第一篇：基于通訊的列車控制

基于通訊的列車控制(CBTC)系統(tǒng)的發(fā)展

作者：李毓璋 來源：004km.cn －－ IEEE 6.004km.cn －－ IEEE 7.004km.cn －－ Transportation Systems Design

第二篇：列車通訊個人工作總結

列車通訊個人工作總結

2011年在車間主任和書記的領導下，在段各主管科室的指導、幫助下，我能夠按照上級的要求，緊緊圍繞“安全第一”的宗旨，帶領車間管內各工區(qū)職工任勞任怨，盡心盡責全身心撲在工作上，較好全面地完成了上級交給的各項生產任務，實現(xiàn)了安全生產有序可控?，F(xiàn)將去年來至今的主要工作總結如下：

一、努力學習，不斷提高自身素質、管理能力。

在日常安全生產工作中，加強政治理論學習，通過重點學習增強了全面意識，大運輸、大安全意識和群眾觀念，加深了對科學發(fā)展觀和建設社會主義和諧社會的理解；工作中做到對事不對人，力求公平、公正；在平時虛心聽取職工的各方面意見，耐心做好政策解釋和宣傳工作；在實踐中不斷提高判斷處理問題的準確性和管理水平。

二、全力以赴，確保施工任務、春運安全。

1、精心組織確保重點施工任務的完成去年來我先后組織懷南到達場增加機待線施工、懷南站3800米的電纜大修任務，參與了管內到發(fā)樓電源屏大修施工、懷南到達場、到發(fā)場股道電碼化施工、管內頂涵施工配合、錦溪橋等多處頂涵施工配合及電纜復舊工程，各項施工任務我都嚴格按照段合車間的要求，重重把好校核、審核關，施工前反復檢查、試驗，確保了施工的安全正點。為段安全生產做出了應有的貢獻。

2、認真攻關，克服設備隱患

2011年來我通過認真分析、克服了機車移頻信號掉碼、到發(fā)樓25HZ電源屏局部電壓接地、到達樓KZ電源接地、交分道岔區(qū)段軌道電壓波動等影響設備正常使用的嚴重設備隱患，保證了行車安全。

3、嚴防死守，確保春運安全

2011年春運，為了確保集團公司、段領導要求，實現(xiàn)春運無故障。我嚴格按上級要求，在春運四十天內反復對重點設備地毯式檢查，發(fā)現(xiàn)問題責任到人及時整改；對特別重點的列車進路設備采取親自帶隊每天一次全面檢查，并采取記名方式，認真組織節(jié)日期間的天窗作業(yè)，在大家的共同努力下，我們車間徹底打好了春運安全攻堅戰(zhàn)，實現(xiàn)了零故障目標，并取得了全年故障率最低的好成績。

三、嚴格要求，從嚴管理，做好隊伍穩(wěn)定工作。

在日常工作和生活中我能以黨員的標準要求自己，認真執(zhí)行各方面的要求和各項制度，對管內職工發(fā)生的兩違現(xiàn)象從不放過，嚴格按要求規(guī)定從嚴考核，同時主動做好他們的思想工作，讓他們真正認識到問題所在，不留心結。在工作中幫助他們，在生活中關心他們。

以上是我一年來做的一些主要工作，我深知在實際工作中生產中還存在很多不足，在今后的工作中我將克服不足，扎實工作，為段、車間安全生產做出應有貢獻。

第三篇：電力系統(tǒng)及其自動化實驗報告-列車控制

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

電力系統(tǒng)及其自動化實驗報告5

一、實驗目的

通過參觀馮教授的實驗室，了解列車運行的時序與牽引傳動的原理及其仿真平臺系統(tǒng)的組成，對牽引傳動系統(tǒng)形成整體認識。

二、實驗內容

1.列車運行與牽引傳動分布式綜合仿真平臺系統(tǒng)的組成

列車運行與牽引傳動分布式綜合仿真平臺如圖1所示，以“列車運行”與“牽引傳動”為核心，基于HLA技術創(chuàng)建的分布式仿真平臺，包含總控臺、牽引供電系統(tǒng)、地面信號系統(tǒng)、列車運行三維視景、故障診斷、司控臺、車載DMI、車載MMI、中央控制單元(CCU)、車載ATP、車載ATO、牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

圖1系統(tǒng)的組成

2.HLA技術的認識與各子系統(tǒng)的介紹

HLA（高層體系結構，High Level Architecture）是由美國國防部提出的新型分布式仿真框架。通過提供通用的、相對獨立的運行支撐框架（RTI，Run Time Infrastructure），將應用層與其底層支撐環(huán)境功能分離，隱蔽各自的實現(xiàn)細節(jié)。使用戶不需要關注底層通信的細節(jié)，只專注于專業(yè)方面的應用開發(fā)。

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

圖2HLA平臺

1)系統(tǒng)數(shù)據流圖

系統(tǒng)各子節(jié)點之間的數(shù)據交互如圖3所示，總控臺負責發(fā)送仿真控制指令、管理系統(tǒng)時間推進、監(jiān)控子系統(tǒng)的仿真運行狀態(tài)，司控臺、車載DMI、車載MMI、中央控制單元（CCU）、車載ATP、車載ATO、牽引傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等作為車載運行子系統(tǒng)，與牽引供電系統(tǒng)及地面信號系統(tǒng)進行交互。

圖3 2)總控臺

總控臺軟件如圖4所示，主要負責列車運行綜合仿真平臺的仿真過程控制，發(fā)送仿真同步并開始、仿真結束等指令，監(jiān)控各個子系統(tǒng)與RTI的連接狀態(tài)，并在仿真運行過程中向各個子系統(tǒng)發(fā)送仿真系統(tǒng)時間校對信號。

