项目四ATP子系统

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1、2021/3/111项目四项目四 城轨城轨ATP子系统子系统 2021/3/112ATPATP子系统子系统 英国人经历了大量的铁路事故，而在1988年发生的最致命的一次事故是在伦敦南部靠近克拉彭禄口的撞车事件。由于发生在运输繁忙时段，两辆相撞的列车中搭载了近1300人，事故发生后造成35人死亡。事发后，事故调查小组建议整个英国的铁路系统都需要安装自动列车保护系统。2021/3/113ATPATP子系统子系统 ATP子系统（以下称为ATP系统）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。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

2、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。2021/3/114ATPATP子系统子系统1 1、ATPATP的基本概念的基本概念 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入，与ATS,ATO及车辆系统接口并进行信息交换。2021/3/115 ATP ATP子系统子系统1 1、ATPATP的基本概念的基本概念 ATP系统不断将来自联锁设备和操作层面

3、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。2021/3/116ATPATP子系统子系统 1 1、ATPATP的基本概念的基本概念 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

4、障一安全故障一安全的原则。2021/3/117 ATP ATP子系统子系统 2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成广州地铁一号线司机室操控台广州地铁一号线司机室操控台 ATOATO按钮按钮控制列车牵引方向控制列车牵引方向牵引、零位、制动、牵引、零位、制动、快制快制紧急制动紧急制动速度表速度表风缸压力表风缸压力表主控钥匙主控钥匙2021/3/118ATPATP子系统子系统 2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成 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。2021/3

5、/119ATPATP子系统子系统 2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成 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。2021/3/1110ATPATP子系统子系统 2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成 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

6、载ATP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。2021/3/1111ATPATP子系统子系统 2 2、ATP ATP设备的组成设备的组成 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

7、，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、车门释放按钮以及确认按钮。2021/3/1112ATPATP子系统子系统 3 3、ATP ATP系统的主要功能系统的主要功能 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ATPATP轨旁功能轨旁功能、列车检测功能列车检测功能（负责根据各轨道区段的“空闲”或“占用”情况，检测列车的位置）、ATPATP传输功能传输功能和ATPATP车载功能车载功能。2021/3

8、/1113ATPATP子系统子系统 3 3、ATP ATP系统的主要功能系统的主要功能（1 1）ATPATP轨旁功能轨旁功能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列车安全间隔功能和报文生成功能报文生成功能。2021/3/1114ATPATP子系统子系统ATPATP轨旁功能轨旁功能列车安令间隔功能列车安令间隔功能1 1报文生成功能报文生成功能2 2负责列车安全间隔和生成报文负责列车安全间隔和生成报文，完成任务对列车安全运行授，完成任务对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备

9、权许可的发布和报文的准备 保持列车之间的最小安全距保持列车之间的最小安全距离，发出运行授权。在进路离，发出运行授权。在进路已经排列，联锁功能中才发已经排列，联锁功能中才发出列车运行授权出列车运行授权.完成整理数据、准备和格式完成整理数据、准备和格式化要传送到化要传送到ATPATP车载设备的车载设备的报文，并决定传输方向。报文，并决定传输方向。.2021/3/1115ATPATP子系统子系统 3 3、ATP ATP系统的主要功能系统的主要功能（2 2）ATP ATP传输功能传输功能 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

10、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。2021/3/1116ATPATP子系统子系统 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

11、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。2021/3/1117ATPATP子系统子系统 3 3、ATP ATP系统的主要功能系统的主要功能（3 3）ATPATP车载功能车载功能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。2021/3/1118ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能1）ATP命令解码命令解码 轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上，车载ATP设备要将报文解码，以实现各种AT

12、P功能。2）ATP监督功能监督功能 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。2021/3/1119ATPATP子系统子系统速度监督功能速度监督功能 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，也可以根据列车的位置连续改

13、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。2021/3/11206.2 ATP6.2 ATP子系统子系统速度监督功能速度监督功能RM速度监督速度监督RM速度监督以限制列车速度达到低速值为目的，速度监督以限制列车速度达到低速值为目的，这个低速值（例如这个低速值（例如25km/h)适用于适用于RM模式。模式。RM速度监督在速度监督在RM模式中有效，它不用于任何其他模式中有效，它不用于任何其他模式。模式。限制速度是固定的（例如不考虑列车的位置），限制速度是固定

