城市轨道交通信号与通信系统课件 单元5 列车自动防护系统
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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
2019/7/7
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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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7/7
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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12
地铁基础知识
❖ 运营电视监视系统 运营调度控制中心在实施列车调度、运
营管理和防灾控制指挥中，借助电视监视 系统，实时直观地了解线路运营和事故灾 害信息，使调度指挥人员能够在管理事件 的第一时间获取事件现场实时的直观资料， 从而能在最早时机做出控制反应。
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13
❖ 公安电视监视系统
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22
6、时钟系统
地铁基础知识
➢ 为地铁所有系统提供一统一的时间系统
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23
8、几个常用的概念
地铁基础知识
模拟通信：在电话通信中，用户线上传送的电信 号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变 化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续 的，这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模 拟信号的通信方式称为“模拟通信”。
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40
5-4 自动闭塞
地铁基础知识
❖ 如果全线分段铺设轨道电路，每段轨道电 路都设置信号，在列车占用该轨道电路线 路时，信号自动显示红灯；前一段线路信 号自动显示黄灯；再前一段线路信号自动 显示绿灯。
❖ 闭塞区段突破了“站”的限制，若车站区 间8Km，一段轨道电路1.3Km，理论上站间 可以同时有三列车。
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机车信号
地铁基础知识
❖ 在轨道交通线路中，由于站间距小、运营 线路条件差，仅仅靠机车信号显示、由司 机来控制机车是很难做到大密度运营的。
❖ 较为先进的轨道交通系统已摒弃了“用信 号显示指挥列车”的旧有概念，引进了ATC （Automatic Train Control）系统，司机台上 显示的是反映列车运营的状态。
❖ 确保列车运行的安全，防止追尾和冲突。
城市轨道交通通信信号系统 ppt课件
6
6.3 列车运行控制系统
6.3.3 列车运行控制系统的发展发向
ppt课件
1.大容量信息数字轨道电路技术
先进大容量的车-地信息传输以采用数字信息处理技术为基础的 数字轨道电路可以有效增加由地面向车载传输的信息量，大容 量信息数字轨道电路技术的研发是当前先进的列车运行控制系 统主要课题之一。
2.实时分布式系统
当列车处于自动驾驶模式时，车载ATO运用牵引和制动控制，实现
列车的自动运行。
29
ppt课件
6.3.6 列车自动驾驶（ATO）系统
30
ppt课件
6.3.7 列车自动监控（ATS）系统
ATS系统ATS系统是整个城市轨道交通系统的运营核心，其主要作用是 ：
（1）实现对列车运行及所控制的道岔、信号机等设备运行状态的监 督和控制；
(4)列车检测功能：一般由轨道电路完成。 (5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位
置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号 和列车位置数据，以优化列车运行。
11
ppt课件
6.3.4 列车自动控制（ATC）系统
2.ATC系统的水平等级
12
ppt课件
6.3.4 列车自动控制（ATC）系统
20
6.3.5 列车自动防护（ATP）系统
ppt课件
4.ATP系统的基本工作原理
（1）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。 （2）列车自动限速
ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全，还用于受曲线等线路条
