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【摘要】在基于通信的列车运行控制CBTC系统中，列车自动监控(AutomaticTrainSupervision，ATS)子系统用以指挥和监督列车运行，对提高列车运行效率至关重要。数据库是ATS系统的重要组成部分，在ATS系统的安全运行中起到关键的作用。为了给ATS系统提供实时有效、安全可靠的数据信息，如何保证系统数据安全成为关键性的问题。为了保证ATS系统的数据安全，论文结合ATS系统的结构特点，阐述了ATS系统在城市轨道运行中的功能和应用。
【关键词】城市轨道交通，ATS，应用
中图分类号：C35文献标识码： A
城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高行车效率的重要设施，由于城市轨道交通的行车密度高、站间距离短，对列车运行的安全性和自动化程度也应有更高的要求。传统的信号系统是通过设置在地面的色灯信号机，传递不同的行车命令，司机根据地面的信号显示按行车规则，操纵列车的运行。这种制式基本上依赖于司机来保证行车的安全以及速度的控制调整，已不能适应城市轨道交通的发展，必须用一种能实现列车速度自动控制和列车运行间隔自动调整的新的信号系统来替代，这就是列车自动控制（Automatic Train ControlSystem-简称ATC）系统。ATC系统取消了传统的地面信号，将机车信号作为主体信号，信号的含义发生了质的变化，传递给列车的是具体的速度或距离信息，根据与先行列车之间的距离和进路条件 在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行条件达到该容许速度的距离信息，根据上述信息列车自动地控制运行速度，进行超速防护，以达到自动调整行车间隔的目的，并实现列车在车站的程序定位停车。
一、ATS系统构成
ATS系统在轨道交通中应用的越来越广泛，对车辆在行驶过程中的安全越来越重要，针对ATS广泛的应用，我们进行对ATS设计原理及一些特殊情况进行一下探讨。
ATS系统是集信息管理、综合决策以及自动监控为一体的综合系统。信息管理主要指对列车运营相关信息的管理，包括运营方案、列车运行相关计划、运行统计信息等；综合决策是指利用人工智能技术为调度人员提供决策支持，其中典型的应用是对列车运行调整的决策支持。同时，ATS系统又是一个面向列车运行的实时监测控制系统，根据运行计划对列车运营集中管理和对运行进行调整控制，从而使列车的运行與计划运行图一致，保证列车安全、正点、高密度地运营。
在ATC的各个子系统中，ATS起着组织和指挥的领导作用。由此ATS系统的体系结构设计应能保证具有足够的安全性、稳定性，同时具有实时性和可操作性。为了满足这些要求，ATS系统采用分布式的网络系统，由运营控制中心子系统、车站子系统、车辆段／停车场子系统、仿真培训中心子系统和连接各业务子系统的网络子系统构成。为了保证ATS系统的高可用性，关键设备均采用双机热备或集群方式的冗余配置。ATS系统的组网方案采用广域网的连接方式，各业务子系统内部采用局域网，各业务子系统之间采用广域网连接。
ATS系统由中央ATS控制中心、车站ATS控制中心、车辆段／停车场、仿真培训中心、四个部分构成。
中央ATS控制中心包括：调度员操作台、调度长操作台、通信／应用服务器、数据库管理服务器、时刻表创建和验证系统、维护HMI服务器、实时时间发送器和主时钟、FEP前端处理器接口及屏幕控制器等。
车站ATS控制中心包括：车站操作员操作台、本地时刻表处理器、本地排列进路计算机、联锁下位机及FEP前端处理器接口等。
车辆段／停车场包括：车辆段终端、派班室终端、本地排列进路计算机及联锁上位机等。
仿真培训中心包括：仿真工作站、教师工作站及仿真服务器等。
二、列车自动监控(ATS)系统的基本功能与应用
由列车自动监控(ATS)系统的名称可看出，它的作用有两部分，一是监视功能，二是控制功能。监视功能是对全线的列车和设备进行监控，监控的重点是列车运行状态、设备是否正常等；控制功能主要是列车控制，使列车按时刻表运行，对列车偏离时刻表的情况做出调整，并记录列车运行数据，以备日后查询。具体的功能分类如下：
(1)集中控制功能
通过调整列车的停站时间实现对列车运行的调整，在装备有ATO子系统的线路上，通过对列车运行速度等级的设置实现对列车运行的自动调整。甚至在必要时，控制中心的调度人员可按需要设置列车跳停，即命令列车在某个站或某几个站不停车，来尽快恢复被偏离的运行图。在进路的控制方面，系统通过列车识别信息和列车所处的轨道区段，自动生成前方道岔区段的进路控制指令，按照列车的接近条件自动控制道岔转换，开发信号机，运用安全联锁来实现列车进路的自动排列。
(2)集中显示功能
