城轨列车超速防护系统(ATP)车载设备设计原理及实现

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铁 道 通 信信 号
２０ ０ ５年 第 ４ 卷 １
增 刊
度 表 、１个 输 出控 制 盒 等 组 成 。系 统 构 成 框 图 如
图 １ 示 。 所
速度 传 感器 ２
一
Ｉ显示器
输
统 的核心 ，其 任务 是实 时检 测列 车 的实 际速度 和限
双 针 速 度 表 能 够 以 直 观 的 指 针 方 式 ，显 示 列 车 限 制 速 度 和 实 际 运 行 速 度 ，其 中 绿 针 指 示 列 车 的 实 际 运 行 速 度 ，红 针 指 示 列 车 限 制 速 度 。 显 示 器 还 能 够 以 数 字 方 式 显 示 列 车 的 目标 速 度 和 列 车 的 目标 距 离 ， 同 时 显 示 ＡＴ 车 载 设 备 的 工 作 状 态 ， 包 括 设 Ｐ
块 经过 运算 和 轮径 补 偿 、防 空 转处 理 和 相 互 比较 ， 获得 列 车 的实际 速度 和走 行距 离 。
２ ４ 显 示 器 ．
模块 、显示模 块 等 。各 个 模 块 之 间 通 过 总 线 连接 ， 其 连接 框 图见 图 ２所示 。
２ １ 主 机 功 能 模 块 ．
感器 、２个 速 度 传 感 器 、１个 显 示 器 、１个 双针 速
合 理 ，功能 进一 步提 高 。
监 测 机 软 件 采 用 Ｗ ｉｄ ｗｓ 作 平 台 ， 具 有 友 ｎｏ 操 好 的 人 机 界 面 ，操 作 简 单 ，设 计 人 性 化 ， 预 留 了 与
微 机 监 测 、 ＴＤＣＳ、ＴＭ Ｉ Ｓ的 接 Ｖ ，功 能 更 加 齐 全 。 Ｉ
技 术 和 通信 Ｃ Ｃ校 验码 方 式 ，提 高 设 备 内部通 信 Ｒ
可 靠 性 。在 保 障 单 套 主 机 ＿ 作 安 全 可 靠 的 基 础 上 ， Ｔ 系 统 采 用 双 重 冗 余 设 计 ，运 行 期 间 一 套 故 障 ， 不 影 响 车载设 备 的连续 工 作 。 ３ 实 时 性 。 因 城 轨 列 车 追 踪 间 隔 时 间 短 ， 行 ． 车 密 度 大 ， 应 充 分 考 虑 设 备 的 实 时 响 应 时 间 ，保 证 设 备对 列车 的监 督是 连续 的 。 ４ 可 维 护 性 。 能 为 维 护 人 员 提 供 方 便 快 捷 的 ． 故 障 定 位 措 施 ，减 少 维 护 设 备 的 配 置 并 提 供 快 速 查 找故 障 的手 段 。 ５ 可 扩 展 性 。 采 用 分 布 式 网 络 结 构 、 标 准 通 ． 信 协 议 、典 型 模 块 功 能 划 分 等 措 施 ，提 高 设 备 的 扩 展 性 ， 以 满 足 城 轨 列 车 的某 些 特 殊 功 能 需 求 。
文件供 分 析 。
图 ２ 系 统 功 能模 块 连 接框 图
２ ２ 信 号 传 感 器 ．
每列 车上 安 装 ２套 信 号 传 感 器 ，分 别 连 接 到 列 车超 速 防 护 系 统 根 据 其 基 本 功 能 ，可 划 分
为 ：地 面 连 续 信 息 接 收 模 块 、 点 式 信 息 接 收 模 块 、 测 速 模 块 、列 车 速 度 控 制 模 块 、 机 车 工 况 采 集 模 块 、机 车 接 口模 块 、 电 源 变 换 模 块 、列 车 运 行 记 录
版 社 ，１８ ． ９ ２
信号 所进 行 了 紧 密 的 合 作 生 产 ，Ｋ５ Ｂ型 计 算 机 联
锁 系统 设 备 先 后 在 沈 阳 铁 路 局 、 兰 州 铁 路 局 、济 南 铁 路 局 等 的 计 算 机 联 锁 工 程 中 推 广 应 用 ，赢 得 了 广 泛 的赞誉 。
（ 任 编 辑 ：温 志 红 ） 贡
设 备 可靠性 设计 要求 ；采用抗 干 扰编码 、冗余 编码
２ 超 速 防护 系统 车载 设 备 原 理
