ATP子系统基本原理.doc

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1、ATP子系统基本原理ATP子系统（以下称为ATP系统）是保证行车安全、防止列车进人前方列车占用区段和防止超速运行的设备。ATP负责全部的列车运行保护，是列车安全运行的保障。ATP系统执行以下安全功能：速度限制的接收和解码、超速防护、车门管理、自动和手动模式的运行、司机控制台接口、车辆方向保证、永久车辆标识。一、ATP的基本概念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人，与ATS,ATO及车辆系统接口并

2、进行信息交换。ATP系统不断将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等从地面通过轨道电路等传至车上，从而由车载设备计算得到当前所允许的速度，或由行车控制中心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之始终在安全速度下运行。当列车速度超过ATP装置所指示的速度时，ATP的车上设备就发出制动命令，使列车自动地制动；当列车速度降至ATP所指示的速度以下时，可自动缓解。而运行操作仍由司机完成。这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证列车不超速、不冒进。ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全的原则。二、ATP设备的组成

3、采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成，并包括与ATS，ATO、联锁设备的接口设备。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，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。当轨道电路区段空闲时，发送轨道电路检测电码。当列车占用时，向轨道电路发送ATP信息。轨道旁的轨道电路连接箱内（发送、接收端各一个）仅有电路调谐用的无源元件，包括轨道耦合单元及长环线。车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载A

4、TP设备包括：两套ATP模块（信号处理器和速度处理器）、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口、驾驶室内的操作和控制单元（MMI )等。车载ATP设备根据地面传来的数据（由ATP天线接收）与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行速度相比较，超过允许速度时，报警后启动制动器。借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接口两个子功能。司机显示功能向司机显示实际速度、最大允许速度、目标距离、目标速度，ATP设备的运行状态，以及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。司机外部接口包括允许按钮、车门释放

5、按钮以及确认按钮。三、ATP系统的主要功能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。以数字音频轨道电路方式的ATP系统为例，ATP系统功能可分为ATP轨旁功能、列车检测功能（负责根据各轨道区段的“空闲”或“占用”情况，检测列车的位置）、ATP传输功能和ATP车载功能。IATP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，这些报文包括安全、非安全和信号信息等。ATP轨旁功能又分为列车安全间隔功能和报文生成功能。（1）列车安全间隔功能列车安全间隔功能负责

6、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，准许列车进人进路。当前方列车仍在进路中时，可为后续列车再次排列进路。由ATP轨旁功能发出的运行授权根据相应的安全停车点的选择和激活而定。这些安全停车点的选定依赖于进路内轨道区段的状态。安全停车点的位置在信号系统的设计中确定，这方面的信息保存在ATP轨旁设备中。位置的选定是为了在各安全停车点以外提供一安全的距离。在列车控制中，安全距离提供了差错的限度。这样，在ATP监督下，列车绝对不可能发生通过危险点的情况。（2）报文生成功能从各种ATP轨旁功能里接收请求，完成整理数据、准备和格式化要传送到ATP车

7、载设备的报文，并决定传输方向。这样，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。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，每个变量由下列三个来源编辑而成：编人ATP轨旁单元的固定数据，包括速度限制；可依据进路排列和轨道区段占用状态等，从有限的预设选项中选择的可转换数据；ATS功能的可变数据，若没有该可变数据，可使用编人到ATP轨旁单元的缺省值。报文的长度和内容会随环境状态的不同而变化。列车进人一段轨道区段后，立刻会生成一连串专门报文。除其他信息以外，报文还提供列车进人该区段的时间。这个信息必须对距离同步。这些报文由轨

8、道区段的状态变化而引发，并持续数秒时间。整理完所需数据，准备完报文之后，就会将报文转换为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。报文一旦完成格式化，就被传送到ATP传输功能。2. ATP传输功能ATP传输功能负责发出报文信号，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。当音频轨道电路显示轨道区段空闲，二进制编码顺序为音频轨道电路设备内预设的顺序。当音频轨道电路显示轨道区段占用，二进制编码顺序为ATP报文产生功能生成相应的报文。对于每个占用的音频轨道电路产生单独的报文。就地对车传输而言，音频轨道电

