ATP系统资料

4.1.1列车自动防护系统基本原理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。

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运营作业频繁的线路上，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启动和停车，以及列车常用制动和列车紧急制动的基本概念。

（1）列车启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行驶。

（2）列车常用制动和紧急制动列车常用制动就是列车正常行驶过程中，由列车的制动系统施加给列车的制动。

列车的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，是列车制动系统能提供的最大制动力。

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运行速度值高，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都装有速度传感器，速度传感器安装在列车的车轴上，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分析处理。

（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，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。

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。

（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——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。

速度距离模式控制速度的方式，需要比较复杂的软件和硬件支持，系统调试过程比较复杂。

列车平滑减速运行，列车速度没有发生突变，列车运行速度控制稳定，可以有效提高列车乘客的舒适度。

防止列车超速运行时列车自动防护系统最重要的功能，也是城轨信号系统保障列车运行安全的核心。

列车自动防护系统对列车速度的有效控制，保持列车速度运行速度不超过所允许的速度范围，能有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高作业效率，避免人工操作带来的安全隐患保障列车安全运行。

4.1.2 ATP系统主要功能列车自动防护系统不仅能控制列车运行速度，还有其他许多重要功能，它们是列车安全稳定运行的可靠保障。

列车自动防护系统主要功能包括有：1．防止运营列车超速运行运营列车在线路上运行有多种速度限制，列车运行速度不能超出速度限制值。

(1)防止运营列车超过线路限制速度超速运行城市轨道交通中，线路在曲线段或坡道处，往往有速度限制，运营列车不能超过线路限速运行，否则容易出现列车脱轨或颠覆事件。

(2)防止运营列车超过列车允许最高速度超速运行车辆的自身构造决定了车辆所能运行的最大速度，超过这个速度值，列车可能会出现故障，危及车辆和行车安全。

(3)防止运营列车超过道岔弯轨限制速度超速运行城市轨道交通中，线路上设有道岔，在列车通过道岔弯轨时，不能超过道岔弯轨限制速度超速运行。

(4)防止运营列车超过限速区段超速限速城市轨道交通中，线路上有故障或作业需要运营列车限速行驶，列车应按运营规定运行。

(5)防止运营列车超过临时限速城市轨道交通中，线路上有临时作业，需要运营列车限速行驶，列车应按运营规定运行。

(6)防止运营列车超过其他限速城市轨道交通中，运营作业需要任何限速的地方，列车应按运营规定运行。

2．接收和处理来自地面的信息列车运行在轨道上，地面轨道电路或地面的其他设备，将列车运行所需的信息发送出去，安装在列车车体上的列车自动防护系统设备会实时接收这些信息，并对这些信息进行实时分析和处理，以及时对列车的运行状态和运行速度进行控制。

通常这些信息中包含有列车允许运行的最大速度值、线路位置等。

3．防止列车相撞城市轨道交通中，在某条线路上，往往会有很多列车同时运营作业，列车自动防护系统可以防止列车相撞，为这些平行作业的实施提供了安全保障，它有效提高了城市轨道线路的利用效率，增强了城市轨道交通的运营能力。

列车自动防护系统可以防止列车相撞包括以下内容：1）防止运营列车撞上前面的列车；2）防止运营列车进入开通的的进路3）防止运营列车冲出尽头线；4）防止运营列进人封锁区段；5）防止运营列车进入发生故障的进路等。

4．车辆安全停靠站台城市轨道交通中，列车停靠站台时，需要列车完全停稳不动，确保乘客安全上下车。

列车自动防护系统会检测列车的速度和列车所处的位置，保证列车在站台区域内安全停靠。

5．列车车门控制城市轨道交通中，列车左右两侧都有车门，列车停靠站台后，列车自动防护系统会控制列车开启靠近站台的车门，保证乘客安全上下车。

6．空转、打滑防护列车在线路上正常运行时，列车车轮在钢轨上滚动运行，因某种原因，列车车轮会发生空转，或列车车轮在线路上滑动运行，这种情况一方面会对车辆的车轮造成损伤，另一方面会危及列车行车安全。

列车自动防护系统会实时检测列车空转和打滑情况，并及时采取措施，控制列车运营状态。

7．防止列车发生溜车列车如果在线路的坡道处停车或在站台处停车，列车自动防护系统会给列车施加一定的制动力，保证列车不会发生溜车现象，防止发生安全事故。

列车自动防护系统除了以上的重要功能外，根据城市轨道交通信号系统的配置情况和复杂程度，还可以有一些其他功能，如控制列车的运行方向，提供驾驶员操作接口界面等。

三、列车自动防护系统车载设备组成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。

1．车载设备主要组成列车自动防护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，如图8-6所示。

下面分别介绍有关设备的情况。

(1)车载主机列车自动防护系统的车载主机由各种印刷电路板、输入／输出接口板、安全继电器和电源等设备组成。

这些设备分层放在机柜中，各板利用机柜上的总线进行通信。

(2)状态显示单元状态显示单元是车载系统与列车驾驶人员之间的人机界面，可以显示列车当前运行速度、列车到达某点的目标速度、列车到达某点的走行距离、列车的驾驶模式和有关设备的运行状况等与行车直接相关的信息；还设置有一些按钮，用于驾驶员操作，控制列车运行。

在下面详细介绍状态显示单元各个表示单元和按钮。

(3)速度传感器信号系统通常在列车上装有一个或多个速度传感器，安装在列车的车轴上，用于计算列车的运行速度和列车运行距离及列车运行方向的判定。

列车的运行速度，还可以用雷达进行测定，但速度传感器技术成熟，测速精度高，安装使用简单方便，因此被广泛使用。

(4)列车地面信号接收器列车地面信号接收器，安装在列车底部，用于接收从轨道上传来的信息，这些信息可以由地面轨道电路发送，或由安装在地面的专门设备如应答器发送给列车。

列车地面信号接收器，根据所接收的信息格式、容量和处理速度等因素，可以设计为感应线圈，或其他形式，以保证列车在一定的运行速度下能及时接收和处理所收到的信息。

列车地面信号接收器的性能要求：抗机械冲击能力强，有很好的抗电磁干扰能力，信息接收误码率低，不丢失信息。

(5)列车接口电路列车自动防护系统的车载设备通过车载主机与列车进行接口，车载主机将控制信息通过接口电路传送给列车，同时车载主机通过接口电路从列车获得列车运行的状态信息。

列车接口电路使用的继电器，根据使用的环境，需要体积小、力学性能好的继电器，一般使用弹簧继电器。

(6)电源和辅助设备等列车为列车自动防护系统车载设备提供所需的电源，列车上还有列车运行模式选择开关，各种电源开关，和其他一些辅助设备等。

2．状态显示单元列车上的状态显示单元，作为车载系统与列车驾驶员的人机界面，可以使用触摸屏，或使用面板的形式，来实现列车状态信息的显示和对列车进行操控。

其面板或触摸屏上的主要内容一般包括操作按钮部分、信息显示部分、表示灯和报警器。

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。

①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。

②慢速前行按钮。

列车处于列车自动防护系统控制模式下，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20km/h，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。