我国正在编制中国列车运行控制系统（简称CTCS）的技术规范, 着手全力发展和装备列车运行控制系统。
6.3 列车运行控制系统
6.3.3 列车运行控制系统的发展发向
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1.大容量信息数字轨道电路技术
先进大容量的车-地信息传输以采用数字信息处理技术为基础的 数字轨道电路可以有效增加由地面向车载传输的信息量，大容 量信息数字轨道电路技术的研发是当前先进的列车运行控制系 统主要课题之一。
2.实时分布式系统
当列车处于自动驾驶模式时，车载ATO运用牵引和制动控制，实现
列车的自动运行。
29
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6.3.6 列车自动驾驶（ATO）系统
30
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6.3.7 列车自动监控（ATS）系统
ATS系统ATS系统是整个城市轨道交通系统的运营核心，其主要作用是 ：
（1）实现对列车运行及所控制的道岔、信号机等设备运行状态的监 督和控制；
(4)列车检测功能：一般由轨道电路完成。 (5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位
置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号 和列车位置数据，以优化列车运行。
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6.3.4 列车自动控制（ATC）系统
2.ATC系统的水平等级
12
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6.3.4 列车自动控制（ATC）系统
20
6.3.5 列车自动防护（ATP）系统
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4.ATP系统的基本工作原理
（1）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。 （2）列车自动限速
ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全，还用于受曲线等线路条
我国正在编制中国列车运行控制系统（简称CTCS）的技术规范, 着手全力发展和装备列车运行控制系统。
城市轨道交通通信信号系统 ppt课件
自动运行 功能：自动运行
定点停车 开关车门
谢谢观赏
城市轨道交通通信信号系统
城市轨道 交通信号
城市轨道交通的信号系统 ——列车自动控制（ATC）系统
列车自动防护（ATP）子系统 列车自动监控（ATS）子系统 列车自动运行（ATO）子系统
TC系统
ATC系统：列车按地面传送的速度（或距离）信息，自 动控制列车运行的信号设备。
后续列车根据与先行列车之间的距离和进路条件，在 车内连续地显示出容许的速度信息，或按设定的运行 条件达到容许速度的距离信息。
ATC 系统的组成
ATC 系统的设备组成 现场轨旁设备、车载信号设备、控制中心及车站信号设
备 ATC系统的功能组成 ATO、ATS、ATP
车载ATC
ATO——列车自动运行子系统
ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地 面信息实现对列车驱动、制动的控制。
使用ATO子系统后，可以使列车经常处于最佳运行 状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速， 因此明显提高了乘坐的舒适度，提高了列车准点 率及减少轮轨磨损。
ATO子系统与列车的再生制动相配合，可以节省电 能的消耗。
ATS——列车自动监控子系统
ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅 助行车调度人员对全线列车运行进行管理。
它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监 督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运 行图时及时做出反应（提出调整建议或者自动修 整运行图）。
根据上述信息，列车自动地控制运行速度，进行超速 防护，确保列车高效、安全的运行。
城市轨道交通ATC系统的特点
传统信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来 传递不同的行车命令，这种制式基本上是依赖司 机进行速度控制和调整，依靠司机保证行车安全。
第05章-列车自动防护ATP系统PPT课件
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 15
