基于通讯的列车控制

第一篇：基于通讯的列车控制

基于通讯的列车控制(CBTC)系统的发展

作者：李毓璋 来源：www.xiexiebang.com －－ IEEE 6.www.xiexiebang.com －－ IEEE 7.www.xiexiebang.com －－ Transportation Systems Design

第二篇：列车通讯个人工作总结

列车通讯个人工作总结

2011年在车间主任和书记的领导下，在段各主管科室的指导、帮助下，我能够按照上级的要求，紧紧围绕“安全第一”的宗旨，带领车间管内各工区职工任劳任怨，尽心尽责全身心扑在工作上，较好全面地完成了上级交给的各项生产任务，实现了安全生产有序可控。现将去年来至今的主要工作总结如下：

一、努力学习，不断提高自身素质、管理能力。

在日常安全生产工作中，加强政治理论学习，通过重点学习增强了全面意识，大运输、大安全意识和群众观念，加深了对科学发展观和建设社会主义和谐社会的理解；工作中做到对事不对人，力求公平、公正；在平时虚心听取职工的各方面意见，耐心做好政策解释和宣传工作；在实践中不断提高判断处理问题的准确性和管理水平。

二、全力以赴，确保施工任务、春运安全。

1、精心组织确保重点施工任务的完成去年来我先后组织怀南到达场增加机待线施工、怀南站3800米的电缆大修任务，参与了管内到发楼电源屏大修施工、怀南到达场、到发场股道电码化施工、管内顶涵施工配合、锦溪桥等多处顶涵施工配合及电缆复旧工程，各项施工任务我都严格按照段合车间的要求，重重把好校核、审核关，施工前反复检查、试验，确保了施工的安全正点。为段安全生产做出了应有的贡献。

2、认真攻关，克服设备隐患

2011年来我通过认真分析、克服了机车移频信号掉码、到发楼25HZ电源屏局部电压接地、到达楼KZ电源接地、交分道岔区段轨道电压波动等影响设备正常使用的严重设备隐患，保证了行车安全。

3、严防死守，确保春运安全

2011年春运，为了确保集团公司、段领导要求，实现春运无故障。我严格按上级要求，在春运四十天内反复对重点设备地毯式检查，发现问题责任到人及时整改；对特别重点的列车进路设备采取亲自带队每天一次全面检查，并采取记名方式，认真组织节日期间的天窗作业，在大家的共同努力下，我们车间彻底打好了春运安全攻坚战，实现了零故障目标，并取得了全年故障率最低的好成绩。

三、严格要求，从严管理，做好队伍稳定工作。

在日常工作和生活中我能以党员的标准要求自己，认真执行各方面的要求和各项制度，对管内职工发生的两违现象从不放过，严格按要求规定从严考核，同时主动做好他们的思想工作，让他们真正认识到问题所在，不留心结。在工作中帮助他们，在生活中关心他们。

以上是我一年来做的一些主要工作，我深知在实际工作中生产中还存在很多不足，在今后的工作中我将克服不足，扎实工作，为段、车间安全生产做出应有贡献。

第三篇：电力系统及其自动化实验报告-列车控制

电力系统及其自动化实验

电力系统及其自动化实验报告5

一、实验目的

通过参观冯教授的实验室，了解列车运行的时序与牵引传动的原理及其仿真平台系统的组成，对牵引传动系统形成整体认识。

二、实验内容

1.列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台系统的组成

列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台如图1所示，以“列车运行”与“牵引传动”为核心，基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。

图1系统的组成

2.HLA技术的认识与各子系统的介绍

HLA（高层体系结构，High Level Architecture）是由美国国防部提出的新型分布式仿真框架。通过提供通用的、相对独立的运行支撑框架（RTI，Run Time Infrastructure），将应用层与其底层支撑环境功能分离，隐蔽各自的实现细节。使用户不需要关注底层通信的细节，只专注于专业方面的应用开发。

电力系统及其自动化实验

图2HLA平台

1)系统数据流图

系统各子节点之间的数据交互如图3所示，总控台负责发送仿真控制指令、管理系统时间推进、监控子系统的仿真运行状态，司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元（CCU）、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统和制动系统等作为车载运行子系统，与牵引供电系统及地面信号系统进行交互。