14、的（例如不考虑列车的位置），并在系统设计时确定。这个确定值编程在并在系统设计时确定。这个确定值编程在ATP车车载单元中。载单元中。最大列车允许速度的监督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。它在最大允许值（就车辆允许而言）为目的。它在SM、ATO和和AR模式中有效。模式中有效。速度限制是固定的，它定义在速度限制是固定的，它定义在ATP车载单元中。车载单元中。停车点的监督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。在点）为目的

15、。在SM、ATO和和AR模式中，每当前方模式中，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，该监督都有效在督都有效在RM模式中，该监督无效。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。改变，并通过一条最终为零的制动曲线实施。ATP车车载单元计算一个零目标速度的制动曲线的基础为：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。定义的线路坡度。限制速

16、度起始点的监督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。在就按照速度限制运行。在SM、ATO和和AR模式中，当前行列车占用区段内的速度限模式中，当前行列车占用区段内的速度限制始点存在时有效，在制始点存在时有效，在RM模式中无效。模式中无效。从限速始点开始，限制速度随着距列车的从限速始点开始，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。制动曲线由零的制动曲线实施。制动曲线由ATP车载车载单元计算。单元计算。进入速度监督进入速度监督进入速度为列车进入前方下一轨道区

17、段的最大允许进入速度为列车进入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、下个进入车点、可能存在的线路速度限制起始点、下个进入速度。因而，进入速度是一种假设，用于避免定义速度。因而，进入速度是一种假设，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。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

18、以后的目标一致。这个速度监督在大允许速度及以后的目标一致。这个速度监督在SM,ATO和和AR模式中有效，在模式中有效，在RM模式中无效。模式中无效。线路允许速度的监督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其他部分仍占用的其他轨道区段的线路速度和列车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。置改变的。ATP车载单元通过使用报文里的线路速度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数据，测量运行距离

19、以及列车的长度来确定线路允许速度。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，在的线路允许速度监督一致，在SM，ATO和和AR模式模式中有效，在中有效，在RM模式中无效。模式中无效。没有距离同步的监督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，而督是特殊情况下不能得到距离同步，而ATP车载设备车载设备准许在准许在SM模式或模式或ATO模式而不是模式而不是RM模式中进行操模式中进行操作。这种监督方式的情况很少出现。作。这种监督方

20、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。车载设备电源引起的。只有当只有当ATP车载单元接收到授权其使用的报文时，可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：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；险；列车运行前方当前占用轨道区段无停车点；2021/3/

21、1121ATPATP子系统子系统速度监督功能速度监督功能速度监督功能的输入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。2021/3/1122ATPATP子系统子系统方向监督功能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

22、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。2021/3/1123ATPATP子系统子系统方向监督功能方向监督功能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。2021/3/1124ATPATP子系统子系统车门监督功能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

23、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。2021/3/1125ATPATP子系统子系统车门监督功能车门监督功能在紧急情况下，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，司机必须完全负责并保证在随后运行阶段乘客的安全。

24、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。2021/3/1126ATPATP子系统子系统紧急制动监督功能紧急制动监督功能 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。2021/3/1127ATPATP子系统子系统紧急制动监督功能紧急制动监督功能出现下列情况之一时，ATP车载单元实施紧急制动：l 超过速度曲线的允许速度；l 超过车辆的最高允许速度；l 位于站台的紧急制动按钮引起的紧急停车；传输故障，运行超过10m和5s；l 启动方向错误，车

25、辆后退；l 列车运行时打开车门；l ATP车载设备全面故障。2021/3/1128ATPATP子系统子系统紧急制动监督功能紧急制动监督功能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，进入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）

26、的监督。在所有驾驶模式中，这个功能都有效。2021/3/1129ATPATP子系统子系统紧急制动监督功能紧急制动监督功能外部触发紧急制动监督功能的输入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实施记录数据。2021/3/1130ATPATP子系统子系统后退监督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（3m）。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。2021/3/1131ATPATP子系统子系统报文监督功能报文监督功

27、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10m），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。2021/3/1132ATPATP子系统子系统报文监督功能报文监督功能报文监督功能的输入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，发给服务诊断功能的紧急制动实施记录数据。2021/3/1133ATPATP子系统子系统设备监督功能设备监督功能设备监督功能是用来监控ATP

28、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。2021/3/1134ATPATP子系统子系统2.ATP2.ATP车载功能车载功能（3）ATP服务自诊断功能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、备用的激活的、

