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1、ATP列车自动防护系统,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,ATP系统,五、ATP的 运行特性,一、ATP的基本概念,二、ATP设备的组成,三、ATP系统 的主要功能,四、ATP的基 本工作原理,一、ATP的基本概念,ATP即列车运行超速防护或列车运行速度监督。ATP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，故障报警，降级提示，列车参数和线路参数的输入，与ATS、ATO及车辆系统接口并进行信息交换。 ATP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
2、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，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行。当列车速度超过ATP装置所指示的速度时，ATP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ATP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。这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证列车不超速、不冒进。 ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全的原则。,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
3、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
4、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。,三、ATP系统的主要
5、功能,ATP系统应具有下列主要功能：检测列车位置、停车点防护、超速防护、列车间隔控制(移动闭塞时)、临时限速、测速测距、车门控制、记录司机操作。 以数字音频轨道电路方式的ATP系统为例，ATP系统功能可分为ATP轨旁功能、列车检测功能(负责根据各轨道区段的“空闲”或“占用”情况，检测列车的位置)、ATP传输功能和ATP车载功能。,返回,四、ATP的基本工作原理,1. 列车检测 2. 列车自动限速 3. 目标速度和目标距离 4. 制动模式 5. 测速与测距 6. 速度限制 7. 常用制动和紧急制动 8. 停站 9. 车门控制,返回,1. 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
6、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。,返回,连续式ATP系统利用数字音频轨道电路向列车连续的发送数据，允许连续监督和控制列车运行。对于ATP，在轨旁无须其他传输设备。 ATP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ATP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。ATP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。 ATP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
7、许速度时，ATP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；当列车速度降至ATP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。 ATP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后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。ATP可对列车运行速度进行分级或连续监督。,2. 列车自动限速,返回,3. 目标速度和目标距离,ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标距离”，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ATP车载设备调用存
8、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。,14-3-2-1 示意,图中编码仅表示列车B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4+，这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B可获得其精确的位置，这一信息与保存在ATP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全距离或目标距离。这样，列车B就能安全地进人列车A所占用的轨道区段之后方的空闲轨道区段。 14-3-2-1 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，则自动启用
9、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将充分考虑到各种限速条件，选择最严格的条件来执行。,返回,4. 制动模式,列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式 分级制动模式:分级制动是以闭赛分区为单位，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯式和曲线式。 一级制动：一级制动是按照目标距离,阶梯式速度曲线 曲线式速度曲线,返回,列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度是速度控
10、制的依据。该速度值的准确和精度直接影响调速效果。 测速有车载设备自测和系统测量两种方法。车载设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等，它们安装在无动力车辆的轮轴上。系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。,(1) 测速,5. 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
11、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：确定车辆速度和位置是车载设备关键、重要的功能 .,返回,固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储存着整条线路上的固定限速区信息，速度梯降级别为1 km/h。它决定了“目标距离工作模式下的可能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
12、岔或道岔前方的限速、具有短安全轨道停，车点的限速。,(1) 固定限速,(2) 临时限速,限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被降低。临时速度限制区段范围总是限制在一个或多个轨道电路。 在紧急情况下，通过特殊速度码，可立即将任何一段轨道电路上的速度设置为25km/h。如果需要设置临时性限速区，可以在地面安装应答器。这些应答器允许以5km/h为一个阶梯，降到25 km/h。在带有允许临时速度限制的编码的轨道电路里，可通过设置信标来实施。,返回,7. 常用制动和紧急制动,ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级防护控制的能力。在常用制动失效后，可施行紧急制动。 常用制动是直接控制列车主管
13、压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了制动空走时间，大大减小了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行更安全、舒适。,返回,8. 停站,(1) 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。控制中心ATS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ATS线传送给车载设备。控制中心能通过集中站ATS缩短或延长车站停时间。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ATS传给列车。 (2) 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配合良好。要求安装屏蔽门的地下车站允许停站误差为0.25m，车站允许停站误差为0
14、.5m。,返回,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。,返回,五、ATP的运行特性,4,危险点和保护区段,1,2,3,5,安全停车点和运营
15、停车点,输入数据,列车方向保证,出人车辆段的运行,返回,1. 危险点和保护区段,危险点是不能越过的轨道区段的始端或已占用的轨道区段的始端。列车无论如何不能越过危险点，否则将导致危险情况的发生。 因此，ATP保护区段必须在危险点处终止。ATP保护区段的长度是以运营条件为基础的，例如轨道区段的速度限制、减速度、坡度、在距离测量中出现的误差。它确保常用制动或紧急制动的列车最迟在ATP保护区段末端(危险点前方)停稳。,返回,2. 安全停车点和运营停车点,安全停车点是在危险点的基础上定义的。 运营停车点是对列车应停车的车站设置的。运营停车点位置的设计根据运行方向定。运营停车点无安全显示。 安全和非安全停
16、车点，在ATP轨旁单元中按互相独立处理。它们的编码数据借助于零目标速度和目标距离(是从所占用的音频轨道电路始端至停车点的距离)传到车载设备。仅非安全停车点可应ATS请求而取消。,返回,3. 输入数据,生成报文所需的数据由联锁设备、轨道空闲检测设备、相邻轨旁ATP单元和紧急制动按钮提供。需要输入下列数据： 线路上轨道区段的连接和道岔布置、设计的最大安全速度(它们被固化在ATP轨旁单元内)、临时限速区段、设计的安全区段、道岔设定和道岔区段的侧向限速、进路的入口、轨道空闲检测、紧急停车。,返回,4. 列车方向保证,列车的方向由司机控制台上方向开关的状态来控制。ATP根据由两个速度传感器所接收到的速度脉冲，安全地确定列车的方向。ATP执行一项交叉检查，以确认所测到的运行方向与由方向开关所选择的方向的一致。,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，列车从正线运行至车辆段内，以ATO模式或SM模式接近车辆段，且要求列车停在车辆段人口附近。然后，当列车到达合适位置，且列车速度不高于RMI度，系统将提示司机选定RM模式。,