9、路电流必须由轨道区段末端，迎着列车运行的方向注人。对双向运行的线路，送电点及传输方向必须根据列车的运行方向转换。转换传输方向所需的信号由ATP轨旁功能中的报文发生功能发出。在每个要求本地再同步化的地点，提供同步定位环线。由未调制载波连续向环线供电，载频由单独的传送器发出。同步定位环线发出感应信号在列车经过环线时可由ATP天线接收到。环线在预定的间隔距离后交叉，感应信号以预定的模式发生相位变化，这种变化能被车载ATP车载设备识别。这种模式用于ATP车载设备识别时间，即为车载接收天线经过已知环线点的时间。以这种方式就能够达到满意的再同步。ATP传输功能的输入是来自ATP轨旁功能的要传输的报文和相应

10、选择传输方向的控制信号。ATP传输功能的输出：感应信号沿着整个轨道区段连续地传输信息；信号利用钢轨作为传输天线，以合适的传输方向发出，且只包括报文数据；感应信号利用同步定位环线作为传输天线传输间歇的信号，这个信号提供本地再同步的精确位置信息。这些感应信号共享一个共同的传输媒体（即轨道同列车之间的空隙），因此它形成了一个在ATP车载设备内接收的单一信号组合。3ATP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。车载功能由下列子功能组成：ATP命令解码、ATP监督功能、ATP服务自诊断功能，ATP状态功能、速度距离功能，以及司机人机接口（MMI )功能。（1）ATP命令解码

11、轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上，车载ATP设备要将报文解码，以实现各种ATP功能。（2）ATP监督功能ATP监督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；所有的监督功能，在信号系统范围内提供了最大可能的列车防护。各种监督功能之间的操作是独立的，且同时进行。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。速度监督功能速度监督功能是超速防护的基础，是最重要的功能。它由7个速度监督子功能组成，每个子功能选定一个专用的以速度为基准的安全标准。各标准即为一个速度限制，这个限制速度可以是固定的，也可以根据

12、列车的位置连续改变或阶梯式改变。如果实际列车速度超过允许速度加上一个速度偏差值时，列车实施紧急制动。该偏差值可以根据安全标准进行修改，并在系统设计时确定。各种速度偏差值在选定后在ATP车载单元中编程。a.RM速度监督RM速度监督以限制列车速度达到低速值为目的，这个低速值（例如25km/h)适用于RM模式。RM速度监督在RM模式中有效，它不用于任何其他模式。限制速度是固定的（例如不考虑列车的位置），并在系统设计时确定。这个确定值编程在ATP车载单元中。b.最大列车允许速度的监督最大列车允许速度的监督以限制列车运行速度到最大允许值（就车辆允许而言）为目的。它在SM、ATO和AR模式中有效。速度限制

13、是固定的，它定义在ATP车载单元中。c.停车点的监督停车点的监督以保证列车停在停车点（不超过停车点）为目的。在SM、ATO和AR模式中，每当前方列车占用的轨道区段内有安全或危险停车点，该监督都有效在RM模式中，该监督无效。按照列车至停车点的距离，列车的速度限制连续地改变，并通过一条最终为零的制动曲线实施。ATP车载单元计算一个零目标速度的制动曲线的基础为：列车制动性能数据以及已经接收到报文数据中明确定义的线路坡度。d.限制速度起始点的监督限制速度起始点的监督保证列车在起始点就按照速度限制运行。在SM、ATO和AR模式中，当前行列车占用区段内的速度限制始点存在时有效，在RM模式中无效。从限速始点

14、开始，限制速度随着距列车的距离而不断地变化，并通过一个最终为非零的制动曲线实施。制动曲线由ATP车载单元计算。e进入速度监督进人速度为列车进人前方下一轨道区段的最大允许速度，它考虑到：下一轨道区段可能存在的任何停车点、可能存在的线路速度限制起始点、下个进人速度。因而，进人速度是一种假设，用于避免定义精确的速度和目标的位置，它位于列车占用轨道区段前方以外，这样可以减少地对车传输数据的数量。进入速度监督是保证列车速度同下一轨道区段的最大允许速度及以后的目标一致。这个速度监督在SM,ATO和AR模式中有效，在RM模式中无效。f.线路允许速度的监督线路允许速度由列车头部占用轨道区段的线路允许速度和列车

