三、 ATO 子系统

ATO 子系统采用最新的 TBS100 技术。初期可将 ATO 子系统安装并配置在“目标距离”模式下工作。需要时，可改进为移动闭塞。 ATO 子系统采用与 ATP 系统同样的基本功能模块。和 ATP 系统一样， ATO 也存储了轨道布局和坡度信息，能够优化列车控制命令。经过专门设计， ATO 可以与站台屏蔽门（ PSD ）的控制系统全面接口，保证列车的精确和可靠的到站停车。 ATO 还具有一个双向通信系统，允许列车直接与车站内的列车自动监控系统（ ATS ）连接，可以实现最佳的运营控制。 ATO 控制器和 PAC 与 ATP 控制器一样，都是用相同的模块组合而成的。这些模块以摩托罗拉 68030 处理器为基础，通过 DIN 41612 接头与标准 VME 总线相连。此外， ATO 系统还使用了“环路调制解调器模块” ( LMM ）和“ ATO 功率放大模块” ( APAM ）。

ATO 子系统包括地面及车载设备两部分，但作为一个系统来说， ATO 又不能脱离 ATP 及 ATS 单独工作，必须从这两个系统得到系统工作的基础信息，共同构成 ATC 系统。

1 . ATO 地面设备

地面设备给车载 ATO 设备提供位置参考，并与车载设备交换信息。 ATO 地面设备分为室内及室外两部分：在各车站设备室内设有“车站站台 ATO 通信单元”PAC ( Platform ATO Communicator ) ，在各车站上下行站台以及折返线处轨道上设有 ATO 环路。 PAC 安装在信号设备室（ SER ）内，最多能与四个 ATO 停车位置相连接。 PAC 与 ATS 系统以及联锁装置相连。当列车经过 ATO 环路时， PAC 与列车双向交换信息。

（1）PCA

PAC包括一个6U高的设备外壳，里边包含各种电路模块、电源和相关的硬件。存取访问哪些电路模块要通过一块可拆卸的面板。

PAC由一些模块构成，这些模块通过背板相互连接，电路模块插入机壳的插件导轨中，并与两块背板紧密配合。它们与ATO和ATP车载设备采用的都是相同的基本核心模块。

PAC 包括11个模块：

1 个速度和位置模块（ SLM ）。

1 个串行输入／输出模块（ SIOM ）。

1 个离散输入／输出模块（ DIOM ）。

1~4 个环路调制解调器模块（ LMM ) （取决于由该设备服务的站台的数目）。环路调制解调器模块用于列车与地面的双向通信，它驱动一个 36 kHz 的低频载波进入轨旁发送器环路，并接收一个来自轨旁接收器环路的 28 kHz 低频载波。

1~4 个功率放大模块（ APAM ) （和环路调制解调器模块相对应）。功率放大模块提供足够的功率，来驱动车载发射天线和轨侧环路。 APAM 与测试 PC 机相连。测试PC 再通过一个 55 路连接器跟外部试验设备接口。

1 个接口印刷电路与两个滤波连接器的组合，安装在机壳的后面。

1 个测试印刷电路与一个 55 路未滤波的连接器的组合，安装在机壳的后面。

7 个模块为第一组，形成 PAC 的处理“通道”，这些模块安装在接地屏蔽罩的左边。

4 个功率放大器模块（ APAM ）安装在接地屏蔽罩的右边。环路调制解调器模块 ( LMM ）和功率放大器模块（ APAM ）的数量，取决于一个 PAC 可以带多少个站台（最多达到 4 个）。

PAC 的供电是一个 50V ±5V 的直流电源，信号设备机房电源大约为 8A 。

一个单独的状态指示器安装在测试插座的旁边，有一个发光二极管（绿色），当处理通道正常时，它点亮。

机壳的内部是一个开放的框架结构，使冷却空气可以自由地流动。

PAC 内存有至下两个车站停车点的站间距离、轨道电路数量及长度，以及线路坡道和曲线信息；并通过与 LPU 或 RTU 接口，得到来自 ATS 系统及联锁系统的惰行控制命令、扣车命令、下一车站通过命令及运行方向和目的地等信息，列车在车站停车期间经联锁电路及轨道电路的有关条件控制向室外环路发送。

( 2 ) ATO 环路

ATO 发送环路由电缆和环路单元组成。

①ATO 环路单元

ATO 环路单元包括 ATO 环路馈送单元（ LFU ）和 ATO 匹配单元（ AMU ）。

它们各包含在一个玻璃强化聚脂塑模的机箱内，该机箱装备有一个可分离的机盖，由四个六角形螺丝固定。它们通常安装在站台下面的一侧，备有四个 8 mm 安装孔，机箱的每个角各装一个。它们的电缆线路入口要通过电缆密封套。