＊北 京 铁 路 信 号 工 厂 高 级 工 程 师 ，１ ２ １ 北 京 ０ ６ ３ 收 稿 日期 ：２ ０ ４２ ０ ５０ ０
ＡＴ 车 载 设 备 由 ２ ＡＴ 主 机 、双 套 信 号 传 Ｐ 个 Ｐ
图 １ 系 统 框 图
模块 要 求在 输入 端具 有完 善 防护 电路 、输 入输 隔
离 ，输 出 具 有 过 流 、 过 压 保 护 等 功 能 。
６ 列 车运行 记 录模 块 。将 列 车运 行 过 程 Ｉ 地 ． ｛ ｜ 面信 息 、列 车实 际速 度 、限制 速度 、 年载设 备 控制 命令 、机 车 工 况 、故 障 情 况 及 时 间 等 数 据 完 整 记 录 ，然后 通过 地 面处理 软件 将 记录 数据 转换 成 可读
制 速 度 ， 并 根 据 列 车 的 运 行 状 态 控 制 列 车 的 制 动 和
缓解 ，保 证列 车在 限制 速度 下运 行 ， 同时 根据 列 车 速度 对 车 门进 行 监 督 。 该模 块 能 够 检 测 主 机 箱 内
舣 针
主机 Ａ Ｉ
速度 表
Ｃ ＡＮ 总 线 的完好 ，发 送 相关 的 提 示 和报 警 信 息 给
道 交通建设 的高速 发 展 ，对 于 ＡＴ 系统 的需 求 越 Ｐ
来越 急迫 。
ｌ 系 统 设 计 基 本 原 则
１ 故 障 一 全 性 。 系 统 任 何 功 能 模 块 的 不 稳 定 ． 安 变 化 ，均 不 能 使 整 个 系 统 发 生 不 稳 定 的 变 化 ，从 而 导 致 设 备 的 瘫 痪 或 不 安 全 的输 出 。 ２ 可 靠 性 。关 键 模 块 硬 件 冗 余 ， 以 保 障 单 机 ．
何 祖 涛
摘 要 ：介绍城 市轨道 交通 列 车超速 防护 系统 车 载设备 的设 计 原理 ，并探 讨 了系统 在 安全 性 、可 靠
性 、适 用 性 等 方 面 的设 计 原 则 ，提 出 了适 合 我 国 城 市 轨 道 交通 的 列 车 超 速 防 护 系统 的 组 成 。 关 键 词 ：城 市 轨 道 交 通 列 车 超 速 防 护 系统 车 载 设 备 安 全 性 可 靠 性 适 用 性
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｆｅ ｎ ｒ ｕｃｎｇ ｔ ｅ ｄｅ ｉ ｎ ｐｒｎｃｐｌ ｆｏ ｂ ｒ ｕｔ ｍ ａ ｉ ｒ ｉ ｏｔ ｃ ｉ ｓｒｃ ： ｔ ｒ ｉ ｔ ｏｄ ｉ ｈ ｓｇ ｉ ｉ ｅ ｏ ｎ— ｏａ ｄ Ａ ｏ ｔｃ Ｔ ａｎ Ｐｒ ｅ ｔｏｎ （ Ｔ Ｐ） Ａ ｓ ｔ ｍ ｎ ｕｒ ｎ ｍ ａ ｓ ｔ ａ ｉ ｎｄ ｄｉｃ ｓｎｇ ｔ ｅ ｉ ｐｐｒ ａ ｈｅ ｎ ｔ ｒ ｓ ｏ ａ ｅ ｙ， ｒ ｌａ ｉｉｙ， ｙｓ ｅ ｉ ｂａ ｓ ｒ ｎｓｔａ ｓ ｕｓ ｉ ｈｅ ｄ ｓｇｎ ａ ｏ ｃ ｓｉ ｅ ｍ ｆｓ ｆ ｔ ｅ ｉ ｂ ｌｔ ａ ｐｌｃ ｂｉｉｙ ｅ ｃ， ｔ ｓ ｐ ｐ ｒ ｐｒ ｐｏ ｅ ｎ Ａ Ｔ Ｐ ｃ ｎｓ ｒ ｔｏ ｃ ｍ ａ ｓ ｔ ｂｌ ｏ ｒ ｃ ｕｎ ｒ ＇ — ｐ ｉａ ｌ ｔ ｔ ｈｉ ａ ｅ ｏ ｓ ｓ ａ ｏ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｓ ｈｅ ｕｉａ ｅ ｆ ｒ ｏｕ ｏ ｔ ｙｓ ｕｒ ｂ ｎ ｍ ａ ｓ ｔ ａ ｉ． ａ ｓ ｒ ｎｓｔ Ｋｅ ｒ ： Ｕ ｒ ａ ｍ ａ ｓ ｒ ｎ ｉ ， Ａ ｕｔ ａ ｉ Ｔ ｒ ｉ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｙ ｗｏ ｄｓ ｂｎ ｓ ｔ ａ ｓ ｔ ｏｍ ｔｃ ａｎ ｏ ｅ ｔｏｎ （Ａ Ｔ Ｐ ）， Ｏ ｎ ｂ ｒ ｅ ｉ ｅ ， — ｏａ ｄ ｑｕ ｐｍ ｎｔ
显 示 模 块 和 记 录 模 块 ， 还 能 够 根 据 自身 和 其 它 模 块 的 白检 和 故 障 情 况 实 现 控 制 功 能 的 主 备 机 切 换 。