15、其他部分仍占用的其他轨道区段的线路允许速度决定。线路允许速度是根据列车的运行位置改变的。ATP车载单元通过使用报文里的线路速度数据，测量运行距离以及列车的长度来确定线路允许速度。线路允许速度监督保证列车运行速度同其所在位置的线路允许速度监督一致，在SM，ATO和AR模式中有效，在RM模式中无效。g.没有距离同步的监督没有距离同步的监督是提供安全速度监督，这种监督是特殊情况下不能得到距离同步，而ATP车载设备准许在SM模式或ATO模式而不是RM模式中进行操作。这种监督方式的情况很少出现。距离同步的丢失是由于触发紧急制动时列车不处于稳定状态时，或者列车已经在线上运行时才打开ATP车载设备电源引起的

16、。只有当ATP车载单元接收到授权其使用的报文时，可以使用该功能。此项授权限制在下列情况下使用：列车运行不存在从相邻轨道电路产生邻线干扰的危险；列车运行前方当前占用轨道区段无停车点；使用在当前轨道区段的固定速度限制不小于以前轨道区段的任何速度限制。如果没有发生上述情况中任何一种，则不允许ATP轨旁设备发出授权使用这项功能的报文，且列车必须在无信号移动许可的RM模式下运行。速度监督功能的输人包括车载速度距离功能中的列车现行速度和位置信息，以及服务自诊断功能中的列车数据（例如列车最大允许速度）。速度监督功能的输出：向司机人机接口功能提供（通过列车总线）最大允许速度和列车速度警告；向列车制动系统提供紧

17、急制动命令；向服务自诊断功能提供列车数据、状态信息、处理和记录数据（包括紧急制动的使用），以及出错的信息。方向监督功能方向监督功能的作用是监督列车在“反方向”运行中的任何移动，如果此方向的移动距离超过规定值，那么就会实施紧急制动。“反方向”运行移动距离的监督是累计完成的，以便无论是单一的移动或是在几个短距离移动中交替地被“前行”的短距离移动中断。在SM，ATO和AR模式中，必须连续具备方向监督功能；如果列车正在运行，那么RM模式中也可以使用方向监督功能。方向监督功能启动时在驾驶控制中不考虑选用的方向（“前行”、“反向”或“中间位置”），不论移动是由牵引动力引起的，或是在无动力时由斜坡的滑动造成

18、的，不论移动是故意的或是偶然的。如果列车“反方向”运行，列车的后部可能通过保护列车的危险点；那么列车运行将占用为下一列车提供安全距离的轨道区段。驾驶方向的监督是限制这种占用的扩展。在定义一个安全距离时会考虑最大占用距离，因此任何反方向驾驶中剩余的移动不会对安全造成威胁。定义安全距离时考虑到：当列车在坡度较大的上坡道启动时，允许列车稍微向后滑动一点；如果列车超过正确的停车位置，允许司机向反方向实施短距离移动。选定的距离值在ATP车载单元中编程。方向监督功能的输入来源于车载速度距离功能的移动距离和移动方向。方向监督功能的输出在列车制动系统使用紧急制动实施命令，在服务诊断功能中紧急制动实施记录数据。

19、车门监督功能如果检测到列车在移动，而车门没有锁在关闭状态，车门监督功能就会实施紧急制动，除了被抑制，车门监督功能在所有驾驶模式中都有效如果列车移动超过一定的距离（例如0.3m），或者当列车以超过特定速度的速度运行（例如“ATP零速度”），当从车门接点没有接收到“全部车门关闭”信号时，列车实施紧急制动。作为选择，当列车速度大于某特定值时（例如5km/h），禁止实施车门监督，这是为了避免假紧急制动的执行，这个假紧急制动可能是由车门接点的断续操作（振动）引起的。在紧急情况下，当列车停稳，司机按压紧急车门按钮阻止了车门监督功能。这使得在车门接点故障时，也可以移动列车。当车门监督功能以这种方式被抑制时，

