香港机场捷运线地面ATO系统研究
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摘要
随着世界各国机场业务的日益繁忙和客流量的不断增加，机场旅客捷运系统受到越来越多机场管理局的青睐。香港国际机场的旅客捷运系统是无人驾驶的自动列车系统，设于机场客运大楼的地上或是地下，负责客运楼内的旅客输送。机场旅客捷运系统的使用，是加速机场内旅客的输送、提高机场的运营效率的重要因素和手段之一，并且由于系统采用的是无人驾驶模式，大大降低了司机的劳动强度和由于司机的误动引发的危险事故，提高了系统的高效性和可靠性。
本论文根据香港国际机场的改造和扩建现状，对列车自动驾驶进行研究和设计，使机场捷运系统真正实现无人驾驶。列车自动驾驶(ATO)系统是列车自动运行(ATC)系统的一个子系统，分为车载ATO系统和地面ATO系统，本论文主要对地面ATO子系统进行研究和设计。在查阅大量列车自动驾驶相关资料的基础上，研究理解香港机场旅客捷运系统的ATO地面子系统的招标文件，重点分析其中的技术要求，研究确定了机场旅客列车ATO地面子系统的方案。对香港旅客捷运系统的地面ATO子系统进行了分析和功能描述，对系统进行了功能设计、系统的体系设计和部分软硬件设计，明确规定了地面ATO子系统和车载系统及APM其它子系统之间的接口定义，对设计的系统进行了功能测试和可靠性测试，并根据测试的结果对系统设计进行了改进。本论文在功能测试的基础上，设计了正式样机，并对设计的样机进行了现场验证，结果表明满足香港机场的地面ATO子系统的要求。
本论文研究和设计的列车自动驾驶地面系统经过多次工厂测试和机场现场测试，经过不断修改和完善，完全实现系统功能，并成功和车载系统及其它子系统之间通信。目前设计和研究成果已经形成具有安全认证的产品，在香港机场扩建捷运线上试运营。对机场地面ATO系统的研究，为国内列车自动驾驶技术的研究提供了很好的参考。
As the airport operations and the number of passengers in the airport increase faster and faster all over the world, airport APM becomes more and more popular at the airport. Airport APM is an automatic train system, established on the ground at the airport terminal or underground, in charge of transportation of the passengers. The use of the airport APM system is one of the most important factors and efficient ways to accelerate the delivery of passengers.and to improve the operating efficiency of the airport. As the system is in automatic mode, it greatly reduces the labor intensity and malfunctions caused by careless drivers,and also improves the efficiency and reliability of the system.
This paper which is founded on the status of the transformation and expansion of HongKong International Airport focuses on the research and design of Automatic Train Operation in order to realize real unmanned driving of the airport APM system. Automatic Train Operation(ATO) system is a subsystem of the Automatic Train Control(ATC) system.It consists of two parts—the train carried ATO system and ground ATO system. This paper mainly reseach and design the ground ATO subsystem. On the basis of reading a great deal of ATO relevant information, study the bidding document of ground ATO subsystem in HongKong international airport APM system, analyse the technical requirement, confirm the system scheme. This paper analyse and describe the the function of the ground ATO subsystem of HongKong international airport APM system, design the function, system structure, hardware and software partly, confirm the interface of ground ATO subsystem and carried ATO system and other subsystem of APM, do the function test and reliability test, and improve the system design according to the result of test. In this paper, we design the formal product on the basis of function test and test it on the site, which is satisfied by the customer.
ATO design of automatic test ground systems mentioned in this paper has been tested both at the factory and at the airport. After constantly revision and improvement, the system functions have been fully realized as well as the communication between systems and other subsystems. Research results have formed mature product with safety certification, and the test operation is already in process. The research of the airport ground ATO system has founded good reference for the domestic study of Automaic Train Operation.