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

圖4總控臺

3)車載CCU 車載CCU(中央控制單元)如圖5所示，負責整車級邏輯控制、牽引/制動力分配，狀態(tài)數(shù)據/故障數(shù)據的采集處理和記錄等工作，是高速列車的中樞神經。因而，針對CCU的功能細致分析，研究CCU的工作機制，數(shù)據/指令接口，設計相應的仿真模塊，在對列車開展實驗室環(huán)境下的仿真研究中有著重要意義。

車載CCU接收司機操縱指令（或ATO指令）、ATP指令，通過邏輯控制進行對列車牽引和制動指令的分配，保證列車的安全運行。

圖5車載CCU

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

圖6車載CCU邏輯控制部分仿真圖

CCU診斷單元主要包括故障數(shù)據采集和分析模塊、故障警報模塊、故障記錄模塊以及故障處理措施模塊。通過接收外部監(jiān)測的信息，該單元能夠實現(xiàn)故障的實時分析、預警，提供解決方案，是列車故障診斷系統(tǒng)中不可或缺的重要部分。

4)司控臺

高速動車組司機控制臺如圖7所示，是司機室的重要組成部分，是用于人工駕駛時的列車操縱器。司機通過點擊相應按鈕與改變相關手柄級位，向綜合仿真系統(tǒng)的其他子部（如CCU）發(fā)送駕駛指令。

圖7司控臺

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

5)制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)仿真軟件模擬動車組的各級制動效果，并提供與綜合仿真平臺其他子系統(tǒng)額信息和指令交互接口。

制動系統(tǒng)接收司控臺制動手柄級位或ATP/ATO裝置發(fā)出的制動指令，通過制動控制計算，與牽引傳動系統(tǒng)交互再生制動指令和反饋信息，確定列車各項制動參數(shù)。

6)牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)分別與綜合仿真平臺中的總控臺、傳動系統(tǒng)與車線耦合解算三大子系統(tǒng)產生數(shù)據交互。總控臺向本模塊發(fā)布仿真啟動、暫停與終止指令；傳動系統(tǒng)與車線耦合解算模塊向本模塊發(fā)布線路中運行列車的車型、車次、需求功率、位置、時間與速度；本模塊綜合以上信息對列車供電電壓與實際發(fā)揮功率進行解算，并反饋給傳動系統(tǒng)子模塊。

圖8牽引供電系統(tǒng)

7)牽引傳動系統(tǒng)

在分布式仿真系統(tǒng)中，牽引傳動系統(tǒng)在牽引工況時實現(xiàn)從受電弓獲得電能，最后轉化為牽引電機的機械能；再生制動工況時，實現(xiàn)牽引電機機械能轉換為電能，經牽引變流器變換，輸出電能質量合格的電能，回饋牽引供電網。

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

圖9牽引傳動系統(tǒng)

8)地面信號系統(tǒng)

地面設備主要功能是為列車的安全行駛提供數(shù)據支持和調度運行指令。車站列控中心負責控制軌道電路編碼、信號機顯示、有源應答器報文的存儲和調用以及相鄰車站列控中心之間的安全信息傳輸?shù)?。車站?lián)鎖根據列車進路信息，控制信號機、道岔等站內信號設備，使之具有一定的制約關系，確保列車在站內的行車安全。軌道電路負責檢查列車是否完全進入軌道區(qū)段以及區(qū)段的空閑/占用情況，并不間斷向列車傳輸前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量等信息。應答器向列車發(fā)送前方線路參數(shù)、限速及定位等數(shù)據。

9)車載ATP 車載ATP，即自動列車防護。主要接收來自地面信號系統(tǒng)的軌道電路信息、應答器信息。車載ATP根據地面應答器發(fā)送的信息實時繪制出前方兩個應答器范圍內的緊急制動曲線，最大常用制動曲線，和報警曲線。車載ATP將從列車解算模塊接收到的車速信息與列車的防護曲線進行比較，如果列車速度超過W曲線，列車會發(fā)出警告，提示司機注意車速；若列車速度超過SBI曲線，會觸發(fā)列車最大常用制動；若列車速度超過EBI曲線，則會觸發(fā)列車緊急制動，迫使列車制動停車。

10)車載DMI、MMI 司機控制臺人機交互界面(DMI)如圖10(左一)，是列車在運行過程中司機實時監(jiān)視列車運行各項指標的重要接口。司機根據DMI所顯示的各項機車參數(shù)，并結合實際情況，向正在運行中的列車下達各項控制指令。

電力系統(tǒng)及其自動化實驗

列車人機交互界面(MMI)如圖10(右一，右二)，是司機監(jiān)視和控制列車空調、車門等各種部件狀態(tài)的重要接口，司機可以實時獲取列車當前網壓、網流、列車工況等信息。

圖10車載DMI、MMI

11)三維視景及其驅動程序

三維視景可實現(xiàn)列車實時運行環(huán)境的模擬，給司機以真實駕駛體驗，是列車運行模擬系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。三維視景主要負責接收來自列車解算模塊的列車位置和速度信息，以動態(tài)的視景形式展現(xiàn)出來。

視景驅動程序的功能可以分為三個部分，第一部分的作用是驅動程序接收HLA平臺的計算結果，如列車速度、列車位置等信息，第二部分的作用是處理從HLA平臺接收到的數(shù)據，第三部分的作用是將處理后的數(shù)據通過UDP網絡通信的方式發(fā)送給視景，驅動視景往前推進。

3.高速動車組故障診斷系統(tǒng)簡介

高速動車組診斷是指對現(xiàn)實情況與理想情況偏差的判定。高速動車組診斷過程圖11所示：

圖11牽引傳動系統(tǒng)

故障診斷系統(tǒng)主要包含： 1)診斷事件

當發(fā)生故障時，引發(fā)一個診斷事件。診斷事件從故障產生原因來看，可分為如下三類：技術缺陷,操作失誤,操作記錄。

2)診斷文件系統(tǒng)

