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
城轨ATP系统的数据通信与传输技术
城轨ATP系统的数据通信与传输技术随着城市轨道交通的发展，城轨ATP（Automatic Train Protection）系统的数据通信与传输技术越来越受到关注。
本文将探讨城轨ATP系统中的数据通信和传输技术，并分析其在城轨交通中的重要性。
一、ATP系统概述ATP系统是城轨交通系统中的一种列车自动保护装置，其主要功能是确保列车在运行过程中的安全性和可靠性。
ATP系统通过不断获取列车运行状态、监控轨道条件，以及与车站和信号系统进行通信，实现列车自动控制和保护。
二、数据通信技术1. 硬件设备城轨ATP系统的数据通信涉及了多个硬件设备，包括车载终端设备、通信设备和信号系统设备等。
车载终端设备用于检测列车状态、记录运行数据和与车站进行通信，通信设备则负责实现车载设备与车站和信号系统之间的数据传输，信号系统设备则接收并处理这些数据。
2. 通信协议城轨ATP系统的数据通信使用的是特定的通信协议，常见的有CAN（Controller Area Network）和Ethernet等。
CAN协议是一种广泛应用于车辆领域的通信协议，它具有速度快、可靠性高的特点，适合于车辆内部数据的传输；而Ethernet协议则适用于车载设备和车站之间的数据传输，其优势在于传输速度快、带宽大。
三、数据传输技术1. 无线传输城轨ATP系统中，无线传输技术被广泛应用于数据的传输。
无线传输技术包括无线电通信和无线局域网等。
无线电通信可以实现车载设备与车站之间的远程通信，保证数据的实时性和可靠性；无线局域网则可以实现车站内各设备之间的数据传输，提高车站内部数据的处理效率。
2. 光纤传输光纤传输技术是一种高速、长距离数据传输的技术，其在城轨ATP 系统中具有重要作用。
通过光纤传输技术，可以实现车站之间的数据传输，提供更快速、更稳定的数据传输通道，确保数据的及时性和准确性。
四、数据通信与传输技术的重要性城轨ATP系统的数据通信与传输技术在城轨交通中扮演着重要的角色。
ATP列车自动防护系统
原理和功能列车自动防护（ATP）ATP是整个ATC系统的基础。
ATO和A TS子系统都依托于ATP子系统的工作。
列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。
ATP自动检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。
列车自动驾驶（ATO）列车自动驾驶是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的解算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。
在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。
目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。
随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。
ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。
此外还从ATS 子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。
根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行；并在设有屏蔽门地站台准确停车。
自动监控系统（A TS）：列车自动监督(ATS)列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。
ATS 将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。
ATS功能：自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。
ATP列车自动防护系统
列车司机显示屏（人机界面）
显示屏
(3)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。
(4)列车地面信号接收器 列车地面信号接收器，安装在 列车底部，用于接收从轨道上传来的信息，这些信息可 以由地面轨道电路发送，或由安装在地面的专门设备如 应答器发送给列车。列车地面信号接收器，根据所接收 的信息格式、容量和处理速度等因素，可以设计为感应 线圈，或其他形式，以保证列车在一定的运行速度下能 及时接收和处理所收到的信息。列车地面信号接收器的 性能要求：抗机械冲击能力强，有很好的抗电磁干扰能 力，信息接收误码率低，不丢失信息。
图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值。
图8—5速度距离模式曲线
图8—5速度距离模式曲线
图8．5中，列车自动防护系统根据运营计划，使列车从O点减速运行到D1点。列车自动防护系 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。