20、司机必须完全负责并保证在随后运行阶段乘客的安全。当从车门接点再次接收到“全部车门关闭”信号，车门监督功能自动恢复。紧急制动监督功能紧急制动监督功能保证接收到紧急制动报文时在最短距离内停车。在SM，ATO和AR模式中，紧急制动监督功能连续有效，在RM模式中无效。在站台按下紧急停车按钮，紧急停车命令会立即生成。紧急制动发生在超过最大允许速度值（加上规定的误差）时，或者按压位于车站的紧急按钮时。紧急制动保存在故障存储器中。借助服务与诊断计算机可以得到记录的数据。出现下列情况之一时，ATP车载单元实施紧急制动：超过速度曲线的允许速度；超过车辆的最高允许速度；位于站台的紧急制动按钮引起的紧急停车；传输故

21、障，运行超过10 m和5s；启动方向错误，车辆后退；列车运行时打开车门；ATP车载设备全面故障。如果列车处于停稳的状态实施了紧急制动，此功能无效。紧急制动是以故障一安全的方式触发的。紧急制动总是引起列车停车，然后通知司机，可以通过执行RM模式来取消紧急制动，列车继续在限制人工驾驶模式下运行。当列车经过两个音频轨道电路的分界时，进人ATP监督模式的操作。但如果由ATP车载单元出现全面故障引起的紧急制动，列车只能在关断模式下运行。外部触发的紧急制动监督功能是保证在ATP车载设备没有使用ATP车载单元的位置信息，而跟随一个外部触发的紧急制动（例如由司机发出的）的监督。在所有驾驶模式中，这个功能都有效

22、。实施任何紧急制动时，由ATP车载单元发出的位置信息可能由于车轮打滑而失效。当紧急制动由外部触发时，必须通知ATP车载单元，让它采取正确的措施防止使用可能出现的错误信息。通过监督制动系统内的接点，会探测到外部触发的紧急制动，除非列车已经停稳。外部触发紧急制动会引起ATP车载单元自身触发紧急制动。如果ATP车载单元不触发本身的紧急制动，就强迫ATO车载设备进人RM模式，直到再次达到距离同步以前，SM，ATO或AR模式的操作是不可能的。外部触发紧急制动监督功能的输人来自列车制动系统发出的紧急制动实施的警报。外部触发紧急制动监督功能的输出发给列车制动系统的紧急制动实施命令，发给服务诊断功能的紧急制动

23、实施记录数据。后退监督后退监督功能防止列车后退时超过某特定的距离。列车后退距离的累加减去几次短暂前行的距离不能超过规定的距离（3 m）。假如超过此距离列车将通过ATP实施紧急制动，确保列车不后退。报文监督功能报文监督功能是监测从ATP传输功能接收到的报文。如果检测出传输报文中断持续超过规定时间（如3s），或在这个期间列车运行超过一规定距离（一般为10 m），报文监督功能会触发一个紧急制动。这个功能在SM、ATO和AR模式中有效，但在RM模式中不起作用。报文监督功能的输人是从车载速度距离功能中得到的列车现在的位置、从ATP传输功能产生的报文。报文监督功能的输出发给列车制动系统的紧急制动实施命令，

24、发给服务诊断功能的紧急制动实施记录数据。设备监督功能设备监督功能是用来监控ATP车载设备的正常工作，确保当设备故障时的安全，列车不经检查是不允许运行的。一旦ATP车载设备被检测出故障，就会启动紧急制动直到列车停下来。此时司机使用故障开关强制关闭ATP功能，然后按照控制中心的指挥人工驾驶列车。（3）ATP服务自诊断功能负责采集、存储、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。（4）ATP状态功能ATP状态功能负责根据主要情况选定正确的状态和模式。在列车有电的情况下，ATP车载单元可能处于三种状态中的一种：激活的、待用的、备用的。其中备用状态是暂时的状态。在A

25、TP车载单元负责监督列车时使用激活状态。ATP车载单元监督列车的责任，取决于其中一个相关驾驶控制台的状态（“关”或“开”）。如果两个驾驶控制台的缴一个是“开”的状态，那么ATP在RM、3M或ATO模式中进行的操作取决于ATP状态功能。当ATP车载单元不负责监督列车时，使用等待状态。在列车得到电源但却没有插人钥匙的情况下，即刻出现待用状态。备用状态只是暂时的状态，当钥匙插人任何一列列车的驾驶室时，立即执行启动自检测，完成后更换为激活或待用状态。（5）车门释放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。在满足下列条件时可得到车门释放指令：列车已停在带非安全停