②里程脉冲发生器。其核心部件是一个16极的 凸轮，随着车轮的转动，产生一系列脉冲，车速越 快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲的 数目，即能换算成列车的实际速度。
③光电式传感器。光电式传感器应用光电传感 技术，它有一个多列光圈盘，随着车轮的转动，光 线不断地通过和被陧挡，使光电式传感器产生电脉 冲，记录脉冲数目来测量车速。
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 20
5.4 ATP系统的控制模式及原理
5.4.1 阶梯式分级制动控制模式 阶梯式分级制动控制模式是以固定闭塞分
区为单元，各闭塞分区采用不同的低频频率调
制，指示不同的控制限制速度等级。
阶梯式分级制动控制模式俗称大台阶式， 速度控制限制曲线如图5-2所示。它将一个列车 全制动距离划分为若干个（一般3～4个）固定 闭塞分区单元，每一闭塞分区根据与前行列车 的距离来确定限速值。当列车实际速度高于检 查值时，列车自动制动。这种控制方式的制动 曲线呈阶梯状，故称速度阶梯分级控制模式。 固定闭塞制式的ATC系统通常采用阶梯式分级 制动模式。
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。
①测速发电机。测速发电机安装在车轮轴头 上，它发出的电压与车速成正比，该电压经处 理后产生模拟量和数字量两个输出，分别用来 驱动速度表和进入车上主机用于速度比较。测 速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可 靠性也不高。
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里程脉冲发生器。其核心部件是一个16极的 凸轮，随着车轮的转动，产生一系列脉冲，车速越 快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲的 数目，即能换算成列车的实际速度。
③光电式传感器。光电式传感器应用光电传感 技术，它有一个多列光圈盘，随着车轮的转动，光 线不断地通过和被陧挡，使光电式传感器产生电脉 冲，记录脉冲数目来测量车速。
信号与通信概论 第5章列车自动防护（ATP）系统 20
5.4 ATP系统的控制模式及原理
5.4.1 阶梯式分级制动控制模式 阶梯式分级制动控制模式是以固定闭塞分
区为单元，各闭塞分区采用不同的低频频率调
制，指示不同的控制限制速度等级。
阶梯式分级制动控制模式俗称大台阶式， 速度控制限制曲线如图5-2所示。它将一个列车 全制动距离划分为若干个（一般3～4个）固定 闭塞分区单元，每一闭塞分区根据与前行列车 的距离来确定限速值。当列车实际速度高于检 查值时，列车自动制动。这种控制方式的制动 曲线呈阶梯状，故称速度阶梯分级控制模式。 固定闭塞制式的ATC系统通常采用阶梯式分级 制动模式。
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。
①测速发电机。测速发电机安装在车轮轴头 上，它发出的电压与车速成正比，该电压经处 理后产生模拟量和数字量两个输出，分别用来 驱动速度表和进入车上主机用于速度比较。测 速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可 靠性也不高。
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
城市轨道交通通信信号系统资料课件
有线通讯系统
有线通讯系统是城市轨道交通通讯系 统的另一重要组成部分，主要用于车 站、车辆段和控制系统之间的通讯。
有线通讯系统还包括交换机、路由器 等网络设备，用于构建城市轨道交通 通讯网络。
有线通讯系统采用有线介质（如光纤 、同轴电缆等）作为传输介质，实现 车站、车辆段和控制系统之间的语音 、数据和图像的传输。
城市轨道交通通讯信号系
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
统资料课件
• 城市轨道交通通讯信号系统概述 • 城市轨道交通通讯系统 • 城市轨道交通讯号系统 • 城市轨道交通通讯信号系统维护与安全保证 • 城市轨道交通通讯信号系统案例分析
目录
CONTENTS
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
系统结构
常见的有环形结构、星形结构、 树形结构和网状结构等，根据城 市轨道交通线路的实际情况选择 合适的结构情势。
系统发展历程与趋势
发展历程
城市轨道交通通讯信号系统经历了从模拟信号到数字信号， 从固定闭塞到移动闭塞的技术革新，不断提高系统的可靠性 和效率。
发展趋势
未来城市轨道交通通讯信号系统将朝着智能化、自动化、安 全性和可靠性更高的方向发展，同时重视节能环保和可持续 发展。
案例分析