4．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。列车自
动防护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。
5．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。
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，列车自动防护系统会 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；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，列车自动防护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。
关于列车自动防护(ATP)系统的功能
关于列车自动防护（ATP）系统的功能它的主要功能有：一、列车定定位的任务就是确列车在路网中的地理置。
通常，ATP系统都是利用查应答器及测速电机和雷达完成列定位的。
安装在线路上某些位的应答器用于列车物理置的检测，每个应答器发送一个包识别编号（ID）的答器报文，由列车接收。
在ATP车载计算机单元的线路数据库存有应答器的位置，这样列车就知它在线路上的确切位。
由测速电机和雷达执行车位移测量。
列车定位误差来自应答器检测精度、答器安装精度和位移测量度。
二、速度和离测量列车实际运速度是施行速度控制的依据，速度量的准确性直接影响速度控制效果。
列位置直接关系到列运行的安全，通过确定列车实际位置，才能保证列车之间的运间隔，以及能够在抵障碍物或限制区之前停下或速。
三、ATP督功能ATP监督负责保证列车行的安全。
各监督功能管列车安全的一个方面，并在它自己权限内产生紧急制动；所有的监督能，在信号系统范围内提供了最可能的列车防护。
各种监督功能间的操作是独立的，且同时进行ATP监督包括速监督、方向监督、车监督、紧急制动监督、后退监督报文监督、设备监督等。
四、超速防城市轨道交通中的速度限制分两种：一种是固定速度制，如区间最大允许速度、车最大允许速度；另种是临时性的速度限制例如线路在维修时临时置的速度限制。
固定限是在设计阶段设置，ATP车载设备都储存着整条线路上的固定限速信息。
五、停车点防护停车点有时就危险点，危险点在任何情况都是不能越过的，因为会导致危险情况。
例站内有车时，车站起点即是必须停车点在停车点的前方通常还设置一防护段，ATP系统通过算得出的紧急制动曲线即以该护区段入口点为基础，保证列车不越入口点。
有时也可在入口点处设置一个车滑行速度值（如5km/h）一旦需要，列车可在此基上加速，或者停在危点前方。
免费论下载中心六、列间隔控制列车间隔控制是一种既能保行车安全（防止两列车发追尾事故）又能提高行效率（使两列车间隔最短）的信号念。
任务二：列车自动防护(ATP)系统
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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：
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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Байду номын сангаас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。
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。
列车自动防护ATP系统
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 9
①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1 km/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。
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 18
5.3.5TOD显示功能
TOD是信号系统和司机的接口（见图22），借助于TOD，司机能够按照ATP系统 的指示安全运行。TOD向司机显示列车的实 际速度、目标速度、最大允许速度以及ATP 设备的运行状态。另外TOD还显示列车运行 时产生的重要故障信息，在部分情况下还有 音响警报功能。
测距一般是通过测速和轮径完成的，同过测速设 备获得车轮旋转的次数，考虑运行方向和车轮直径来 计算走行距离。测距系统使用两个传感器测量数据， 为了保证安全，当两个数据不一致时，取其中的最大 值。列车定位也是通过测距完成的，在有轨道电路的 线路上，将轨道电路的分割点作为列车绝对位置，列 车的实际位置可以通过绝对位置加测距距离得出，同 时考虑到列车空转／打滑的情况，每隔一段距离应对 列车实际位置进行校核。
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 4
