上海交大《城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng)》課程講義附動(dòng)畫(huà)一一

2023/4/26Page1任務(wù)二：列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)系統(tǒng)

培訓(xùn)目標(biāo)了解ATP的基本組成了解ATP的基本原理掌握ATP的主要功能2023/4/262023/4/26Page2一、ATP概述城市軌道交通的信號(hào)控制系統(tǒng)中，ATP系統(tǒng)是信號(hào)控制系統(tǒng)非常重要的組成部分，它為列車(chē)行駛提供安全保障，有效降低列車(chē)駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行車(chē)作業(yè)效率。如果沒(méi)有列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，列車(chē)的行車(chē)安全需要由列車(chē)駕駛員人工來(lái)保障，這樣會(huì)造成列車(chē)駕駛員過(guò)度疲勞，產(chǎn)生安全隱患，對(duì)行車(chē)作業(yè)效率也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。因此在城市軌道交通中，尤其是在運(yùn)營(yíng)作業(yè)繁忙的線路上，信號(hào)控制系統(tǒng)中設(shè)置列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)是非常必要的，它是行車(chē)作業(yè)的安全保障和體現(xiàn)。2023/4/262023/4/26Page3二、ATP系統(tǒng)的組成ATP系統(tǒng)是故障-安全系統(tǒng)由軌旁設(shè)備和車(chē)載設(shè)備組成1、ATP軌旁（地面）設(shè)備1）.軌道電路2）.點(diǎn)式應(yīng)答器從廣義上講，ATP系統(tǒng)應(yīng)包括處理列車(chē)行車(chē)安全邏輯的所有設(shè)備，因此，聯(lián)鎖設(shè)備也可以歸結(jié)為ATP系統(tǒng)范疇，與車(chē)載設(shè)備一道完成對(duì)列車(chē)的控制和安全防護(hù)功能。2023/4/261）．軌道電路城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，軌道電路除了具有表示列車(chē)是否占用軌道的功能外，還可以向線路上實(shí)時(shí)發(fā)送列車(chē)運(yùn)營(yíng)所需的信息，由列車(chē)接收和處理。軌道電路所發(fā)送的信息，其容量大，有利于列車(chē)的車(chē)載系統(tǒng)對(duì)列車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。2023/4/26因信號(hào)系統(tǒng)的處理能力和制式不同，軌道電路所發(fā)送的信息量可有所不同，一般來(lái)講，軌道電路所發(fā)送的信息可以有以下內(nèi)容：(1)軌道電路基本信息

如軌道電路的長(zhǎng)度、坡道和曲線參數(shù)，所用的載波頻率，軌道電路的編號(hào)等。(2)線路速度

是指該軌道區(qū)段線路上受坡道和曲線等因素的影響，列車(chē)所允許運(yùn)行的最大速度。(3)目標(biāo)速度--列車(chē)到達(dá)下一目標(biāo)時(shí)，列車(chē)的運(yùn)行速度。2023/4/26(4)運(yùn)行距離列車(chē)到達(dá)下一目標(biāo)時(shí)所需走行的距離。(5)列車(chē)運(yùn)行方向指明列車(chē)上行運(yùn)行或下行運(yùn)行。(6)載波頻率列車(chē)接收下一個(gè)信息的載波頻率。(7)道岔定反位列車(chē)前方經(jīng)過(guò)道岔的定位或反位。(8)列車(chē)停站信號(hào)指示列車(chē)處于停站狀態(tài)。(9)備用信息位預(yù)留用作其他的信息使用。

