动车组自动运行控制系统-车载

ATP系统组成及功能目录CONTENTS01ATP系统概述02ATP系统硬件03ATP系统外围设备ATP系统概述ATP系统由车载和地面设备构成，ATP的控制中心在地面。它以地面控制中心的信息作为列车运行指令的信息源，通过轨道电路和应答器设备获取前方运行区段的运行线路参数信息，以应答器等设备自动校核列车走行位置，实现对列车运行速度的安全监控和列车运行实际参数的采集、记录，车载ATP本身具有主体机车信号、通用式机车信号功能。ATP系统概述ATP系统概述ATP地面控制中心可与CTC或TDCS联网，实现运输指挥中心对列车的直接控制，达到了车地一体化的列车控制能力，因此，ATP是列控系统的重要组成部分。地面设备由车站列控中心，地面电子单元(LEU)、点式应答器、ZPW-2000A(UM)系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。轨道电路、车站电码化传输连续列控信息，点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。ATP系统概述ATP系统概述车载设备由车载安全计算机(VC)、轨道信息接收单元(STM)、应答器信息接收单元(BTM)、制动接口单元、记录单元、人机界面(DMI)、速度传感器、BTM天线、STM天线等组成。车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。动车组的两端各安装一套独立的ATP车载设备。总体结构采用硬件冗余结构，关键设备均采用双套，核心设备采用3取2或者2x2取2结构，安全等级达到SIL4级。ATP系统概述ATP系统硬件安全计算机VC(VitalComputer):安全计算机是列控车载设备的控制核心，负责从车载设备各个模块获取信息，依据轨道电路信息、列车制动力、线路坡度、列车运行速度等信息，按照列车牵引计算模型的要求，生成制动模式曲线并把列车运行速度与模式曲线相比较，必要时通过故障一安全电路向列车输出制动信息，控制列车安全运行。VC由功能完全相同的2个系统(第系统、第2系统)构成。各个系统有着功能相同的2个CPU(A系统、B系统)，各个CPU的处理结果与另一CPU的处理结果校准。如果A系统、B系统这2个CPU的处理结果不--致，则会作为故障处理。安全计算机VCATP系统硬件VC内主要板卡包括:电源板、OPB8-6A、FSC8-6A、BUF8-6A以及QxC8-2A.QXC8-3AQXC84A接口板等。VC板卡的作用见表5.9。特别值得一提的是，vC基于两个处理器的实时比较达到SIL4级。为了提高系统可用性采用了第三个处理器。该原则基于两个不同应用处理器同时执行应用软件，并采用故障安全检测器对这些处理器的输出进行比较。如果输出相同，检测器给出相关输出。若存在任何差异，检测器将输出设置为限制状态。安全计算机VCATP系统硬件故障安全CPU板是控制部的核心部分，ATP速度核对运算和制动指令功能集中到1块印刷线路板上。该故障安全CPU板装有双重系统CPU和计算环运算方式故障安全LSI。故障安全LSI输出核对两个CPU的运算结果(制动指令条件等),如果校验不一致就立即进行故障检测，确保最后故障安全性。故障安全LSI概要如图5.37所示。安全计算机VCATP系统硬件在故障安全LSI上，比较CPU生成的允许速度与实际速度并生成制动指令。双重系统制动指令在故障安全LSI内的校对逻辑上进行核对，成为最终制动指令。故摩安全LS输出在系统正常(无故库状态)且不发出制动指令时为激励。发出制动指令或在故障检测视为非激励。通过放大该激励输出，激磁继电器使继电器经常加压。向车体传输ATP制动指令的是a接点(加压闭合接点),制动装置做失电制动，因此制动指令或故障检测时制动装置可发生制动。安全计算机VCATP系统硬件万一发生故障时，以能够保证检测出故障，具备自动输出制动的故障安全结构的装置为基础，并行接续两台完全具有互换性装置。不过，在接收控制部本身检测出故障时，将自我隔离指令系统。如此，作为系统制动指令只能依据剩余正常系统判断。结果可构筑兼有安全性和可靠性的系统。本ATP装置虽为双重系统，如图5.38所示，但其各系统完全处于平等关系。与备用方式不同，1系统出故障时，不存在启动时间等问题，无停顿时间，对运行毫无影响。另外，两系统间无主次关系，该形式双重系统不会发生被普遍关心的与转换相关的不适合情况，是可作稳定运行的。安全计算机VCATP系统硬件万一发生故障时，以能够保证检测出故障，具备自动输出制动的故障安全结构的装置为基础，并行接续两台完全具有互换性装置。不过，在接收控制部本身检测出故障时，将自我隔离指令系统。如此，作为系统制动指令只能依据剩余正常系统判断。结果可构筑兼有安全性和可靠性的系统。本ATP装置虽为双重系统，如图5.38所示，但其各系统完全处于平等关系。与备用方式不同，1系统出故障时，不存在启动时间等问题，无停顿时间，对运行毫无影响。另外，两系统间无主次关系，该形式双重系统不会发生被普遍关心的与转换相关的不适合情况，是可作稳定运行的。安全计算机VCATP系统硬件万一发生故障时，以能够保证检测出故障，具备自动输出制动的故障安全结构的装置为基础，并行接续两台完全具有互换性装置。不过，在接收控制部本身检测出故障时，将自我隔离指令系统。如此，作为系统制动指令只能依据剩余正常系统判断。结果可构筑兼有安全性和可靠性的系统。本ATP装置虽为双重系统，如图5.38所示，但其各系统完全处于平等关系。