診斷文件系統(tǒng)是記錄高速動車組故障信息及故障處理方案的知識管理系統(tǒng)，電力系統(tǒng)及其自動化實驗

借助于該系統(tǒng)可以實現(xiàn)高速動車組的診斷數(shù)據評估和輸出目標定位。

三、心得體會

通過這次參觀學習實驗，對列車運行與牽引傳動系統(tǒng)有了一個整體認識。王青云老師的細心講解，我獲益匪淺。

首先，通過對整個系統(tǒng)的了解，我知道該仿真平臺是基于HLA技術創(chuàng)建的分布式仿真平臺，包含總控臺、牽引供電系統(tǒng)、地面信號系統(tǒng)、列車運行三維視景、故障診斷、司控臺、車載DMI、車載MMI、中央控制單元(CCU)、車載ATP、車載ATO、牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等子系統(tǒng)。雖然對里面的具體實現(xiàn)還是不太明白，但已經建立了一個完整的列車牽引傳動系統(tǒng)概念模型。同時，老師的耐心講解在很大程度上讓我了解到系統(tǒng)的作用，解決了我的一些認識誤差，如牽引系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)的區(qū)別等。

最后，在實驗平臺的接觸中，我看到了仿真運行的各種有趣之處。王老師給我們運行了程序，我覺得像在玩游戲似的，在看的同時我會想這究竟是怎么做到的，讓我產生對這仿真的興趣，在以后的學習中會更多地思考要怎么樣才能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，激發(fā)了我學習的熱情。

在此，非常感謝老師提供我們這樣的機會，將理論知識與實際系統(tǒng)的認識相結合，開拓了我們的視野，這讓我們在以后的學習中能夠更加注重理論聯(lián)系實際，讓我們的思路更加開闊，讓我們對所學知識有全面的掌握。

第四篇：列車運行控制綜述報告

《列車運行控制系統(tǒng)》課程設計

學

院 ：交通運輸學院

指導老師 ：張喜

姓

名 ：張建磊

學

號 ：12251202

班

級 ：運輸1208

列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

磁懸浮列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

摘要：高速磁懸浮列車作為一種新型交通工具，具有快捷、安全、舒適、無磨擦、低噪聲、低能耗易維護、無污染 等優(yōu)點.高速磁懸浮運行控制系統(tǒng)就如同人的大腦，負責安排整個交通系統(tǒng)安全可靠有效的運轉，使磁懸浮列車的特點充分展現(xiàn)出來.目前，僅日德對高速磁懸浮運行控制系統(tǒng)的研究 技術比較成熟，分別建立了山梨試驗線(Y am anashi)和埃姆斯蘭特(Enslard)(簡稱T V E)試驗線，并取得了試驗成功.在國內，隨著上海磁懸浮試驗線的建立，對高速磁懸浮 O CS 的研究則剛剛起步。本文僅對列車運行控制系統(tǒng)的設計方面進行簡單的研究。

關鍵詞：磁懸浮列車、列車運行控制、速度防護、車地傳輸技術、測速定位技術

1.磁懸浮列車的特點

由于磁懸浮列車具有快速、低耗、環(huán)保、安全等優(yōu)點，因此前景十分廣闊。常導磁懸浮列車可達400至500公里/小時，超導磁懸浮列車可達500至600公里/小時。它的高速度使其在1000至1500公里之間的旅行距離中比乘坐飛機更優(yōu)越。由于沒有輪子、無摩擦等因素，它比最先進的高速火車省電30%。在500公里/小時速度下，每座位/公里的能耗僅為飛機的1/3至1/2，比汽車也少耗能30%。因無輪軌接觸，震動小、舒適性好，對車輛和路軌的維修費用也大大減少。磁懸浮列車在運行時不與軌道發(fā)生摩擦，發(fā)出的噪音很低。它的磁場強度非常低，與地球磁場相當，遠低于家用電器。由于采用電力驅動，避免了燒煤燒油給沿途帶來的污染。磁懸浮列車一般以4.5米以上的高架通過平地或翻越山丘，從而避免了開山挖溝對生態(tài)環(huán)境造成的破壞。磁懸浮列車在路軌上運行，按飛機的防火標準實行配置。它的車廂下端像伸出了兩排彎曲的胳膊，將路軌緊緊摟住，絕對不可能出軌。列車運行的動力來自固定在路軌兩側的電磁流，同一區(qū)域內的電磁流強度相同，不可能出現(xiàn)幾輛列車速度不同或相向而動的現(xiàn)象，從而排除了列車追尾或相撞的可能。

磁懸浮列車雖然具有這么多的好處，但到為止，世界上只有上海浦東磁懸浮鐵路真正投入商業(yè)運營。盡管日本和德國已經有了實驗路線，盡管2005年上海浦東機場到市區(qū)30公里長的線路將投入正式運營，但磁懸浮列車還是不能普及到日常生活中來。由于磁懸浮系統(tǒng)必須輔之以電磁力完成懸浮、導向和驅動，因此在斷電情況下列車的安全就不能不是一個要考慮的問題。此外，在高速狀態(tài)下運行時，列車的穩(wěn)定性和可靠性也需要長期的實際檢驗。還有，則是建造時的技術難題。由于列車在運行時需要以特定高度懸浮，因此對線路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免強磁場對人體及環(huán)境的影響也一定要考慮到。

基于磁懸浮列車的特點，磁浮列車運行控制系統(tǒng)的基本功能應該包括：操作與顯示、自動操縱列車、駕駛序列控制、列車防護、進路防護、道彷防護、列車安全定位、速度曲線監(jiān)控和牽引安全切斷等功能。以德國為例，德國的高速磁浮列車系統(tǒng)可分為線路、牽引、車輛和運行控制四大系統(tǒng)。運行控制系統(tǒng)采用了3層結構：位于控制中心的中央運行控制系統(tǒng)；位于牽引變電站和軌道旁的分區(qū)運行控制系統(tǒng)；位于列車的車載運行控制系統(tǒng)。這3個系統(tǒng)之間的連接和數(shù)據傳輸是通過一個通信網絡系統(tǒng)實現(xiàn)的，包括地面的光纖網，地面和列車之間的無線通