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。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。
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 21
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 22
②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25km/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 临时速度限制编码的轨道电路里，可通过设置信标 来实施。
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC 系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC 是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
《城市轨道交通信号与通信系统》课程标准
城市轨道袤通专业核芯源福课程名称：城市轨道交通通信信号教材名称：《城市轨道交通信号与通信系统》书号：ISBN978-7-114-17716-6主编：张利彪资源名称：课程教学参考标准A武交通出版彳士股份有限公司ChinaCommunicationsPressCo.,1td.课程标准课程名称：城市轨道交通通信信号适用专业：城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术一、课程定位《城市轨道交通通信信号》是城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术专业必修课程，也是专业的主要专业基础课程之一。
其先修课程为《城市轨道交通概论》，课程系统城市轨道交通通信与信号设备基本理论知识和基本技能，为后续《城市轨道交通列车操作》《城市轨道交通行车组织》《城市轨道交通信号基础设备维护》《城市轨道交通列车自动控制技术》《城市轨道交通专用通信设备维护》等专业核心课程的学习奠定基础，也为学生毕业后从事城市轨道交通生产或技术管理工作创造条件。
二、设计思路本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。
根据职业岗位分析，确定本课程的建设思路是：遵循系统化原则，将教学内容分为城市轨道交通信号系统与城市轨道通信系统两大部分。
通过本课程的学习，使学生掌握城市轨道交通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
三、课程目标（一）总体目标：本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。
通过本课程学习，使学生掌握城市轨道交通通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
（二）具体目标：1.能力目标：①通过完成城市轨道交通信号和通信系统认知任务，能够做到：掌握城市轨道交通信号系统的作用。
城轨ATP系统的列车感知与防护技术
城轨ATP系统的列车感知与防护技术在城市快速轨道交通（城轨）系统中，ATP（Automatic Train Protection）系统是一项关键技术，用于保障列车的运行安全。
该系统通过感知列车的位置和速度，并与车站信号系统及其他设备进行交流，为列车提供准确的防护和自动控制。
本文将探讨城轨ATP系统中的列车感知与防护技术。
一、列车位置感知技术在城轨ATP系统中，准确感知列车位置是确保列车运行安全的关键。
目前常用的列车位置感知技术包括轨道电路、轴轮计数器、地面雷达等。
1. 轨道电路轨道电路是一种传统的列车位置感知技术，通过在轨道上布置电路来感知列车位置。
当列车经过轨道上的电路时，电路会被激活并向控制中心发送信号，从而确定列车的位置。
轨道电路的优点是成本相对较低，但其精确度有限，容易受到恶劣天气和轨道污染的影响。
2. 轴轮计数器轴轮计数器是一种基于列车轴轮数量进行位置感知的技术。
该技术通过记录列车轴轮的数量来确定列车位置，并将信息传输到控制中心进行分析和处理。
轴轮计数器的优点是精确度高，但在复杂的交路和切换轨道情况下，容易出现误差。
3. 地面雷达地面雷达是一种利用雷达技术感知列车位置的技术。
该技术通过在轨道上安装雷达设备，利用雷达波与列车之间的反射信号来确定列车位置。
地面雷达具有高精确度和稳定性的优点，但设备成本较高，对环境条件也有一定的要求。
二、列车速度感知技术除了感知列车位置外，ATP系统还需要准确感知列车的速度，以便根据实际情况进行防护和自动控制。
目前常用的列车速度感知技术包括轮对计数器、GPS和惯性导航系统等。
1. 轮对计数器轮对计数器是一种基于列车轮对数量进行速度感知的技术。
该技术通过记录列车轮对通过某一点的时间间隔来计算列车速度，并将数据传输到控制中心进行处理。
轮对计数器具有响应速度快、准确度高的特点，但在光滑轨道和高速列车运行时可能出现较大误差。
2. GPS全球定位系统（GPS）是一种基于卫星定位的列车速度感知技术。