上海地铁在通讯信号系统的建设过程中，重视技术创新和自主研发，形成了具有自主知识产权的核心技 术体系，为我国城市轨道交通通讯信号系统的建设提供了有益的借鉴。
广州地铁通讯信号系统案例
要点一
概述
广州地铁通讯信号系统是广州市城市 轨道交通的重要组成部分，为市民提 供安全、高效、便利的出行服务。
要点二
城轨交通信号系统-简介 ppt课件
可以达到较好的节能效果，乘客的乘坐舒适度也可得到相应提高。
属于上世纪90年代技术水准
不足：
准移动闭塞系统是各公司的独立开发的，硬件及软件的差异很大，很难 实现兼容。 并且对相关专业接口的差异性，设计相对困难。
使用经验：
上海地铁2号线、天津津滨快速轨道交通线引进美国USSI公司；深圳地 铁一期工程、广州地铁1号线、2号线引进德国SIEMENS公司、上海3、 4号线（明珠线）引进法国ALSTOM公司、应用于西班牙马德里地铁和 英国伦敦地铁Jubilee新线英国西屋公司的ATC系统。
司机丧失警惕越过红灯，车载控制器会通过轨旁设
备接收到的信息触发紧急制动，以保证了运行的安
全。
PPT课件
13
4.3 后备系统原理示意图
实际列车速度曲线 (ATO curve)
ATP曲线
限速
安全防护距离 （约25~30m）
预告功能信标
*
F
停车点
防护区段 *
PPT课件
14
5. 信号系统国产化
5.1 信号国产化方案
加拿大温哥华“天车线”、拉斯维加斯的NOMORAIL 、香港KCRC西线铁路、 吉隆坡城市轻轨 、香港迪斯尼线
新加坡东北线 (ALSTOM)； 美国旧金山BART线（英国GE公司）。 目前国内使用的移动闭塞系统主要有：除武汉轻轨已开通外，北京地铁环线改造、
北京机场线采用阿尔斯通公司的系统，上海地铁8、6、9号线、广州地铁3号线、 北京地铁10号线采用的阿尔卡特公司的系统和广州地铁4、5号线和北京地铁4号 线使用的SIEMENS公司的系统都是正在实施阶段。
PPT课件
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移动闭塞ATC系统连续曲线速度控制示意图
速度
属于上世纪90年代技术水准
不足：
准移动闭塞系统是各公司的独立开发的，硬件及软件的差异很大，很难 实现兼容。 并且对相关专业接口的差异性，设计相对困难。
使用经验：
上海地铁2号线、天津津滨快速轨道交通线引进美国USSI公司；深圳地 铁一期工程、广州地铁1号线、2号线引进德国SIEMENS公司、上海3、 4号线（明珠线）引进法国ALSTOM公司、应用于西班牙马德里地铁和 英国伦敦地铁Jubilee新线英国西屋公司的ATC系统。
司机丧失警惕越过红灯，车载控制器会通过轨旁设
备接收到的信息触发紧急制动，以保证了运行的安
全。
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4.3 后备系统原理示意图
实际列车速度曲线 (ATO curve)
ATP曲线
限速
安全防护距离 （约25~30m）
预告功能信标
*
F
停车点
防护区段 *
PPT课件
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5. 信号系统国产化
5.1 信号国产化方案
加拿大温哥华“天车线”、拉斯维加斯的NOMORAIL 、香港KCRC西线铁路、 吉隆坡城市轻轨 、香港迪斯尼线
新加坡东北线 (ALSTOM)； 美国旧金山BART线（英国GE公司）。 目前国内使用的移动闭塞系统主要有：除武汉轻轨已开通外，北京地铁环线改造、
北京机场线采用阿尔斯通公司的系统，上海地铁8、6、9号线、广州地铁3号线、 北京地铁10号线采用的阿尔卡特公司的系统和广州地铁4、5号线和北京地铁4号 线使用的SIEMENS公司的系统都是正在实施阶段。
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移动闭塞ATC系统连续曲线速度控制示意图
速度
《城市轨道交通通信与信号》课件05列车自动控制系统
7
任务一 了解列车自动控制系统
2．ATC系统的构成 1）按设备功能划分
按设备功能划分，ATC系统主要由列车自动防护（ATP） 系统、列车自动驾驶（ATO）系统、列车自动监控（ATS）系 统构成。
ATP系统：它的主要作用是防止列车追尾和冲突事故， 并控制列车的运行速度不超过允许的最高速度。
8
任务一 了解列车自动控制系统
图5-2 固定闭塞式ATC示意图
11
任务一 了解列车自动控制系统
拓展视野
为了防止列车发生相撞和追尾事故，确保区间行车安 全而采取一定措施的方法称为行车闭塞法，简称闭塞。闭 塞的基本原则是在一个区间或闭塞分区内任何时刻只允许 有一列车运行。行车闭塞法有人工闭塞、半自动闭塞和自 动闭塞三种。其中，半自动闭塞是我国铁路广泛采用的一 种闭塞方式；自动闭塞是城市轨道交通常用的闭塞方式。
2
Hale Waihona Puke 知识目标1熟悉ATC系统的组成及基本功能。
2
熟悉ATP系统的设备组成及基本功能。
3
熟悉ATS系统的设备组成及基本功能。
