1、交通運輸信號 2交通運輸信號教材第一章 城市軌道交通信號概述 第二章 信號與運營 第三章 信號基礎設備 第四章 信號基礎設備軌道電路 第五章 聯鎖設備第六章 列車自動控制（ATC）系統基本原理 第七章 基于軌道電路的ATC系統 第八章 CBTC系統 第二部分ATP子系統基本原理ATP子系統基本原理ATP的概念ATP子系統（以下稱為ATP系統）即列車運行超速防護或列車運行速度監督。是保證行車安全、防止列車進入前方列車占用區段和防止超速運行的設備。ATP負責全部的列車運行保護，是列車安全運行的保障。ATP設備的組成ATP設備的組成（包括車載設備和軌旁設備）車載ATP設備設于控制站的軌旁單元設于線路

2、上各軌道電路分界點的調諧單元與ATS、ATO、聯鎖設備的接口設備 以數字音頻軌道電路方式的ATP系統為例，ATP系統功能可分為ATP軌旁功能列車檢測功能（負責根據各軌道區段的“空閑”或“占用”情況，檢測列車的位置）ATP傳輸功能ATP車載功能ATP系統的主要功能ATP軌旁功能ATP軌旁功能負責列車安全間隔和生成報文，完成對列車安全運行授權許可的發布和報文的準備，這些報文包括安全、非安全和信號信息等。ATP軌旁功能ATP軌旁功能又分為：列車安全間隔功能 列車安全間隔功能負責保持列車之間的最小安全距離，還負責發出運行授權（行車憑證）。只要在進路已經排列，聯鎖功能中才發出列車運行授權，準許列車進入進

3、路。報文生成功能 從各種ATP軌旁功能里接收請求，完成整理數據、準備和格式化要傳送到ATP車載設備的報文，并決定傳輸方向。ATP軌旁功能報文由變量和包含在各變量中的數據結合而成，每個變量由下列三個來源編輯而成：編入ATP軌旁單元的固定數據，包括速度限制；可依據進路排列和軌道區段占用狀態等，從有限的預設選項中選擇的可轉換數據；ATS功能的可變數據，若沒有該可變數據，可使用編入到ATP軌旁單元的缺省值。 報文的長度和內容會隨環境狀態的不同而變化ATP軌旁功能ATP傳輸功能ATP傳輸功能負責發出報文信號，包括報文和ATP車載設備所需要的其他數據。音頻軌道電路電流以二進制編碼順序調制。當音頻軌道電路顯

4、示軌道區段空閑，二進制編碼順序為音頻軌道電路設備內預設的順序。當音頻軌道電路顯示軌道區段占用，二進制編碼順序為ATP報文產生功能生成相應的報文。對于每個占用的音頻軌道電路產生單獨的報文。ATP傳輸功能就地對車傳輸而言，音頻軌道電路電流必須由軌道區段末端，迎著列車運行的方向注入。對雙向運行的線路，送電點及傳輸方向必須根據列車的運行方向轉換。轉換傳輸方向所需的信號由ATP軌旁功能中的報文發生功能發出。ATP傳輸功能ATP車載功能ATP車載功能負責列車安全運行，并提供信號系統和司機間的接口。車載功能由下列子功能組成：ATP命令解碼、ATP監督功能、ATP服務自診斷功能，ATP狀態功能、速度距離功能，

5、以及司機人機接口（MMI ）功能。ATP車載功能ATP車載功能ATP車載功能（1）ATP命令解碼軌旁音頻軌道電路將格式化的數據傳送到車上，車載ATP設備要將報文解碼，以實現各種ATP功能。ATP車載功能（2）ATP監督功能ATP監督負責保證列車運行的安全。各監督功能管理列車安全的一個方面，并在它自己的權限內產生緊急制動；所有的監督功能，在信號系統范圍內提供了最大可能的列車防護。各種監督功能之間的操作是獨立的，且同時進行。ATP監督包括：速度監督、方向監督、車門監督、緊急制動監督、后退監督、報文監督、設備監督等。ATP車載功能ATP車載功能速度監督功能速度監督功能是超速防護的基礎，是最重要的功能

6、。它由7個速度監督子功能組成。ATP車載功能ATP車載功能RM模式SM、ATO和AR模式SM、ATO和AR模式SM或ATO模式方向監督功能方向監督功能的作用是監督列車在“反方向”運行中的任何移動，如果此方向的移動距離超過規定值，那么就會實施緊急制動。ATP車載功能車門監督功能如果檢測到列車在移動，而車門沒有鎖在關閉狀態，車門監督功能就會實施緊急制動，除了被抑制，車門監督功能在所有駕駛模式中都有效。ATP車載功能緊急制動監督功能緊急制動監督功能保證接收到緊急制動報文時在最短距離內停車。在SM、ATO和AR模式中，緊急制動監督功能連續有效，在RM模式中無效。在站臺按下緊急停車按鈕，緊急停車命令會立

