城市轨道交通信号基础-14-第五章 5.2 列车自动控制系统-ATP系统

学习要点知识目标：1.掌握ATP系统的的概念及作用；2.掌握ATP系统的设备组成；3.了解ATP系统的主要功能；4.掌握ATP系统的基本工作原理；技能目标：1.能够认识ATP系统的车载设备及轨旁设备；2.能正确识读ATP系统轨旁设备结构图；3.能够完成ATP车载设备的相关操作；4.能完成车载ATP设备的拆装及端子检测。ATP子系统（TheAutomaticTrainProtectSystem）是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。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。一、概述一、概述ATP系统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。一、概述ATP系统接收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由车载设备计算或由行车指挥中心计算出目标速度，由车载设备测得实际运行速度对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行。缩短列车运行间隔，可靠地保证类车不超速、不冒进。一、概述ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障—安全的原则。二、ATP系统设备组成主要任务：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。ATP车载设备列车自动防护系统所包含的设备分别安装在列车上和地面上。安装在列车上的设备，简称为车载设备；安装在地面的设备简称为地面设备。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，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。二、ATP系统设备组成（1）车载设备ATP系统的车载设备主要包括有车载主机、驾驶员状态显示单元、速度传感器、列车地面信号接收器、列车接口电路、电源和辅助设备等。二、ATP系统设备组成列车定位：

测速电机（TACHO）

多普勒雷达（DopplerRadar）

绝对位置信标（APR）。（1）车载设备车载主机列车司机显示屏（人机界面）状态显示单元二、ATP系统设备组成（1）车载设备二、ATP系统设备组成（1）车载设备二、ATP系统设备组成（1）车载设备二、ATP系统设备组成（1）车载设备额二、ATP系统设备组成（1）车载设备二、ATP系统设备组成（1）车载设备二、ATP系统设备组成（1）车载设备速度传感器二、ATP系统设备组成（1）车载设备列车地面信号接收器（1）车载设备列车接口电路二、ATP系统设备组成（1）车载设备ATP系统提供所需的电源和其他一些辅助设备等。二、ATP系统设备组成二、ATP系统设备组成（2）地面设备ATP系统地面设备轨道电路应答器三、ATP系统功能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。三、ATP系统功能数字音频轨道电路ATP系统列车检测功能ATP轨旁功能ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文，完成对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备，包括安全、非安全和信号信息等。列车安全间隔功能报文生成功能三、ATP系统功能（1）ATP轨旁功能①列车安全间隔功能负责保持列车之间的最小安全距离，还负责发出运行授权。只有在进路已经排列，联锁功能中才发出列车运行授权，准许列车进入进路。运行授权根据相应的安全停车点的选择和激活而定。各种ATP轨旁功能里接收请求，完成整理数据、准备和格式化发送到车载设备的报文，并决定传输方向。生成经由每个轨道区段传输的报文，然后向车载设备发出报文。②报文生成功能三、ATP系统功能传输的报文总是与受ATP控制的接近列车运行相反的方向馈入轨道电路。报文由变量和包含在各变量中的数据结合而成。报文变量来源可转换数据ATS功能可变数据固定数据整理完所需数据并完成报文后，将其转换为ATP车载设备要求的一种格式。报文转换采用了必要的编码保护协议，它确保ATP车载设备能检测到报文的错误。（1）ATP轨旁功能三、ATP系统功能（2）ATP传输功能ATP负责发出报文信号，包括报文和ATP车载设备所需要的其他数据。音频轨道电路电流以二进制编码顺序调制。轨道区段占用编码顺序为音频轨道电路设备内预设的顺序轨道区段空闲编码顺序为ATP报文产生功能生成相应的报文电流必须由轨道区段末端，迎着列车运行的方向注入。对双向运行线路必须根据列车的运行方向转换。信号由ATP轨旁功能中的报文发生功能发出。在要求本地再同步化的地点，提供同步定位环线。三、ATP系统功能（3）ATP车载功能ATP车载功能负责列车安全运行，并提供信号系统和司机间的接口。ATP命令解码轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上，车载ATP设备要将报文编码，以实现各种ATP功能。ATP监督功能

