列车自动防护系统

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1、列车自动防护系统 下面对面板状态显示单元各部分进行介绍 1 按钮部分 以面板型的状态显示单元为例其按钮一般包括有发车按钮慢速前行按钮调光按钮灯泡按钮内容切换按钮等其中发车按钮和慢速前行按钮用于操纵列车运行其他几个按钮用于对面板亮度调整显示内容的切换和自检等 列车发车按钮 列车发车按钮通常带有灯光当列车发车按钮灯光点亮时列车驾驶员按压列车发车按钮起动列车向前运行如果列车这时处于自动驾驶模式下列车将按 照行车作业要求自动运行若列车处于列车自动防护系统控制模式下人工驾驶列车驾驶员操纵牵引制动手柄控制列车运行 列车发车按钮灯光熄灭时按压列车发车按钮属于无效操作 慢速前行按钮列车处于列车自动防护系统控制

2、模式下当列车自动防护系统不能从地面收到信息时列车驾驶员按下慢速前行按钮请求列车以不超过设定的速度值慢速前行 列车慢速前行设定的最高速度值根据不同的运营需求可以设为 20kmh 或其他值这个速度值比列车正常运行的平均速度一般要小慢速前行模式适合列车办理进出停车厂或 车辆段作业时控制列车慢速运行遇到危险情况可以采取措施尽快让列车停车 显示模式按钮面板上的显示模式按钮用来在切换某些显示区域内的不同信息可以增加显示的信息容量 调光器按钮按压调光器按钮可以改变状态显示单元显示屏和指示灯的亮度 灯光测试按钮按压灯光测试按钮可以执行显示屏指示灯和声音报警测试 2 信息显示部分 速度显示触摸屏和面板上一般把表

3、示速度的区域放在屏或板的中央便于直观显示列车运行速度值速度显示同时用模拟方式显示和数字方式显示表示速度范围从零到 线路允许的最大值并留有一定的余量 图 8-7 中速度显示以 100kmh 作为最大允许运行速度值中间的方框用数字显示当前速度值正围绕方框的环上标有刻度值表示对应的列车速度值通常用红色环指示列车当前允许运行的最大速度值用绿色环表示列车当前的实际运行速度值当绿色环超过红色环时列出驾驶员可以直观看出列车发生了超速并有报警提示这时提醒列车驾驶员要采取措施控制列车速度将速度绿环降低到速度红环以内保证列车安全正常运行 两种不同颜色的速度环直观的将列车的实际运行速度和当前允许运行的最大速度表示出

4、来可以方便列车驾驶员对列车速度进行有效控制提高作业效率降低作业强度 目标速度在速度距离模式曲线的系统中可以显示列车从当前地点运行到下一目标处所对应的目标处的速度值如下一目标是在站台停车则显示目标速度为零如果下一目标是通过站台则显示允许通过站台的速度限制值 目标距离在速度距离模式曲线的系统中可以显示列车从当前地点运行到下一目标处列车所需走行的距离值 时间在速度距离模式曲线的系统中可以显示列车从当前地点运行到下一目标处列车所需运行的时间 3 指示灯 面板上或触摸屏上有多个指示灯用来表示列车的运行状态 超速指示灯当列车运行速度超过当前的允许的速度值时超速指示灯点亮 慢速前行指示灯当慢速前行模式被激活

5、时慢速前行指示灯点亮 列车自动运行指示灯当列车的模式选择开关放在 ATO 挡位时这时列车在自动运 行模式下运行 ATO 模式 列车自动运行指示灯点亮 列车自动防护控制下的人工驾驶模式指示灯 简称人工 ATP 当列车的模式选择开关放在 ATP 挡位时列车在列车自动防护控制下由列车驾驶员人工驾驶列车运行这时该指示灯点亮 旁路指示灯当列车的模式选择开关放在旁路挡位时该列车的车载信号系统被切除这时旁路指示灯点春 发车测试指示灯列车在发车进入运营线路前要进行信号车载系统静态测试如果该测试失败或没有启动该测试该指示灯熄灭如果测试成功该指示灯被点亮如果测试正在进行中该指示灯将不断闪烁 列车自动防护系统故障指