4
熟悉ATO系统的设备组成及基本功能。
熟悉基于通信的列车控制系统（CBTC系统）
5
的功能和特点。
3
技能目标
1
会使用ATP系统设备。
2
会操作ATS系统。
4
任务一
工作任务
了解列车自动控制系统
图5-3 准移动闭塞式ATC 13
任务一 了解列车自动控制系统
提示
准移动闭塞可改善列车速度控制，缩小列车安全 间隔，提高线路利用效率，但没有完全突破轨道电路 的限制。
14
任务一 了解列车自动控制系统
3．移动闭塞式ATC 如图5-4所示，移动闭塞式ATC的特点是前后两车均采用移动
任务一 了解列车自动控制系统
2．ATC系统的构成 1）按设备功能划分
按设备功能划分，ATC系统主要由列车自动防护（ATP） 系统、列车自动驾驶（ATO）系统、列车自动监控（ATS）系 统构成。
ATP系统：它的主要作用是防止列车追尾和冲突事故， 并控制列车的运行速度不超过允许的最高速度。
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任务一 了解列车自动控制系统
图5-2 固定闭塞式ATC示意图
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任务一 了解列车自动控制系统
拓展视野
为了防止列车发生相撞和追尾事故，确保区间行车安 全而采取一定措施的方法称为行车闭塞法，简称闭塞。闭 塞的基本原则是在一个区间或闭塞分区内任何时刻只允许 有一列车运行。行车闭塞法有人工闭塞、半自动闭塞和自 动闭塞三种。其中，半自动闭塞是我国铁路广泛采用的一 种闭塞方式；自动闭塞是城市轨道交通常用的闭塞方式。
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Hale Waihona Puke 知识目标1熟悉ATC系统的组成及基本功能。
2
熟悉ATP系统的设备组成及基本功能。
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熟悉ATS系统的设备组成及基本功能。
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熟悉ATO系统的设备组成及基本功能。
熟悉基于通信的列车控制系统（CBTC系统）
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的功能和特点。
3
技能目标
1
会使用ATP系统设备。
2
会操作ATS系统。
4
任务一
工作任务
了解列车自动控制系统
图5-3 准移动闭塞式ATC 13
任务一 了解列车自动控制系统
提示
准移动闭塞可改善列车速度控制，缩小列车安全 间隔，提高线路利用效率，但没有完全突破轨道电路 的限制。
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任务一 了解列车自动控制系统
3．移动闭塞式ATC 如图5-4所示，移动闭塞式ATC的特点是前后两车均采用移动
《城市轨道交通信号与通信系统》课件
3.轨旁指示标志
轨旁指示标志是在线路上提醒 司机注意或者是在施工时临时加入 的部分需要注意的信息。
4.手信号
手信号多在信号设备故障或者 是特殊的运营时段等情况下使用， 手信号员必须手持信号旗或手提信 号灯发出手信号。
手信号的使用
手信号的使用
7
任务一 信号机
一、信号机的种类
城市轨道交通采用色灯 信号机，以其显示灯光的颜 色、数目和亮灯的状态来表 示信号。色灯信号机有高柱 和矮柱２ 种。 高柱信号机 安装在钢筋混凝土信号机柱 上，主要使用在需要显示距 离远、观察位置明显的地方， 如车辆段的进段、出段信号 机，矮柱信号机安装在信号 机水泥地基上。
手信号的使用
色灯信号机
8
任务一 信号机
透镜色灯信号机
透镜式色灯信号机的种类有:高柱(安装在钢筋混凝土信号机柱上，由机柱、机构、托架、梯子 组成)、矮柱(安装在信号机水泥地基上)、单机构(单显示、双显示、三显示)、双机构(四显示、五显 示，还可以带引导信号、容许信号机构和进路表示器)。
图1-2 透镜式色灯信号机 9
图1-3 LED色灯信号机 10
任务一 信号机
二、信号机点灯电路
控制信号机灯光显示的电路称为信号机点灯电路， 城市轨道交通信号机点灯电路一般仍然采用了继电电路， 通过室内控制设备对有关继电器的驱动和采集，实现对地面信号机的控制和监督， 以调车信号机点灯电路为例， 如图1-4所示。
图1-4 调车信号机点灯电路 11
减速器
动大齿轮，减速103∶27，
第２ 级为行星传动式，减速比
为41∶１，其总的减速
比,103/27×41/1 ＝156.4
传动装置包括有减速齿轮、输入轴、减速器、 输出轴、起动片、主轴，起动片是介于减速器与 主轴间的传动媒介， 它连接输出轴与主轴ꎬ利用
轨旁指示标志是在线路上提醒 司机注意或者是在施工时临时加入 的部分需要注意的信息。
4.手信号
手信号多在信号设备故障或者 是特殊的运营时段等情况下使用， 手信号员必须手持信号旗或手提信 号灯发出手信号。