這些信息以數(shù)字編碼的方式，順序排列，放在一個(gè)信息包里。列車(chē)收到信息后進(jìn)行譯碼和實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)控制列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)。2023/4/262）．點(diǎn)式應(yīng)答器應(yīng)答器向線路保存有列車(chē)的行車(chē)信息，在列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，由安裝在列車(chē)車(chē)底的感應(yīng)接收裝置（車(chē)載天線）從中讀取或接收信息，對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析處理。點(diǎn)式應(yīng)答器中所包含的信息，包括有線路位置、列車(chē)運(yùn)行距離、基本線路參數(shù)、速度限制等信息,這些信息固化在應(yīng)答器。應(yīng)答器可分為有源應(yīng)答器和無(wú)源應(yīng)答器。有源應(yīng)答器向線路實(shí)時(shí)發(fā)送信息，由列車(chē)接收；無(wú)源應(yīng)答器，只有在列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，由列車(chē)從應(yīng)答器中讀取信息。

2023/4/262023/4/26Page82、車(chē)載設(shè)備主要組成車(chē)載ATP模塊MMI車(chē)載天線（接收軌道電路或應(yīng)答器上傳的信息）速度傳感器（計(jì)算列車(chē)的運(yùn)行速度、運(yùn)行距離、運(yùn)行方向的判斷）列車(chē)接口電路2023/4/26

速度傳感器

信號(hào)系統(tǒng)通常在列車(chē)上裝有一個(gè)或多個(gè)速度傳感器，安裝在列車(chē)的車(chē)軸上，用于計(jì)算列車(chē)的運(yùn)行速度和列車(chē)運(yùn)行距離及列車(chē)運(yùn)行方向的判定。列車(chē)的運(yùn)行速度，還可以用雷達(dá)進(jìn)行測(cè)定，但速度傳感器技術(shù)成熟，測(cè)速精度高，安裝使用簡(jiǎn)單方便，因此被廣泛使用。2023/4/26列車(chē)接口電路

ATP系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備通過(guò)車(chē)載ATP模塊與列車(chē)進(jìn)行接口，車(chē)載ATP模塊將控制信息通過(guò)接口電路傳送給列車(chē)，同時(shí)車(chē)載ATP模塊通過(guò)接口電路從列車(chē)獲得列車(chē)運(yùn)行的狀態(tài)信息。2023/4/26人機(jī)界面2023/4/26三、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)基本原理ATP系統(tǒng)控制列車(chē)運(yùn)行速度有兩種基本方式:1.點(diǎn)式疊加方式2.速度距離模式曲線方式2023/4/26Page122023/4/261.點(diǎn)式疊加方式

ATP系統(tǒng)以點(diǎn)式疊加方式控制列車(chē)運(yùn)行速度，其速度距離曲線呈階梯狀，稱為階梯曲線。2023/4/26Page13圖中列車(chē)受到制動(dòng)力的作用，減速運(yùn)行。列車(chē)從某點(diǎn)O處以不超過(guò)S1的速度值運(yùn)行，在運(yùn)行到D1點(diǎn)時(shí)，對(duì)列車(chē)施加一定的制動(dòng)力，使列車(chē)允許運(yùn)行的最大速度值從S1速度值降為S2速度值；列車(chē)從D1點(diǎn)運(yùn)行到D2點(diǎn)處，在這一區(qū)間，列車(chē)運(yùn)行的最大允許速度值為S2；在D2點(diǎn)，再次對(duì)列車(chē)施加制動(dòng)力，使列車(chē)減速運(yùn)行。2023/4/262023/4/2614列車(chē)運(yùn)行在O～D1區(qū)段，允許運(yùn)行的最高速度為S1；在D1～D2區(qū)段，允許運(yùn)行的最高速度為S2；在D2～D3區(qū)段，允許運(yùn)行的最高速度為S3。圖為：階梯曲線2023/4/262023/4/2615

在每個(gè)區(qū)段，如果列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)了在該運(yùn)行區(qū)段所對(duì)應(yīng)的最大速度值，ATP系統(tǒng)會(huì)向列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出常用制動(dòng)命令，列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)列車(chē)施加制動(dòng)力，使列車(chē)運(yùn)行速度在系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，降到允許的運(yùn)行速度范圍內(nèi)，以保證列車(chē)安全運(yùn)行；如果列車(chē)運(yùn)行速度持續(xù)超過(guò)該運(yùn)行區(qū)段所對(duì)應(yīng)的最大速度值，在持續(xù)的時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間后，ATP系統(tǒng)將對(duì)列車(chē)實(shí)施緊急制動(dòng)，強(qiáng)制列車(chē)停車(chē)，以防止意外事故的發(fā)生。2023/4/262023/4/2616