26、车点的预期停车窗内；非安全停车点对应于列车长度；ATP车载单元接收到许可打开车门的报文。根据站台的布置，车门释放可以在列车的任意一侧或两侧。在特殊情况下（例如列车停在预期停车窗以外），列车停稳时司机可按下车门紧急按钮，不用考虑上述条件就可得到车门释放命令，允许列车车门的打开。当以这种方式得到车门释放时，司机必须完全负责车门的安全操作。在特定条件不再适用，或在紧急开门按钮给出释放的情况下，当从车门接点接收到“全部车门关闭”信号，列车开始启动（例如：列车速度超过ATP零速度），车门释放终止。车门释放功能的输人源于：车载速度距离功能的现行速度和位置、列车长度、ATP传输功能的许可车门打开的报文、紧急

27、车门按钮。车门释放功能的输出向ATO功能和司机人机接口功能发出车门释放指示，向车门控制发出车门释放许可。（6）速度距离功能速度距离功能基于测速单元的输人，负责测定列车的运行速度、运行距离和运行方向。对于采用数字音频轨道电路的ATC系统，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人和固定数据（车轮直径）来确定。计算距离准许车轮直径、脉冲发生和车轮砧着打滑而造成的误差。速度距离功能接收测速单元的输人，将当前读数的脉冲计数与先前读数和部分计算出的运行距离进行比较。这些部分距离被累加后提供一个确切的运行距离。通过对特定时间间隔距离部分的累加，测速功能可以确定列车的实际运行速度。在系统设

28、计中根据要求可提供更高的速度灵敏度，累加距离部分的时间间隔是可设置的。从测速单元的输人提供一个渐增或渐减的脉冲计数，这个脉冲计数是测速单元根据列车移动的方向给出的。通过对当前读数与先前读数的比较，速度距离功能可以确定列车的运行方向。速度距离功能的输入：从测速单元中获得的读数，从安全数据入口功能中获得的车轮直径数据。速度距离功能的输出通过列车总线用于其他ATP车载功能，ATO功能和司机人机接口功能中。(7）距离同步功能ATP轨旁功能记录音频轨道电路的占用情况（这个信息由列车检测功能提供），然后ATP轨旁功能向列车传送有关在报文中音频轨道电路占用经过时间的信息。这个时间考虑到包括允许检测、列车检测

29、功能相关的传输延误、地对车传输相关的处理和传输延误在内的余量。一接收到ATP轨旁功能的同步化信息，距离同步化功能就通过计算在报文中消逝时间内列车运行的部分距离来计算列车前方的位置。计算包括列车前方位置相对于第一个轮轴的调整、检测报文中延误的偏离值。距离同步功能的输人来自ATP轨旁功能的同步化信息。距离同步化功能的输出通过列车总线送至其他ATP车载子功能和ATO、司机人机接口功能中。（8）本地再同步化功能对于列车位置高精度要求，提供本地再同步化（例如停车窗和车门释放监督）。这是通过使用预定的同步基准点（同步定位环线的交叉点）实现的。由列车检测的同步基准点，预计位于列车已知的距离窗内，并假定列车距

30、离的测量误差在规定限制范围以内。一旦达到第一个同步基准点，就会精确地知道列车的位置。在某种程度上，交叉模式的选定是由于停车点已足够地接近交叉点因而达到了所需的精度。本地再同步功能的输人来自报文接收同步定位环线检测功能的同步定位环线检测。本地再同步功能的输出提供当前音频轨道电路内再同步当前位置，使得至其他ATP车载子功能和ATO功能成为可能。（9）报文接收同步定位环线检测功能报文接收同步定位环线检测功能的一个作用是从ATP轨旁功能接收、解码报文信号。通过安装在前方列车驾驶室底部的接收天线接收报文。当ATP车载单元一打开，此功能对各有效传输频率进行搜索，直到它识别出基于接收信号幅值的、当前列车所在

