了所有適當的安全因素。這些考慮包括最不利情況下的停車距離和前方障礙物位置的偏差。在這樣的控制方式下，如果前行通信列車向前移動，後續列車的移動授權許可權以厘米級向前延伸。基於無線通信的列車自動控制系統採用的就是移動閉塞。
固定閉塞中，線路被劃分為固定位置、一定長度的閉塞分區，一個分區只能被一列車占用；閉塞分區的長度根據車長、最高速度、最不利制動率等條件確定；列車之間間隔為若干分區，與列車在分區中的實際位置無關；制動的起點和終點總是某一分區的邊界；通常是使用軌道電路來進行分區劃分。
準移動閉塞的基本原則和固定閉塞一樣，但是制動的起點可以延伸，但終端總是某分區的邊界，它也是通過軌道電路來劃分分區。
在移動閉塞控制列車的間隔下，如同傳統的基於軌道電路的系統，基於無線通信的列車控制系統也以“目標—距離”的原則控制列車。兩種系統的不同之處在於解析度：在數字軌道電路系統中，移動授權極限是以軌道電路區段為單位來給出；而在移動閉塞的情況下，移動授權極限是基於更為精確的解析度。這也是基於無線通信的列車控制系統有別於傳統列車控制系統的最大特點。
通信的列車控制系統中列車追蹤間隔的最佳化
隨著鐵路運輸的任務越來越重，列車運行速度越來越高，保證運輸安全的問題也越來越突出。完全靠人工瞭望、人工駕駛列車已經不能保證行車安全了，即使裝備了機車信號和自動停車裝置，也只能在列車一般速度運行條件下保證安全無法實現高速列車的安全保證，因為它們不能完成防止超速行車和冒進信號的現象。在考慮列車速度、加速度、制動距離和安全距離等因素下研究了區間追蹤和站台追蹤的追蹤間隔時間的模型。
動車組列車運行控制系統
動車組列車控制系統主要是採用ATP和LKJ2000系統，ATP是隨著速差式信號體系的建立而產生的，列車正常運行由司機控制，只在司機疏忽或失去控制能力且列車出現超速時設備才起作用，並以最大常用制動或緊急制動方式，強迫列車減速或停車。當列車速度已降至或到達限速要求，由司機判定和操作制動緩解。系統要求符合故障—安全原則。這是一種以人（司機）控為主的列車運行安全系統，在歐洲高速鐵路上普遍採用。
主要功能：列控數據採集，靜態列車速度曲線計算，動態列車速度曲線的計算，緩解速度的計算，列車定位、速度的計算和表示、運行許可權和限速在DMI上的表示。運行許可權和限速的監控，在任何情況下防止列車無行車許可運行，防止列車超速運行，防止列車溜逸。列車超速時，車載設備的超速防護具備採取聲光報警、切除牽引力、動力制動、空氣常用制動、緊急制動等措施。車載設備發生故障時，及時報警提醒機車乘務員並對故障設備進行必要的隔離。司機行為的監控、反向運行防護、CTCS2信息的記錄。
系統列車區間追蹤模型
移動閉塞的區間追蹤根據是否考慮前行列車的制動距離可分為兩種:一種是不考慮前行列車的制動距離，稱之為絕對追蹤模式;另一種是要考慮前行列車的制動距離，稱之為相對追蹤模式。
列車的速度單位為m/s，計算中v2以列車最大允許運行速度vmax來計算，即v2=vmax ;加速度a單位為m/s2 ;時間的單位為s;距離以及長度單位為m;L安在模型中取值為55m;L防一般為60m;取t反=1s。
1、區間絕對追蹤模式：在這種模式下，不考慮前行列車的制動距離，只考慮前車所在的位置。
2、區間相對追蹤模式：在這種模式下，不僅考慮前車所在的位置，也考慮前行列車的制動距離。
系統列車站台追蹤模型
由於列車需要在車站停車，於是列車在位置 0的追蹤時間間隔為:
t(0)=t進+t停+t出
但是根據前行列車速度v1的大小不同，求解t出的方式也就不同(此時兩列列車的速度都滿足v1≤vmax，v2≤vmax)，也可分為兩種模式。
1、站台區域追蹤模式1：這種模式下，前行列車在安全防護距離內一直處在加速狀態，並沒有超過列車最大允許運行速度vmax ，一直加速行走完L加+L列 。
2、站台區域追蹤模式2：前行列車在安全防護距離內先加速運行，一段時間後該列車速度達到列車最大允許運行速度vmax ，並以這個速度行走完L防+L列 。