本论文根据香港国际机场的改造和扩建现状，对列车自动驾驶进行研究和设计，使机场捷运系统真正实现无人驾驶。列车自动驾驶(ATO)系统是列车自动运行(ATC)系统的一个子系统，分为车载ATO系统和地面ATO系统，本论文主要对地面ATO子系统进行研究和设计。在查阅大量列车自动驾驶相关资料的基础上，研究理解香港机场旅客捷运系统的ATO地面子系统的招标文件，重点分析其中的技术要求，研究确定了机场旅客列车ATO地面子系统的方案。对香港旅客捷运系统的地面ATO子系统进行了分析和功能描述，对系统进行了功能设计、系统的体系设计和部分软硬件设计，明确规定了地面ATO子系统和车载系统及APM其它子系统之间的接口定义，对设计的系统进行了功能测试和可靠性测试，并根据测试的结果对系统设计进行了改进。本论文在功能测试的基础上，设计了正式样机，并对设计的样机进行了现场验证，结果表明满足香港机场的地面ATO子系统的要求。
本论文研究和设计的列车自动驾驶地面系统经过多次工厂测试和机场现场测试，经过不断修改和完善，完全实现系统功能，并成功和车载系统及其它子系统之间通信。目前设计和研究成果已经形成具有安全认证的产品，在香港机场扩建捷运线上试运营。对机场地面ATO系统的研究，为国内列车自动驾驶技术的研究提供了很好的参考。
As the airport operations and the number of passengers in the airport increase faster and faster all over the world, airport APM becomes more and more popular at the airport. Airport APM is an automatic train system, established on the ground at the airport terminal or underground, in charge of transportation of the passengers. The use of the airport APM system is one of the most important factors and efficient ways to accelerate the delivery of passengers.and to improve the operating efficiency of the airport. As the system is in automatic mode, it greatly reduces the labor intensity and malfunctions caused by careless drivers,and also improves the efficiency and reliability of the system.
This paper which is founded on the status of the transformation and expansion of HongKong International Airport focuses on the research and design of Automatic Train Operation in order to realize real unmanned driving of the airport APM system. Automatic Train Operation(ATO) system is a subsystem of the Automatic Train Control(ATC) system.It consists of two parts—the train carried ATO system and ground ATO system. This paper mainly reseach and design the ground ATO subsystem. On the basis of reading a great deal of ATO relevant information, study the bidding document of ground ATO subsystem in HongKong international airport APM system, analyse the technical requirement, confirm the system scheme. This paper analyse and describe the the function of the ground ATO subsystem of HongKong international airport APM system, design the function, system structure, hardware and software partly, confirm the interface of ground ATO subsystem and carried ATO system and other subsystem of APM, do the function test and reliability test, and improve the system design according to the result of test. In this paper, we design the formal product on the basis of function test and test it on the site, which is satisfied by the customer.
ATO design of automatic test ground systems mentioned in this paper has been tested both at the factory and at the airport. After constantly revision and improvement, the system functions have been fully realized as well as the communication between systems and other subsystems. Research results have formed mature product with safety certification, and the test operation is already in process. The research of the airport ground ATO system has founded good reference for the domestic study of Automaic Train Operation.