31、的音频轨道电路使用的频率。一旦该频率形成且接收到报文，下一音频轨道电路的音频就会从报文数据中确定。如果报文接收功能确定在传输中出现错误，会以无效而拒收报文。在特定时间/距离之内若没有接收到有效报文，就会触发紧急制动功能。报文接收同步定位环线检测功能的另一个作用是在轨道中检测同步定位环线。检测到同步定位环线的时间很重要，它用于列车定位本地再同步中。报文接收功能的输人来自折返功能的当前轨道电路频率以及ATP轨旁功能的报文。报文接收功能输出报文数据，同步定位环线检测功能的输出至本地再同步功能。（10)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

32、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（例如超过了最大允许速度）。显示信息的类型和范围取决于设备的操作规程和ATP设备的配置。司机人机接口功能包括司机显示功能和司机外部接口。司机显示功能司机显示功能向司机提供驾驶列车时所需的全部信息，包括：实际速度；允许速度（只在SM,ATO和AR信号模式中）；从最大限制的ATP功能条件下推算出的目标距离速度；“驾驶状态”（即在牵引、惰行和制动方式下的移动）；“运行模式”（RM,SM,ATO或AR模式）；列车折返运行（在AR模式有效时显示，也在AR按钮按下时显示确认

33、）；列车停在预定停车窗以外；车门状态显示；向司机提供列车车门打开一侧的显示；关门指令；出站命令；车辆段显示（列车在车辆段时的车辆段识别显示）；实施紧急制动；ATP/ATO故障等。司机显示功能的输人来自ATP和ATO功能的当前状态。司机显示功能的输出给司机的状态显示。音响报警功能当列车速度位置超过警告速度曲线时发出音响报警。允许速度由制动曲线确定，警告速度曲线是允许速度加上一个特定速度余量来表示的。计算出警告速度曲线用于给出一个固定的司机反应时间，以触发紧急制动。音响报警功能的输人是ATP速度曲线、列车实际速度和位置、ATP功能紧急制动实施的显示。音响报警功能的输出对司机进行音响报警。司机外部接

34、口用于司机驾驶操作。（11）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。ATP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，ATP车载设备必须相应地调整位置信息。折返发生故障，会导致在司机改换驾驶室且打开在列车的前头的驾驶操作台时，ATP设备不能进人SM模式。列车停稳后ATP车载设备收到要求折返报文以后自动生成AR模式。此类报文可通过ATS功能发出的命令给出，也可当列车进人在全部列车需要折返地点的相应轨道区段时自动生成。使用AR模式的方法是当列车停在站台、车站后的折返轨或可接收到相关报文的任何位置时，执

35、行折返。当列车停在折返轨，会自动选定AR模式，并接收到相应的报文。这时，安装在司机操作控制台上的AR按钮会亮，并显示可以执行折返处理。司机通过按压AR按钮表示接受，AR按钮闪亮。司机关闭驾驶控制台，并在没有司机的情况下实施自动折返。司机离开原驾驶室，如果需要的话他走到列车另一端的驾驶室。在折返有效时，列车另一端驾驶室里的AR按钮闪亮，表示该驾驶室已经可以使用。同一或另外的司机打开现前驾驶室的司机操作控制台，ATP车载单元进人SM模式并准备列车的返回运行。四、ATP系统的技术要求1ATP系统的基本要求（1）ATP系统应由列车自动防护的轨旁设备、车载设备和控制区域内的联锁设备组成；联锁设备属于安全

36、系统并纳人ATP系统为典型的系统分类方式。但在系统阐述时，可将联锁设备列为子系统独立论述。（2）城市轨道交通必须配置ATP系统，其系统安全失效率指标应优于10-9/h信号系统安全失效率指标通常定义为10-11/h或10-9/h）。ATP系统内部设备之间的信息传输通道也必须符合故障一安全原则。（3）闭塞分区的划分或列车运行安全间隔，应通过列车运行模拟确定，并经列车实际运行校验。为保证行车安全，在安全防护地点运行方向的后方应设安全防护距离或防护区段，安全防护距离应通过计算确定。安全防护距离涉及信号系统控制方式及其技术指标、列车速度、车辆性能和线路状态等多种因素，主要决定于一定的速度条件下，设定的紧