列车自动防护(ATP)系统的功能
ATP技术，全称是自动超速保护、列车自动保护系统（AutomaticTrainProtection，简称：ATP），亦称列车超速防护系统，是应用于轨道交通装备领域，包括高速机车、动车组和地铁车辆的安全保护记录装置，被称为铁路领域的“黑匣子”，承担着保护铁路装备安全的重任。株洲南车时代电气股份有限公司作为国内领先的轨道交通装备，特别是铁路信息装备提供商，在国内该领域具有领先优势，并在迅速开展该装备的国产化工作。
参考文献
[1]林瑜筠 城市轨道交通信号．北京：铁道出版社2008
[2]吴汶麒 城市轨道交通信号与通信系统．北京：铁道出版社2007
/sf/glx/shiy/201205/1002067_2.html
பைடு நூலகம்
六、列车间隔控制
列车间隔控制是既能保证行车安全（防止两列车发生追尾事故）又能提高运行效率（使两列车间隔最短）信号概念在过去以划分闭塞分区、设立防护信号机为基础自动闭塞（固定闭塞）概念下列车间隔是靠自动闭塞系统来保证列车间隔以闭塞分区为单位；当采用准移动闭塞或移动闭塞时闭塞分区长度与位置均是不固定是随前方目标点（前行列车）位置、后续列车实际速度以及线路参数（如坡度）而不断改变
它的主要功能有：
一、列车定位
定位任务确定列车在路网中地理位置通常ATP系统都是利用查询应答器及测速电机和雷达完成列车定位安装在线路上某些位置应答器用于列车物理位置检测每个应答器发送包括识别编号（ID）应答器报文由列车接收在ATP车载计算机单元线路数据库里存有应答器位置列车就知道它在线路上确切位置由测速电机和雷达执行列车位移测量列车定位误差来自应答器检测精度、应答器安装精度和位移测量精度
八、其他功能
除上述主要功能外视具体用户要求ATP系统还可具有其他一些功能
第05章 列车自动防护(ATP)系统 PPT
速度，将此速度和来自测速单元（速度传感器）
的实时速度进行比较，超速时，启动报警和制 动。同时，ATP车载设备还通过与列车接口， 将所得的速度信息传给TOD显示，借助TOD司 机能按照ATP系统的指示驾驶，以保证安全。 ATP车载设备也采用2取2或者3取2的系统结构， 以保证系统最大限度的可用性。
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设备传至 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。这样，可缩短列车运 行间隔，可靠地保证列车不超速、不冒进。
①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1 km/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。
②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25km/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 临时速度限制编码的轨道电路里，可通过设置信标 来实施。
③区域限速。区域速度限制是针对轨道电路内的预 定区域设定的限制速度，可分为15 km/h、30 km/h、 45 km/h、60 km/h。区域限速可由ATP轨旁设备设 置，也可在需要时由控制中心控制，但控制中心只 能复位控制中心设置的区域限速。如果控制中心离 线或通信失败，则本地轨旁设备可直接设置区域限 速。一旦设置了限速，集中站的ATP轨旁设备就将 产生到速度限制区的新的目标距离和实际的目标限 制速度，通过轨道电路传送给接近限速区域的列车， 列车在该区域中的运行速度就不允许超过限速。如 果列车速度超过限速，则车载ATP将启动紧急制动， 直到列车速度低于限速。
列车运输自动防护（ATP）系统的功能
列车运输自动防护（ATP）系统的功能列车自动防护(ATP)子系统，即列车运行超速防护或列车运行速度监督，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，实现列车运行安全间隔防护和超速防护。
通过ATP子系统检测列车位置并向列车传送ATP信息(目标速度信息或目标距离信息)，列车收到ATP信息，自动实现速度控制，确保列车在目标距离内不超过目标速度的前提下安全运行。
它的主要功能有：一、列车定位定位的任务就是确定列车在路网中的地理位置。
通常，ATP系统都是利用查询应答器及测速电机和雷达完成列车定位的。
安装在线路上某些位置的应答器用于列车物理位置的检测，每个应答器发送一个包括识别编号(ID)的应答器报文，由列车接收。
在ATP车载计算机单元的线路数据库里存有应答器的位置，这样列车就知道它在线路上的确切位置。
由测速电机和雷达执行列车位移测量。
列车定位的误差来自应答器检测精度、应答器安装精度和位移测量精度。
二、速度和距离测量列车实际运行速度是施行速度控制的依据，速度测量的准确性直接影响到速度控制效果。
列车位置直接关系到列车运行的安全，通过确定列车的实际位置，才能保证列车之间的运行间隔，以及能够在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。
三、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。