图3 2)总控台

总控台软件如图4所示，主要负责列车运行综合仿真平台的仿真过程控制，发送仿真同步并开始、仿真结束等指令，监控各个子系统与RTI的连接状态，并在仿真运行过程中向各个子系统发送仿真系统时间校对信号。

电力系统及其自动化实验

图4总控台

3)车载CCU 车载CCU(中央控制单元)如图5所示，负责整车级逻辑控制、牵引/制动力分配，状态数据/故障数据的采集处理和记录等工作，是高速列车的中枢神经。因而，针对CCU的功能细致分析，研究CCU的工作机制，数据/指令接口，设计相应的仿真模块，在对列车开展实验室环境下的仿真研究中有着重要意义。

车载CCU接收司机操纵指令（或ATO指令）、ATP指令，通过逻辑控制进行对列车牵引和制动指令的分配，保证列车的安全运行。

图5车载CCU

电力系统及其自动化实验

图6车载CCU逻辑控制部分仿真图

CCU诊断单元主要包括故障数据采集和分析模块、故障警报模块、故障记录模块以及故障处理措施模块。通过接收外部监测的信息，该单元能够实现故障的实时分析、预警，提供解决方案，是列车故障诊断系统中不可或缺的重要部分。

4)司控台

高速动车组司机控制台如图7所示，是司机室的重要组成部分，是用于人工驾驶时的列车操纵器。司机通过点击相应按钮与改变相关手柄级位，向综合仿真系统的其他子部（如CCU）发送驾驶指令。

图7司控台

电力系统及其自动化实验

5)制动系统

制动系统仿真软件模拟动车组的各级制动效果，并提供与综合仿真平台其他子系统额信息和指令交互接口。

制动系统接收司控台制动手柄级位或ATP/ATO装置发出的制动指令，通过制动控制计算，与牵引传动系统交互再生制动指令和反馈信息，确定列车各项制动参数。

6)牵引供电系统

牵引供电系统分别与综合仿真平台中的总控台、传动系统与车线耦合解算三大子系统产生数据交互。总控台向本模块发布仿真启动、暂停与终止指令；传动系统与车线耦合解算模块向本模块发布线路中运行列车的车型、车次、需求功率、位置、时间与速度；本模块综合以上信息对列车供电电压与实际发挥功率进行解算，并反馈给传动系统子模块。

图8牵引供电系统

7)牵引传动系统

在分布式仿真系统中，牵引传动系统在牵引工况时实现从受电弓获得电能，最后转化为牵引电机的机械能；再生制动工况时，实现牵引电机机械能转换为电能，经牵引变流器变换，输出电能质量合格的电能，回馈牵引供电网。

电力系统及其自动化实验

图9牵引传动系统

8)地面信号系统

地面设备主要功能是为列车的安全行驶提供数据支持和调度运行指令。车站列控中心负责控制轨道电路编码、信号机显示、有源应答器报文的存储和调用以及相邻车站列控中心之间的安全信息传输等。车站联锁根据列车进路信息，控制信号机、道岔等站内信号设备，使之具有一定的制约关系，确保列车在站内的行车安全。轨道电路负责检查列车是否完全进入轨道区段以及区段的空闲/占用情况，并不间断向列车传输前方空闲闭塞分区数量等信息。应答器向列车发送前方线路参数、限速及定位等数据。

9)车载ATP 车载ATP，即自动列车防护。主要接收来自地面信号系统的轨道电路信息、应答器信息。车载ATP根据地面应答器发送的信息实时绘制出前方两个应答器范围内的紧急制动曲线，最大常用制动曲线，和报警曲线。车载ATP将从列车解算模块接收到的车速信息与列车的防护曲线进行比较，如果列车速度超过W曲线，列车会发出警告，提示司机注意车速；若列车速度超过SBI曲线，会触发列车最大常用制动；若列车速度超过EBI曲线，则会触发列车紧急制动，迫使列车制动停车。

10)车载DMI、MMI 司机控制台人机交互界面(DMI)如图10(左一)，是列车在运行过程中司机实时监视列车运行各项指标的重要接口。司机根据DMI所显示的各项机车参数，并结合实际情况，向正在运行中的列车下达各项控制指令。

