城市轨道交通信号与通信系统任务二：列车自动防护(ATP)系统课件.ppt

1、2022/8/2Page 1任务二：列车自动防护任务二：列车自动防护(ATP)(ATP)系统系统l 培训目标培训目标l了解了解ATPATP的基本组成的基本组成l了解了解ATPATP的基本原理的基本原理l掌握掌握ATPATP的主要功能的主要功能2022/8/22022/8/2Page 2一、一、ATPATP概述概述v城市轨道交通的信号控制系统中，ATP系统是信号控制系统非常重要的组成部分，它为列车行驶提供安全保障，有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高行车作业效率。v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来保障，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

2、负面影响。v因此在城市轨道交通中，尤其是在运营作业繁忙的线路上，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。2022/8/22022/8/2Page 3二、二、ATPATP系统的组成系统的组成 n ATP ATP系统是故障系统是故障-安全系统安全系统 n 由轨旁设备和车载设备组成由轨旁设备和车载设备组成l1 1、ATPATP轨旁（地面）设备轨旁（地面）设备 1 1）.轨道电路轨道电路2 2）.点式应答器点式应答器v 从广义上讲，从广义上讲，ATPATP系统系统应包括应包括处理列车行车安全逻辑的所有处理列车行车安全逻辑的所有设备设备，因此，因此，联锁设备联锁设备

3、也可以归结为也可以归结为ATPATP系统范畴，与车载设系统范畴，与车载设备一道完成对列车的控制和安全防护功能。备一道完成对列车的控制和安全防护功能。2022/8/21）轨道电路n 城市轨道交通信号系统，轨道电路除了具有表示列车是否占用轨道的功能外，还可以向线路上实时发送列车运营所需的信息，由列车接收和处理。轨道电路所发送的信息，其容量大，有利于列车的车载系统对列车进行实时控制。2022/8/2u因信号系统的处理能力和制式不同，轨道电路所发送的信息量可有所不同，一般来讲，轨道电路所发送的信息可以有以下内容：(1)轨道电路基本信息 如轨道电路的长度、坡道和曲线参数，所用的载波频率，轨道电路的编号等

4、。(2)线路速度 是指该轨道区段线路上受坡道和曲线等因素的影响，列车所允许运行的最大速度。(3)目标速度-列车到达下一目标时，列车的运行速度。2022/8/2(4)运行距离 列车到达下一目标时所需走行的距离。(5)列车运行方向 指明列车上行运行或下行运行。(6)载波频率 列车接收下一个信息的载波频率。(7)道岔定反位 列车前方经过道岔的定位或反位。(8)列车停站信号 指示列车处于停站状态。(9)备用信息位 预留用作其他的信息使用。这些信息以数字编码的方式，顺序排列，放在一个信息包里。列车收到信息后进行译码和实时处理，实时控制列车运行状态。2022/8/2 2）点式应答器 应答器向线路保存有列车

5、的行车信息，在列车经过时，由安装在列车车底的感应接收装置（车载天线）从中读取或接收信息，对这些信息进行综合分析处理。点式应答器中所包含的信息，包括有线路位置、列车运行距离、基本线路参数、速度限制等信息,这些信息固化在应答器。应答器可分为有源应答器和无源应答器。有源应答器向线路实时发送信息，由列车接收；无源应答器，只有在列车经过时，由列车从应答器中读取信息。2022/8/22022/8/2Page 8 2 2、车载设备主要组成、车载设备主要组成l 车载车载ATPATP模块模块l MMI MMIl 车载天线车载天线（接收轨道电路或应答器上传的信息）（接收轨道电路或应答器上传的信息）l 速度传感器速

6、度传感器（计算列车的运行速度、运行距离、运行方向的判断）（计算列车的运行速度、运行距离、运行方向的判断）l 列车接口电路列车接口电路2022/8/2l 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。2022/8/2l 列车接口电路 ATP系统的车载设备通过车载ATP模块与列车进行接口，车载ATP模块将控制信息通过接口电路传送给列车，同时车载ATP模块通过接口电路从列车获得列车运行的状态信息。2022/

7、8/2人机界面人机界面2022/8/2三、列车自动防护系统基本原理ATP系统控制列车运行速度有两种基本方式:1.点式叠加方式2.速度距离模式曲线方式2022/8/2Page 122022/8/21.点式叠加方式 ATP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。2022/8/2Page 13图中列车受到制动力的作用，减速运行。图中列车受到制动力的作用，减速运行。列车从某点列车从某点O O处以不超过处以不超过S S1 1的速度值运行，的速度值运行，在运行到在运行到D D1 1点时，对列车施加一定的制动点时，对列车施加一定的制动力，使列车允许运行的最大速度值从力，使列

