论西门子信号系统ATP子系统的接口及功能实现

论西门子信号系统ATP子系统的接口及功能实现
【摘要】自动列车控制（ATC）功能作为西门子信号控制系统四大主要功能之一，包含自动列车驾驶（ATO）与列车自动防护（ATP）两个功能，ATP作为西门子信号系统的子系统，拥有如限速区控制、速度控制、车门控制和追踪运行间隔控制等功能。

本文研究了ATP系统的基本构成，其在列车自动运行防护之中的各部分原理，以及系统接口与功能的实现。

【关键词】西门子信号系统ATP子系统接口功能实现
1.西门子信号系统
西门子(SICAS)信号系统简称ATC，是如今地铁系统中最常用的信号系统，它的设计、制造、整体集成与调试，等能够满足列车以高速度、高密度运行。

ATC信号系统是基于模块化、灵活化的设计准则，保证了ATC系统的数据量以及功能的可扩展性与可配置性，从而为各个项目的配置做好了充足的准备。

在连续式或者点式通信条件之下，西门子列车控制子系统列车自动防护和列车自动驾驶（ATP/ATO）系统保证列车的安全和连续监督，而安全的列车分隔是基于移动闭塞原理。

在西门子信号系统中，其信号系统的配置由中央层、轨旁层、轨道层、车载层四个基本部分组成。

其中中央层散落在运营、车段控制以及本地控制中心，轨旁层执行连锁与轨道旁ATP的功能。

而对于轨道层，通过对系统的控制实现列车在轨道之间的双向传输。

最后，对于车载层而言，包含了ATP 和ATO两个车载设备。

2.ATP子系统控制
列车自动防护（ATP）系统具有检测位置、停车的防护、超速防护、测速测距、间隔控制等功能，它需要对列车的速度与位置等信息进行实时监控追踪，从而根据系统反馈信号，对列车的制动与启动等做出实时反映，做出正确判断。

ATP系统的设备集成度较高且体积小，通过总线的变化，能够使之拥有较强的处理信息能力，主要由三部分组成：区域控制中心、无线局域网通信系统、列车车载子系统（如图1所示）
（1）区域控制中心：完成设备信息采集工作，负责处理与控制连锁，实现
附近区域之间信息的传递与交换。

（2）无线局域网通信系统：由地面骨干网络、无线网络地面接入点以及车载无线设备三部分构成，它发挥的是分析回馈列车实时状态和控制命令等。

（3）列车车载子系统：它在控制信号系统中起到了保障行车安全的作用，在分析统计ATP防护曲线的同时，对信息的收集也起到了很重要的作用。

图1 ATP系统的基本组成部分
3.ATP轨旁单元构成
ATP轨旁单元是列车防护系统中的主要接口，主要负责列车在道路运行过程中是安全防护工作，主要由以下几种接口构成：提取行车指令、存储线路参数、与微机联锁接口、与相邻轨道单元的通信、与FTGS轨道电路的接口以及与外部设备的接口。

其中存储线路参数和轨道坡度、长度以及临时速度限制区段有关，而与微机联锁接口则取决于道路的运行状态。

与外部设备的接口与接点输入、紧急停车输入有关。

对于轨道电路，主要由发送器、接收器和钢轨组成。

发送器与接收器分别接在此段钢轨的前后两端，由发送器发出的电子信号经过钢轨传输送到接收器处，然后，接收器根据信号的幅值做出“物理空闲”或者“物理占用”的判断。

在列车行进过程中发送的有关列车的信息以数字流的形式传输到轨道旁。

每当列车运行到装有地通信接收设备（PTI环线）上方时，它便会立刻产生出相应的电磁感应信号，之后再通过放大处理，传送到接收单元（PTI）来进行识别处理。

4.ATP接口原则
西门子ATP系统轨旁单元从联锁、轨道空闲监测系统、计划数据之中提取驾驶命令，然后将这些信息连续不断地传送给ATP单元，而车载ATP/ATO单元则根据这些反馈回来的信息做出判断，从而实现控制列车的运行状态。

ATP对列车所发出的指令主要有速度、距离目标线路和行进中允许的最大速度等，然后计算列车当前运行状态之下所允许的最大运行速度、坡度。

ATP系统应该遵循保持安全距离、ATP保护区段、安全间隔、速度曲线、数据的输入、紧急制动等原则，其中轨旁ATP单元为列车计算出到达目标地点做需要的驾驶条件，从而确定出输入进路的设计数据、推荐速度以及临时速度限制区段等。

5.ATP系统功能的实现
列车自动防护（ATP）子系统，即列车运行超速防护或列车运行速度监督，
它是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备，实现了列车运行安全间隔防护和超速防护。

其主要的功能有：列车定位、速度与距离测量、ATP监督功能、超速防护、停车点防护、列车间隔控制、站台屏蔽门控制等。

其中列车安全间隔功能，负责保持列车之间的安全距离，发出移动许可，但只有在进路设定之后，联锁功能才准许发出列车运行许可。

其功能输入数据为生成列车移动许可、允许列车进路、数字音频轨道电路状态信息和联锁功能的进路信息，列车安全间隔功能的输出为生成移动许可信息。

列车检测功能主要由音频轨道电路实现，系统会根据各区段的“空闲”或者“占用”情况，基于音频轨道电气测量结果，分析判断出车辆的位置等信息。

6.结束语
在实施轨道交通项目中，西门子已适应了中国市场的特殊需求,熟悉了中国安全行车规章。

在中央控制中心、地面控制站、车载设备上的人机界面等方面的设置适应中国人员的工作习惯,并备有培训中国技术人员的中英文教材。

所有中文版人机界面,如同国产化产品一样方便,运用后被广泛认可。

西门子信号控制系统是基于远程馈入式无绝缘编码音频轨道电路设备，实现ATP/ATO车载设备的功能，实现使信息传输轨道化。

另外系统在列车运行自动化、调度指挥现代化等方面也取得了一定的技术成果，大力提高了系统运行的可靠性与可操作性。

参考文献：
[1]邓子渊. 城轨车载A TP系统的仿真设计与实现[J].铁道通信信号.2013.（2）
[2]张济民.西门子的城市轨道交通信号控制系统分析[J].他山之石，2003.(3)
[3]杨静.西门子信号系统在中国城轨交通的应用[J].现代城市轨道交通，2007.(3)。