电力系统及其自动化实验

列车人机交互界面(MMI)如图10(右一，右二)，是司机监视和控制列车空调、车门等各种部件状态的重要接口，司机可以实时获取列车当前网压、网流、列车工况等信息。

图10车载DMI、MMI

11)三维视景及其驱动程序

三维视景可实现列车实时运行环境的模拟，给司机以真实驾驶体验，是列车运行模拟系统不可或缺的重要组成部分。三维视景主要负责接收来自列车解算模块的列车位置和速度信息，以动态的视景形式展现出来。

视景驱动程序的功能可以分为三个部分，第一部分的作用是驱动程序接收HLA平台的计算结果，如列车速度、列车位置等信息，第二部分的作用是处理从HLA平台接收到的数据，第三部分的作用是将处理后的数据通过UDP网络通信的方式发送给视景，驱动视景往前推进。

3.高速动车组故障诊断系统简介

高速动车组诊断是指对现实情况与理想情况偏差的判定。高速动车组诊断过程图11所示：

图11牵引传动系统

故障诊断系统主要包含： 1)诊断事件

当发生故障时，引发一个诊断事件。诊断事件从故障产生原因来看，可分为如下三类：技术缺陷,操作失误,操作记录。

2)诊断文件系统

诊断文件系统是记录高速动车组故障信息及故障处理方案的知识管理系统，电力系统及其自动化实验

借助于该系统可以实现高速动车组的诊断数据评估和输出目标定位。

三、心得体会

通过这次参观学习实验，对列车运行与牵引传动系统有了一个整体认识。王青云老师的细心讲解，我获益匪浅。

首先，通过对整个系统的了解，我知道该仿真平台是基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。虽然对里面的具体实现还是不太明白，但已经建立了一个完整的列车牵引传动系统概念模型。同时，老师的耐心讲解在很大程度上让我了解到系统的作用，解决了我的一些认识误差，如牵引系统与传动系统的区别等。

最后，在实验平台的接触中，我看到了仿真运行的各种有趣之处。王老师给我们运行了程序，我觉得像在玩游戏似的，在看的同时我会想这究竟是怎么做到的，让我产生对这仿真的兴趣，在以后的学习中会更多地思考要怎么样才能发现问题、解决问题，激发了我学习的热情。

在此，非常感谢老师提供我们这样的机会，将理论知识与实际系统的认识相结合，开拓了我们的视野，这让我们在以后的学习中能够更加注重理论联系实际，让我们的思路更加开阔，让我们对所学知识有全面的掌握。

第四篇：列车运行控制综述报告

《列车运行控制系统》课程设计

学

院 ：交通运输学院

指导老师 ：张喜

姓

名 ：张建磊

学

号 ：12251202

班

级 ：运输1208

列车运行控制系统技术方案设想

磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想

摘要：高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染 等优点.高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来.目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究 技术比较成熟，分别建立了山梨试验线(Y am anashi)和埃姆斯兰特(Enslard)(简称T V E)试验线，并取得了试验成功.在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮 O CS 的研究则刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。

关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术

1.磁悬浮列车的特点

由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。

磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。

基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的基本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车安全定位、速度曲线监控和牵引安全切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3层结构：位于控制中心的中央运行控制系统；位于牵引变电站和轨道旁的分区运行控制系统；位于列车的车载运行控制系统。这3个系统之间的连接和数据传输是通过一个通信网络系统实现的，包括地面的光纤网，地面和列车之间的无线通

列车运行控制系统技术方案设想

信系统。

2.磁悬浮列车运行控制系统及速度防护方式

2.1列车运行控制系统的类型

CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS 列控系统是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS 系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为以下5 级：

1、CTCS—0 级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。

2、CTCS—1 级由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，面向160 km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。

3、CTCS—2 级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，CTCS—2 级面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化计,CTCS—2 级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。

4、CTCS—3 级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS—3 级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞，CTCS—3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。

5、CTCS—4 级是基于无线传输信息的列车运行控制系统，CTCS—4 级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞，CTCS—4 级由RBC 和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查，CTCS—4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。中国新建200 km/h～250 km/h，客运专线采用CTCS—2 级列控系统，300 km/h～350 km/h。2.2列车运行控制系统的速度防护方式

列控系统按照系统控制模式分成速度码阶梯控制方式和速度-距离模式曲线控制方式。

（1）速度码阶梯控制方式

速度码阶梯控制方式，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级。在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯控制方式又可分为：出口检查方式（滞后式控制）；入口检查方式（提前式控制）