手信号的使用
手信号的使用
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任务一 信号机
一、信号机的种类
城市轨道交通采用色灯 信号机，以其显示灯光的颜 色、数目和亮灯的状态来表 示信号。色灯信号机有高柱 和矮柱２ 种。 高柱信号机 安装在钢筋混凝土信号机柱 上，主要使用在需要显示距 离远、观察位置明显的地方， 如车辆段的进段、出段信号 机，矮柱信号机安装在信号 机水泥地基上。
手信号的使用
色灯信号机
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任务一 信号机
透镜色灯信号机
透镜式色灯信号机的种类有:高柱(安装在钢筋混凝土信号机柱上，由机柱、机构、托架、梯子 组成)、矮柱(安装在信号机水泥地基上)、单机构(单显示、双显示、三显示)、双机构(四显示、五显 示，还可以带引导信号、容许信号机构和进路表示器)。
图1-2 透镜式色灯信号机 9
图1-3 LED色灯信号机 10
任务一 信号机
二、信号机点灯电路
控制信号机灯光显示的电路称为信号机点灯电路， 城市轨道交通信号机点灯电路一般仍然采用了继电电路， 通过室内控制设备对有关继电器的驱动和采集，实现对地面信号机的控制和监督， 以调车信号机点灯电路为例， 如图1-4所示。
图1-4 调车信号机点灯电路 11
减速器
动大齿轮，减速103∶27，
第２ 级为行星传动式，减速比
为41∶１，其总的减速
比,103/27×41/1 ＝156.4
传动装置包括有减速齿轮、输入轴、减速器、 输出轴、起动片、主轴，起动片是介于减速器与 主轴间的传动媒介， 它连接输出轴与主轴ꎬ利用
第5章列车自动防护系统
第5章 列车自动防护系统目录第1节 ATP概述 (2)一、列车运行的几个基本概念 (2)第2节 ATP的设备组成 (4)一、列车自动防护系统车载设备组成 (4)1、车载设备主要组成 (4)二、列车自动防护系统地面设备 (8)1．点式应答器 (8)2．轨道电路 (9)3.计轴器 (11)第3节 列车自动防护系统主要功能 (12)第4节ATP的基本工作原理 (14)城市轨道交通的信号系统中,列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP) 系统是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,提高行车效率。
如果没有 ATP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。
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。
第1节 ATP概述ATP子系统，是ATC系统中确保列车运行安全、缩短行车间隔、提高行车效率的重要设备，它是ATC系统的核心;ATP子系统的性能优劣，是判断和选择ATC系统的关键。
ATP子系统由轨旁设备和车载设备构成。
一、列车运行的几个基本概念(1)列车起动和停车列车在人工驾驶时，列车驾驶员操作驾驶手柄，通过列车的牵引系统施加牵引力使列车向前加速行驶，或通过列车的制动系统施加制动力使列车减速行驶。
列车驾驶手柄平常放中间位置，将驾驶手柄从中间位置向前推时，列车向前加速行驶，越往前推施加的牵引力越大；将驾驶手柄从中间位置向后推时，列车减速行驶，越往后推施加的制动力越大。
(2)列车常用制动和紧急制动列车常用制动就是列车在正常行驶过程中，由列车的制动系统施加给列车的制动。
列车紧急制动就是列车在超速行驶，或遇到其他不正常会危及列车行车安全的情况时，对列车施加的制动。
(3)速度限制受轨道线路弯道、坡道、列车自身构造以及运营需求等因素的影响，列车只能在规定的速度范围内运行。
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
04
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
城市轨道交通列车自动控制系统课堂PPT
性制动。
.
5
三、ATC系统功能
7)实现与ATS的接口和有关的交换信息。 8)系统的自诊断、故障报警、记录。 9)列车的实际速度、推荐速度、目标速度、目标距离等信息的记录和 显示。 2.ATO系统 1)自动完成对列车的起动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高 的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。 2)在ATS监控范围的入口及各站停车区域(含折返线、停车线)进行车— 地通信，将列车有关信息传送至ATS系统，以便于ATS系统对在线列 车进行监控。
必要的信息，主要内容有列车到达时间、目的地及列车终到、末班列
车等。
10)数据记录、统计和打印：自动进行运行报表统计，并根据要求进
行显示打印。
11)与其他系统接口。
.
