ATP列车自动防护系统

1、ATPATP列车自动防护系统列车自动防护系统指导老师：程钢老师指导老师：程钢老师组员：戴哲业、周志高、贺超、张宇、贺强、宣弘毅五、五、ATPATP的的运行特性运行特性一、一、ATPATP的基本的基本概念概念二、二、ATPATP设备的组设备的组成成 三、三、ATPATP系统系统的主要功能的主要功能四、四、ATPATP的基的基本工作原理本工作原理一、ATP的基本概念ATPATP即列车运行超速防护或列车运行速度监督。即列车运行超速防护或列车运行速度监督。ATPATP系统系统的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设的功能是对列车运行进行超速防护，对与安全有关的设备实行监控，实现列车位置检测，保

2、证列车间的安全间备实行监控，实现列车位置检测，保证列车间的安全间隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示，故障隔，保证列车在安全速度下运行，完成信号显示，故障报警，降级提示，列车参数和线路参数的输入，与报警，降级提示，列车参数和线路参数的输入，与ATSATS、ATOATO及车辆系统接口并进行信息交换。及车辆系统接口并进行信息交换。 ATPATP系统不断将来自联锁设备和操作层面上的信息、线路系统不断将来自联锁设备和操作层面上的信息、线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过信息、前方目标点的距离和允许速度信息等从地面通过轨道电路等传到车上，从而由车载设备计算得到当前所轨道电路等传到车

3、上，从而由车载设备计算得到当前所允许的速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传到车允许的速度，或由行车指挥中心计算出目标速度传到车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行。当列车速度超实行监督，使之始终在安全速度下运行。当列车速度超过过ATPATP装置所指示的速度时，装置所指示的速度时，ATPATP的车上设备就发出制动的车上设备就发出制动命令，使列车自动地制动；当列车速度降至命令，使列车自动地制动；当列车速度降至ATPATP所指示的所指示的速度以下时，可自动缓解。而运行操作仍由司机完成。速度以下时，可自动缓

4、解。而运行操作仍由司机完成。这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证列车不超速、这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证列车不超速、不冒进。不冒进。ATPATP是是ATCATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全的原则。全的原则。 二、ATP设备的组成采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由设于控制站的轨 旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载 ATP设备组成，并包括与ATS、ATO、联锁设备的接口设备。连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向列车连续地发送数据，允 许连续监督和控制列车运行。对于ATP，由轨道电路反映轨道状态，传 输ATP信

5、息，在轨旁无需其他传输设备。当轨道电路区段空闲时，发送轨 道电路检测电码。当列车占用时，向轨道电路发送ATP信息。轨道旁的轨道 电路连接箱内(发送、接收端各一个)仅有电路调谐用的无源元件，包括轨道耦合单元及长环线。 车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP设备包括：两套ATP模块(信号处理器和速度处理器)、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口、驾驶室内的操作和控制单元(MMI)等。车载ATP设备根据地面传来的数据(由ATP天线接收)与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行速度相比较，超过允许

6、速度时，报警后启动制动器。借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接口两个子功能。司机显示功能向司机显示实际速度、最大允许速度、目标距离、目标速度，ATP设备的运行状态，以及列车运行时产生的重要故障信息，在某些情况伴有音响警报。司机外部接口包括释放驾驶室的设备、允许按钮、车门释放按钮以及确认按钮。 1. 1. 列车检测列车检测 采用轨道电路等作为列车检测设备。当轨道电路段空闲时，发送轨道电路检测电码，此时轨道电路的功能是检测是否空闲，检测结果送往联锁装置。连续式连续式ATPATP系统利用数字音频轨道电路向列车连续的发送数据，允许系统利用数字音频轨道电路向

7、列车连续的发送数据，允许连续监督和控制列车运行。对于连续监督和控制列车运行。对于ATPATP，在轨旁无须其他传输设备。，在轨旁无须其他传输设备。ATPATP轨旁单元从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令形成计划数据轨旁单元从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令形成计划数据后传输到后传输到ATPATP车载设备。驾驶指令主要包括：目标坐标（目标速度和车载设备。驾驶指令主要包括：目标坐标（目标速度和目标距离）、最大运行线路速度和线路坡度。目标距离）、最大运行线路速度和线路坡度。ATPATP车载设备通过此数车载设备通过此数据计算现有位置的列车允许速度。驾驶列车所需的数据经由司机室显据计算现有位置的列车允许

8、速度。驾驶列车所需的数据经由司机室显示器指示给司机。示器指示给司机。实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进行测量。实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进行测量。ATPATP车载设备列车实际速度与列车允许速度进行比较。当列车速度超车载设备列车实际速度与列车允许速度进行比较。当列车速度超过列车允许速度时，过列车允许速度时，ATPATP的车载设备就发出制动命令，发出报警后控的车载设备就发出制动命令，发出报警后控制列车进行常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动；当列车制列车进行常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动；当列车速度降至速度降至ATPATP所指示的速度以下时，便自动缓解。而运