列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

信系統(tǒng)。

2.磁懸浮列車運行控制系統(tǒng)及速度防護方式

2.1列車運行控制系統(tǒng)的類型

CTCS是(Chinese Train Control System)的英文縮寫，中文意為中國列車運行控制系統(tǒng)。CTCS系統(tǒng)有兩個子系統(tǒng)，即車載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。CTCS 列控系統(tǒng)是為了保證列車安全運行，并以分級形式滿足不同線路運輸需求的列車運行控制系統(tǒng)。CTCS 系統(tǒng)包括地面設備和車載設備，根據系統(tǒng)配置按功能劃分為以下5 級：

1、CTCS—0 級為既有線的現(xiàn)狀，由通用機車信號和運行監(jiān)控記錄裝置構成。

2、CTCS—1 級由主體機車信號+安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成，面向160 km/h以下的區(qū)段，在既有設備基礎上強化改造，達到機車信號主體化要求，增加點式設備，實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能。

3、CTCS—2 級是基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)，CTCS—2 級面向提速干線和高速新線，采用車—地一體化計,CTCS—2 級適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。

4、CTCS—3 級是基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統(tǒng)；CTCS—3 級面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無線通信的固定閉塞或虛擬自動閉塞，CTCS—3級適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。

5、CTCS—4 級是基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)，CTCS—4 級面向高速新線或特殊線路，基于無線通信傳輸平臺，可實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞，CTCS—4 級由RBC 和車載驗證系統(tǒng)共同完成列車定位和列車完整性檢查，CTCS—4 級地面不設通過信號機，機車乘務員憑車載信號行車。中國新建200 km/h～250 km/h，客運專線采用CTCS—2 級列控系統(tǒng)，300 km/h～350 km/h。2.2列車運行控制系統(tǒng)的速度防護方式

列控系統(tǒng)按照系統(tǒng)控制模式分成速度碼階梯控制方式和速度-距離模式曲線控制方式。

（1）速度碼階梯控制方式

速度碼階梯控制方式，在一個閉塞分區(qū)內只控制一個速度等級。在一個閉塞分區(qū)中只按照一種速度判斷列車是否超速。階梯控制方式又可分為：出口檢查方式（滯后式控制）；入口檢查方式（提前式控制）

出口檢查方式要求司機在閉塞分區(qū)內將列車運行降低到目標速度，ATP車載設備在閉塞分區(qū)出口檢查列車運行。如果司機按照允許速度操縱列車，ATP設備不干預司機正常操作，當司機違章操作或列車運行超過允許速度時，列控設備將自動實施制動。在每個閉塞區(qū)段的速度含義中存在允許速度/目標速度的意義，本區(qū)段的允許速度為該區(qū)段的入口速度，本區(qū)段的出口速度就是下個閉塞分區(qū)的允許速度，這種控制模式屬于滯后控制，列車制動后需要走行一段距離才能減速（或停車），因此，在禁止信號后方需要設置一段防護區(qū)段用著過走防護。法國TVM300就采用這種控制方式。

列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

入口檢查方式就是列車在閉塞分區(qū)入口處接收到允許速度后立即依此速度進行檢查，沒有目標速度指示，一旦列車速度超過允許速度，則列控設備自動實施制動使列車運行降低到目標速度以下。入口檢查方式中本區(qū)段的入口速度就是本區(qū)段的允許速度。日本新干線ATC就用這種方式。在該種控制方式下，需要在列車停車前設置一個地面環(huán)線或應答器設備，用于防止列車冒進信號，該點式設備的布置要求列車以30km/h的速度緊急停車后能在危險點停車。這種控制方式較滯后式控制方式間隔能力將提高不少。

速度碼階梯控制方式的系統(tǒng)主要優(yōu)點是簡單，需要地車傳輸?shù)男畔⒘啃?，不需要知道列車的準確位置，只需要知道列車占用哪個區(qū)段即可。但是缺點也是明顯的，鐵路運輸系統(tǒng)的行車能力受到了限制。

（2）速度-距離模式曲線控制方式 為了縮短列車間的間隔距離，采用速度－距離模式曲線方式實現(xiàn)列車間的安全速度和間隔控制。速度-距離模式曲線控制是根據目標速度、線路參數(shù)、列車參數(shù)、制動性能等確定的反映列車允許速度與目標距離間關系的曲線，速度－距離模式曲線反映了列車在各點允許運行的速度值。列控系統(tǒng)根據速度距離模式曲線實時給出列車當前的允許速度，當列車超過當前允許速度時，設備自動實施常用制動或緊急制動，保證列車能在停車地點前停車。因此，采用這種控制方式的列控系統(tǒng)不需要設置安全防護區(qū)段。在這樣的控制系統(tǒng)中又分成以下兩種方式： 分段速度-距離模式曲線控制；一次速度-距離模式曲線控制

分段速度控制模式是將軌道區(qū)段按照制動性能最差列車安全制動距離要求，以一定的速度等級將其劃分成若干固定區(qū)段。一旦這種劃分完成，每一列車無論其制動性能如何，其與前行列車的最小追蹤距離只與其運行速度、區(qū)段劃分有關，這對于制動性能好的列車其線路通過能力將受到影響，TVM430就采用這種控制方式。

分段速度控制模式列車最大安全制動距離為：Ｓ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）

（１－１）

其中：

Ｓ ——列車最大安全制動距離

Ｓ１——車載設備接收地面列控信號反映時間距離 Ｓ２——列車制動響應時間距離 Ｓ３——列車制動距離 Ｓ４——過走防護距離

ｎ ——列車從最高速度停車制動所需分區(qū)數(shù)；

速度-距離模式曲線控制的制動模式是根據目標距離、目標速度的方式確定的速度－距離模式曲線，該方式不設定每個閉塞分區(qū)速度等級，采用一次制動。以前方列車占用閉塞分區(qū)入口為目標點，通過地車信息傳輸系統(tǒng)向列車傳送目標速度、目標距離等信息。該方式能減少閉塞分區(qū)長度對列車運行間隔時分的影響。一次連續(xù)速度－距離模式曲線方式更適于高中速混跑的線路。