在控制中心内，通过大型的显示屏或值班员的显示终端，可以图形的方式集中显示现场设备的状态、列车的位置及运行状态、列车的车次号或列车的其他编号。这样，工作人员在控制室内，就可对全线的列车进行监控，可对列车运行过程中的一些异常事件进行及时地处理。
(3)列车运行时刻表管理功能
时刻表通常被安装在控制中心的计算机上，由时刻表编辑员根据客流量和线路的状况来提供多套不同情况下使用的运行图，并存储在ATS数据库中。在ATS中对时刻表的运行状态进行分析，利用车次号和列车位置可以对列车的计划位置和实际位置进行比较，在发生偏离(早点或晚点)时，系统一方面通过适当的显示通知调度员，另一方面列车自动调整子系统产生相应的纠正措施，对时刻表进行及时的修正。
(4) 线路算法
一旦列车进入运营，线路算法将监督和控制列车的运行性能。线路算法的主要功能应是快速和自动地管理由于较小的线路干扰造成的延误。线路干扰是指使列车与其时刻表相比提早或滞后的事件或状态。这样的事件将影响列车停站时间和正线上列车运行的等级。线路算法通过调整列车的停站时间和运行等级（加速度和/或减速度）使延误的影响最小或消除，以使本站的出发计划误差和下一车站的到达计划误差最小。
它还将调整受影响列车的前行列车和后续列车的空间间隔，以平稳地脱离线路干扰。这些调整将基于相关的列车运行等级以及列车与当前时刻表的关系和与其它列车的间隔信息。线路算法通过调整列车运行等级和停站时间来动态和自动调整列车运行时间。当线路算法确定一列或一组列车不能保持与时刻表一致（在时刻表误差内）时，它将产生一个报警。控制（台）操作员有能力从时刻表控制中撤消一列或一组车或者修正时刻表误差并取消报警。线路算法还应于列车到达车站之前启动车站广播设备和旅客向导系统的控制。操作员应能中止线路算法的自动运行。除与时刻表修正相关的策略外，中止运行的线路算法应不影响其它算法的正确功能。
三、结语
自城市轨道交通问世以来，人们不断地为提高其安全程度和通过能力而努力。本文在对城市轨道交通列车自动监控(ATS)系统的功能和结构分析基础上，划分了ATS系统的功能模块及应用，由于ATS系统的服务器均为昼夜不问断运行，因此故障时要求对运营的影响降到最小。希望通过本文对ATS系统功能及应用的探讨，更好的将ATS应用到城市轨道交通中。
参考文献：
[1]张大钊.郭秀清 车载ATC数据分析与回放软件的设计研究[J]-机电一体化 2011(10)
[2]陈艳华 关于城市轨道交通ATC系统制式的探讨[J]-内江科技2009，30(5)
[3]陈瑞娟 深圳地铁ARS的功能实现[J].轨道交通纵横．2006．5：50—53．
[4]吴汶麒．轨道交通信号控制基础．上海：同济大学出版社，2004
[5] 余向海．城市轨道交通列车自动监控系统模块分析．电子工程师，2000(6)
【关键词】城市轨道交通，ATS，应用
中图分类号：C35文献标识码： A
城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高行车效率的重要设施，由于城市轨道交通的行车密度高、站间距离短，对列车运行的安全性和自动化程度也应有更高的要求。传统的信号系统是通过设置在地面的色灯信号机，传递不同的行车命令，司机根据地面的信号显示按行车规则，操纵列车的运行。这种制式基本上依赖于司机来保证行车的安全以及速度的控制调整，已不能适应城市轨道交通的发展，必须用一种能实现列车速度自动控制和列车运行间隔自动调整的新的信号系统来替代，这就是列车自动控制（Automatic Train ControlSystem-简称ATC）系统。ATC系统取消了传统的地面信号，将机车信号作为主体信号，信号的含义发生了质的变化，传递给列车的是具体的速度或距离信息，根据与先行列车之间的距离和进路条件 在车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行条件达到该容许速度的距离信息，根据上述信息列车自动地控制运行速度，进行超速防护，以达到自动调整行车间隔的目的，并实现列车在车站的程序定位停车。
一、ATS系统构成
ATS系统在轨道交通中应用的越来越广泛，对车辆在行驶过程中的安全越来越重要，针对ATS广泛的应用，我们进行对ATS设计原理及一些特殊情况进行一下探讨。
ATS系统是集信息管理、综合决策以及自动监控为一体的综合系统。信息管理主要指对列车运营相关信息的管理，包括运营方案、列车运行相关计划、运行统计信息等；综合决策是指利用人工智能技术为调度人员提供决策支持，其中典型的应用是对列车运行调整的决策支持。同时，ATS系统又是一个面向列车运行的实时监测控制系统，根据运行计划对列车运营集中管理和对运行进行调整控制，从而使列车的运行與计划运行图一致，保证列车安全、正点、高密度地运营。