②ATO 环路的布置

在各车站上下行站台以及进行 ATO 折返的折返线处轨道上设有环路。环路的作用有两个：一是通过环路的位置及交叉，使列车得知确定的位置信息，实现车站定点停车；另一作用是在列车停车期间，与列车进行信息交换。

ATO 发送环路由铺设走行轨旁边的电缆组成，位于列车停在停车点时列车接收天线所在位置的下方。发送环路通过环路馈入单元接收来自 PAC 的模拟信号，然后产生 36 kHz 的调制信号传给列车接收天线。发送环路可以配置为一个 Xd 环或者一个 Xz环，当两个环在地面轨旁安装的时候，一个环是另外个的镜像。

ATO 接收环路，由挨着走行轨铺设的电缆组成，位于列车停在停车点时列车发送天线所在位置的下方，配置为一个 Rd 环。接收环路接收来自列车的 28 kHz 调制信号，并产生一个模拟信号，经过匹配单元送到 PAC 的调制解调器模块。

根据不同的功能， ATO 环路可将为几种不同的类型。在每个指定的停车位置，有两个 ATO 环路，发射环和接收环。指定的停车位置通常为车站站台，也可以是折返线，或车辆段内停车线。这两种环路允许在 PAC 和车载 ATO 之间建立双向的全双工通信通道。这一通信通道用于传送各种信息，包括站台屏蔽门（ PSD ）控制和显示、 ATO 运行曲线、列车和乘务组标识等。这个通信通道构成了车载 ATO 系统与 ATS 系统之间的主要通信链路。

③列车和 PAC 通过 ATO 环路的通信过程

为站入口提供地面标志环（ X z ) ，标志环能够使列车在车站或者移动停车处精确地在一个 ATO 发送环（ Xd ）和一个 ATO 接收数据环（ Rd ）上停车。一旦列车在发送 Xd 和接收 Rd 环上正确地停车，列车和 PAC 之间的双向通信就和列车之间确立了完全的通信，双方就会交流以下信息 ：

a ．列车通过接收环（ Rd ）把列车的详细数据发送给 PAC 。这些数据包括列车编号、目的地、车组全体人员编号以及当值／不当值信息。

b . PAC 向 ATS 发送一个“列车到达”的信息。

c . PAC 响应接收到的列车详细数据， PAC 通过发送数据环（ Xd ）发送数据。这个数据包括要通过下一个车站的任何要求、制动率、位置信息、惰行请求和实时更新。当列车门关闭的时候，指令站台屏蔽门关闭；当列车门打开的时候，指令站台屏蔽门打开。

列车上也装有环路调制解调器模块（ LMM ）和功率放大模块（ APAM ）。环路调制解调器模块产生 28 kHz 低频载波通过车载 ATO 天线发射器发送出去，并从车载 ATO 天线接收器接收 36 kHz 的低频载波。该模块提供一个 VME 从属接口总线，用于一般控制、监视和内装测试。它的数据以串行方式由 SLM 提供。功率放大模块提供足够的功率，来驱动车载发射天线。

2 . ATO 车载设备

车载 ATO 设备可分成 ATO 控制器和附件，这些附件用于速度测量、定位和司机接口。 ATO 车载设备由设在列车每一端司机室内的 ATO 控制器（包括司机控制台）及安装在列车每一端司机室车体下的两个 ATO 接收天线和两个 ATO 发送天线组成。

( 1 ) ATO 控制器

车载 ATO 设备安装在 ATC 机柜（该机柜也安放了车载 ATP 设备）中。车载 ATO 系统的主要部分是 ATO 控制器。 ATO 控制器包括一组 TBS100 模块，安装在一个 19 英寸的机架内。 ATO 的硬件结构包括单一的 ATO 处理器通道单元，通过一块背板和多个接口模块互相连接。该系统独立于 ATP ，单独计算 ATO 数据，分别形成驱动输出。机柜还接测速电机（用于速度和距离测量）以及 ATO 天线（用于与地面 ATO 环路通信）。

ATO 控制器由许多模块组成：主处理器模块（ MPM ）、串行输入／输出模块（SIOM）、速度和位置模块（ SLM ）、离散输入／输出模块（ DIOM ）、环路调制解调器模块 (LLM)、ATO功率放大器模块（APAM）。

