atp系统的组成及工作原理
ATP子系统基本原理
ATP子系统以下称为ATP系统是保证行车安全、防止列车进人前方列车占用区段和防止超速运行的设备。ATP负责全部的列车运行保护是列车安全运行的保障。ATP系统执行以下安全功能速度限制的接收和解码、超速防护、车门管理、自动和手动模式的运行、司机控制台接口、车辆方向保证、永久车辆标识。
一、ATP的基本概念
ATP即列车运行超速防护或列车运行速度监督。ATP系统的功能是对列车运行进行超速防护对与安全有关的设备实行监控实现列车位置检测保证列车间的安全间隔保证列车在安全速度下运行完成信号显示故障报警降级提示列车参数和线路参数的输人与ATS,ATO及车辆系统接口并进行信息交换。
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。而运行操作仍由司机完成。这样可缩短列车运行间隔可靠地保证列车不超速、不冒进。
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。
二、ATP设备的组成
采用轨道电路传送ATP信息时ATP系统由设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组成并包括与ATSATO、联锁设备的接口设备。
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。对于ATP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。轨道旁的轨道电路连接箱内发送、接收端各一个仅有电路调谐用的无源元件包括轨道耦合单元及长环线。
车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP设备包括两套ATP模块信号处理器和速度处理器、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口、驾驶室内的操作和控制单元MMI )等。车载ATP设备根据地面传来的数据由ATP天线接收与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行速度相比较超过允许速度时报警后启动制动器。
借助于MMI司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接口两个子功能。司机显示功能向司机显示实际速度、最大允许速度、目标距离、目标速度ATP设备的运行状态以及列车运行时产生的重要故障信息在某些情况伴有音响警报。司机外部接口包括允许按钮、车门释放按钮以及确认按钮。
三、ATP系统的主要功能
ATP系统应具有下列主要功能检测列车位置、停车点防护、超速防护、列车间隔控制移动闭塞时、临时限速、测速测距、车门控制、记录司机操作。以数字音频轨道电路方式的ATP系统为例ATP系统功能可分为ATP轨旁功能、列车检测功能负责根据各轨道区段的“空闲”或“占用”情况检测列车的位置、ATP传输功能和ATP车载功能。
I ATP轨旁功能
ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文完成对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备这些报文包括安全、非安全和信号信息等。ATP轨旁功能又分为列车安全间隔功能和报文生成功能。
1 列车安全间隔功能
列车安全间隔功能负责保持列车之间的最小安全距离还负责发出运行授权。只有在进路已经排列联锁功能中才发出列车运行授权准许列车进人进路。当前方列车仍在进路中时可为后续列车再次排列进路。由ATP轨旁功能发出的运行授权根据相应的安全停车点的选择和激活而定。这些安全停车点的选定依赖于进路内轨道区段的状态。安全停车点的位置在信号系统的设计中确定这方面的信息保存在ATP轨旁设备中。位置的选定是为了在各安全停车点以外提供一安全的距离。在列车控制中安全距离提供了差错的限度。这样在ATP监督下列车绝对不可能发生通过危险点的情况。
2 报文生成功能
从各种ATP轨旁功能里接收请求完成整理数据、准备和格式化要传送到ATP车载设备的报文并决定传输方向。这样生成经由每个轨道区段传输的报文然后向车载设备发出报文。传输的报文总是与受ATP控制的接近列车运行相反的方向馈入轨道电路。
报文由变量和包含在各变量中的数据结合而成每个变量由下列三个来源编辑而成编人ATP轨旁单元的固定数据包括速度限制可依据进路排列和轨道区段占用状态等从有限的预设选项中选择的可转换数据ATS功能的可变数据若没有该可变数据可使用编人到ATP轨旁单元的缺省值。报文的长度和内容会随环境状态的不同而变化。
列车进人一段轨道区段后立刻会生成一连串专门报文。除其他信息以外报文还提供列车进人该区段的时间。这个信息必须对距离同步。这些报文由轨道区段的状态变化而引发并持续数秒时间。
整理完所需数据准备完报文之后就会将报文转换为ATP车载设备要求的一种格式。报文转换采用了必要的编码保护协
议它确保ATP车载设备能检测到报文的错误。报文一旦完成格式化就被传送到ATP传输功能。
2. ATP传输功能
ATP传输功能负责发出报文信号包括报文和ATP车载设备所需要的其他数据。音频轨道电路电流以二进制编码顺序调制。当音频轨道电路显示轨道区段空闲二进制编码顺序为音频轨道电路设备内预设的顺序。当音频轨道电路显示轨道区段占用二进制编码顺序为ATP报文产生功能生成相应的报文。对于每个占用的音频轨道电路产生单独的报文。
就地对车传输而言音频轨道电路电流必须由轨道区段末端迎着列车运行的方向注人。对双向运行的线路送电点及传输方向必须根据列车的运行方向转换。转换传输方向所需的信号由ATP轨旁功能中的报文发生功能发出。
在每个要求本地再同步化的地点提供同步定位环线。由未调制载波连续向环线供电载频由单独的传送器发出。同步定位环线发出感应信号在列车经过环线时可由ATP天线接收到。环线在预定的间隔距离后交叉感应信号以预定的模式发生相位变化这种变化能被车载ATP车载设备识别。这种模式用于ATP车载设备识别时间即为车载接收天线经过已知环线点的时间。以这种方式就能够达到满意的再同步。
ATP传输功能的输入是来自ATP轨旁功能的要传输的报文和相应选择传输方向的控制信号。
ATP传输功能的输出感应信号沿着整个轨道区段连续地传输信息信号利用钢轨作为传输天线以合适的传输方向发出且只包括报文数据感应信号利用同步定位环线作为传输天线传输间歇的信号这个信号提供本地再同步的精确位置信息。这些感应信号共享一个共同的传输媒体即轨道同列车之间的空隙因此它形成了一个在ATP车载设备内接收的单一信号组合。
3 ATP车载功能
ATP车载功能负责列车安全运行并提供信号系统和司机间的接口。车载功能由下列子功能组成ATP命令解码、ATP监督功能、ATP服务自诊断功能ATP状态功能、速度距离功能以及司机人机接口MMI )功能。速值例如25 km/h时称为RM速度。ATP功能不监督驾驶方向列车可以自由地以“前行”或“反向”的方向移动。
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