一次連續(xù)速度控制模式列車最大安全制動距離為：Ｓ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４

（１－２）

Ｓ ——列車最大安全制動距離

Ｓ１——車載設備接收地面列控信號反映時間距離

列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

Ｓ２——列車制動響應時間距離 Ｓ３——列車制動距離 Ｓ４——過走防護距離

ｎ ——列車從最高速度停車制動所需分區(qū)數(shù)；

式（１－２）中，Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４與式（１－１）基本相同，在計算一次連續(xù)速度模式最大安全制動中由于為一次制動，因此在制動過程中它們只考慮一次。而在分段模式中由于在整個制動過程中要多次制動、緩解，這三個參數(shù)要考慮ｎ次。另外，連續(xù)速度控制模式列車最大安全制動距離Ｓ３采用的是每一列車的實際最大安全制動距離，列車制動性能好的列車Ｓ３的數(shù)值小，性能差則Ｓ３的數(shù)值就大。因此，在連續(xù)速度控制模式中，列車的運行間隔距離，各盡其能，有助于提高運行效率。同時其所具有的一次性制動的性能也與列車實際制動方式相吻合。一次連續(xù)速度距離模式是各國鐵路尤其是高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)的發(fā)展主流。

2.3磁懸浮列車運行控制系統(tǒng)選擇

磁懸浮列車速度快，制動性強，整體性能好，對列車運行控制系統(tǒng)要求很高，屬于CTCS4級列車運行控制系統(tǒng)。在速度防護方式上，采用速度—距離模式曲線控制方式。

3磁懸浮列車運行控制系統(tǒng)的關鍵技術與設備

3.1列車運行控制系統(tǒng)的車地傳輸技術

地面信息傳遞到車上的方式目前有兩大類，一類是點式傳遞方式，另一類是連續(xù)式傳遞信息方式。點式傳輸方式常用的有查詢應答器和點式感應環(huán)線；連續(xù)式傳輸方式常用的有軌道電路、軌道電纜以及無線傳輸?shù)确绞健?/p>

1.點式傳遞方式

點式傳遞方式是在地面某些固定點，如閉塞分區(qū)分界點處，從地面向車上傳遞信息。點式傳遞方式常采用查詢/應答器來實現(xiàn)或點式環(huán)線兩種方法。其中查詢/應答器應用較為廣泛。

2.連續(xù)式信息傳輸方式 2.1 軌道電路

軌道電路是信號的關鍵基礎設備之一，借助它可以監(jiān)督列車在線路上的運行情況，并利用它可以連續(xù)傳遞與行車有關的各種信息，是一種傳統(tǒng)的地－車信息傳輸方式。在列車運行控制系統(tǒng)中應用較廣泛。法國、日本列車運行控制系統(tǒng)都采用軌道電路來傳遞行車信息。

2.2 軌道電纜

德國LZB系統(tǒng)采用軌道電纜實現(xiàn)列車地面信息的雙向傳輸。LZB系統(tǒng)由地面控制中心、軌道傳輸電纜、車載設備3部分組成。地面控制中心根據地面存儲的各種信息，結合聯(lián)鎖設備的信息實時計算列車的最大允許速度，通過軌道電纜傳輸給車載設備，實現(xiàn)列車速度的控制。

2.3 無線移動通信

基于GSM phase2+標準的GSM-R技術，是國際鐵路聯(lián)盟（UIC）和歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）為歐洲新一代鐵路通信設計的無線移動通信系統(tǒng)。UIC通過歐洲綜合鐵路無線增強網絡（EIRENE）對各種數(shù)字移動通信系統(tǒng)進行了較，列車運行控制系統(tǒng)技術方案設想

最后決定GSM-R為新一代歐洲鐵路無線移動通信基本制式。歐洲列車運行控系統(tǒng)ETCS 2級及ETCS 3級技術標準明確確定利用GSM-R無線系統(tǒng)進行列控信息車-地雙向傳輸。

3.2列車運行控制系統(tǒng)的測速定位技術

列車自動控制ATC系統(tǒng)的一般原理是，檢測列車的位置、速度等信息，并將這些信息匯集到控制中心；控制中心根據線路上列車流的情況，生成對車流中各個列車和地面設備的控制命令；地面設備接受到控制命令后實現(xiàn)動作；列車根據控制命令，結合自身列車的位置信息、速度信息及線路情況、列車狀況等信息，對列車各種設備實施具體的控制。目前，列車自動控制ATC系統(tǒng)存在多種列車定位、測速技術方法。

一、脈沖轉速傳感器方式（里程計）

脈沖轉速傳感器安裝在輪軸上，輪軸每轉動一周，傳感器輸出一定數(shù)目的脈沖，這樣脈沖的頻率就與輪軸的轉速成正比。輸出脈沖經過隔離和整形后，直接輸入到微處理器進行頻率測量并換算成速度和走行距離。

二、無線測速方式

無線測速定位方式拋開輪軸旋轉產生的速度信息，利用外加信號直接測量車體的速度和位置，因此又稱為外部信號法。目前提出的有雷達測速方式和衛(wèi)星定位方式等。由于這類方法不由輪旋轉獲得信息，因此能有效地避免車輪空轉、滑行等產生的誤差，但精度受到無線電波的傳播特性等素的影響。這一類方法包括雷達測速方式、GPS測速定位方式等。