7、即生成。ATP車載功能后退監督后退監督功能防止列車后退時超過某特定的距離。（3 m）。假如超過此距離列車將通過ATP實施緊急制動，確保列車不后退。ATP車載功能報文監督功能報文監督功能是監測從ATP傳輸功能接收到的報文。如果檢測出傳輸報文中斷持續超過規定時間（如3s），或在這個期間列車運行超過一規定距離（一般為10 m），會觸發一個緊急制動。ATP車載功能設備監督功能設備監督功能是用來監控ATP車載設備的正常工作，確保當設備故障時的安全，列車不經檢查是不允許運行的。一旦ATP車載設備被檢測出故障，就會啟動緊急制動直到列車停下來。此時司機使用故障開關強制關閉ATP功能，然后按照控制中心的指揮人工

8、駕駛列車。ATP車載功能（3）ATP服務自診斷功能負責采集、存儲、記錄、調用列車數據、狀態信息，為ATP監督提供服務，完成ATP車載設備的自診斷。ATP車載功能（4）ATP狀態功能在列車有電的情況下，ATP車載單元可能處于三種狀態中的一種：激活的、等待的、待用的、備用的。其中備用狀態是暫時的狀態。ATP車載功能（5）速度距離功能速度距離功能基于測速單元的輸入，負責測定列車的運行速度、運行距離和運行方向。ATP車載功能（6）司機人機接口（MMI )功能MMI提供信號系統與司機的接口。借助于MMI，司機可以按照ATP系統的指示運行。MMI向司機顯示實際速度、最大允許速度，以及ATP設備的運行狀態。

9、另外顯示列車運行時產生的重要故障信息，在某些情況伴有音響警報（例如超過了最大允許速度）。司機人機接口功能包括司機顯示功能和司機外部接口。ATP車載功能ATP系統的技術要求1ATP系統的基本要求（1）ATP系統應由列車自動防護的軌旁設備、車載設備和控制區域內的聯鎖設備組成；聯鎖設備屬于安全系統并納入ATP系統為典型的系統分類方式。（2）城市軌道交通必須配置ATP系統，其系統安全失效率指標應優于10-9/h。（3）閉塞分區的劃分或列車運行安全間隔，應通過列車運行模擬確定，并經列車實際運行校驗。（4）城市軌道交通的ATP系統應采用連續式控制方式。（5）城市軌道交通宜采用計算機聯鎖設備。ATP系統的技

10、術要求2. ATP車載設備的技術要求 ATP車載設備在滿足ATP系統基本要求外，還應符合下列規定：（1）ATP系統導致列車停車為最高的安全準則。（2）ATP車載設備的車內信號應是行車的主體信號。（3）ATP執行強迫停車控制時，應切斷列車牽引，列車停車過程不得中途緩解；ATP執行的強迫停車控制，包括全常用制動或緊急制動控制等不同方式，但最終控制模式應為緊急制動控制。（4）車載信號設備與車輛接口電路的布線應與其主回路等環節的高壓布線分開敷設并實施防護；與車輛電器的接口應有隔離措施。ATP車載設備的技術要求3ATP地面設備的技術要求 ATP地面設備在滿足ATP系統基本要求外，還應符合下列規定：（1）

11、ATP地面設備宜采用報文式無絕緣軌道電路或適用于其他準移動閉塞、移動閉塞ATC系統的地面設備，也可采用模擬式移頻軌道電路。（2）ATC控制區域宜采用無絕緣軌道電路，道岔區段、車輛段及停車場線路可采用有絕緣軌道電路。（3） ATP地面設備向ATP車載設備傳送的允許速度指令或線路狀態、目標速度、目標距離等信息，應滿足ATP車載設備控制方式和控制精度的需要。ATP地面設備的技術要求ATP的基本工作原理1.列車檢測2.列車自動限速3.目標速度和目標距離4.制動模式5.測速與測距6.速度限制7.常用制動和緊急制動8.停站9.車門控制ATP的基本工作原理ATP的基本工作原理1列車檢測采用軌道電路等作為列車

12、檢測設備。當軌道電路區段空閑時，發送軌道電路檢測電碼，此時軌道電路的功能是檢測是否空閑，檢測結果送往聯鎖裝置。ATP的基本工作原理2.列車自動限速連續式ATP系統利用數字音頻軌道電路，向列車連續地發送數據，允許連續監督和控制列車運行。對于ATP，在軌旁無需其他傳輸設備。ATP的基本工作原理ATP軌旁單元從聯鎖和軌道空閑檢測系統獲得駕駛指令，形成計劃數據后傳輸至ATP車載設備。駕駛指令主要包括目標坐標（目標速度和目標距離）、最大允許線路速度和線路坡度。ATP車載設備通過此數據計算現有位置的列車允許速度。駕駛列車所需的數據經由司機室顯示器指示給司機。實際的列車速度和駛過的距離由測速裝置連續進行測量