9、行操作仍由司所指示的速度以下时，便自动缓解。而运行操作仍由司机完成。机完成。ATPATP不仅可用来保证列车之间的运行安全，还用于受曲线等线路条件、不仅可用来保证列车之间的运行安全，还用于受曲线等线路条件、通过道岔、慢行区间等限制而需要限速的区段。因此限速等级是根据通过道岔、慢行区间等限制而需要限速的区段。因此限速等级是根据后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。ATPATP可对列可对列车运行速度进行分级或连续监督。车运行速度进行分级或连续监督。2. 2. 列车自动限速列车自动限速3. 3. 目标速度和目标距离目标速度和目标距离 ATP

10、ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标距离目标距离”，再由轨道电路生成代码，通知列，再由轨道电路生成代码，通知列车前方有多少个未占用的区段，接着，车载车前方有多少个未占用的区段，接着，车载ATPATP车车载设备调用存储器里的信息，决定在列车任何时载设备调用存储器里的信息，决定在列车任何时刻列车的运行速度和可以运行的最远距离，确保刻列车的运行速度和可以运行的最远距离，确保在抵达障碍物或限制区之前安全停车。目标距离在抵达障碍物或限制区之前安全停车。目标距离原理如下图所示。原理如下图所示。14-3-2-1 示意图中编码仅表示列车图中编码仅表示列车B前

11、方未被占用的轨道电路的数目。列车前方未被占用的轨道电路的数目。列车B所在的区段标记为所在的区段标记为4+，这，这代表在到达阻碍或限制区之前，前方有代表在到达阻碍或限制区之前，前方有4个空闲的轨道区段。列车个空闲的轨道区段。列车B可获得其精确的位置，可获得其精确的位置，这一信息与保存在这一信息与保存在ATP和和ATO设备存储器中的线路图数据相结合，可推算出列车的最大安设备存储器中的线路图数据相结合，可推算出列车的最大安全距离或目标距离。这样，列车全距离或目标距离。这样，列车B就能安全地进人列车就能安全地进人列车A所占用的轨道区段之后方的空闲所占用的轨道区段之后方的空闲轨道区段。轨道区段。 14-

12、3-2-1 示意示意列车的实际行驶速度不断与计算出来的最高速度进行比较，如果实际车速超过最高速度，列车的实际行驶速度不断与计算出来的最高速度进行比较，如果实际车速超过最高速度，则自动启用紧急制动。则自动启用紧急制动。列车除了必须遵循通过轨道传来的指示目标距离的编码外，在线路的某些区域，由于某列车除了必须遵循通过轨道传来的指示目标距离的编码外，在线路的某些区域，由于某种特殊情况或临时性原因，如轨道临时性作业等，还有一些速度限制要求。种特殊情况或临时性原因，如轨道临时性作业等，还有一些速度限制要求。ATP将充分考将充分考虑到各种限速条件，选择最严格的条件来执行。虑到各种限速条件，选择最严格的条件来

13、执行。列车运行速度的测量非常重列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度是速要，列车实际运行速度是速度控制的依据。该速度值的度控制的依据。该速度值的准确和精度直接影响调速效准确和精度直接影响调速效果。果。测速有车载设备自测和系统测速有车载设备自测和系统测量两种方法。车载设备自测量两种方法。车载设备自测有测速发电机、路程脉冲测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等，它尔式脉冲转速传感器等，它们安装在无动力车辆的轮轴们安装在无动力车辆的轮轴上。系统测量有卫星测速和上。系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。雷达测速等方法。 (1) 测速5. 测速与

14、测距测速与测距在目标距离模式中列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位置，那么它就无法保证在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。如何测量距停车点的是列精确距离是列车超速防护系统的重要任务。通过连续确定列车行驶距离，ATP车派备可以随时查找列车的精确位置。距离信息以音频轨道电路的分界来定位，当列车空过轨道电路的分界时，距离测量被同步。 测距是通过测速与轮径完成的，距离测量系统记录车轮旋转的次数，考虑运行方向和车轮直径，计算出列车走行的距离。距离测量系统利用两个传感器测得的数据，通过两个通道进行比较。如果结果不致，为可靠起见，取其中的最大值。在跨越轨道电路时，如果已经接收到带有