階梯曲線控制速度的方式所需要的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。圖中列車(chē)以不超過(guò)S1速度值運(yùn)行，運(yùn)行速度從S1變?yōu)镾2時(shí)，使得列車(chē)的運(yùn)行速度發(fā)生突變，這時(shí)強(qiáng)烈的減速會(huì)給列車(chē)上的乘客一種沖擊，容易產(chǎn)生不適感。速度變化越大，沖擊感越強(qiáng)，不利于旅客乘車(chē)的舒適度。圖為階梯曲線2023/4/262023/4/26172.速度距離模式曲線

列車(chē)受到制動(dòng)力的作用，使列車(chē)減速運(yùn)行，速度-距離圖形曲線形狀是連續(xù)平滑的曲線，這種列車(chē)速度控制方式稱為速度距離模式曲線方式，如圖所示。圖為速度距離模式曲線2023/4/262023/4/2618圖中，ATP系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，使列車(chē)從O點(diǎn)減速運(yùn)行到D1點(diǎn)。ATP系統(tǒng)根據(jù)各種數(shù)據(jù)，計(jì)算出列車(chē)從O點(diǎn)運(yùn)行到前方D2點(diǎn)的區(qū)段內(nèi)，各處所需的運(yùn)行速度，并向列車(chē)的牽引和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，控制列車(chē)按照速度距離模式曲線所繪制的速度值平滑穩(wěn)定地從在0點(diǎn)減速運(yùn)行到前方D2點(diǎn)。圖為離模式曲線2023/4/262023/4/2619

在上圖模式曲線的每點(diǎn)，都對(duì)應(yīng)有一個(gè)速度值，如果列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)了在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度值，ATP系統(tǒng)實(shí)時(shí)向列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出常用制動(dòng)命令，對(duì)列車(chē)施加制動(dòng)力，使列車(chē)運(yùn)行速度降到模式曲線的下方，保證列車(chē)以允許的速度運(yùn)行，確保列車(chē)安全運(yùn)行；如果列車(chē)運(yùn)行速度持續(xù)超過(guò)模式曲線所規(guī)定的速度值，運(yùn)行在模式曲線的上方，若所持續(xù)的時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間，ATP系統(tǒng)將對(duì)列車(chē)實(shí)施緊急制動(dòng)，強(qiáng)制列車(chē)停車(chē)，以防止意外事故的發(fā)生。2023/4/262023/4/2620

速度距離模式控制速度的方式，需要比較復(fù)雜的軟件和硬件支持，系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程比較復(fù)雜。列車(chē)平滑減速運(yùn)行，運(yùn)行速度沒(méi)有發(fā)生突變，列車(chē)運(yùn)行速度控制穩(wěn)定，可以有效提高列車(chē)乘客的舒適度。