出口检查方式要求司机在闭塞分区内将列车运行降低到目标速度，ATP车载设备在闭塞分区出口检查列车运行。如果司机按照允许速度操纵列车，ATP设备不干预司机正常操作，当司机违章操作或列车运行超过允许速度时，列控设备将自动实施制动。在每个闭塞区段的速度含义中存在允许速度/目标速度的意义，本区段的允许速度为该区段的入口速度，本区段的出口速度就是下个闭塞分区的允许速度，这种控制模式属于滞后控制，列车制动后需要走行一段距离才能减速（或停车），因此，在禁止信号后方需要设置一段防护区段用着过走防护。法国TVM300就采用这种控制方式。

列车运行控制系统技术方案设想

入口检查方式就是列车在闭塞分区入口处接收到允许速度后立即依此速度进行检查，没有目标速度指示，一旦列车速度超过允许速度，则列控设备自动实施制动使列车运行降低到目标速度以下。入口检查方式中本区段的入口速度就是本区段的允许速度。日本新干线ATC就用这种方式。在该种控制方式下，需要在列车停车前设置一个地面环线或应答器设备，用于防止列车冒进信号，该点式设备的布置要求列车以30km/h的速度紧急停车后能在危险点停车。这种控制方式较滞后式控制方式间隔能力将提高不少。

速度码阶梯控制方式的系统主要优点是简单，需要地车传输的信息量小，不需要知道列车的准确位置，只需要知道列车占用哪个区段即可。但是缺点也是明显的，铁路运输系统的行车能力受到了限制。

（2）速度-距离模式曲线控制方式 为了缩短列车间的间隔距离，采用速度－距离模式曲线方式实现列车间的安全速度和间隔控制。速度-距离模式曲线控制是根据目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间关系的曲线，速度－距离模式曲线反映了列车在各点允许运行的速度值。列控系统根据速度距离模式曲线实时给出列车当前的允许速度，当列车超过当前允许速度时，设备自动实施常用制动或紧急制动，保证列车能在停车地点前停车。因此，采用这种控制方式的列控系统不需要设置安全防护区段。在这样的控制系统中又分成以下两种方式： 分段速度-距离模式曲线控制；一次速度-距离模式曲线控制

分段速度控制模式是将轨道区段按照制动性能最差列车安全制动距离要求，以一定的速度等级将其划分成若干固定区段。一旦这种划分完成，每一列车无论其制动性能如何，其与前行列车的最小追踪距离只与其运行速度、区段划分有关，这对于制动性能好的列车其线路通过能力将受到影响，TVM430就采用这种控制方式。

分段速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）

（１－１）

其中：

Ｓ ——列车最大安全制动距离

Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离 Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离

ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；

速度-距离模式曲线控制的制动模式是根据目标距离、目标速度的方式确定的速度－距离模式曲线，该方式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用闭塞分区入口为目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响。一次连续速度－距离模式曲线方式更适于高中速混跑的线路。

一次连续速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４

（１－２）

Ｓ ——列车最大安全制动距离

Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离

列车运行控制系统技术方案设想

Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离

ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；

式（１－２）中，Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４与式（１－１）基本相同，在计算一次连续速度模式最大安全制动中由于为一次制动，因此在制动过程中它们只考虑一次。而在分段模式中由于在整个制动过程中要多次制动、缓解，这三个参数要考虑ｎ次。另外，连续速度控制模式列车最大安全制动距离Ｓ３采用的是每一列车的实际最大安全制动距离，列车制动性能好的列车Ｓ３的数值小，性能差则Ｓ３的数值就大。因此，在连续速度控制模式中，列车的运行间隔距离，各尽其能，有助于提高运行效率。同时其所具有的一次性制动的性能也与列车实际制动方式相吻合。一次连续速度距离模式是各国铁路尤其是高速铁路列车运行控制系统的发展主流。

2.3磁悬浮列车运行控制系统选择

磁悬浮列车速度快，制动性强，整体性能好，对列车运行控制系统要求很高，属于CTCS4级列车运行控制系统。在速度防护方式上，采用速度—距离模式曲线控制方式。

3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备

3.1列车运行控制系统的车地传输技术

地面信息传递到车上的方式目前有两大类，一类是点式传递方式，另一类是连续式传递信息方式。点式传输方式常用的有查询应答器和点式感应环线；连续式传输方式常用的有轨道电路、轨道电缆以及无线传输等方式。