15、有效时间标记的新报文，则距离测量装置复位为零。(2) 测距作用：确定作用：确定车辆车辆速度和位置是速度和位置是车车载设备关键载设备关键、重要的功能、重要的功能 . .固定限速是在设计阶段固定限速是在设计阶段设置的。车载设置的。车载ATP和和ATO设备都储存着整条设备都储存着整条线路上的固定限速区信线路上的固定限速区信息，速度梯降级别为息，速度梯降级别为1 km/h。它决定了。它决定了“目标目标距离工作模式下的可能距离工作模式下的可能给出的最优行车间隔。给出的最优行车间隔。 6. 速度限制速度限劂为固定限速、临时限速、在道岔或道岔前方的限速、速度限劂为固定限速、临时限速、在道岔或道岔前方的限速、

16、具有短安全轨道停，车点的限速。具有短安全轨道停，车点的限速。(1) 固定限速固定限速(2) 临时限速临时限速 限制速度在某些条件下（施限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以工现场、临时危险点）可以被降低。临时速度限制区段被降低。临时速度限制区段范围总是限制在一个或多个范围总是限制在一个或多个轨道电路。轨道电路。在紧急情况下，通过特殊速在紧急情况下，通过特殊速度码，可立即将任何一段轨度码，可立即将任何一段轨道电路上的速度设置为道电路上的速度设置为25km/h。如果需要设置临时。如果需要设置临时性限速区，可以在地面安装性限速区，可以在地面安装应答器。这些应答器允许以应答器。这些应答器允许

17、以5km/h为一个阶梯，降到为一个阶梯，降到25 km/h。在带有允许临时速度。在带有允许临时速度限制的编码的轨道电路里，限制的编码的轨道电路里，可通过设置信标来实施。可通过设置信标来实施。 7. 7. 常用制动和紧急制动常用制动和紧急制动 ATP车载设备具有常用制动车载设备具有常用制动和紧急制动两级防护控制的和紧急制动两级防护控制的能力。在常用制动失效后，能力。在常用制动失效后，可施行紧急制动。可施行紧急制动。常用制动是直接控制列车主常用制动是直接控制列车主管压力使机车制动与缓解，管压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了制动空走时功能。它缩短了制

18、动空走时间，大大减小了制动时的纵间，大大减小了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行向冲击加速度，使列车运行更安全、舒适。更安全、舒适。8. 8. 停站停站 (1) (1) 车站程序停车车站程序停车线路上的车站都有预先确定的停站时间间隔。控制线路上的车站都有预先确定的停站时间间隔。控制中心中心ATSATS监督列车时刻表，计算需要的停站时间以保监督列车时刻表，计算需要的停站时间以保证列车正点到达下一个车站。由集中站证列车正点到达下一个车站。由集中站ATSATS线传送给线传送给车载设备。控制中心能通过集中站车载设备。控制中心能通过集中站ATSATS缩短或延长车缩短或延长车站停时间。在控制中心要求下，列

19、车可跳过某车站。站停时间。在控制中心要求下，列车可跳过某车站。这一命令由控制中心通过集中站这一命令由控制中心通过集中站ATSATS传给列车。传给列车。(2) (2) 车站定位停车车站定位停车设置站台屏蔽门时，车门的开度和屏蔽门的开度要设置站台屏蔽门时，车门的开度和屏蔽门的开度要配合良好。要求安装屏蔽门的地下车站允许停站误配合良好。要求安装屏蔽门的地下车站允许停站误差为差为0.25m0.25m，车站允许停站误差为，车站允许停站误差为0.5m0.5m。 9. 车门控制在通常的情况下，在车辆没有停稳靠在站台或是车辆段转换轨上时，ATP不允许车门开启。当列车在车站的预定停车区域内停稳且停车点的误差在允

20、许范围以内时，地面定位天线会收到车载定位天线发送的停稳信号，列车从ATP轨旁设备收到车门开启命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天线和地面对位天线才能很好地感应耦合并进行车门开关操作。这需要地面和车载ATC设备以及车辆门控电路共同配合。有了车门开启命令后，使ATP轨旁设备改发打开屏蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，便打开与列车车门相对的屏蔽门。 4危险点和保护区段危险点和保护区段 1235安全停车点和运营停车点安全停车点和运营停车点 输入数据输入数据列车方向保证列车方向保证出人车辆段的运行出人车辆段的运行 返回返回返回返回(1) 进人车辆段(2) 车辆段内的正常驾驶 (3) 从车辆段发车 正常情况下，列车正常情况下，列车从正线运行至车辆从正线运行至车辆段内，以段内，以ATOATO模模式或式或SMSM模式接近模式接近车辆段，且要求列车辆段，且要求列车停在车辆段人口车停在车辆段人口附近。然后，当列附近。然后，当列车到达合适位置，车到达合适位置，且列车速度不高于且列车速度不高于RMIRMI度，系统将度，系统将提示司机选定提示司机选定RMRM模式。模式。在车辆段内，没有在车辆段内，没有提