2023/4/26202麗3/4撞/2421防止列車(chē)漢超速運(yùn)行倉(cāng)是ATP系統(tǒng)最繳重要的噸功能，哈也是城率軌信號(hào)鴿系統(tǒng)保煎障列車(chē)備運(yùn)行安輔全的核娘心。ATP系統(tǒng)對(duì)列淹車(chē)速度的浪有效控制喚，保持列義車(chē)速度運(yùn)減行不超過(guò)掃所允許的抓速度范圍席，能有效冤降低列車(chē)炊駕駛員的版勞動(dòng)強(qiáng)度辛，提高作切業(yè)效率，怒避免人工萌操作帶來(lái)收的安全隱卸患．保障怨列車(chē)安全弱運(yùn)行。2023釀/4/2前4四、ATP主要功能ATP系統(tǒng)不僅伍能控制列姻車(chē)運(yùn)行速頃度，還有悼其他許多翻重要功能慌，它們是醒列車(chē)安全處穩(wěn)定運(yùn)行若的可靠保捕障。列車(chē)自動(dòng)鑄防護(hù)系統(tǒng)涂主要功能餅包括有：1．防止運(yùn)瓣?duì)I列車(chē)超焦速運(yùn)行運(yùn)營(yíng)列車(chē)煌在線路上餃運(yùn)行有多領(lǐng)種速度限求制，列車(chē)襯運(yùn)行速度芒不能超出西速度限制葡值。202定3/4湯/24Page22202餐3/4饅/24(1)防止運(yùn)營(yíng)柄列車(chē)超過(guò)遭線路限制講速度超速元運(yùn)行城市軌道獸交通中，晚線路在曲纖線段或坡湖道處，往哈往有速度戒限制，運(yùn)喂?fàn)I列車(chē)不勞能超過(guò)線拋路限速運(yùn)堵行，否則恐容易出現(xiàn)寄列車(chē)脫軌呈或顛覆事改件。(2)防止運(yùn)比營(yíng)列車(chē)菊超過(guò)列耽車(chē)允許夕最高速臉度超速鑒運(yùn)行車(chē)輛的自廈身構(gòu)造決況定了車(chē)輛源所能運(yùn)行貧的最大速訓(xùn)度，超過(guò)湖這個(gè)速度縣值，列車(chē)泄可能會(huì)出爛現(xiàn)故障，宰危及車(chē)輛歪和行車(chē)安氣全。202網(wǎng)3/4縣/24Page23202洗3/4軍/24(3)防止運(yùn)營(yíng)儲(chǔ)列車(chē)超過(guò)絮道岔彎軌盡限制速度眠超速運(yùn)行城市軌舒道交通美中，線追路上設(shè)雞有道岔際，在列皆車(chē)通過(guò)娛道岔彎很軌時(shí)，始不能超深過(guò)道岔器彎軌限鳴制速度秋超速運(yùn)飄行。(4)防止運(yùn)營(yíng)狗列車(chē)超過(guò)立限速區(qū)段抗超速城市軌道踢交通中，踐線路上有嬸故障或作姑業(yè)需要運(yùn)豎營(yíng)列車(chē)限燒速行駛，基列車(chē)應(yīng)按麗運(yùn)營(yíng)規(guī)定頂運(yùn)行。202犯3/4仔/24Pag虛e24202潔3/4壘/24(5)防止運(yùn)營(yíng)朗列車(chē)超過(guò)帥臨時(shí)限速城市軌道碎交通中，陶線路上有落臨時(shí)作業(yè)搬，需要運(yùn)元營(yíng)列車(chē)限巴速行駛，壇列車(chē)應(yīng)按竹運(yùn)營(yíng)規(guī)定融運(yùn)行。(6)防止運(yùn)卸營(yíng)列車(chē)剩超過(guò)其狀他限速城市軌白道交通統(tǒng)中，運(yùn)孫營(yíng)作業(yè)少需要任悄何限速貧的地方勝，列車(chē)穴應(yīng)按運(yùn)驅(qū)營(yíng)規(guī)定邪運(yùn)行。2023碗/4/2荷4Page252023予/4/2見(jiàn)42.