37、急制动距离和有保证的紧急制动距离之差。在列车跟踪运行的情况下，安全防护距离应增加列车尾车后部车轴可能未被检出的附加距离。（4）城市轨道交通的ATP系统应采用连续式控制方式。连续式控制方式主要是指安全输人信息连续采集，并实现连续控制。宜采用速度一距离制动模式。列车位置检查可采用轨道电路、轨道环路等方式实现。(5）城市轨道交通宜采用计算机联锁设备，也可采用继电联锁设备。2. ATP车载设备的技术要求ATP车载设备在满足ATP系统基本要求外，还应符合下列规定：（1）ATP系统导致列车停车为最高的安全准则。地车连续通信中断、列车完整性电路断路、列车超速、列车的非预期移动、车载设备重要故障等均应导致安全

38、性制动。（2）ATP车载设备的车内信号应是行车的主体信号。车内信号至少包括列车实际运行速度、列车运行前方的目标速度；在两端司机室内均应装设速度显示、报警装置和必要的切换装置。（3）ATP执行强迫停车控制时，应切断列车牵引，列车停车过程不得中途缓解；ATP执行的强迫停车控制，包括全常用制动或紧急制动控制等不同方式，但最终控制模式应为紧急制动控制。考虑到行车的安全，要求停车过程不得中途缓解，并应在列车停车后，司机履行一定的操作手续，列车方能缓解。（4）车载信号设备与车辆接口电路的布线应与其主回路等环节的高压布线分开敷设并实施防护；与车辆电器的接口应有隔离措施。3ATP地面设备的技术要求ATP地面设

39、备在满足ATP系统基本要求外，还应符合下列规定：（1）ATP地面设备宜采用报文式无绝缘轨道电路或适用于其他准移动闭塞、移动闭塞ATC系统的地面设备，也可采用模拟式移频轨道电路。（2）ATC控制区域宜采用无绝缘轨道电路，道岔区段、车辆段及停车场线路可采用有绝缘轨道电路。区间轨道电路应为双轨条回流方式；道岔区段、车辆段及停车场轨道电路可采用单轨条回流方式。相邻轨道电路应加强干扰防护。轨道电路利用兼作牵引回流的走行轨时，装设的横向均流线应不影响轨道电路的正常工作。（3） ATP地面设备向ATP车载设备传送的允许速度指令或线路状态、目标速度、目标距离等信息，应满足ATP车载设备控制方式和控制精度的需要

40、。五、ATP的基本工作原理1列车检测采用轨道电路等作为列车检测设备。当轨道电路区段空闲时，发送轨道电路检测电码，此时轨道电路的功能是检测是否空闲，检测结果送往联锁装置。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。ATP车载设备列车实际速度与列车允许速度进行比较。当列车速度超过列车允许速度时，ATP的车载设备就发出制动命令，发出报警后控制列车进行常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动；当列车速度降至ATP所指示的速度以下时，便自动缓解。而运行操作仍由司机完成。ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全

41、，还用于受曲线等线路条件、通过道岔、慢行区间等限制而需要限速的区段。因此限速等级是根据后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。ATP可对列车运行速度进行分级或连续监督。3.目标速度和目标距离ATP轨旁单元从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令，形成计划数据后传输至ATP车载设备。驾驶指令主要包括目标坐标（目标速度和目标距离）、最大允许线路速度和线路坡度。ATP车载设备通过此数据计算现有位置的列车允许速度。驾驶列车所需的数据经由司机室显示器指示给司机。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轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标距离”，再由轨道电路生成代码，通知列车

42、前方有多少个未占用的区段，接着，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区之前安全停车图中编码仅表示列车B前方未被占用的轨道电路的数目。列车B所在的区段标记为4，这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。列车B可获得其精确的位置，这一信息与保存在ATP和ATO设备存储器中的线路图数据相结合，可推算出列车的最大安全距离或目标距离。这样，列车B就能安全地进人列车A所占用的轨道区段之后方的空闲轨道区段。列车的实际行驶速度不断与计算出来的最高速度进行比较，如果实际车速超过最高速度，则自动启用紧急制动。列车除了必须遵

