列车运行控制系统第2周第1次课件

1、河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy交通学院交通学院河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy第二节 ATP概述一、一、ATPATP的基本概念的基本概念 ATP(automatic train protection)即列车运行超速防护，对列车运行速度进行实时控制的技术。 目前，随着铁路行车密度和速度的提高必须加装超速防护系统，是高铁系统中保证行车安全的最重要的技术支持手段。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy ATP不仅保证行车安全，还用于受曲线等线路条件、通过道岔、慢行区间 ATP的限速等级

2、根据后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等决定的。通过人机界面DMI传递运行速度、允许速度、目标速度、目标距离，保证列车不超速、不冒进。 ATP对速度进行监督，实际速度超过允许速度值时，控制列车进行常用全制动或紧急制动。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 地面列控信息主要根据进路、线路条件和前后列车的运行位置，产生目标距离、目标速度、允许速度等信息。ATP车载设备依据接收到的信息，根据列车构造速度、制动性能曲线、对列车是否遵守信号（速度）指令进行实际运行速度的监控。 列车运行速度在运行线以下，ATP设备相当于“机车信号”，速度超过允许值时，车载设备报警、

3、制动，起到“两冒一超”作用。 只要ATP设备正常就不会发生“两冒一超”。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy ATP系统是由地面信号设备(含列车占用检查、运行位置定位、信息传输等)和车载信号设备共同构成的。 在列车占用检查和运行位置定位上一般采用轨道电路、应答器等设备；在信息传输上一般采用轨道电路、应答器以及GSM-R无线通信设备。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 车载设备采用以车载安全型计算机为核心的多系冗余系统。 ATP系统主要用于提速区段和高速铁路，驾驶操作任由司机完成，防止两冒一超则由系统自动完成。 河 北 东

4、 方 学 院Hebei Oriental Universtiy二、ATP的功能1、安全防护在任何情况下防止列车无行车许可地运行；防止列车超速运行。（1）防止列车超过进路允许速度。（2）防止列车超过线路结构规定的速度。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy（3）防止列车超过动车组构造速度。（4）防止列车超过临时限速、紧急限速和有关设备限速。（5）防止列车溜逸。2 2、人机交互人机交互（1）能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy（2）能够实时给出列车超速、

5、制定、运行缓解等表示以及设备故障状态报警。（3）具有标准的列车数据输入界面，根据运营和安全控制要求对输入数据进行有效性检查。（4）为司机提供必需的显示、数据输入及操作装置。（5）司机输入装置配备必要的开关、按钮和有关数据输入装置。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy3 3、设备制动优先设备制动优先（1）列车减速时，在闭塞分区入口处，设备自动实施制动，低于目标速度后自动缓解。（2）列车速度超过紧急制动曲线时，则实施紧急制动。（3）列车减速制动完全由列车运行控制系统自动完成。 通过设备制动优先可以适当缩短列车运行间隔、保证列车按照时刻表运行。河 北 东 方 学

6、院Hebei Oriental Universtiy4 4、自动检测自动检测（1）具有开机自检和动态检查功能。（2）具有关键数据和关键动作的记录功能及监测接口。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy三、三、列车制动控制模式列车制动控制模式发展发展 列车制动控制模式经历了分级制动和一次制动模式。1 1、分级制动模式分级制动模式 分级制动模式也称为速度码阶梯控制方式，它以闭塞分区为单元，在每个闭塞分区内只设一个速度等级，根据与前行列车的运行距离调整列车速度。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy阶

7、梯阶梯分级制动模式分级制动模式 它将一个列车的全制动距离划分为3-4个闭塞分区，每一个闭塞分区根据与前行列车距离确定限速值。也就是说每个闭塞分区设计为一个目标速度。 在一个闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定速度判定列车是否超速，如超速列车制动。 阶梯控制又分为出口速度检查和入口速度检查两种方式。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy出口速度检查控制方式 该方法要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度。设备在闭塞分区出口进行检查，如果列车实际速度未达到目标速度以下则设备自动进行制动。该

8、方法要求停车信号后方要有一段安全防护区。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy入口速度检查控制方式 列车在闭塞分区入口处接收到目标速度信号后立即以此速度进行检查， 一旦列车超速， 则进行制动使列车速度降低到目标速度以下。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy阶梯控制特点阶梯控制特点 前后车均以闭塞分区单位进行定位； 在闭塞分区内车载设备以一个允许速度防护列车； 闭塞分区长度按最差列车制

9、动性能设计。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy阶梯型分级制动模式速度曲线河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy分级曲线控制方式分级曲线控制方式 分级曲线控制方式即分段速度-距离模式曲线控制方式。 该方式要求每个闭塞分区入口速度 (上一个闭塞分区的目标速度)和出口速度(本闭塞分区目标速度) 用曲线连接起来， 形成一段连续的控制曲线， 曲线控制方式和阶梯控制方式一样，每一个闭塞分区只给定一个目标速度。 控制曲线把闭塞分区允许速度的变化连续起来。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 在分级曲线