6、示灯当列车自动防护系统发生故障时该指示灯点亮 运行方向指示灯当列车自动防护系统知道列车运行方向并且在列车对位停车时能够自动控制车门时该指示灯点亮 另外还有一些指示灯当列车处于自动驾驶 AT0 状态时相应的事件发生时指示灯会点亮如跳停指示灯和停站结束指示灯等 4 报警器 当列车发生超速运行或有设备故障或目标距离速度参数发生变化时报警器会发出报警声提醒列车驾驶员注意 图 87 面板状态显示单元 四列车自动防护系统地面设备 列车自动防护系统的核心设备安装在列车上它所需的主要信息来自地面设备根据城市轨道交通信号系统的不同制式列车自动防护系统地面设备可以设置点式应答器或轨道电路向列车传递有关信息由安装在

7、列车上的设备接收和处理这些信息 移动闭塞原理 1点式应答器 在速度距离曲线为阶梯式的图形的信号系统中经常会在线路上间隔一定的距离设置点式应答器这些应答器向线路保存有列车的行车信息在列车经过时由安装在列车车底的感应接收装置从中读取或接收信息对这些信息进行综合分析处理 点式应答器中所包含的信息包括有线路位置列车运行距离基本线路参数速度限制等信息这些信息固化在应答器应答器可分为有源应答器和无源应答器有源应答器向线路实时发送信息由列车接收无源应答器只有在列车经过时由列车从应答器中读取信息 点式应答器安装在线路上调试和安装工艺比较简单容易实施成本相对较低应用广泛如图 88 所示 图 88 点式应答器 B

8、 型应答器 A型应答器 2轨道电路 城市轨道交通信号系统轨道电路除了具有表示列车是否占用轨道的功能外还可以向线路上实时发送列车运营所需的信息由列车接收和处理轨道电路所发送的信息其容量大有利于列车的车载系统对列车进行实时控制 因信号系统的处理能力和制式不同轨道电路所发送的信息量可有所不同一般来讲轨道电路所发送的信息可以有以下内容 1 轨道电路基本信息 如轨道电路的长度坡道和曲线参数所用的载波频率轨道电路的编号等 2 线路速度 是指该轨道区段线路上受坡道和曲线等因素的影响列车所允许运行的最大速度 3 目标速度 列车到达下一目标时列车的运行速度 4 运行距离 列车到达下一目标时所需走行的距离 5 列

9、车运行方向 指明列车上行运行或下行运行 6 载波频率 列车接收下一个信息的载波频率 7 道岔定反位 列车前方经过道岔的定位或反位 8 列车停站信号 指示列车处于停站状态 9 备用信息位 预留用作其他的信息使用 这些信息以数字编码的方式顺序排列放在一个信息包里列车收到信息后进行译码和实时处理实时控制列车运行状态 知识要点 1了解列车自动防护系统设备组成 2掌握列车自动防护系统基本功能 3掌握列车自动防护系统设备运用 一列车自动防护系统基本原理 理论内容 城市轨道交通的信号控制系统中列车自动防护系统是信号控制系统非常重要的组成部分它为列车行驶提供安全保障有效降低列车驾驶员的劳动强度提高行车作业效率

10、如 果没有列车自动防护系统列车的行车安全需要由列车驾驶员人工来保障这样会造成列车驾驶员过度疲劳产生安全隐患对行车作业效率也会带来负面影响因此在城市轨道交通 中尤其是在运营作业繁忙的线路上信号控制系统中设置列车自动防护系统是非常必要的它是行车作业的安全保障和体现 列车自动防护系统其英文名称为 Train Automatic Protect System 简称为 ATP 系统 1列车运行的几个基本概念 在介绍列车自动防护系统如何控制列车运行速度时需要简单了解列车如何起动和停车以及列车常用制动和列车紧急制动的基本概念 1 列车起动和停车 列车在人工驾驶时列车驾驶员操作驾驶手柄通过列车的牵引系统施加牵