与备用方式不同，1系统出故障时，不存在启动时间等问题，无停顿时间，对运行毫无影响。另外，两系统间无主次关系，该形式双重系统不会发生被普遍关心的与转换相关的不适合情况，是可作稳定运行的。应答器信息接收模块BTMATP系统硬件应答器信息接收模块BTM(BaliseTransmissionModule)包含电源板、接收板、传输板和接口板。BTM是一个采用2取2技术的故障安全模块，通过BTM天线接收、解调符合ETCS标准的地面设备的应答器的信息，并在校核后、将正确的信息传输给VC的模块，提供精确定位。来自应答器的数据包括线路参数信息、进路信息、临时限速信息以及级间切换等信息。应答器信息接收模块BTMATP系统硬件采用ETCS标准时，含有830位的用户信息、标题和校验码，共有1023位信息，通过车上的BTM天线接收。接收后，BTM进行框架确定，错误核对等，并将正确的信息传输给VC。另外作为应答器组，在应答器连续发来信息的情况下，能够暂时保留其内容。另外，为了从应答器得到报文，BTM还具有从车上向地上的应答器发送电力的功能。BTM板卡及其作用具体见表5.10。应答器信息接收模块BTMATP系统硬件轨道电路信息接收模块STM(SpeifcTasmisisnMoudule感应器)是安全模块，是通过STM天线（感应器）接收ZPW.2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨道电路的信息。接收到轨道上的电气信号、确定载波之后解调低频信息，判断信号码，并及时传输地面轨道电路信息给安全计算机(VC)和LKJ监控装置，为安全计算机生成制动模式曲线提供依据。连续信息接收模块STMATP系统硬件该STM具有同时接收多个载频的功能，选择出电平最高的载频并将该载频中调制的低频(VLF)信号解调，判断信号码。STM将接收的载频的种类、解调后的低频信息发送给VC。STM还可以利用司机的驾驶方向选择sw以及来自应答器的线路数据锁定载频。具体作用见表5.11。连续信息接收模块STMATP系统硬件ATP车载设备配备了内部记录器DRU(DataRecordUnit),主要用于列控车载设备的动作、状态、司机的操作等信息以及各种事件的记录。记录的事件包括司机对ATP设备的操作，轨道电路信息，ATP与机车的信息交换等。维修人员可通过专用电脑或IC卡等进行数据下载。记录到PCMCIA卡上的数据还可以通过读卡器将数据下载至地面分析管理微机，进行设备运行状况分析。具体作用见表5.12。DRU(ATP车载设备的记录器)ATP系统硬件继电器逻辑单元也称为列车接口单元TIU(TrainInterfaceUnit）比较车载安全计算机各系统输出的制动指令，对两套车载安全计算机输出的制动指令进行"或"操作后，作为系统的最终输出。具体作用见表5.13。 RLU继电器逻辑单元（TIU）ATP系统外围设备安装在驾驶台上，配备有按钮的液晶显示器，屏幕尺寸为10英寸。DMI的中心配置为液晶LCD，其周围配置了扬声器和各种按键，作用是通过声音和图像将ATP车上装置的状态通知司机。显示单元安装在驾驶室便于设备通风，且避免阳光直射的位置，安全等级为SIL2级，各ATP车载设备均应采用统一的司机操作界面。司机可以通过操作这些按键来切换ATP装置的模式以及输入信息。司机操作界面DMIATP系统外围设备从头车的第一轴起,在左右道的正上方各设一台。利用电磁感应接收流经钢轨的信号电流。两个天线所接收到的信号在连接箱处连接，传送到设置在ATP主机柜的STM,STM对该信号进行选择和解调,如图5.39所示。STM天线ATP系统外围设备在头车的第一转向架的后方，车体的左右的中心线上设置一台。在特定的场所，有应答器放置在轨道的中心，车辆通过该场所时，车辆内设置的本BTM天线通过地上的应答器的正上方后,BTM天线就会接收到地上的应答器所发出的高频无线电信号，并通过专用的电缆将该信号传递给设置在ATP本体上的BTM,如图5.39所示。BTM天线ATP系统外围设备速度传感器是设置在头车的第2轴和第3轴上、将各轴的转速转变成电信号加以输出的装置。速度发电机的磁极是与齿轮相对的齿，与直接装在各轴上的检出用齿轮之间有微小的空隙,齿轮的齿通过磁极时,会因磁束的变化而感应出电压。该电压的频率与齿轮的转速同步,该电压会传递到设置在ATP本体上的VC。VC通过对该频率的计数来计算速度和距离。速度传感器ATP系统外围设备速度传感器是设置在头车的第2轴和第3轴上、将各轴的转速转变成电信号加以输出的装置。速度发电机的磁极是与齿轮相对的齿，与直接装在各轴上的检出用齿轮之间有微小的空隙,齿轮的齿通过磁极时,会因磁束的变化而感应出电压。该电压的频率与齿轮的转速同步,该电压会传递到设置在ATP本体上的VC。VC通过对该频率的计数来计算速度和距离。速度传感器ATP系统外围设备ATP车载设备特定故障下,LKJ结合ATP车载设备提供的机车信号或主体机车信号功能,控制列车运行,最高速度不超过160km/h）ATP车载设备具备设备制动优先(机控优先）与司机制动优先（人控优先）两种模式，ATP车载设备内部设置选择其中一种模式。两种控制模式通常通过特殊应答器在无需停车条件下自动转换,但在故障情况下,两种控制模式须停车进行手动转换。两种控制模式下，LKJ通过ATP车载设备接收状态信息。。车载ATP系统的控制原理ATP系统外围设备人控”、“机控”优先的控制模式的比较:两者主要区别:设备制动优先由ATP车载设备控制