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

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图为：阶梯曲线
列车运行在O～D1区段，允许运行的最高速度为S1； 在D1～D2区段，允许运行的最高速度为S2； 在D2～ D3区段，允许运行的最高速度为S3。
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在每个区段，如果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；
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1.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。
图中列车受到制动力的作用，减速运行。 列车从某点O处以不超过S1的速度值运行， 在运行到D1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S1速 度值降为S2速度值；列车从D1点运行到D2 点处，在这一区间，列车运行的最大允 许速度值为S2；在D2点，再次对列车施加 制动力，使列车减速运行。
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。
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图为阶梯曲线
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，容易产生不适感。速度变化越大，冲击感越强，不利于 旅客乘车的舒适度。
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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，如图所示。
图为速度距离模式曲线
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图为离模式曲线
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点减速运行到前方D2点。
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2、车载设备主要组成 l 车载ATP模块 l MMI l 车载天线
（接收轨道电路或应答器上传的信息）
l 速度传感器
（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
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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。
任务二：列车自动防护(ATP)系统
培训目标 了解ATP的基本组成 了解ATP的基本原理 掌握ATP的主要功能
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一、ATP概述
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。 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负面影响。 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。
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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。
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人机界面
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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
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。
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2）．点式应答器 • 应答器向线路保存有列车的行车信息，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 。
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二、ATP系统的组成
ATP系统是故障-安全系统 由轨旁设备和车载设备组成 1、ATP轨旁（地面）设备 1）.轨道电路 2）.点式应答器
从广义上讲，ATP系统应包括处理列车行车安全逻辑的所 有设备，因此，联锁设备也可以归结为ATP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。
• (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。 (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。
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• (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。
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1）．轨道电路 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。
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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：