引文
[1]、李永军，地铁ATS系统仿真研究，北京交通大学，2005年
[2]、黄志平，列车自动驾驶仿真研究，铁道部科学研究院，2002年
[3]、黄志平，康熊，周忠良等，列车自动驾驶的仿真实现，铁道机车车辆，2001年
[3]、杨栓民，新型轨道交通系统应用研究，西南交通大学2001年
[4]、毛俊杰，高速铁路列车速度自动控制系统，中国铁道出版社，1994年
[5]、王皓，基于Agent的城市轨道交通ATC系统仿真平台研究，北京交通大学，2004年
[6]、林瑜筠，铁路信号新技术概论，中国铁道出版社，2005年
[7]、吴汶麟，城市轨道交通信号与通信系统，中国铁道出版社，1998年
[8]、卢衍丹，城市轨道交通列车自动驾驶仿真系统研究，2002年
[9]、黄良骥，唐涛，地铁列车自动驾驶系统分析与设计，北方交通大学学报，2002年
[10]、李晓月，上海地铁一号线的车载信号系统，铁道运营技术，1998年
[11]、程琳香，基于遗传算法的模糊神经网络在地铁列车自动驾驶中的应用，北方交通大学，2001
[12]、刘贺文，赵海东，列车运行自动控制(ATO)算法的研究，中国铁道科学，2000年
[13]、赵明，现代铁路信号系统分析研究，北方交通大学学报，1999年
[14]、陈广存，铁道信号概论，中国铁道出版社，1995年
[15]、贾利民，高速铁路列车运行控制的现状和展望，中国铁道科学，1996年
[16]、贾利民，列车运行过程中的智能控制，中国铁道科学，1996年
[17]、崔世文，列车自动驾驶模式仿真研究，西南交通大学，2005年
[18]、康太平，基于模糊预测控制的列车自动驾驶系统研究，西南交通大学，2006年
[19]、何庆，基于遗传算法和模糊专家系统的列车优化控制，西南交通大学，2006年
[20]、Tom Parkinson等，无人驾驶地铁均衡发展，国外铁道车辆，2001年
[21]、冯晓云，模糊预测控制及其在列车自动驾驶中的应用研究，西南交通大学，2001年
[22]、黄良骥，程琳香等，遗传算法模糊神经网络在列车驾驶中的应用，北京交通 大学，2001年
[23]、Feng Xiaoyun, Jia Junbo, Li Zhi, The Revolution of Fuzzy Predicting andIt's Application in Train's Automatic Control, IEEE COMPUTER SOCIETY, IWADS 2000
[24]、白鑫，城市轨道交通信号年个关键技术研究，西南交通大学，2003年
[25]、丰文胜，黄钟，城市轨道交通列车自动驾驶系统的标准化设想，城市轨道交通研究，2002年
[26]、蔡铭军，列车的自动防护和自动驾驶技术，电子工程师，1996年
[27]、梁冬升，ATP／ATO在广州地铁1号线信号系统中的应用，地铁与轻轨，2002年
[28]、牛英明，列车自动控制与北京地铁环线信号技术改造研究，北京交通大学，2003年
[29]、王卫权，基于DSP技术的列车自动控制系统信息接收解调的研究，兰州交通大学，1999年
[30]、王洪波，磁悬浮列车速度控制与自动驾驶系统研究，中国人民解放军国防科技大学，2003年
[31]、吴玉生，磁悬浮列车自动驾驶(ATO)系统控制算法与研究，国防科学技术大学，2006年
[2]、黄志平，列车自动驾驶仿真研究，铁道部科学研究院，2002年
[3]、黄志平，康熊，周忠良等，列车自动驾驶的仿真实现，铁道机车车辆，2001年
[3]、杨栓民，新型轨道交通系统应用研究，西南交通大学2001年
[4]、毛俊杰，高速铁路列车速度自动控制系统，中国铁道出版社，1994年
[5]、王皓，基于Agent的城市轨道交通ATC系统仿真平台研究，北京交通大学，2004年
[6]、林瑜筠，铁路信号新技术概论，中国铁道出版社，2005年
[7]、吴汶麟，城市轨道交通信号与通信系统，中国铁道出版社，1998年
[8]、卢衍丹，城市轨道交通列车自动驾驶仿真系统研究，2002年
[9]、黄良骥，唐涛，地铁列车自动驾驶系统分析与设计，北方交通大学学报，2002年
[10]、李晓月，上海地铁一号线的车载信号系统，铁道运营技术，1998年
[11]、程琳香，基于遗传算法的模糊神经网络在地铁列车自动驾驶中的应用，北方交通大学，2001
[12]、刘贺文，赵海东，列车运行自动控制(ATO)算法的研究，中国铁道科学，2000年
[13]、赵明，现代铁路信号系统分析研究，北方交通大学学报，1999年
[14]、陈广存，铁道信号概论，中国铁道出版社，1995年
[15]、贾利民，高速铁路列车运行控制的现状和展望，中国铁道科学，1996年
[16]、贾利民，列车运行过程中的智能控制，中国铁道科学，1996年
[17]、崔世文，列车自动驾驶模式仿真研究，西南交通大学，2005年
[18]、康太平，基于模糊预测控制的列车自动驾驶系统研究，西南交通大学，2006年
[19]、何庆，基于遗传算法和模糊专家系统的列车优化控制，西南交通大学，2006年
[20]、Tom Parkinson等，无人驾驶地铁均衡发展，国外铁道车辆，2001年
[21]、冯晓云，模糊预测控制及其在列车自动驾驶中的应用研究，西南交通大学，2001年
[22]、黄良骥，程琳香等，遗传算法模糊神经网络在列车驾驶中的应用，北京交通 大学，2001年
[23]、Feng Xiaoyun, Jia Junbo, Li Zhi, The Revolution of Fuzzy Predicting andIt's Application in Train's Automatic Control, IEEE COMPUTER SOCIETY, IWADS 2000
[24]、白鑫，城市轨道交通信号年个关键技术研究，西南交通大学，2003年
[25]、丰文胜，黄钟，城市轨道交通列车自动驾驶系统的标准化设想，城市轨道交通研究，2002年
[26]、蔡铭军，列车的自动防护和自动驾驶技术，电子工程师，1996年
[27]、梁冬升，ATP／ATO在广州地铁1号线信号系统中的应用，地铁与轻轨，2002年
[28]、牛英明，列车自动控制与北京地铁环线信号技术改造研究，北京交通大学，2003年
[29]、王卫权，基于DSP技术的列车自动控制系统信息接收解调的研究，兰州交通大学，1999年
[30]、王洪波，磁悬浮列车速度控制与自动驾驶系统研究，中国人民解放军国防科技大学，2003年
[31]、吴玉生，磁悬浮列车自动驾驶(ATO)系统控制算法与研究，国防科学技术大学，2006年