8、车允许运行的最大速度值从S S1 1速速度值降为度值降为S S2 2速度值；列车从速度值；列车从D D1 1点运行到点运行到D D2 2点处，在这一区间，列车运行的最大允点处，在这一区间，列车运行的最大允许速度值为许速度值为S S2 2；在；在D D2 2点，再次对列车施加点，再次对列车施加制动力，使列车减速运行。制动力，使列车减速运行。2022/8/22022-8-214l列车运行在OD1区段，允许运行的最高速度为S1；l在D1D2区段，允许运行的最高速度为S2；l在D2 D3区段，允许运行的最高速度为S3。图为：阶梯曲线图为：阶梯曲线2022/8/22022-8-215l 在每个区段，如果

9、列车运行速度超过了在该运行区段所对应的最大速度值，ATP系统会向列车的制动系统发出常用制动命令，列车的制动系统对列车施加制动力，使列车运行速度在系统所设定的时间内，降到允许的运行速度范围内，以保证列车安全运行；l如果列车运行速度持续超过该运行区段所对应的最大速度值，在持续的时间超过系统设定的时间后，ATP系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车，以防止意外事故的发生。2022/8/22022-8-216l 阶梯曲线控制速度的方式所需要的硬件结构简单，容易实现。图中列车以不超过S1速度值运行，运行速度从S1变为S2时，使得列车的运行速度发生突变，这时强烈的减速会给列车上的乘客一种冲击，容易产生不适

10、感。速度变化越大，冲击感越强，不利于旅客乘车的舒适度。图为阶梯曲线图为阶梯曲线2022/8/22022-8-2172.速度距离模式曲线 v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，如图所示。图为速度距离模式曲线图为速度距离模式曲线2022/8/22022-8-218l图中，ATP系统根据运营计划，使列车从O点减速运行到D1点。ATP系统根据各种数据，计算出列车从O点运行到前方D2点的区段内，各处所需的运行速度，并向列车的牵引和制动系统发出指令，控制列车按照速度距离模式曲线所绘制的速度值平滑稳定地从在0点减速运行到

11、前方D2点。图为离模式曲线图为离模式曲线2022/8/22022-8-219l 在上图模式曲线的每点，都对应有一个速度值，如果列车运行速度超过了在该点所对应的速度值，ATPATP系统实时向列车的制动系统发出常用制动命令，对列车施加制动力，使列车运行速度降到模式曲线的下方，保证列车以允许的速度运行，确保列车安全运行；l如果列车运行速度持续超过模式曲线所规定的速度值，运行在模式曲线的上方，若所持续的时间超过系统设定的时间，ATPATP系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车，以防止意外事故的发生。2022/8/22022-8-220l 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

12、试过程比较复杂。l列车平滑减速运行，运行速度没有发生突变，列车运行速度控制稳定，可以有效提高列车乘客的舒适度。2022/8/22022-8-221 n 防止列车超速运行是ATP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。nATP系统对列车速度的有效控制，保持列车速度运行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。2022/8/2四、四、ATP主要功能主要功能 ATP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。n 列车自动防护系统主要功能包括有：l 1防止运营列车超速运行

13、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。2022/8/2Page 222022/8/2n(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。n(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。2022/8/2Page 232022/8/2n(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

14、超速运行。n(4)防止运营列车超过限速区段超速城市轨道交通中，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。2022/8/2Page 242022/8/2(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。2022/8/2Page 252022/8/2n 2.接收和处理来自地面的信息u 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ATP系统设备会实时接收这些信息，并对这些信息

15、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。2022/8/2Page 262022/8/2n3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，ATP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交通线路的利用效率，增强了城市轨道交通的运营能力。2022/8/2Page 272022/8/2ATP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)防止运营列车进入未开通的进路；3)防止运营列车冲出尽头线；4)防止运营列车进入封锁区段；5)防止运营

16、列车进入发生故障的进路等。2022/8/2Page 282022/8/2n4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。ATP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。2022/8/2Page 292022/8/2n5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。2022/8/2Page 302022/8/2n 开关车门：开关车门：ATPATP和和ATOATO均涉及到该功能。均涉及到该功能。l ATPATP系统负责对系统负责对屏蔽门状

17、态屏蔽门状态的的连续安全监督连续安全监督，l ATOATO系统负责屏蔽门与车门的系统负责屏蔽门与车门的同步开、关控制同步开、关控制。列车在车站停车，经列车在车站停车，经ATPATP确认满足停车精度的要求后，才确认满足停车精度的要求后，才允许允许ATOATO向列车门控系统和站台屏蔽门系统发送开门指令。向列车门控系统和站台屏蔽门系统发送开门指令。列车需要离开站台时，由列车需要离开站台时，由ATOATO自动或人工发出关闭车门和自动或人工发出关闭车门和屏蔽门的命令，经屏蔽门的命令，经ATPATP确认车门和屏蔽门均已关闭且锁定确认车门和屏蔽门均已关闭且锁定后才允许启动列车。后才允许启动列车。2022/8

18、/2Page 312022/8/2n6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。ATP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。2022/8/2Page 322022/8/2n7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，ATP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。2022/8/2Page 332022/8/22022/8/2Page 34任务二：列车自动防护任务二：列车自动防护(ATP)(ATP)系统系统l 总结总结lATPATP的基本组成的基本组成lATPATP的基本原理的基本原理lATPATP的主要功能的主要功能2022/8/2