10、控制方式下，列车在一个闭塞分区中运行时,列控设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不断变化，即是距离的函数河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy2、一次制动模式 一次制动模式按照目标距离连续控制制动的，也称一次目标距离连续速度控制模式。 速度-距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、 列车距目标的距离、线路条件等信息，列车实行一次制动控制方式。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 列车追踪间隔可以根据列车制动性能、 车速、 线路条件调整， 可以提高混跑线路的通过能力。

11、 这种方式称为目标速度-目标距离方式(DISTANCE TO GO)。采用该方式进行连续制动， 缩短了运行间隔， 提高了运输效率， 增加了旅行舒适度， 是一种更理想的运行控制模式。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy四、列车四、列车测速测速、测距测距和定位和定位1 1、列车、列车测速测速 要实现列车间隔与速度的安全控制，首先要及时获取列车运行的速度与列车目前的位置，因此列车的测速与定位是列控系统的河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy关键技术之一，测速和

12、定位的精度从根本上制约着列车运行自动控制系统的控制精度，测速测距的精度太低，不仅会增加行车的不安全因素，而且会造成系统预留的安全防护距离过大，从而影响运输效率。 测速有车载设备自测和系统测量。车载设备自测有测速发电机、速度传感器等。系统测量有卫星测速和雷达测速等。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy（1）测速方式 脉冲转速传感器方式 ：脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。 河 北 东 方 学 院Hebei Or

13、iental Universtiy 测速电机方式：包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁力线，在线圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比。这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征里。经过频率电压变化后，把列车实际运行的速度变换为电压值，通过测量电压的幅度得到速度值。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy（2）雷达测速（无线测速方式 ） 雷达测速是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一定频

14、率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速度成正比，这就是多普勒效应。通过频差值计算出物体与雷达的相对速度。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy2 2、测距测距 测距是通过测速与轮径完成的，必须不断地对轮径进行修正。五、列车定位列车定位的方法包括： GPS全球定位、 轨道电路绝缘节定位、计轴器定位、查询应答器定位和轨道环线定位等。（1）测速测距从一个基点开始，根据计算列车的走形距离对列车进行定位。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy（2）应答器定位 应答器安装于线路上，可以反映出线路的绝对位置，列车根据

15、接收到的应答器信息进行定位。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 轨道电路绝缘节定位方法：轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点，绝缘节的位置在线路上是固定的，绝缘节两边传输的信息不同，所以，列车可以通过接收信息的变化了解过绝缘节的时机，把绝缘节的物理位置作为绝对信标可以获得列车位置信息。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 计轴器定位方法 ：轨道绝缘节设置相同，计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计轴区段也可以获得列车位置信息。轮 轴 检测设 备ZP 43(双 轮 轴 检测器和 TCB， 包括电缆 )T

16、CB运 算 计算 机从轮 轴 检测设 备的 信 息产生 计轴 数 据 ,比 较计轴 结 果并输 出一 个出清 或占 用 表示 。TCBTCB = 轨 旁 连 接 箱TVDS = 轨 道 空 闲检测区TVDS轮 轴 检测设 备ZP43（双 轮 轴 检测器和 TCB， 包括电缆 ）河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy查询应答器方法：查询应答器不仅物理安装位置固定，它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标。轨道环线定位方法：轨道感应环线的两根电缆每隔一个轨道长度（100m）要相互交叉一次，交叉回线将交变电信号送到沿钢轨线路铺设的交叉回线上，在回线上产生交

17、变电磁河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy场，车载设备在经过每个交叉时能够检测到信号相位的变化,当列车驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加1，由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置，这样就可以用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记录进行误差修正，减少由于车轮滑行及空转造成的位置误差。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy六、六、紧急制动和常用制动紧急制动和常用制动（1）紧急制动 将压缩空气排入大气，使副缸内压缩空气快速推动活塞，施行制动。（2）常用制动 直接控制列车主管压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动

18、系统功能。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy七、人七、人控优先和机控优先控优先和机控优先 ATP设备可通过开关选择实现人控优先和机控优先。（1）人控优先 指司机按模式曲线控制列车运行。（2）机控优先 指设备能够按照曲线模式自动控制列车。 我国高速铁路列车控制均采用机控优先。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 在我国高速铁路信号系统中，CTCS以分级形式（即CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4级系统）满足不同线路运输需求。在不干扰司机正常驾驶情况下，充分发挥ATP功能。 在我国高速铁路信号

19、系统中，CTCS的主要功能是完成高速列车的间隔控制和速度控制，其核心是保证列车行车安全和最大限度的提高行车效率。 河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy 高速铁路列车间隔必须采用以目标点为间隔，不设闭塞分区速度等级，采用一次目标-距离连续速度控制曲线去控制列车。 列车速度控制保证与前行列车有一定的安全间隔外，还要防止列车超过进路允许速度、线路允许速度，机车车辆构造速度及因施工规定的临时限速。河 北 东 方 学 院Hebei Oriental Universtiy CTCS列控系统由地面设备、车载设备和传输设备构成。 CTCS地面设备包括临时限速服务器、列控中心、无线闭塞中心、轨道电路、应答器以及GSM-R无线地-车传输通道等。 CTCS车载设备包括轨道电路接收模块、应答器接收模块、GSM-R接收模块、车载安全计算机、测速单元