接收和占處理來(lái)套自地面昨的信息列車(chē)運(yùn)行腳在軌道上蒸，地面軌伍道電路或殖地面的其剃他設(shè)備，請(qǐng)將列車(chē)運(yùn)兆行所需的粗信息發(fā)送修出去，安送裝在列車(chē)?guó)B車(chē)體上的ATP系統(tǒng)設(shè)巨備會(huì)實(shí)稍時(shí)接收鈴這些信漠息，并遭對(duì)這些喂信息進(jìn)騾行實(shí)時(shí)笑分析和畝處理，袍以及時(shí)酷對(duì)列車(chē)籌的運(yùn)行老狀態(tài)和劃運(yùn)行速悅度進(jìn)行鏈控制。等通常這鍋些信息燭中包含妻有列車(chē)踐允許運(yùn)詠行的最明大速度雞值、線面路位置架等。202盲3/4戴/24Page262023其/4/2渣43．防止臨列車(chē)相煩撞城市軌道央交通中，暈在某條線強(qiáng)路上，往思往會(huì)有很多列車(chē)瞞同時(shí)運(yùn)渡營(yíng)作業(yè)，ATP系統(tǒng)可蚊以防止列俊車(chē)相撞，為這拿些平行蜘作業(yè)的涌實(shí)施提耗供了安鋸全保障溉，它有哨效提高睜了城市扣軌道交菌通線路饞的利用碰效率，追增強(qiáng)了辱城市軌貸道交通起的運(yùn)營(yíng)夸能力。2023裙/4/2室4Pag逃e272023瓜/4/2段4ATP系統(tǒng)可以蠻防止列車(chē)微相撞包括區(qū)以下內(nèi)容秒：1)防止運(yùn)營(yíng)列列車(chē)撞上印前面的列塑車(chē)；2)防止運(yùn)營(yíng)根列車(chē)進(jìn)入可未開(kāi)通的洪進(jìn)路；3)防止運(yùn)輛營(yíng)列車(chē)峰沖出盡丹頭線；4)防止運(yùn)允營(yíng)列車(chē)滔進(jìn)入封吊鎖區(qū)段座；5)防止運(yùn)營(yíng)肢列車(chē)進(jìn)入曬發(fā)生故障回的進(jìn)路等序。202自3/4時(shí)/24Pag案e28202館3/4麻/244．車(chē)輛安熔全停靠站藥臺(tái)城市軌道嫁交通中，只列車(chē)?？控?fù)站臺(tái)時(shí)，雞需要列車(chē)杜完全停穩(wěn)不摸動(dòng)，確保耀乘客安凍全上下槐車(chē)。ATP系統(tǒng)會(huì)挎檢測(cè)列汪車(chē)的速么度和列頌車(chē)所處懼的位置攔，保證色列車(chē)在待站臺(tái)區(qū)歌域內(nèi)安急全?？克摹?02墨3/4節(jié)/24Pag災(zāi)e29202臨3/4藏/245．列車(chē)員車(chē)門(mén)控關(guān)制城市軌道泉交通中，砍列車(chē)左右銷兩側(cè)都有集車(chē)門(mén)，列親車(chē)?？空净I臺(tái)后，列慘車(chē)自動(dòng)防累護(hù)系統(tǒng)會(huì)后控制列車(chē)開(kāi)啟靠近近站臺(tái)諒的車(chē)門(mén)，保證野乘客安之全上下半車(chē)。202呈3/4享/24Pag闖e30202皺3/4摸/24開(kāi)關(guān)車(chē)掌門(mén)：ATP和ATO均涉及到垃該功能。ATP欣系統(tǒng)負(fù)流責(zé)對(duì)屏蔽門(mén)狀愛(ài)態(tài)的連續(xù)安狗全監(jiān)督，ATO澡系統(tǒng)負(fù)際責(zé)屏蔽擴(kuò)門(mén)與車(chē)咽門(mén)的同步開(kāi)謹(jǐn)、關(guān)控挑制。列車(chē)在供車(chē)站停維車(chē)，經(jīng)型ATP傻確認(rèn)滿津足停車(chē)蠶精度的歉要求后挎，才允蓄許AT突O向列皂車(chē)門(mén)控發(fā)系統(tǒng)和耽站臺(tái)屏柜蔽門(mén)系雅統(tǒng)發(fā)送茂開(kāi)門(mén)指碰令。列車(chē)需要體離開(kāi)站臺(tái)撇時(shí)，由A時(shí)TO自動(dòng)鴉或人工發(fā)劣出關(guān)閉車(chē)