29、待用的、备用的。其中备用状态是暂时的状态。2021/3/1135ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（5）车门释放功能）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。2021/3/1136ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（5）车门释放功能）车门释放功能车门释放功能的输入源于：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

30、急车门按钮。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。2021/3/1137ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（6）速度距离功能）速度距离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。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入和固定数据（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。2021/3/1138ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（6）速度距离功能）速度距离功能速度

31、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。2021/3/1139ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（7）距离同步功能）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

32、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。2021/3/1140ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（7）距离同步功能）距离同步功能距离同步功能的输入来自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。2021/3/1141ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（8）本地再同步化功能）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

33、）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。2021/3/1142ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（8）本地再同步化功能）本地再同步化功能本地再同步功能的输入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。2021/3/1143ATPATP子系统子系统3.ATP3.A

34、TP车载功能车载功能（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。2021/3/1144ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（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报文接收功能的输入来自折返功能的当前轨道电路频率

35、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。2021/3/1145ATPATP子系统子系统（10）司机人机接口（）司机人机接口（MMI）功能）功能司机显示功能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）；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

36、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。司机显示功能的输入来自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。2021/3/1146ATPATP子系统子系统（10）司机人机接口（）司机人机接口（MMI)功能功能音响报警功能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。音响报警功能的输入是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

37、示。音响报警功能的输出对司机进行音响报警。司机外部接口用于司机驾驶操作。2021/3/1147ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（11）折返改换驾驶室功能）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。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设备不能进入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

38、令给出，也可当列车进入在全部列车需要折返地点的相应轨道区段时自动生成。2021/3/1148ATPATP子系统子系统3.ATP3.ATP车载功能车载功能（11）折返改换驾驶室功能）折返改换驾驶室功能使用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

39、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车载单元进入SM模式并准备列车的返回运行。2021/3/1149作业题：作业题：1、ATP的含义是什么？2、ATP系统具有哪些功能？3、ATP系统由哪些设备组成？2021/3/1150ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（1 1）列车检测）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。2021/3/1151ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的

40、基本工作原理（2 2）列车自动限速）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。2021/3/1152ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（2 2）列车自动限速）列车自动限速ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全，还

41、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。2021/3/1153ATPATP子系统子系统 4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（3 3）目标速度和目标距离）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

42、过的距离由测速装置连续进行测量。2021/3/1154ATPATP子系统子系统 4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（3 3）目标速度和目标距离）目标速度和目标距离2021/3/1155ATPATP子系统子系统 4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（3 3）目标速度和目标距离）目标速度和目标距离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。2021/3/1156AT

43、PATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（3 3）目标速度和目标距离）目标速度和目标距离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就能安全地进入列车A所占用的轨道区段之后方的空闲轨道区段。2021/3/1157ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（3 3）目标速度和目标距离）目标速度和目标距离列车的实际

44、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。2021/3/1158ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（4 4）制动模式）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。分级制动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

45、基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。准移动闭塞制式的ATC通常采用曲线式分级制动模式。2021/3/11592021/3/1160ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理一级制动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

46、的发展方向。移动闭塞制式的ATC通常采用一级制动模式。2021/3/11612021/3/1162ATPATP子系统子系统 4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（5 5）测速与测距）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。测速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。2021/3/1163ATPATP子系统子系统4 4、A

47、TP ATP的基本工作原理的基本工作原理（5 5）测速与测距）测速与测距测距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。2021/3/1164ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（6 6）速度限制）速度限制速度限制分为固定限速、临时限速、在道岔或道岔前方的

48、限速、具有短安全轨道停车点的限速。固定限速固定限速固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储存着整条线路上的固定限速区信息。速度梯降级别为1km/h。它决定了“目标距离”工作模式下的可能给出的最优行车间隔。2021/3/1165ATPATP子系统子系统临时限速临时限速 限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被降低。临时速度限制区段的范围总是限制在一个或多个轨道电路。在紧急情况下，通过特殊速度码，可立即将任何一段轨道电路上的速度设置为25 km/h。如果需要设置临时性限速区，可以在地面安装应答器。这些应答器允许以5 km/h为一个阶梯，降到25 km/h。在带有允许临时速度

49、限制的编码的轨道电路里，可通过设置信标来实施。ATP通过设置区域限速区域限速或闭塞分区限速闭塞分区限速来设置速度限制。2021/3/1166ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（7 7）常用制动和紧急制动）常用制动和紧急制动ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级防护控制的能力。在常用制动失效后，可施行紧急制动。常用制动是直接控制列车主管压力使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的功能。它缩短了制动空走时间，大大减小了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行更安全、舒适。2021/3/1167ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工