43、循通过轨道传来的指示目标距离的编码外，在线路的某些区域，由于某种特殊情况或临时性原因，如轨道临时性作业等，还有一些速度限制要求。ATP将充分考虑到各种限速条件，选择最严格的条件来执行。4.制动模式列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式。（1)分级制动分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。阶梯式分级制动模式俗称大台阶式。它将一个列车全制动距离划分为3一4个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车的距离来确定限速值。当列车速度高于检查值歇时，列车自动制动。

44、其为滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保安全，必须设有“保护区段”。阶梯式分级制动模式的速度曲线如图5-10所示。固定闭塞制式的ATC通常采用阶梯式分级制动模式。阶梯式分级制动模式虽然构成较为简单，但具有较多缺点：设有防护区段，会影响通过能力；列车接近前方列车时遇到“保护区段”，司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱；由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许人口速度，司机有时会措手不及；列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率。阶梯式分级制动模式不能满足高密度行车的需要，于是改为速度一距离模式曲线制动模

45、式。模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的（或将各种制动模式曲线储存调用）。模式曲线制动模式的速度曲线如图5-24所示。准移动闭塞制式的ATC通常采用曲线式分级制动模式。（2）一级制动一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。无论何种方式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标速度、目标距离。一级制动方式能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展

46、方向。一级制动速度曲线如图5-25所示。移动闭塞制式的ATC通常采用一级制动模式。保证安全，必须设有“保护区段”。阶梯式分级制动模式的速度曲线如图5-10所示。固定闭塞制式的ATC通常采用阶梯式分级制动模式。阶梯式分级制动模式虽然构成较为简单，但具有较多缺点：设有防护区段，会影响通过能力；列车接近前方列车时遇到“保护区段”，司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱；由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许入口速度，司机有时会措手不及；列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率。阶梯式分级制动模式不能满足高密度行车的需要，于是改

47、为速度一距离模式曲线制动模式。模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的（或将各种制动模式曲线储存调用）。模式曲线制动模式的速度曲线如图5-24所示。准移动闭塞制式的ATC通常采用曲线式分级制动模式。5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。（1）测速列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度是速度控制的依据。该速度值的准确和精度直接影响调速效果。测速有车载设备自测和系统测量两种方法。车载设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等，它们安装在无动力车辆的轮轴上。系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。测速发

48、电机。早期采用测速发电机测速。测速发电机安装在车轮轴头上，它发出的电压与车速成正比，该电压经处理后产生模拟量和数字量两个输出，分别用来驱动速度表和进人车上主机用于速度比较。测速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可靠性也不高。路程脉冲发生器。其核心部件是一个16极的凸轮，随着车轮的转动，发生一系列脉冲，车速越快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲的数目，即能换算成列车的实际速度。光电式传感器。光电式传感器应用光电传感技术，它有一个多列光圈盘，随着车轮的转动，光线不断地通过和被阻挡，使光电式传感器产生电脉冲，记录脉冲数目来测量车速。霍尔式脉冲转速传感器。车轮转动时，使霍尔式传感器产生频率正比

49、于车轮转速的信号，来进行测速。需采用两路测速，两套传感器安装在不同的车轴和不同的侧面，以提高保证测量准确性和提高测量精度，并对车轮空转、蠕滑、死抱等引起的误差进行修正。转速传感器无法精确补偿车轮滑转和滑行，可用一台多普勒雷达装置，向ATP/ATO系统输人第三个车速信息。这个信息跟转速传感器输人的车速相比较，以检验车速测量系统的可靠性。（2）测距在目标距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位置，那么它就无法保证在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。如何测量馨距停车点的精确距离是列车运行超速防护系统的重要任务。通过连续确定列车行驶距离，ATP车载设备可以随时查找列车的精确位置。距离信息以音频轨道电路的分界来定位，当列车经过轨道电路的分界时，距离测量被同步。测距是通过测速与轮径完成的，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。距离测量系统利用两个速度传感器测得的数据，通过两个通道进行比较。如果结果不一致，为可靠起见，取其中的最大值。在跨越轨道电路时，如果已经接收到带有有效时间标记的新报文，则距离测量装置复位为零。ATP系统允许输人正确车轮直径，由此来确保正确测量速度和距离。当维护人员键人密码后，通过面板上的开