负责保证列车运行的安全。各监督功能管理列车安全的一个方面，并在它自己的权限内产生紧急制动；提供了最大可能的列车防护且各自操作是独立的，且同时进行。三、ATP系统功能（3）ATP车载功能ATP监督包括：速度监督、方向监督、车门监督、紧急制动监督、后退监督、报文监督、设备监督等。速度监督方向监督车门监督紧急制动监督后退监督报文监督设备监督三、ATP系统功能（3）ATP车载功能ATP服务/自诊断模式负责采集、存储、记录、记录、调用列车数据、状态信息，为ATP监督提供服务，完成ATP车载设备的自诊断。ATP状态功能负责根据主要情况选定正确的状态和模式：激活的、待用的、备用用的。其中备用状态是暂时的状态。使用激活状态在ATP车载单元负责监督列车使用等待状态在ATP车载单元不负责监督列车三、ATP系统功能（3）ATP车载功能车门释放功能保证当显示安全时允许打开车门，在所有的信号模式中可以连续使用此功能。速度/距离功能基于测速单元的输入，负责测定列车的运行速度、运行距离和运行方向。距离是根据各轨道电路的始端来测量的，并通过使用测速单元的输入和固定数据（车轮直径）来确定。三、ATP系统功能（3）ATP车载功能本地再同步化功能报文接收/同步定位环线检测功能距离同步功能司机人机接口（MMI）功能MMI提供信号系统与司机的接口。借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI向司机显示实际速度、最大允许速度，以及ATP设备的运行状态。另外显示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。三、ATP系统功能（3）ATP车载功能折返/改换驾驶室功能在列车进行折返的情况下，要求司机改换驾驶室。车载设备必须考虑到使用不同的驾驶操作台，保存有关相对轨旁位置、列车前部和后部的信息。改换驾驶室引起列车前部和后部的互换，车载设备必须相应地调整位置信息。停稳后ATP车载设备收到要求折返报文以后自动生成AR模式。停在折返轨，会自动选定AR模式，并接收到相应的报文。四、ATP系统基本工作原理（1）列车检测轨道电路等检测码检测是否空闲联锁（2）列车自动限速连续式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，在轨旁无需其他传输设备。目标坐标驾驶指令线路坡度最大允许线路速度四、ATP系统基本工作原理（2）列车自动限速

ATP设备通过此数据计算现有位置的列车允许速度，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。四、ATP系统基本工作原理（2）列车自动限速接收控制指令分析计算四、ATP系统基本工作原理（2）列车自动限速控制四、ATP系统基本工作原理（3）目标速度和目标距离车载ATP车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，确保在抵达障碍物或限制去之前安全停车。列车B的区段标记为4+，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。四、ATP系统基本工作原理（4）测速与测距确定车辆速度和位置是车载设备关键、重要的功能。车载设备自测测速速度控制的依据，该速度值的准确和精度直接影响调速效果。系统测量测速+轮径实现测距功能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。四、ATP系统基本工作原理（5）速度限制①速度限制固定限速：在设计阶段设置的，速度梯降级为1km/h。临时限速：限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被降级。区域限速：针对轨道电路内的预定区域设定的限制速度。闭塞分区限速：对单独的轨道电路设置最大的线路速度和目标速度。四、ATP系统基本工作原理（5）速度限制②速度控制方式点式叠加方式速度距离模式曲线方式ATP系统速度控制模式四、ATP系统基本工作原理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。图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值。四、ATP系统基本工作原理列车从某点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D2点，再次对列车施加制动力，使列车减速运行，速度为S3。四、ATP系统基本工作原理最大安全制动距离S=(S1+S2+S3+S4)*N四、ATP系统基本工作原理最大安全制动距离S=(S1+S2+S3+S4)*NS1—车载设备接收地面列控信号相应过程中列车走行距离；S2—列车制动设备响应应过程中，列车走行距离；S3—列车制动距离（含空走行和有效走行）；四、ATP系统基本工作原理最大安全制动距离S=(S1+S2+S3+S4)*NS4—安全防护距离；N—列车制动所需阶梯数（分区数）；12345四、ATP系统基本工作原理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线，这种列车速度控制方式称为速度距离模式曲线方式。图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值。四、ATP系统基本工作原理模式曲线上的每一点代表列车行驶到某一位置时，应达到的速度值。

ATP系统根据运营计划，使列车从O点减速运行到D2点。根据各种数据，计算出各处所需的运行速度，并向列