50、作原理（7 7）常用制动和紧急制动）常用制动和紧急制动紧急制动的实施可通过下列三种基本方式的任何一种来实现：在列车超速、后退、移动时车门打开等的情况下，直接由ATP功能提供防护；在故障情况下（例如在需要报文时，不能接收到报文），直接由ATP功能作为安全防护；由司机或由牵引控制设备执行，不依靠ATP功能。在危急情况下，控制中心按下紧急停车按钮或轨旁按下安装在站台两侧的紧急停车按钮即可启动紧急停车。2021/3/1168ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（8 8）停站）停站 车站定点停车是靠一组地面标志线圈（或者环线）提供至停车点的距离信息，标志线圈设置的多

51、少可视定位停车精度而异，一般为3一4个。地面标志器设于沿线离站台的确定距离内，当列车标志天线置于地面标志器作用范围内时，使列车接收滤波_放大电路开始振荡，振荡频率通过调谐标志线圈来确定，每个标志线圈根据距站台的距离调在不同的频率上。离定位停车点350 m处设置外方标志器对；离150m处设中间标志器对；离25m处设内方标志器；离8m处设站台标志器。350m和150m标志线圈成对布置，具有方向性。2021/3/1169ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（8 8）停站）停站当列车正向运行经过350 m标志线圈时，列车接收停车标志频率信息，启动定点停车程序，产生

52、第一制动模式曲线，按此制动曲线停车，列车离定位停车点较远；当列车驶抵中间标志器时，产生第二制动模式曲线，并对第一阶段制动进行缓解控制，以使列车离停车点更近；当列车收到内方标志器传来的停车信息时，产生第三制动模式曲线，列车再次进行缓解控制，使列车离定位停车点的距离更近；列车收到站台标志器送来的校正信息，即转入停车模式，产生第四制动模式曲线，列车再次缓解制动控制。2021/3/1170ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（9 9）车门控制）车门控制 在通常的情况下，在车辆没有停稳靠在站台或是车辆段转换轨上时，ATP不允许车门开启。当列车在车站的预定停车区域内停

53、稳且停车点的误差在允许范围以内时，地面定位天线会收到车载定位天线发送的停稳信号，列车从ATP轨旁设备收到车门开启命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天线和地面对位天线才能很好地感应耦合并进行车门开关操作。这需要地面和车载ATC设备以及车辆门控电路共同配合。有了车门开启命令后，使ATP轨旁设备改发打开屏蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，当站台定位接收器收到此信号，便打开与列车车门相对的屏蔽门。2021/3/1171ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（9 9）车门控制）车门控制列车停站时间结束（或人工终止），地面停站控制单元启动ATP轨旁设备，停发开门

54、信号，由司机关闭车门，同时关闭屏蔽门。在列车停靠站台的精度已经偏离了土0.5 m（对于地下车站）或1 m（对于高架车站或地面车站）的情况下，列车可以被允许以小于5 km/h的速度移动，以满足精确停车点的要求。左右车门选择由车门开启命令来执行，此命令通过轨旁ATP系统取得。ATP不断监视安全车门关闭列车管，以确保车门没有被异常打开。2021/3/1172ATPATP子系统子系统4 4、ATP ATP的基本工作原理的基本工作原理（9 9）车门控制）车门控制地面ATP设备还将列车停准、停稳信息送至控制中心作为列车到站的依据。车门关闭后，车载ATP才具备安全发车条件。车站在检查了屏蔽门已关闭好以后，才

55、允许ATP子系统向列车发送运行速度命令信息，列车收到速度命令，同时检查了车门已关闭后，可按车载ATP收到的速度命令出发。2021/3/1173ATPATP子系统子系统5 5、ATP ATP的运行特性的运行特性（1 1）危险点和保护区段）危险点和保护区段危险点是不能越过的轨道区段的始端或已占用的轨道区段的始端。列车无论如何不能越过危险点，否则将导致危险情况的发生。因此，ATP保护区段必须在危险点处终止。ATP保护区段的长度是以运营条件为基础的，例如轨道区段的速度限制、减速度、坡度、在距离测量中出现的误差。它确保常用制动或紧急制动的列车最迟在ATP保护区段末端（危险点前方）停稳。2021/3/11