9
四、信号系统运营模式
1.ATS自动监控模式 2.调度员人工介入模式 3.列车出入车厂调度模式 4.车站现地控制模式 5.车厂控制模式
［知识要点］
1.掌握ATC系统在城市轨道交通信号系统中的作用。 2.掌握ATC系统的组成及基本功能。 3.掌握ATC系统与其他系统的接口。
.
1
1.保障行车安全 2.提高运营效率
一、ATC系统的作用
.
2
二、ATC系统构成
1.按设备功能划分 1)列车自动防护子系统(Automatic 2)列车自动运行系统(Automatic 3)列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，简称ATS)，主要作 用是对线路上运行的所有列车进行监督和管理，控制列车根据列车运 行图完成运营作业。 2.按设备安装位置划分 1)轨旁设备：包括线路上、信号设备室内信号设备，如图7-1中的车站 联锁、轨旁设备等； 2)车载设备：指安装在车上的信号设备，如图7-1中的车载ATP、车载 ATO等；
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ATP车载设备将地面传来的数据通过ATP接收装置接收 与预先储存的列车数据一起进行计算，得出列车的允许最大速度 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，超过速度，启 动报警和制动 ，ATP车载设备还通过与列车接口，将所得的速度信息传给DMI显示 向司机显示实际速度等信息，以及列车运行时产生的重要故障信息 借助TOD司机能按照ATP系统的指示运行，以保证安全
制动 模式
• 一级制动时按目标距离制动的。根 据前行列车的距离、目标距离、列 车参数和线路参数等，有计算机计 算出列车的制动曲线
• 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， 在此基础上确定限速值。分级制动 模式又分为阶梯型和曲线型
项目步骤
1 列车自动防护的作用和结构
项目步骤 5.1.1列车自动防护系统的作用
• 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是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全 的原则。
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
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 • 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
项目步骤 5.2.5ATP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。
运行中松开司机控制器、CM模式下尝试退行、长距离退行等 情况下，列车驾驶状态的改变。
– （1）速度监督功能 – （2）方向监督功能 – （3）后退监督 – （4）报文监督功能 – （5）车门释放功能
项目拓展 列车驾驶中ATP的作用
• 实训目的：熟悉在列车驾驶中ATP如何是实现对列车的安全防护 • 实训设备：模拟驾驶器 • 实训步骤：
• 初步感受模拟驾、运行中改变驾驶模式、
• 紧急制动是将压缩空气全部排入大气，使副风 缸内压缩空气很快推动活塞，施行制动，使列 车很快停下来。紧急制动时，列车冲击大，中 途不能缓解，直到停车
项目步骤 5.2.3测速与测距
• 测速是通过路程脉冲发生器、光电式传感器等完成的 • 测距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 • 固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储
３.安全要求:严格按照安全操作规程进行项目作业 ４.文明要求:自觉按照文明生产规则进行项目作业 ５.环保要求:努力按照环境保护要求进行项目作业
项目分析
列车在运行过程中，可能会出现因为司机操作失误等原因导致车辆 出现相撞等问题，那么在运行中我们所采取的方法是让机器设备来控制 车辆运行，不再依托于司机的驾驶，以做到安全和效率最大化，以及之 后的信息化和统一化等。
存着整条线路上的固定限速区信息决定了“目标距离”运 作模式下的可能给出的最优行车间隔。 • 限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被 降低
项目步骤 5.2.4车门控制
• 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稳且停车点的误差在允许范围以内
项目步骤 5.2.3制动模式
• 阶梯分级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
• 曲线分级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
• 一级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
常用制动和紧急制动
• 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。
– ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标 距离”
– 通知列车前方有多少个未占用的区段 – 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
项目步骤 5.2.2目标速度和目标距离
项目步骤 5.2.3制动模式
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