三、交叉感應回線(LOOP)定位

在軌道鋪設的感應電纜，通過車載感應線圈和感應電纜的電磁偶合完成信號和數(shù)據的傳輸，地面控制中心系統(tǒng)通過軌道電纜與車載列控設備聯(lián)系，可以實現(xiàn) 列車的閉環(huán)控制。通常采用的方法是將軌間電纜每隔一定距離作一次交叉。而利 用這一交叉回線列車可以知道自己的位置。

四、軌道電路絕緣節(jié)定位方法

前面所述的脈沖轉速傳感器方法可以獲得列車位置信息，但是由于列車的車 輪空轉、滑行等因素，不可避免的會產生累積誤差，因此，一般列車自動控制ATC系統(tǒng)采用地面固定安放的設備來對累積誤差進行校正，這些地面固定安放的設備稱為地面絕對信標，可以作為地面絕對信標的定位方法包括：軌道電路定位，計軸器定位，信標定位，查詢一應答器定位

3.3磁懸浮列車運行控制系統(tǒng)的關鍵技術與設備

針對于磁懸浮列車的各個特點，車地信息傳輸選擇GSM-R連續(xù)式無線移動信息傳輸技術。定位測速由無線測速定位方式來完成。

第五篇：高速列車安全控制技術ATP

列車自動保護系統(tǒng)（ATP）的簡介

（西南交通大學交通運輸與物流學院，四川省成都市 610031）

摘要：在高速鐵路列車自動控制系統(tǒng)(ATC)中，列車自動防護(ATP)系統(tǒng)擔負著列車運行間隔控制、進路控制、超速防護的重要作用，是列車運行自動控制的基礎。其中，ATP車載設備是ATP系統(tǒng)中保證行車安全的關鍵設備，它根據地面信息和機車信息生成列車速度控制曲線，并與列車實際速度進行比較，監(jiān)督列車運行，實現(xiàn)超速防護、零速檢測、無意識移動防護、制動確認和車門防護等功能。本文在詳細闡述ATP設備功能及構成的基礎上，闡述了高速鐵路ATP設備的不足，為后續(xù)研究提供參考。

關鍵詞：列車自動保護系統(tǒng)；高速鐵路；安全；不足； 中圖分類號：U238

文獻標識碼：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 簡介

高速鐵路是解決交通擁擠的有效手段，它的最大特點是運營密度大、列車行車間隔時間短、安全、正點。因此，必須采用具有行車間隔控制、連續(xù)速度顯示監(jiān)督和防護的列車自動防護系統(tǒng)，以確保行車安全，提高行車效率。

ATP，全稱是自動超速保護、列車自動保護系統(tǒng)（Automatic Train Protection，簡稱：ATP），亦稱列車超速防護系統(tǒng)，是應用于軌道交通裝備領域，包括高速機車、動車組和地鐵車輛的安全保護記錄裝置，被稱為鐵路領域的“黑匣子”，承擔著保護鐵路裝備安全的重任。其功能主要為列車超過規(guī)定速度時自動制動，當車載設備接收地面限速信息，經信息處理后與實際速度比較，當列車實際速度超過限速后，由制動裝置控制列車制動系統(tǒng)制動。ATP系統(tǒng)自動檢測列車實際運行位置，自動確定列車最大安全運行速度，連續(xù)不間斷地實行速度監(jiān)督，實現(xiàn)超速防護，自動監(jiān)測列車運行間隔，以保證實現(xiàn)規(guī)定地行車間隔。列車自動防護(ATP)系統(tǒng)的功能

列車自動防護（ATP）子系統(tǒng)，即列車運行超速防護或列車運行速度監(jiān)督，是保證行車安全、防止列車進入前方列車占用區(qū)段和防止超速運行的設備，實現(xiàn)列車運行安全間隔防護和超速防護。通過ATP子系統(tǒng)檢測列車位置并向列車傳送ATP信息（目標速度信息或目標距離信息），列車收到ATP信息，自動實現(xiàn)速度控制，確保列車在目標距離內不超過目標速度的前提下安全運行。

它的主要功能有：（1）列車定位

定位任務確定列車在路網中地理位置通常ATP系統(tǒng)都是利用查詢應答器及測速電機和雷達完成列車定位安裝在線路上某些位置應答器用于列車物理位置檢測每個應答器發(fā)送包括識別編號（ID）應答器報文由列車接收在ATP車載計算機單元線路數(shù)據庫里存有應答器位置列車就知道它在線路上確切位置由測速電機和雷達執(zhí)行列車位移測量列車定位誤差來自應答器檢測精度、應答器安裝精度和位移測量精度。

（2）速度和距離測量

列車實際運行速度是施行速度控制依據速度測量準確性直接影響到速度控制效果列車位置直接關系到列車運行安全通過確定列車實際位置才能保證列車

之間運行間隔以及能夠在抵達障礙物或限制區(qū)之前停下或減速。

（3）ATP監(jiān)督功能

ATP監(jiān)督負責保證列車運行安全各監(jiān)督功能管理列車安全并在它權限內產生緊急制動；所有監(jiān)督功能在信號系統(tǒng)范圍內提供了最大可能列車防護各種監(jiān)督功能之間操作是獨立且同時進行ATP監(jiān)督包括速度監(jiān)督、方向監(jiān)督、車門監(jiān)督、緊急制動監(jiān)督、后退監(jiān)督、報文監(jiān)督、設備監(jiān)督等。

（4）超速防護

高速鐵路中速度限制分為兩種：是固定速度限制如區(qū)間最大允許速度、列車最大允許速度；另是臨時性速度限制例如線路在維修時臨時設置速度限制固定限速是在設計階段設置ATP車載設備中都儲存著整條線路上固定限速區(qū)信息。

（5）停車點防護

停車點有時危險點危險點在任何情況下都是越過這會導致危險情況例如站內有車時車站起點即是必須停車點在停車點前方通常還設置一段防護段ATP系統(tǒng)通過計算得出緊急制動曲線即以該防護區(qū)段入口點為基礎保證列車不超越入口點，有時也可在入口點處設置列車滑行速度值（如5km/h）一旦需要列車可在此基礎上加速或者停在危險點前方。