13、。ATP的基本工作原理ATP車載設備列車實際速度與列車允許速度進行比較。當列車速度超過列車允許速度時，ATP的車載設備就發出制動命令，發出報警后控制列車進行常用全制動或實施緊急制動，使列車自動地制動；當列車速度降至ATP所指示的速度以下時，便自動緩解。而運行操作仍由司機完成。數據接收，數據分析，數據比較，控制制動ATP的基本工作原理3.目標速度和目標距離ATP軌旁設備向在其控制范圍內的列車分配一個“目標距離”，再由軌道電路生成代碼，通知列車前方有多少個未占用的區段，接著，車載ATP車載設備調用存儲器里的信息，決定在列車任何時刻列車的運行速度和可以運行的最遠距離，確保在抵達障礙物或限制區之前安全

14、停車。ATP的基本工作原理圖中編碼僅表示列車B前方未被占用的軌道電路的數目。列車B所在的區段標記為4，這代表在到達阻礙或限制區之前，前方有4個空閑的軌道區段。列車B可獲得其精確的位置，這一信息與保存在ATP和ATO設備存儲器中的線路圖數據相結合，可推算出列車的最大安全距離或目標距離。這樣，列車B就能安全地進入列車A所占用的軌道區段之后方的空閑軌道區段。ATP的基本工作原理4.制動模式 列車制動控制模式分為分級制動模式和一級制動模式。（1）分級制動分級制動是以閉塞分區為單元，根據與前行列車的運行距離來調整列車速度，各閉塞分區采用不同的低頻頻率調制，指示不同的速度等級，在此基礎上確定限速值。分級制

15、動模式又分為階梯型和曲線型。ATP的基本工作原理階梯式分級制動模式俗稱大臺階式。它將一個列車全制動距離劃分為3一4個閉塞分區，每一閉塞分區根據與前行列車的距離來確定限速值。當列車速度高于檢查值時，列車自動制動。其為滯后監督方式，即在閉塞分區出口才監督是否超速，所以為確保安全，必須設有“保護區段”。固定閉塞制式的ATC通常采用階梯式分級制動模式。ATP的基本工作原理 階梯式分級制動模式雖然構成較為簡單，但具有較多缺點：設有防護區段，會影響通過能力；列車接近前方列車時遇到“保護區段”，司機難以區分哪一個閉塞分區有車占用，容易造成混亂；由于其在閉塞分區出口處才給出下一閉塞分區的允許入口速度，司機有時

16、會措手不及；列車在進站信號機前停車或進站停車時，司機怕“撞墻”引起緊急制動，往往要壓低速度運行，影響運輸效率。ATP的基本工作原理速度一距離模式曲線制動模式。模式曲線是根據該閉塞分區提供的允許速度值以及列車參數和線路常數由車載計算機計算出來的（或將各種制動模式曲線儲存調用）。準移動閉塞制式的ATC通常采用曲線式分級制動模式。ATP的基本工作原理（2）一級制動一級制動是按目標距離制動的。根據距前行列車的距離或距運行前方停車站的距離，由控制中心根據目標距離、列車參數和線路參數計算出列車制動模式曲線，或由車載計算機予以計算，按制動模式曲線控制列車運行。信息傳輸有數字編碼軌道電路傳輸和無線傳輸兩種方式

17、。移動閉塞制式的ATC通常采用一級制動模式。ATP的基本工作原理5測速與測距確定車輛速度和位置是車載設備關鍵、重要的功能。（1）測速列車運行速度的測量非常重要，列車實際運行速度是速度控制的依據。該速度值的準確和精度直接影響調速效果。測速有車載設備自測和系統測量兩種方法。車載設備自測有測速發電機、路程脈沖發生器、光電式傳感器和霍爾式脈沖轉速傳感器等，它們安裝在無動力車輛的輪軸上。系統測量有衛星測速和雷達測速等方法。ATP的基本工作原理測速發電機。早期采用測速發電機測速。測速發電機安裝在車輪軸頭上，它發出的電壓與車速成正比，該電壓經處理后產生模擬量和數字量兩個輸出，分別用來驅動速度表和進入車上主機用于速度比較。測速發電機簡單，但在低速范圍內精度較差，可靠性也不高。ATP的基本工作原理路程脈沖發生器。其核心部件是一個16極的凸輪，隨著車輪的轉動，發生一系列脈沖，車速越快，脈沖數越多，只要在一定時間內記錄下脈沖的數目，即能換算成列車的實際速度。ATP的基本工作原理光電式傳感器。光電式傳感器應用光電傳感技術，它有一個多列光圈盤，隨著車輪的轉動，光線不斷地通過和被阻擋，使光電式傳感器產生電脈沖，記錄脈沖數目來測量車速。ATP的基本工作原理霍爾式脈沖轉速傳感器。車輪轉動時，使霍爾式傳感器產生頻率正比于車輪轉速