56、74ATPATP子系统子系统5 5、ATP ATP的运行特性的运行特性（2 2）安全停车点和运营停车点）安全停车点和运营停车点安全停车点是在危险点的基础上定义的。运营停车点是对列车应停车的车站设置的。运营停车点位置的设计根据运行方向决定。运营停车点无安全显示。安全和非安全停车点，在ATP轨旁单元中按互相独立处理。它们的编码数据借助锗于零目标速度和目标距离（是从所占用的音频轨道电路始端至停车点的距离）传到车载设备。2021/3/1175ATPATP子系统子系统5 5、ATP ATP的运行特性的运行特性（3 3）输入数据）输入数据 生成报文所需的数据由联锁设备、轨道空闲检测设备、相邻轨旁ATP单元

57、和紧急关闭按钮提供。需要输入下列数据：线路上轨道区段的连接和道岔布置、设计的最大安全速度（它们被固化在ATP轨旁单元内）、临时限速区段、设计的安全区段、道岔设定和道岔区段的侧向限速、进路的入口、轨道空闲检测、紧急停车。2021/3/1176ATPATP子系统子系统 5 5、ATP ATP的运行特性的运行特性（4 4）列车方向保证）列车方向保证列车的方向由司机控制台上方向开关的状态来控制。ATP根据由两个速度传感器所接收到的速度脉冲，安全也确定列车的方向。ATP执行一项交叉检查，以确认所探测到的运行方向与由方向开关所选择的方向的一致。2021/3/1177ATPATP子系统子系统 5 5、ATP

58、 ATP的运行特性的运行特性（5 5）出入车辆段的运行）出入车辆段的运行进入车辆段进入车辆段正常情况下，列车从正线运行至车辆段内，以ATO模式或SM模式接近车辆段，且要求列车停在车辆段入口附近。然后，当列车到达合适位置，且列车速度不高于RM速度，系统将提示司机选定RM模式。2021/3/1178ATPATP子系统子系统车辆段内的正常驾驶车辆段内的正常驾驶在车辆段内，没有提供ATC功能的轨旁设备，不可能采用ATO模式或SM模式，只能使用RM模式。列车运行速度监督在预定低速值（例如25 km/h时称为RM速度。ATP功能不监督驾驶方向）列车可以自由地以“前行”或“反向”的方向移动。从车辆段发车从车

59、辆段发车在有效的驾驶室用总钥匙打开ATP和ATO车载单元。ATP执行自检测，并在成功地完成自检测之后启动ATO车载单元。只要没接收到报文，ATP就认为列车在车辆段内，并保持在RM模式中。2021/3/1179ATPATP子系统子系统从车辆段发车从车辆段发车当从车辆段向正线行驶时，要求使用RM模式，这由车辆段的出段信号机来控制。当列车一进入正线前的转换轨，就会接收到从轨道电路发来的报文，ATP车载单元将自动转换至SM模式。如满足转换到ATO模式的全部条件，ATO启动按钮就会亮，司机按下ATO启动按钮时,ATP车载单元将会转换到ATO模式。2021/3/1180ATPATP子系统子系统6 6、两种

60、典型的轨道电路、两种典型的轨道电路ATPATP系统系统ATP 子系统最重要的课题是如何正确、可靠地向列车传递速度命令，这也是在选择ATC 系统时，必须首先考虑的问题。目前，城市轨道交通ATP 系统中，主要有点式点式和连续式连续式二类。所谓点式点式ATP ATP 子系统子系统，它也是利用数字编码轨道电路来检测列车，而向列车传送的“速度命令”等ATP 信息，并不是连续的，而在线路的关键地点，设置地面应答器（无源为主）或应答器加环线，向列车传送速度命令等信息，完成对列车的速度控制，当列车超速时，也可以实施超速防护，确保行车安全。点式ATP 系统，由于其成本较低（约为连续式的70左右）、安全可靠，对于

61、客流量较小、行车间隔时间较长的线路，这是一种实用的方式。2021/3/1181ATPATP子系统子系统6 6、两种典型的轨道电路、两种典型的轨道电路ATPATP系统系统然而，点式ATP 系统，不能满足大客流量和运行间隔短的运行线路，所以连续式连续式ATP ATP 系统系统，是城市轨道交通ATC 系统的主流，就其信息传输通道而言，可分为轨道电路（以钢轨轨道电路（以钢轨作为信息传输的通道）方式作为信息传输的通道）方式和环线（在运行线路上敷设专用环线（在运行线路上敷设专用的信息传输电缆）方式的信息传输电缆）方式二类。我国凡是铺设钢轨的城市轨道交通，基本上都将钢轨作为传输通道，传送ATC 信息，以轨道