驾 驶 模 式 列 车 工 况
主机 Ｂ
ｒ ＿ ．
摔 盒Ｌ－丽 制 ｛ ＿
４ 输 入 输 模 块 。 该 模 块 采 集 列 牛 的 驾 驶 模 ． 式 及 相 关 手 柄 位 置 等 列 车 参 数 ， 确 定 列 乍运 行 控 制 模 式 ， 实 现 外 部 电 压 信 号 和 系 统 的 电 位 隔 离 和 电 平 转换 功 能 。 ５ 电 源 变 换 模 块 。 该 模 块 将 机 乍 用 的 １０ ． １Ｖ 电 源 转 换 成 系 统 所 需 的 多 路 电 源 ，实 现 机 乍 电 源 到 ＡＴ 电 源 的 转 换 ，提 供 安 全 可 靠 的 电 源 输 ｝ 该 Ｐ Ｈ。
主 机 是 ＡＴＰ 系 统 的 核 心 ， 完 成 地 面 信 息 译
码 、列 车速度 测试 、控 制模 式确 定 、列 车制 动命令 的输 出 、信息 记 录及 系统 自检等 功 能 。 １ 地面信 息 译 码模 块 。负 责地 面 无绝 缘 轨 道 ．
电 路 连 续 信 息 接 收 及 译 码 ，并 把 译 码 结 果 作 为 列 车
参 考 文 献
１ 赵 志 熙 ．计 算 机 联 锁 系统 技 术 ［ ． 京 ： 国 铁 道 出 版 Ｍ］ 北 中
社 ， ０ ２ ２０．
２ 邹 逢 兴 ．计 算 机 应 用 系统 的 故 障 诊 断 与 可 靠 性 技 术 基 础 ［ ． 京 ： 等 教 育 出版 社 ，０ ２ Ｍ］ 北 高 ２０．
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２０ ０５ 任
铁 道 通 信 信 号
ＲＡＩ ｗ ＡＹ Ｉ ｌ Ｓ ＧＮＡＩ ＮＧ ＆ ＣＯＭ Ｍ Ｕ ＮＩ Ｉ Ｉ ＣＡＴＩ ＯＮ
２ ００５
第 ４ ｌ卷
增 刊
Ｖ ｏ１４１ Ｓｕｐｐ ｅ ｅｎ ． ｌｍ ｔ
城轨列车超速防护系统（Ｔ ） Ａ Ｐ车载设备设计原理及实现
Ｓａ ｅ ｙ， Ｒｅｉ ｂｉｉｙ， ＡＰＰ ｉ ａ ｉｉｙ ｆｔ ｌａ ｌ ｔ ｌｃ ｂ ｌｔ
列 车超 速 防 护 系统 （ 简称 ＡＴＰ 是许 多 高 速 ）
铁 路 发 达 国 家 已经 广 泛 采 用 的 设 备 ，也 是 我 国 高 速 铁 路 建 设 以 及 地 铁 和 城 市 轻 轨 交 通 所 急 需 的 安 全 设 备 。 随 着 中 国 铁 路 运 营 速 度 的 不 断 提 高 以 及 城 市 轨
３ 邬 宽 明 ．现 场 总 线 技 术应 用选 编 （ ３ 北 京 ： 京 航 空 航 Ｍ ． 北 天 大 学 出版 社 ， ０ ３ ２０．
４ 结ห้องสมุดไป่ตู้束 语
北 京 铁 路 信 号 工 厂 与 全 路 通 信 信 号 研 究 设 计 院
４ 李 伯 成 ．微 型 计 算 机 原 理 及 接 口 技 术 （ ． 北 京 ：清 Ｍ３ 华 大 学 出版 社 ，２ ０ ． ０５ ５ 何 文 卿 ．６ ０ ５ ２电 气 集 中 电 路 （ ． 北 京 ： 中 国 铁 道 出 Ｍ３
２个 主机 箱 ，信 号 传 感 器 感 应 轨 道 上 的 信 号 电 流 ， 把地 面信 号送 到 ＡＴＰ主机 的地 面信 息译 码模 块 。
２ ３ 速 度 传 感 器 ．
提 供 列车运 行 速度信 息 。每 套 系统需 要 在机 车 两 侧 ２个不 同 的车轴 上各 安装 ２ 速 度传 感器 ，用 个 于测试 列 车 的运 行 速 度 ，以 降 低 共 模 故 障 的风 险 性 。速 度传 感器 送 出脉 冲信 号给测 速模 块 ，测 速模
限制 速度 信息 ，传 送给 列 车速度 控制模 块 。 ２ ．测速模 块 。负 责 测 试 列 车 的 实 际 运 行 速 度
和 走 行 距 离 ， 列 车 速 度 是 判 决 列 车 运 行 状 态 ，作 出
是 否制 动 的主 要依据 ，所 以该 模块 要实 现测 速 传感