在ATC的各个子系统中，ATS起着组织和指挥的领导作用。由此ATS系统的体系结构设计应能保证具有足够的安全性、稳定性，同时具有实时性和可操作性。为了满足这些要求，ATS系统采用分布式的网络系统，由运营控制中心子系统、车站子系统、车辆段／停车场子系统、仿真培训中心子系统和连接各业务子系统的网络子系统构成。为了保证ATS系统的高可用性，关键设备均采用双机热备或集群方式的冗余配置。ATS系统的组网方案采用广域网的连接方式，各业务子系统内部采用局域网，各业务子系统之间采用广域网连接。
ATS系统由中央ATS控制中心、车站ATS控制中心、车辆段／停车场、仿真培训中心、四个部分构成。
中央ATS控制中心包括：调度员操作台、调度长操作台、通信／应用服务器、数据库管理服务器、时刻表创建和验证系统、维护HMI服务器、实时时间发送器和主时钟、FEP前端处理器接口及屏幕控制器等。
车站ATS控制中心包括：车站操作员操作台、本地时刻表处理器、本地排列进路计算机、联锁下位机及FEP前端处理器接口等。
车辆段／停车场包括：车辆段终端、派班室终端、本地排列进路计算机及联锁上位机等。
仿真培训中心包括：仿真工作站、教师工作站及仿真服务器等。
二、列车自动监控(ATS)系统的基本功能与应用
由列车自动监控(ATS)系统的名称可看出，它的作用有两部分，一是监视功能，二是控制功能。监视功能是对全线的列车和设备进行监控，监控的重点是列车运行状态、设备是否正常等；控制功能主要是列车控制，使列车按时刻表运行，对列车偏离时刻表的情况做出调整，并记录列车运行数据，以备日后查询。具体的功能分类如下：
(1)集中控制功能
通过调整列车的停站时间实现对列车运行的调整，在装备有ATO子系统的线路上，通过对列车运行速度等级的设置实现对列车运行的自动调整。甚至在必要时，控制中心的调度人员可按需要设置列车跳停，即命令列车在某个站或某几个站不停车，来尽快恢复被偏离的运行图。在进路的控制方面，系统通过列车识别信息和列车所处的轨道区段，自动生成前方道岔区段的进路控制指令，按照列车的接近条件自动控制道岔转换，开发信号机，运用安全联锁来实现列车进路的自动排列。
(2)集中显示功能
在控制中心内，通过大型的显示屏或值班员的显示终端，可以图形的方式集中显示现场设备的状态、列车的位置及运行状态、列车的车次号或列车的其他编号。这样，工作人员在控制室内，就可对全线的列车进行监控，可对列车运行过程中的一些异常事件进行及时地处理。
(3)列车运行时刻表管理功能
时刻表通常被安装在控制中心的计算机上，由时刻表编辑员根据客流量和线路的状况来提供多套不同情况下使用的运行图，并存储在ATS数据库中。在ATS中对时刻表的运行状态进行分析，利用车次号和列车位置可以对列车的计划位置和实际位置进行比较，在发生偏离(早点或晚点)时，系统一方面通过适当的显示通知调度员，另一方面列车自动调整子系统产生相应的纠正措施，对时刻表进行及时的修正。
(4) 线路算法
一旦列车进入运营，线路算法将监督和控制列车的运行性能。线路算法的主要功能应是快速和自动地管理由于较小的线路干扰造成的延误。线路干扰是指使列车与其时刻表相比提早或滞后的事件或状态。这样的事件将影响列车停站时间和正线上列车运行的等级。线路算法通过调整列车的停站时间和运行等级（加速度和/或减速度）使延误的影响最小或消除，以使本站的出发计划误差和下一车站的到达计划误差最小。
它还将调整受影响列车的前行列车和后续列车的空间间隔，以平稳地脱离线路干扰。这些调整将基于相关的列车运行等级以及列车与当前时刻表的关系和与其它列车的间隔信息。线路算法通过调整列车运行等级和停站时间来动态和自动调整列车运行时间。当线路算法确定一列或一组列车不能保持与时刻表一致（在时刻表误差内）时，它将产生一个报警。控制（台）操作员有能力从时刻表控制中撤消一列或一组车或者修正时刻表误差并取消报警。线路算法还应于列车到达车站之前启动车站广播设备和旅客向导系统的控制。操作员应能中止线路算法的自动运行。除与时刻表修正相关的策略外，中止运行的线路算法应不影响其它算法的正确功能。
三、结语
自城市轨道交通问世以来，人们不断地为提高其安全程度和通过能力而努力。本文在对城市轨道交通列车自动监控(ATS)系统的功能和结构分析基础上，划分了ATS系统的功能模块及应用，由于ATS系统的服务器均为昼夜不问断运行，因此故障时要求对运营的影响降到最小。希望通过本文对ATS系统功能及应用的探讨，更好的将ATS应用到城市轨道交通中。
参考文献：
[1]张大钊.郭秀清 车载ATC数据分析与回放软件的设计研究[J]-机电一体化 2011(10)
[2]陈艳华 关于城市轨道交通ATC系统制式的探讨[J]-内江科技2009，30(5)
[3]陈瑞娟 深圳地铁ARS的功能实现[J].轨道交通纵横．2006．5：50—53．
[4]吴汶麒．轨道交通信号控制基础．上海：同济大学出版社，2004
[5] 余向海．城市轨道交通列车自动监控系统模块分析．电子工程师，2000(6)