62、电路为基础的ATC 系统，利用轨道电路向列车传送ATC 信息的方式，归纳为“轨道电路方式”的ATC 系统。2021/3/1182ATPATP子系统子系统6 6、两种典型的轨道电路、两种典型的轨道电路ATPATP系统系统“轨道电路方式”的ATC 系统，目前主要有模拟轨道电路模拟轨道电路制式制式和数字编码轨道电路制式数字编码轨道电路制式二类，其中绝大多数是数字编码轨道电路制式的ATC 系统。而不铺设钢轨的“独轨”交通、国外的新交通系统、以及有的移动闭塞线路，它在运行的线路上敷设专用的“感应环线”通信系统，用其检测列车位置和向列车传送ATC 信息，我们把它归纳为“环线方式环线方式”的的ATC ATC

63、 系统系统。2021/3/1183ATPATP子系统子系统6 6、两种典型的轨道电路、两种典型的轨道电路ATPATP系统系统典型的轨道电路典型的轨道电路ATP系统归纳下列两种：系统归纳下列两种：（1）模拟式无绝缘轨道电路的）模拟式无绝缘轨道电路的ATP 子系统；子系统；（2）数字编码轨道电路的）数字编码轨道电路的ATP 系统。系统。2021/3/1184ATPATP子系统子系统（2 2）数字编码轨道电路的）数字编码轨道电路的ATPATP系统系统以数字编码轨道电路为基础的ATP 系统，国内已应用于很多条线路，它也是近阶段城市轨道交通ATC 系统的主要制式，数字轨道电路取代模拟轨道电路是一种必然趋

64、势。数字式轨道电路的机车信号信息，目前，主要以发送“目标速度”信息为主，但以“距离定位”，发送“进路地图”的制式，也正在悄然兴起，这为今后发展移动闭塞奠定基础，下面就典型的“目标速度”制式 ATP子系统及“距离定位”制式的ATP 子系统分别进行分析。2021/3/1185ATPATP子系统子系统（2 2）数字编码轨道电路的）数字编码轨道电路的ATPATP系统系统“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统1.1.频率配置和数据协议频率配置和数据协议(1)(1)频率配置频率配置在这种制式的数字编码轨道电路中，用于列车检测的数据信息的载频频率与发送给列车的ATP 数据信息的载频频率是相同的

65、。2021/3/1186（一）（一）“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统1.1.频率配置和数据协议频率配置和数据协议(1)(1)频率配置频率配置图中为数字编码轨道电路载频频率配置示意图，其数据信息的载频频率为9.5KHZ 至16.5KHZ，间隔为1KHZ，编号为F0F7，其中奇数频率F1、F3、F5，分配给下行线，偶数频率F2、F4、F6，分配给上行线，F7 用于渡线环线。正线轨道电路，遵循三个频率交替配置的原则。2021/3/1187（一）（一）“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统1.1.频率配置和数据协议频率配置和数据协议(2)(2)数据协议数据协议轨道电路

66、信息，共有71 位数据信息，其中8 位为标志位，37 位为数据位，16 位为CRC 检验位，还有10 位为零插入填充位，以防止在信息中出现非码标志，插入填充字符，以使信息长度固定。典型的信息位表示如下：2021/3/1188（一）（一）“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统1.1.频率配置和数据协议频率配置和数据协议(2)(2)数据协议数据协议其中，37 位数据位的内容及其功能2021/3/1189（一）（一）“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统1.1.频率配置和数据协议频率配置和数据协议(2)(2)数据协议数据协议数字编码轨道电路共有37 位、10 种数据信息，由轨旁设备通过轨道电路发送给列车。智能化的车载系统存储了坡度、长度和轨道电路标识号（ID 号）等信息，当列车进入轨道电路区段时，车载系统根据所接收的轨道电路ID号，连续地确认列车位置，确保行车安全。2021/3/1190（一）（一）“目标速度目标速度”制式的制式的ATP 子系统子系统2.2.轨道电路的系统结构轨道电路的系统结构数字轨道电路是ATP系统的关键设备，它的可靠工作是确保行车安全的前提。它