（6）列車間隔控制

列車間隔控制是既能保證行車安全（防止兩列車發(fā)生追尾事故）又能提高運行效率（使兩列車間隔最短）信號概念在過去以劃分閉塞分區(qū)、設立防護信號機為基礎自動閉塞（固定閉塞）概念下列車間隔是靠自動閉塞系統(tǒng)來保證列車間隔以閉塞分區(qū)為單位；當采用準移動閉塞或移動閉塞時閉塞分區(qū)長度與位置均是不固定是隨前方目標點（前行列車）位置、后續(xù)列車實際速度以及線路參數(shù)（如坡度）而不斷改變。

（7）站臺屏蔽門控制

ATP軌旁設備連續(xù)監(jiān)測屏蔽門狀態(tài)只有在屏蔽門“關閉且鎖閉”情況下才允許列車進入站臺區(qū)域如果屏蔽門狀態(tài)不再為“關閉且鎖閉”則ATP軌旁設備將站臺區(qū)域作為封鎖來處理在封鎖區(qū)域邊界處設置防護點因此接近列車將從ATP軌旁設備得到僅至該防護點移動許可如果此時列車已經進入了站臺區(qū)域屏蔽門狀態(tài)從“關閉且鎖閉”發(fā)生了變化ATP車載設備將觸發(fā)緊急制動。

（8）其他功能

除上述主要功能外視具體用戶要求ATP系統(tǒng)還可具有其他一些功能： 緊急停車功能：在特殊緊急情況下按壓設在車站上緊急停車按鈕（平時加鉛封）就可通過軌道電路將停車信息傳遞給區(qū)間上列車啟動緊急制動使列車停止運行。

給出發(fā)車命令：ATP系統(tǒng)檢查有關安全條件（如車門是否關閉、司機操作手柄是否置于零位、ATO系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)）并確認符合安全后給ATO系統(tǒng)信號在人工駕駛模式下司機在得到顯示后即可進行人工發(fā)車；在自動駕駛模式下ATO系統(tǒng)得到ATP系統(tǒng)發(fā)車確認信息后卻操縱列車自動啟動。

列車倒退控制：根據不同用戶協(xié)議可以實現(xiàn)各種列車倒退控制例如當列車退行超過一定距離或者越過軌道電路分界點立即啟動緊急制動。

停穩(wěn)監(jiān)督：監(jiān)控列車停穩(wěn)是在站內打開車門和站臺屏蔽門安全前提為了證實列車停穩(wěn)要考慮來自雷達和測速電機信息ATP車載計算機單元將使用這些速度信息。列車自動防護(ATP)系統(tǒng)的構成

列車自動防護系統(tǒng)所包含的設備分別安裝在列車上和地面上。安裝在列車上的設備，簡稱為車載設備；安裝在地面的設備簡稱為地面設備。2.1 車載設備的主要組成

列車自動防護系統(tǒng)的車載設備主要包括有車載主機、駕駛員狀態(tài)顯示單元、速度傳感器、列車地面信號接收器、列車接口電路、電源和輔助設備等，如圖1所示。下面分別介紹有關設備的情況。

電源駕駛員狀態(tài)顯示單元輔助設備速度傳感器車載主機列車接口電路地面信號接收器 圖1 車載主要設備

(1)車載主機。列車自動防護系統(tǒng)的車載主機由各種印刷電路板、輸人/輸出接口板、安全繼電器和電源等設備組成。這些設備分層放在機柜中，利用機柜上的總線進行通信。

(2)狀態(tài)顯示單元。狀態(tài)顯示單元是車載系統(tǒng)與列車駕駛人員之間的人機界面，可以顯示列車當前運行速度、列車到達某點的目標速度、列車到達某點的走行距離、列車的駕駛模式和有關設備的運行狀況等與行車直接相關的信息，如圖2所示；還設置有一些按鈕，用于駕駛員操作，控制列車運行。

圖2 列車司機顯示屏（人機界面）

(3)速度傳感器（如圖3）。信號系統(tǒng)通常在列車上裝有一個或多個速度傳感器，安裝在列車的車軸上，用于計算列車的運行速度和列車運行距離及列車運行方向的判定。列車的運行速度，還可以用雷達進行測定，但速度傳感器技術成熟，測速精度高，安裝使用簡單方便，因此被廣泛使用。

圖3 速度傳感器

(4)列車地面信號接收器列車地面信號接收器（圖4），安裝在列車底部，用于接收從軌道上傳來的信息，這些信息可以由地面軌道電路發(fā)送，或由安裝在地

面的專門設備如應答器發(fā)送給列車。列車地面信號接收器，根據所接收的信息格式、容量和處理速度等因素，可以設計為感應線圈，或其他形式，以保證列車在一定的運行速度下能及時接收和處理所收到的信息。列車地面信號接收器的性能要求：抗機械沖擊能力強，有很好的抗電磁干擾能力，偏息接收誤碼率低，不丟失信息。

圖4 典型的信號接收設備

(5)列車接口電路。列車自動防護系統(tǒng)的車載設備通過車載主機與列車進行接口，車載主機將控制信息通過接口電路傳送給列車，同時車載主機通過接口電路從列車獲得列車運行的狀態(tài)信息。列車接口電路使用的繼電器，根據使用的環(huán)境，需要體積小、力學性能好的繼電器，一般使用彈簧繼電器。

(6)電源和輔助設備等列車為列車自動防護系統(tǒng)車載設備提供所需的電源，列車上還有列車運行模式選擇開關，各種電源開關，和其他一些輔助設備等。3.2 地面設備