1.点式传递方式

点式传递方式是在地面某些固定点，如闭塞分区分界点处，从地面向车上传递信息。点式传递方式常采用查询/应答器来实现或点式环线两种方法。其中查询/应答器应用较为广泛。

2.连续式信息传输方式 2.1 轨道电路

轨道电路是信号的关键基础设备之一，借助它可以监督列车在线路上的运行情况，并利用它可以连续传递与行车有关的各种信息，是一种传统的地－车信息传输方式。在列车运行控制系统中应用较广泛。法国、日本列车运行控制系统都采用轨道电路来传递行车信息。

2.2 轨道电缆

德国LZB系统采用轨道电缆实现列车地面信息的双向传输。LZB系统由地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备3部分组成。地面控制中心根据地面存储的各种信息，结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度，通过轨道电缆传输给车载设备，实现列车速度的控制。

2.3 无线移动通信

基于GSM phase2+标准的GSM-R技术，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准化协会（ETSI）为欧洲新一代铁路通信设计的无线移动通信系统。UIC通过欧洲综合铁路无线增强网络（EIRENE）对各种数字移动通信系统进行了较，列车运行控制系统技术方案设想

最后决定GSM-R为新一代欧洲铁路无线移动通信基本制式。欧洲列车运行控系统ETCS 2级及ETCS 3级技术标准明确确定利用GSM-R无线系统进行列控信息车-地双向传输。

3.2列车运行控制系统的测速定位技术

列车自动控制ATC系统的一般原理是，检测列车的位置、速度等信息，并将这些信息汇集到控制中心；控制中心根据线路上列车流的情况，生成对车流中各个列车和地面设备的控制命令；地面设备接受到控制命令后实现动作；列车根据控制命令，结合自身列车的位置信息、速度信息及线路情况、列车状况等信息，对列车各种设备实施具体的控制。目前，列车自动控制ATC系统存在多种列车定位、测速技术方法。

一、脉冲转速传感器方式（里程计）

脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。

二、无线测速方式

无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息，利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮旋转获得信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差，但精度受到无线电波的传播特性等素的影响。这一类方法包括雷达测速方式、GPS测速定位方式等。

三、交叉感应回线(LOOP)定位

在轨道铺设的感应电缆，通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完成信号和数据的传输，地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设备联系，可以实现 列车的闭环控制。通常采用的方法是将轨间电缆每隔一定距离作一次交叉。而利 用这一交叉回线列车可以知道自己的位置。

四、轨道电路绝缘节定位方法

前面所述的脉冲转速传感器方法可以获得列车位置信息，但是由于列车的车 轮空转、滑行等因素，不可避免的会产生累积误差，因此，一般列车自动控制ATC系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面固定安放的设备称为地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：轨道电路定位，计轴器定位，信标定位，查询一应答器定位

3.3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备

针对于磁悬浮列车的各个特点，车地信息传输选择GSM-R连续式无线移动信息传输技术。定位测速由无线测速定位方式来完成。

第五篇：高速列车安全控制技术ATP

列车自动保护系统（ATP）的简介

（西南交通大学交通运输与物流学院，四川省成都市 610031）

摘要：在高速铁路列车自动控制系统(ATC)中，列车自动防护(ATP)系统担负着列车运行间隔控制、进路控制、超速防护的重要作用，是列车运行自动控制的基础。其中，ATP车载设备是ATP系统中保证行车安全的关键设备，它根据地面信息和机车信息生成列车速度控制曲线，并与列车实际速度进行比较，监督列车运行，实现超速防护、零速检测、无意识移动防护、制动确认和车门防护等功能。本文在详细阐述ATP设备功能及构成的基础上，阐述了高速铁路ATP设备的不足，为后续研究提供参考。

关键词：列车自动保护系统；高速铁路；安全；不足； 中图分类号：U238

文献标识码：A Introduction of Automatic Train Protection(ATP)System and the Current Research

QIU Qian-qian（School of transportation and logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031）