项目步骤
2 列车自动防护系统的功能
项目步骤 5.2.1列车超速防护
速度
V0:允许的最大速度
v3
V1，音响警报，司机减速到
v2
V0以下，一切正常
v1
V2，常用制动，降
v0
V 速到 0以下
V3，紧急制动，
直到停车
距离
项目步骤 5.2.2目标速度和目标距离
城市轨道交通信号与通信系统 （第2版）
2021/3/2
单元5 列车自动防护系统
1 项目描述 2 项目要求 3 项目分析 4 项目步骤 5 项目拓展
项目描述
城市轨道交通列车在线路上运行，都需要司机进行驾驶，会不会出现因为 司机操作失误等导致车辆相撞？
项目要求
１.时间要求:建议 4学时
２.质量要求: 掌握ATP系统的结构 掌握ATP的监督功能 紧急制动的特点 掌握DMI显示的意义 掌握ATP超速防护的处理 掌握列车驾驶中ATP对列车监督的实现
制动 模式
• 一级制动时按目标距离制动的。根 据前行列车的距离、目标距离、列 车参数和线路参数等，有计算机计 算出列车的制动曲线
• 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， 在此基础上确定限速值。分级制动 模式又分为阶梯型和曲线型
项目步骤
1 列车自动防护的作用和结构
项目步骤 5.1.1列车自动防护系统的作用
• 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是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障一安全 的原则。
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
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 • 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
项目步骤 5.2.5ATP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。
运行中松开司机控制器、CM模式下尝试退行、长距离退行等 情况下，列车驾驶状态的改变。
– （1）速度监督功能 – （2）方向监督功能 – （3）后退监督 – （4）报文监督功能 – （5）车门释放功能
项目拓展 列车驾驶中ATP的作用
• 实训目的：熟悉在列车驾驶中ATP如何是实现对列车的安全防护 • 实训设备：模拟驾驶器 • 实训步骤：
• 初步感受模拟驾、运行中改变驾驶模式、
• 紧急制动是将压缩空气全部排入大气，使副风 缸内压缩空气很快推动活塞，施行制动，使列 车很快停下来。紧急制动时，列车冲击大，中 途不能缓解，直到停车
项目步骤 5.2.3测速与测距
• 测速是通过路程脉冲发生器、光电式传感器等完成的 • 测距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 • 固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设备都储
３.安全要求:严格按照安全操作规程进行项目作业 ４.文明要求:自觉按照文明生产规则进行项目作业 ５.环保要求:努力按照环境保护要求进行项目作业
项目分析
列车在运行过程中，可能会出现因为司机操作失误等原因导致车辆 出现相撞等问题，那么在运行中我们所采取的方法是让机器设备来控制 车辆运行，不再依托于司机的驾驶，以做到安全和效率最大化，以及之 后的信息化和统一化等。
存着整条线路上的固定限速区信息决定了“目标距离”运 作模式下的可能给出的最优行车间隔。 • 限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被 降低
项目步骤 5.2.4车门控制
• 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稳且停车点的误差在允许范围以内
项目步骤 5.2.3制动模式
• 阶梯分级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
• 曲线分级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
• 一级制动
项目步骤 5.2.3制动模式
常用制动和紧急制动
• 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。
– ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标 距离”
– 通知列车前方有多少个未占用的区段 – 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
项目步骤 5.2.2目标速度和目标距离
项目步骤 5.2.3制动模式
项目步骤 5.1.2列车自动防护系统的结构
项目步骤
2 列车自动防护系统的功能
项目步骤 5.2.1列车超速防护
速度
V0:允许的最大速度
v3
V1，音响警报，司机减速到
v2
V0以下，一切正常
v1
V2，常用制动，降
v0
V 速到 0以下
V3，紧急制动，
直到停车
距离
项目步骤 5.2.2目标速度和目标距离
城市轨道交通信号与通信系统 （第2版）
2021/3/2
单元5 列车自动防护系统
1 项目描述 2 项目要求 3 项目分析 4 项目步骤 5 项目拓展
项目描述
城市轨道交通列车在线路上运行，都需要司机进行驾驶，会不会出现因为 司机操作失误等导致车辆相撞？
项目要求
１.时间要求:建议 4学时
２.质量要求: 掌握ATP系统的结构 掌握ATP的监督功能 紧急制动的特点 掌握DMI显示的意义 掌握ATP超速防护的处理 掌握列车驾驶中ATP对列车监督的实现