串行输入／输出模块为主处理器模块提供缓冲串行输入/输出信号。

速度和位置模块能够为列车的速度传感器通过各种接口。

离散输入／输出模块通过电平转换器和VME 总线接口为分散的列车配线提供处理器接口。

环路调制解调器模块提供通往地面 ATO 的接口，产生 28 kHz 低频载波通过车载 ATO 天线发射器发送出去，并从车载 ATO 天线接收器接收 36 kHz 的低频载波。该模块提供一个 VME 从属接口总线，用于一般控制、监视和内装测试方式。它的数据以串行由 SLM 提供。

ATO 功率放大器模块提供必要的动力驱动发送天线。

ATO控制器从车载 ATP 输入的信息主要有列车的实际运行速度及最大安全速度／目标速度限制信息；与车辆的接口电路，主要包括控制列车的牵引控制和制动径制；至司机台的接口为开、关门指示灯，列车启动按钮以及故障报警灯。

车载设备可检测到环路自身的交叉切换点，从而允许车载 ATO 系统以相当高的精度生成列车位置，并保证进站停车的准确度。

（ 2 ) ATO 天线

ATO 天线共有两组：两个接收天线和两个发送天线。

① ATO 接收天线。列车两侧各装一条接收天线，正好位于两条轨道的上方，头车前车轴的前面。在每个天线的上面，有两个螺纹套安装双头螺栓，便于固定到列车底架的一个支架上。接收天线接收由 PAC 传来的 36 kHz 调制信号，然后提供一个模拟信号，经列车线传给 ATO 控制器的“环路调制解调器模块”。

② ATO 发送天线。列车两侧各装一条发送天线，正好位于两条轨道的上方，头车前车轴的后面。在每个天线的上面，有 4 个双头螺栓，便于固定到列车底架的一个支架上。发送天线向 PAC 发出 28 kHz 的信号。信号是 ATO 控制器提供的模拟信号，经列车线传递给发射天线。

3 ．诊断和数据更新单元 DDU

DDU 与 ATO 控制器和 PAC 相连。 PAC 提供一个 RS232 串行接口，可以与 DDU 或 PC 机相连，由此可以下载系统的工作状况信息和记录数据，以便进行诊断测试。 PAC 还提供一个 RS485 接口，以便对 PAC 中的数据进行更新。DDU 可实现外部测试、事件下载监控和程序／数据下载功能。

4 ．软件

ATO 软件分为执行 ATO 功能的应用软件和一系列支持应用软件的服务软件。服务软件主要支持通信、线路地图和 BIT 功能。

ATO 应用软件执行 ATO 的最基本功能。 ATO 最基本的功能可分成 3 个部分：速度和距离、运行权限以及车辆控制。

速度和距离功能指示列车的当前位置和当前速度。这主要通过采集测速电机数据并经过计算而完成的。

运行权限主要确定列车还能允许走行多少距离，还能识别临时速限区。车辆控制功能利用速度和距离、运行权限两个功能提供的信息，计算出如果马上采取紧急制动列车还能前进的距离，然后采取相应的行动。如果在紧急制动距离范围之内， ATO 将利用电机牵引和常用制动进行列车速度调节，以实现希望的行车间隔或节能措施。服务软件与 ATP 的基本相同。

5 ．接口

在列车上， ATO 设备和其他系统，以及和自己的子系统之间，存在一系列的接口。

( 1 ）司机控制和显示

ATO 与司机的接口有多种模式。司机接口能提供当前实际速度、目标速度、允许行驶距离等信息。此外，还有一系列指示功能，如超速指示灯和蜂鸣器、故障指示灯和开门指示灯等。如果列车以 ATO 自动驾驶，则不启用超速蜂鸣器报警。司机的 ATO 控制开关包括模式选择开关和 ATO 启动开关。 ATO 将向司机提供 ATO 状态指示和开门指示。

( 2 ）与 ATP 接口

ATP 通过一条专用的高速链路与 ATO进行任何外部接线，通过这一通道， ATO 可以收到原始的轨道码数据。 ATO 控制器接一个测速电机，由它提供两个反相信号，用于判断列车行驶方向。它们之间的接口主要取决于测速电机的类型，一般而言，主要是一个离散型输入，送到“速度和距离”模块。

( 3 ）与列车接口

根据牵引控制系统的要求， ATO 控制器与牵引和制动系统的接口可采用并行或串行的方式。 ATO 同时也接收来自列车的离散型输入，如制动保持等有关列车当前状态的信号。

( 4 ）地面接口

① 与 ATS 接口。 PAC 与 ATS 之间有一串行接口，便于与控制中心双向传输数据。

② 与站台屏蔽门接口。 PAC 可以与站台屏蔽门的控制系统进行接口，这一接口为并行接口，可以保证站台屏蔽门和列车车门的同步控制。

③ 联锁系统接口。 ATO 与联锁之间的接口为离散型输入输出接口。