Abstract：Serving as the basis of Automatic Train Control(ATC)system of high-speed railway, Automatic Train Protection(ATP)system plays an important role in interval control, route control and over-speed protection.The onboard ATP, however, is the key component of ATP system to insure the train safety.It calculates the train speed-control curve based on the railway information stored in the host computer and the data received from wayside.It constantly compares the velocity calculated with the train actual velocity to supervise the train operation.It executes over-speed protection, zero-speed check, unexpected movement protection, brake confirmation and door protection.The paper introduces the function and the formation of ATP system and describes the shortage of ATP in details.The paper aimed to make a guidance for future research.Key words：Automatic Train Protection system;high-speed railway;safety;shortage;CLC number: U292.4

Document code: A

0 简介

高速铁路是解决交通拥挤的有效手段，它的最大特点是运营密度大、列车行车间隔时间短、安全、正点。因此，必须采用具有行车间隔控制、连续速度显示监督和防护的列车自动防护系统，以确保行车安全，提高行车效率。

ATP，全称是自动超速保护、列车自动保护系统（Automatic Train Protection，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。其功能主要为列车超过规定速度时自动制动，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系统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：（1）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。

（2）速度和距离测量

列车实际运行速度是施行速度控制依据速度测量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安全通过确定列车实际位置才能保证列车

之间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。

（3）ATP监督功能

ATP监督负责保证列车运行安全各监督功能管理列车安全并在它权限内产生紧急制动；所有监督功能在信号系统范围内提供了最大可能列车防护各种监督功能之间操作是独立且同时进行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。

（4）超速防护

高速铁路中速度限制分为两种：是固定速度限制如区间最大允许速度、列车最大允许速度；另是临时性速度限制例如线路在维修时临时设置速度限制固定限速是在设计阶段设置ATP车载设备中都储存着整条线路上固定限速区信息。

（5）停车点防护

停车点有时危险点危险点在任何情况下都是越过这会导致危险情况例如站内有车时车站起点即是必须停车点在停车点前方通常还设置一段防护段ATP系统通过计算得出紧急制动曲线即以该防护区段入口点为基础保证列车不超越入口点，有时也可在入口点处设置列车滑行速度值（如5km/h）一旦需要列车可在此基础上加速或者停在危险点前方。

（6）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。

（7）站台屏蔽门控制

ATP轨旁设备连续监测屏蔽门状态只有在屏蔽门“关闭且锁闭”情况下才允许列车进入站台区域如果屏蔽门状态不再为“关闭且锁闭”则ATP轨旁设备将站台区域作为封锁来处理在封锁区域边界处设置防护点因此接近列车将从ATP轨旁设备得到仅至该防护点移动许可如果此时列车已经进入了站台区域屏蔽门状态从“关闭且锁闭”发生了变化ATP车载设备将触发紧急制动。

（8）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： 紧急停车功能：在特殊紧急情况下按压设在车站上紧急停车按钮（平时加铅封）就可通过轨道电路将停车信息传递给区间上列车启动紧急制动使列车停止运行。

给出发车命令：ATP系统检查有关安全条件（如车门是否关闭、司机操作手柄是否置于零位、ATO系统是否处于正常工作状态）并确认符合安全后给ATO系统信号在人工驾驶模式下司机在得到显示后即可进行人工发车；在自动驾驶模式下ATO系统得到ATP系统发车确认信息后却操纵列车自动启动。

列车倒退控制：根据不同用户协议可以实现各种列车倒退控制例如当列车退行超过一定距离或者越过轨道电路分界点立即启动紧急制动。

停稳监督：监控列车停稳是在站内打开车门和站台屏蔽门安全前提为了证实列车停稳要考虑来自雷达和测速电机信息ATP车载计算机单元将使用这些速度信息。列车自动防护(ATP)系统的构成

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。2.1 车载设备的主要组成

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1所示。下面分别介绍有关设备的情况。

电源驾驶员状态显示单元辅助设备速度传感器车载主机列车接口电路地面信号接收器 图1 车载主要设备

(1)车载主机。列车自动防护系统的车载主机由各种印刷电路板、输人/输出接口板、安全继电器和电源等设备组成。这些设备分层放在机柜中，利用机柜上的总线进行通信。

(2)状态显示单元。状态显示单元是车载系统与列车驾驶人员之间的人机界面，可以显示列车当前运行速度、列车到达某点的目标速度、列车到达某点的走行距离、列车的驾驶模式和有关设备的运行状况等与行车直接相关的信息，如图2所示；还设置有一些按钮，用于驾驶员操作，控制列车运行。