列車自動防護系統(tǒng)的核心設備安裝在列車上，它所需的主要信息來自地面設備。根據軌道交通信號系統(tǒng)的不同制式，列車自動防護系統(tǒng)地面設備，可以設置點式應答器或軌道電路，向列車傳遞有關信息，由安裝在列車上的設備接收和處理這些信息。

（1）點式應答器

在速度距離曲線為階梯式的圖形的信號系統(tǒng)中，經常會在線路上間隔一定的距離設置點式應答器。這些應答器向線路保存有列車的行車信息，在列車經過時，由安裝在列車車底的感應接收裝置從中讀取或接收信息，在對這些信息進行綜合分析處理。

點式應答器中所包含的信息，包括有線路位置、列車運行距離、基本線路參

數(shù)、速度限制等信息，這些信息固化在應答器。應答器可分為有源應答器和無源應答器。有源應答器向線路實時發(fā)送信息，由列車接收；無源應答器，只有在列車經過時，由列車應答器中讀取信息。典型的應答器如圖5。

圖5典型應答器

（2）軌道電路

軌道電路除了具有表示列車是否占用軌道的功能外，還可以向線路上實時發(fā)送列車運營所需的信息，由列車接收和處理。軌道電路所發(fā)送的信息，其容量大，有利于列車的車載系統(tǒng)時列車進行實時控制。因信號系統(tǒng)的處理能力和制式不同，軌道電路所發(fā)送的信息量可有所不同，一般來講，軌道電路所發(fā)送的信息可以有以下內容：①軌道電路基本信息如軌道電路的長度、坡道和曲線參數(shù)，所用的載波頻率，軌道電路的編號等；②線路速度是指該軌道區(qū)段線路上受坡道和曲線等因素的影響列車所允許運行的最大速度；③目標速度列車到達下一目標時，列車的運行速度；④運行距離列車到達下一目標時所需走行的距離；⑤列車運行方向，指明列車上行運行或下行運行；⑦道岔定反位列車前方經過道岔的定位或反位；⑧列車停站信號指示列車處于停站狀態(tài)；⑨備用信息位預留用作其他的信息使用。

這些信息以數(shù)字編碼的方式，順序排列，放在一個信息包里。列車收到信息后進行譯碼和實時處理，實時控制列車運行狀態(tài)。列控車載設備主要工作模式

列車ATP針對不同情形，共設置5種監(jiān)控模式，ATP的信息交換過程如圖6所示。

圖6 ATP信息接收示意圖

4.1 ATP完全監(jiān)控模式

當車載設備具備列控所需的基本數(shù)據（軌道電路信息、應答器信息、列車數(shù)據）時，ATP車載設備生成目標距離模式曲線，并能通過DMI顯示列車運行速度、允許速度、目標速度和目標距離等，控制列車安全運行。4.2 ATP部分監(jiān)控模式

若ATP車載設備接收到軌道電路允許行車信息，但線路數(shù)據缺損時，ATP車載設備產生固定限制速度，控制列車運行。

連續(xù)兩組及以上應答器的線路數(shù)據丟失，列車在ATP車載設備已查詢到的線路數(shù)據末端前觸發(fā)常用制動，當列車運行速度低于120km/h后，提供允許緩解提示，司機緩解后，ATP車載設備根據線路最不利條件，產生監(jiān)控速度曲線（最高限制速度120km/h），控制列車運行。

側線發(fā)車，ATP車載設備根據股道軌道電路信息（根據道岔限速發(fā)送UU碼或UUS碼），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列車運行。

引導接車，ATP車載設備收到接近區(qū)段的軌道電路信息（HB碼），形成并保持固定限制速度（20km/h），控制列車運行。4.3 目視行車模式

在ATP車載設備顯示禁止信號時，列車停車后，根據行車管理辦法（含調度命令），司機經特殊操作（如按壓專用按鈕），ATP生成固定限制速度（20km/h），列車在ATP監(jiān)控下運行，司機對安全負責。

4.4 調車監(jiān)控模式

車列進行調車作業(yè)時，司機經特殊操作（如按壓專用按鈕）后，轉為調車模式，ATP生成調車限制速度，控制車列運行。牽引運行時，限制速度40km/h；推進運行時，限制速度30km/h。4.5 隔離模式

ATP車載設備故障，觸發(fā)制動停車后，根據故障提示，司機經特殊操作，ATP車載設備控制功能停用，在該模式下司機按調度命令行車。若僅BTM失效，ATP車載設備提供機車信號，可人工轉換為LKJ控制列車。ATP的發(fā)展與不足

目前，我國正借鑒世界各國經驗，結合我國國情路情，發(fā)展CTCS，制定我國統(tǒng)一的ATP系列技術標準和規(guī)范。實行跨專業(yè)合作，堅持技術先進、系統(tǒng)成熟、經濟合理、等級配置的原則，堅持通信信號一體化的方向，新線建設優(yōu)先發(fā)展基于無線的ATP。堅持新線建設與既有線改造并重，在總體規(guī)劃的指導下，分步實施，有序發(fā)展，堅持機車信號主體化與發(fā)展ATP相結合。

一般來說，ATP根據地面設備提供的信號信息控制列車運行。當因軌道電路故障等原因，ATP接收不到信號或接收到非正常的檢測信號時，ATP將采取自動制動措施控制列車停車。列車停車后如需繼續(xù)前行，需要等待2分鐘后將ATP從完全監(jiān)控模式轉為目視行車模式，以低于20公里/小時的速度前進。目視行車模式期間，如接收到正常信號，ATP將自動轉為完全監(jiān)控模式。所以，具有ATP設備的列車運行過程可以說是非常安全的。

但是，在723甬溫線特別重大鐵路交通事故調查報告中，我們可以看到，D3115次、D301次列車均安裝有ATP，而ATP設備并沒有成功使D301停下車來，造成D3115次、D301次列車追尾的特別重大事故，可見，非常站控模式下的ATP安全性還有待商榷，我國的自主ATP技術仍然有待進一步發(fā)展和實踐檢驗。