四、超速防护城市轨道交通中的速度限制分为两种：一种是固定速度限制，如区间最大允许速度、列车最大允许速度;另一种是临时性的速度限制，例如线路在维修时临时设置的速度限制。
固定限速是在设计阶段设置的，ATP车载设备中都储存着整条线路上的固定限速区信息。
五、停车点防护停车点有时就是危险点，危险点在任何情况下都是不能越过的，因为这会导致危险情况。
城轨交通CBTC关键技术_列车自动防护车载_ATP_子系统
处理单元；输出单元接收来自核心处理 单元的输出控制指令，通过驱动接口继 电器，安全地驱动车辆接口设备。
输入、输出模块与核心处理单 元的通信接口协议采用安全通信协 议，通过正反码校核、双重C R C校 核、时间戳校验等措施确保控制指 令数据安全。输入部分自身可提供 采集电源，对外界提供电路与安全或非安全继 电器，提供给车辆控制系统独立的 继电器接点。A T P主、备双套系统 使用独立的输入、输出模块。
于使列车尽可能的停在信号机2的前 方，以便收到下个点式移动授权。 在区间内，距离信号机2一定距离安 装有填充应答器，其发送授权报文 与主信号应答器2完全一致，可以使 列车提前获取前方进路开放信息， 以较高速度通过信号机2，进入下一 区段。
如果列车经过可变应答器1上方 后，如果没有收到移动授权（如收 到红灯报文、默认报文或未收到报 文）车载A T P将触发紧急制动。列 车启动后只能以人工模式（最高限 速为25 k m/h）通过信号机1和信号 机2之间的区段。 1.3 列车运行状态报告
第05章列车自动防护(ATP)系统
信号处理技术的发 展：提高了信号传 输的准确性和稳定 性
传感器技术的发展： 提高了传感器的灵 敏度和可靠性
控制技术的发展： 实现了更加精确和 快速的控制响应
通信技术的发展： 提高了通信速度和 可靠性实现了远程 监控和控制
TP系统技术的发展前景
技术升级：随着科技的发展TP系统将不断升级提高安全性和效率 智能化：未来TP系统将更加智能化能够自主学习、适应各种复杂环境 集成化：TP系统将与其他列车控制系统集成实现更加高效的列车运行管理 绿色环保：TP系统将更加注重节能环保降低列车运行对环境的影响
TP系统在铁路运输中的应用
提高列车运行安全 性：通过实时监控 列车速度、位置等 信息确保列车安全 运行
提高列车运行效率： 通过自动调整列车 运行速度减少列车 运行延误提高运输 效率
降低运营成本：通 过自动调整列车运 行速度减少能源消 耗降低运营成本
提高乘客舒适度： 通过自动调整列车 运行速度减少列车 振动和噪音提高乘 客舒适度
THNK YOU
汇报人：
地铁：用于地铁列车的自动防护和控制 高铁：用于高铁列车的自动防护和控制 轻轨：用于轻轨列车的自动防护和控制
磁悬浮列车：用于磁悬浮列车的自动防护 和控制
货运列车：用于货运列车的自动防护和控 制
城市轨道交通：用于城市轨道交通的自动 防护和控制
TP系统的技术发
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展
列车控制技术的发展历程
19世纪初：手动控制列车依靠司机的经验和技能
功能扩展：增加更多的安 全功能如自动紧急制动、 自动停车等
智能化：实现系统的自我 诊断、自我修复和自我优 化
集成化：与其他交通管理 系统集成提高交通效率和 安全性
环保节能：降低能源消耗 减少环境污染
城市轨道交通信号与通信系统-试卷2及答案
城市轨道交通信号与通信系统2一、填空（1×13=13分）1、列车自动控制（ATC）是城市轨道交通信号系统的核心，它主要包括、、三个子系统。
2、自动闭塞主要包括、和。
3、系统维护方式主要有两类，分别是和。
4、A TS系统的控制分为和两级。
5、CBTC的全称是。
6、VOBC的全称是。
7、前后车均能精准定位的闭塞方式是。
二、单项选择题（1×10=10分）1、A TC系统的列车检测功能由_____完成的。
( )A OCC B轨旁单元C轨道电路 D ATP车载单元2、是人工驾驶且有完全的A TP防护的驾驶模式是( )A ATO模式B CM模式C RM模式D URM模式3、ATO系统是用________实现对列车的控制。
( )A 司机指令B OCC信息C地面信息 D 信号灯指示4、打开车门和屏蔽门的先后顺序是( )A 先车门后屏蔽门B 先屏蔽门后车门C 一起打开D 顺序不确定，要根据具体情况5、限制人工驾驶RM模式限速( )A 25Km/hB 40 Km/hC 30 Km/hD 35 Km/h6、下列关于准移动闭塞说法正确的是( )A 前车精准定位B后车精准定位C后车以所占区间始端定位D以上说法都不对7、电话闭塞属于( )A人工闭塞B自动闭塞C半自动闭塞D电报闭塞8、下列闭塞方式中，列车运行效率最高的一种闭塞方式是( )A人工闭塞 B 移动闭塞C准移动闭塞D固定闭塞9、下列驾驶模式中，没有A TP防护的是（）A 列车自动驾驶模式B ATP监督下的人工驾驶模式C 限制人工驾驶模式D 非限制人工驾驶模式10、驾驶模式打到（ B ）时，按压“自动折返”按钮，列车会自动进入折返线并停车。