图2 列车司机显示屏（人机界面）

(3)速度传感器（如图3）。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。

图3 速度传感器

(4)列车地面信号接收器列车地面信号接收器（图4），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，偏息接收误码率低，不丢失信息。

图4 典型的信号接收设备

(5)列车接口电路。列车自动防护系统的车载设备通过车载主机与列车进行接口，车载主机将控制信息通过接口电路传送给列车，同时车载主机通过接口电路从列车获得列车运行的状态信息。列车接口电路使用的继电器，根据使用的环境，需要体积小、力学性能好的继电器，一般使用弹簧继电器。

(6)电源和辅助设备等列车为列车自动防护系统车载设备提供所需的电源，列车上还有列车运行模式选择开关，各种电源开关，和其他一些辅助设备等。3.2 地面设备

列车自动防护系统的核心设备安装在列车上，它所需的主要信息来自地面设备。根据轨道交通信号系统的不同制式，列车自动防护系统地面设备，可以设置点式应答器或轨道电路，向列车传递有关信息，由安装在列车上的设备接收和处理这些信息。

（1）点式应答器

在速度距离曲线为阶梯式的图形的信号系统中，经常会在线路上间隔一定的距离设置点式应答器。这些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从中读取或接收信息，在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，由列车应答器中读取信息。典型的应答器如图5。

图5典型应答器

（2）轨道电路

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时列车进行实时控制。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：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；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；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。

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。列控车载设备主要工作模式

列车ATP针对不同情形，共设置5种监控模式，ATP的信息交换过程如图6所示。

图6 ATP信息接收示意图

4.1 ATP完全监控模式

当车载设备具备列控所需的基本数据（轨道电路信息、应答器信息、列车数据）时，ATP车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。4.2 ATP部分监控模式

若ATP车载设备接收到轨道电路允许行车信息，但线路数据缺损时，ATP车载设备产生固定限制速度，控制列车运行。

连续两组及以上应答器的线路数据丢失，列车在ATP车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，ATP车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），控制列车运行。

侧线发车，ATP车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU码或UUS码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。

引导接车，ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB码），形成并保持固定限制速度（20km/h），控制列车运行。4.3 目视行车模式

在ATP车载设备显示禁止信号时，列车停车后，根据行车管理办法（含调度命令），司机经特殊操作（如按压专用按钮），ATP生成固定限制速度（20km/h），列车在ATP监控下运行，司机对安全负责。

4.4 调车监控模式

车列进行调车作业时，司机经特殊操作（如按压专用按钮）后，转为调车模式，ATP生成调车限制速度，控制车列运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。4.5 隔离模式

ATP车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，ATP车载设备控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM失效，ATP车载设备提供机车信号，可人工转换为LKJ控制列车。ATP的发展与不足

目前，我国正借鉴世界各国经验，结合我国国情路情，发展CTCS，制定我国统一的ATP系列技术标准和规范。实行跨专业合作，坚持技术先进、系统成熟、经济合理、等级配置的原则，坚持通信信号一体化的方向，新线建设优先发展基于无线的ATP。坚持新线建设与既有线改造并重，在总体规划的指导下，分步实施，有序发展，坚持机车信号主体化与发展ATP相结合。

一般来说，ATP根据地面设备提供的信号信息控制列车运行。当因轨道电路故障等原因，ATP接收不到信号或接收到非正常的检测信号时，ATP将采取自动制动措施控制列车停车。列车停车后如需继续前行，需要等待2分钟后将ATP从完全监控模式转为目视行车模式，以低于20公里/小时的速度前进。目视行车模式期间，如接收到正常信号，ATP将自动转为完全监控模式。所以，具有ATP设备的列车运行过程可以说是非常安全的。

但是，在723甬温线特别重大铁路交通事故调查报告中，我们可以看到，D3115次、D301次列车均安装有ATP，而ATP设备并没有成功使D301停下车来，造成D3115次、D301次列车追尾的特别重大事故，可见，非常站控模式下的ATP安全性还有待商榷，我国的自主ATP技术仍然有待进一步发展和实践检验。