11、引力使列车向前加速行驶或通过列车的制动系统施加制动力使列车减速行驶列车驾驶手柄平常放中间位置将驾驶手柄从中间位置向前推时列车向前加速行驶越往前推施加的牵引力越大将驾驶手柄从中间位置向后推时列车减速行驶越往后推施加的制动力越大这时列车在制动力的作用下减速运行如图 8 一 l 所示 图 81 列车驾驶室牵引制动 手柄和紧急制动按钮 驾驶室 驾驶室内景 2 列车常用制动和紧急制动 列车常用制动就是列车在正常行驶过程中由列车的制动系统施加给列车的制动 列车紧急制动就是列车在超速行驶或遇到其他不正常会危及列车行车安全的情况时对列车施加的制动列车紧急制动时所产生的制动力是列车的制动系统所能提供的最大制动力

12、列车紧急制动的响应时间比列车常用制动的响应时间要短一旦对列车施加了紧急制动只能通过特殊处理才能将紧急制动从列车上解除 3 速度限制 城市轨道交通中列车在轨道线路上行驶时受轨道线路弯道坡道列车自身构造以及运营需求等因素的影响列车只能在规定的速度范围内运行如果列车运行速度比规定的最大速度值高则会危及到列车的行车安全导致列车相撞出轨或颠覆等事故的发生为确保列车行车安全列车必须在所规定的速度范围内运行以防止安全事故的发生 列车自动防护系统在每列车上都装有速度传感器速度传感器安装在列车的车轴上如图82 所示对列车的运行速度 进行实时测定并把速度值传送给列车自动防护系统主机由列车自动防护系统主机对速度进行

13、分析和处理 图 82 速度传感器 4 列车自动防护系统与列车之间的接口 列车自动防护系统主机是列车自动防护系统的核心控制部分列车自动防护系统主机与列车自身的牵引系统和制动系统由专门的接口电路连接 如图 83 所示列车自动防护系统主机实时接收从地面信号传来的信号通过实时分析和计算实时向列车的牵引系统或制动系统发出控制指令列车的牵引系统或制动系统在接收到控制指令后对列车施加牵引力或制动力以控制列车的运行速度使列车在允许速度的范围内运行列车自动防护系统主机安装在驾驶室内 图 83 列车自动防护系统与列车之间的接口关系 2列车自动防护系统基本原理 列车自动防护系统控制列车运行速度有两种基本方式点式叠加

14、方式和速度距离模式曲线方式 1 点式叠加方式 列车自动防护系统以点式叠加方式控制列车运行速度其速度距离曲线呈阶梯状称为阶梯曲线如图 84 所示 图 84 阶梯曲线 图中横坐标表示距离值纵坐标表示列车运行速度值 图 84 中列车受到制动力的作用减速运行列车从某点 O 处以不超过 S1 的速度值运行在运行到 D1 点时对列车施加一定的制动力使列车允许运行的最大速度值从 S1 速度值降为 S2 速度值列车从 D1 点运行到 D2 点处在这一区间列车运行的最大允许速度值为 S2 在 S2 点再次对列车施加制动力使列车减速运行 列车运行在 OD1 区段允许运行的最高速度为 S1 在 D1D2 区段允许运

15、行的最高速度为 S2 在 D2 D2 区段允许运行的最高速度为 S3 图 84 阶梯曲线 在每个区段如果列车运行速度超过了在该运行区段所对应的最大速度值列车自动防护系统会向列车的制动系统发出常用制动命令列车的制动系统对列车施加制动力使列车 运行速度在系统所设定的时间内降到允许的运行速度范围内以保证列车安全运行如果列车运行速度持续超过该运行区段所对应的最大速度值在持续的时间超过系统设定的时间 后列车自动防护系统将对列车实施紧急制动强制列车停车以防止意外事故的发生 阶梯曲线控制速度的方式所需要的硬件结构简单容易实现在图 8-4 中列车以不超过 S1 速度值运行运行速度从 S1 变为 S2 时使得列车的运行速度发生突变这时强烈的减速会给列车上的乘客一种冲击容易产生不适感速度变化越大冲击感越强不利于旅客乘车的舒适度 图 84 阶梯曲线 2 速度距离模式曲线 列车受到制动力的作用使列车减速运行速度一距离图形曲线形状是连续平滑的曲