A ATOB STBYC RM DNRM三、多项选择题（2×10=20分；漏选可得1分，错选多选不得分）1、列车运行调整的目标( )A所有列车的总延迟最短B列车运行调整时间尽量短C列车运行调整范围尽量小D整个系统尽快恢复2、下列是ATO模式激活条件的是( )A ATP在SM模式中B 已过了车站停车时间C 联锁系统已排列进路D 车门关闭，驾驶手柄在零位3、列车运行调整的基本方法是( )A改变车站停车时间B改变站间运行时间C改变进路设置D修改实际时间表4、下列驾驶模式中，有ATP防护的是( )A ATO模式B ATPM模式C RM模式D URM模式5、对准移动闭塞，下列说法正确的是( )A 追踪目标点固定 B空间间隔长度固定C制动点固定 D空间间隔不固定6、对移动闭塞，下列说法正确的是( )A 追踪目标点固定B空间间隔长度固定C追踪目标点不固定 D空间间隔不固定7、在正线上可以使用的驾驶模式包括( )A ATO模式B ATPM模式C RM模式D URM模式8、下列关于各种闭塞方式说法正确的有( )A 固定闭塞时前后车均可精准定位B 准移动闭塞前车可以精准定位，后车不可以精准定位C 准移动闭塞后车可以精准定位，前车不可以精准定位D 固定闭塞时，前后车均不能精准定位9、下列关于安全间隔距离说法正确的有( )A 安全间隔距离是固定的，不随着速度的变化而变化B 当前后两列列车达到安全间隔距离时，列车发生追尾的概率几乎为零C 安全间隔距离包括列车正常制动距离和安全距离两部分D安全间隔距离包括列车正常制动距离和安全距离两部分10、A TS的功能主要有( )A 超速防护B 排列进路C 列车运行调整D 车门控制四、判断题（1×10=10分）（）1、信号机的编号方法上行方向编为单号，下行方向编为双号。
ATP列车自动防护系统
图8—2速度传感器
(4)列车自动防护系统与列车之间的接口 列车自动防护系统主机是列车自动防护系统 的核心控制部分，列车自动防护系统主机与 列车自身的牵引系统和制动系统由专门的接 口电路连接，
三、列车自动防护系统车载设备组成
列车自动防护系统所包含的设备分别安装在列车上和地面上。安装在列车上的设备，简称为车载设 备；安装在地面的设备简称为地面设备。
1、车载设备主要组成 列车自动防护系统的车载设备主要包括有车载主机、驾驶员状态显示单元、速度传感器、列车地面 信号接收器、列车接口电路、电源和辅助设备等，如图8．6所示。下面分别介绍有关设备的情况。
二、列车自动防护系统主要功能
列车自动防护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。
列车自动防护系统主要功能包括有： 1．防止运营列车超速运行 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。 (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。 (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。
(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。
2．接收和处理来自地面的信息 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 列车车体上的列车自动防护系统设备会实时接收这些信息，并对这些信息进行实 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。
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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：
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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。
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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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。
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。
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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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
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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。
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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。
• (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。