四、 ATP 系统的技术要求

1 . ATP 系统的基本要求

( 1 ) ATP 系统应由列车自动防护的轨旁设备、车载设备和控制区域内的联锁设备组成；联锁设备属于安全系统并纳入 ATP 系统为典型的系统分类方式。

( 2 )城市轨道交通必须配置 ATP 系统，其系统安全失效率指标应优于 10-9 / h （信号系统安全失效率指标通常定义为 10 -11/ h 或 10-9 / h ）。 ATP 系统内部设备之间的信息传输通道也必须符合故障一安全原则。

( 3 )闭塞分区的划分或列车运行安全间隔，应通过列车运行模拟确定，并经列车实际运行校验。

( 4 )城市轨道交通的 ATP 系统应采用连续式控制方式。连续式控制方式主要是指安全输入信息连续采集，并实现连续控制。宜采用速度一距离制动模式。列车位置检查可采用轨道电路轨道环路等方式实现

( 5 )城市轨道交通宜采用计算机联锁设备，也可采用继电联锁设备。

2 . ATP 车载设备的技术要求

ATP 车载设备在满足 ATP 系统基本要求外，还应符合下列规定：

( l ) ATP 系统导致列车停车为最高的安全准则。地一车连续通信中断、列车完整性电路断路、列车超速、列车的非预期移动、车载设备重要故障等均应导致安全性制动。

( 2 ) ATP 车载设备的车内信号应是行车的主体信号。车内信号至少包括列车实际运行速度、列车运行前方的目标速度；在两端司机室内均应装设速度显示、报警装置和必要的切换装置。

( 3 ) ATP 执行强迫停车控制时，应切断列车牵引，列车停车过程不得中途缓解； ATP 执行的强迫停车控制，包括全常用制动或紧急制动控制等不同方式，但最终控制模式应为紧急制动控制。考虑到行车的安全，要求停车过程不得中途缓解，并应在列车停车后，司机履行一定的操作手续，列车方能缓解。

( 4 )车载信号设备与车辆接口电路的布线应与其主回路等环节的高压布线分开敷设并实施防护；与车辆电器的接口应有隔离措施。

3 . ATP 地面设备的技术要求

ATP 地面设备在满足 ATP 系统基本要求外，还应符合下列规定：

( l ) ATP 地面设备宜采用报文式无绝缘轨道电路或适用于其他准移动闭塞、移动闭塞 ATC 系统的地面设备，也可采用模拟式移频轨道电路。

( 2 ) ATC 控制区域宜采用无绝缘轨道电路，道岔区段、车辆段及停车场线路可采用有绝缘轨道电路。区间轨道电路应为双轨条回流方式；道岔区段、车辆段及停车场轨道电路可采用单轨条回流方式。相邻轨道电路应加强干扰防护。轨道电路利用兼作牵引回流的走行轨时，装设的横向均流线应不影响轨道电路的正常工作。

( 3 ) ATP 地面设备向 ATP 车载设备传送的允许速度指令或线路状态、目标速度、目标距离等信息，应满足 ATP 车载设备控制方式和控制精度的需要。

五、 ATP 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

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 ，在轨旁无需其他传输设备。

ATP 轨旁单元从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令，形成计划数据后传输至 ATP 车载设备。驾驶指令主要包括目标坐标（目标速度和目标距离）、最大允许线路速度和线路坡度。 ATP 车载设备通过此数据计算现有位置的列车允许速度。驾驶列车所需的数据经由司机室显示器指示给司机。

实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进行测量。

ATP 车载设备列车实际速度与列车允许速度进行比较。当列车速度超过列车允许速度时， ATP 的车载设备就发出制动命令，发出报警后控制列车进行常用全制动或实施紧急制动，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，便自动缓解。而运行操作仍由司机完成。

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件、通过道岔、慢行区间等限制而需要限速的区段。因此限速等级是根据后续列车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。 ATP 可对列车运行速度进行分级或连续监督。

3 ．目标速度和目标距离

ATP 轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个“目标距离”，再由轨道电路生成代码，通知列车前方有多少个未占用的区段，接着，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。

列车的实际行驶速度不断与计算出来的最高速度进行比较，如果实际车速超过最高速度，则自动启用紧急制动。

列车除了必须遵循通过轨道传来的指示目标距离的编码外，在线路的某些区域，由于某种特殊情况或临时性原因，如轨道临时性作业等，还有一些速度限制要求。 ATP 将充分考虑到各种限速条件，选择最严格的条件来执行。

4 ．制动模式

列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式。

( 1 )分级制动

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。

阶梯式分级制动模式俗称大台阶式。它将一个列车全制动距离划分为 3~ 4 个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车的距离来确定限速值。当列车速度高于检查值时，列车自动制动。其为滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保安全，必须设有“保护区段”。固定闭塞制式的 ATC 通常采用阶梯式分级制动模式。

阶梯式分级制动模式虽然构成较为简单，但具有较多缺点：

①设有防护区段，会影响通过能力；

②列车接近前方列车时遇到两次红灯，司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱；

③由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许入口速度，司机有时会措手不及；

④列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率。

阶梯式分级制动模式不能满足高密度行车的需要，于是改为速度一距离模式曲线制动模式。

模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的（或将各种制动模式曲线储存调用）。准移动闭塞制式的 ATC 通常采用曲线式分级制动模式。

( 2 )一级制动

一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。

无论何种方式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标距离。一级制动方式能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展方向。移动闭塞制式的 ATC 通常采用一级制动模式。

5 ．测速与测距

确定车辆速度和位置是车载设备关键、重要的功能。

( 1 )测速

列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速度是速度控制的依据。该速度值的准确和精度直接影响调速效果。

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。早期采用测速发电机测速。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。

②路程脉冲发生器。其核心部件是一个 16 极的凸轮，随着车轮的转动，发生一系列脉冲，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阻挡，使光电式传感器产生电脉冲，记录脉冲数目来测量车速。

④霍尔式脉冲转速传感器。车轮转动时，使霍尔式传感器产生频率正比于车轮转速的信号，来进行测速。

( 2 )测距

在目标距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位置，那么它就无法保证在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。如何测量距停车点的精确距离是列车运行超速防护系统的重要任务。通过连续确定列车行驶距离， ATP 车载设备可以随时查找列车的精确位置。距离信息以音频轨道电路的分界来定位，当列车经过轨道电路的分界时，距离测量被同步

。

测距是通过测速与轮径完成的，距离测量系统记录车轮旋转的次数，考虑运行方向和车轮直径，计算出列车走行的距离。距离测量系统利用两个传感传感速度器测得的数据，通过两个通道进行比较。如果结果不一致，为可靠起见，取其中的最大值。

在跨越轨道电路时，如果已经接收到带有有效时间标记的新报文，则距离测量装置复位为零。

也可采用信标来进行测速测距。信标（ APR ）沿线路等间距放置。这些信标由装在列车上的发射应答器读取。每个信标都有一个独一无二的识别号，存储在 ATP / ATO 系统存储器中。这个系统可以确保在指定范围内对转速传感器发出的信号进行自动重新校正，也能进一步确定列车位置。

6 ．速度限速

速度限速分为固定限速、临时限速、在道岔或道岔前方的限速、具有短安全轨道停车点的限速。

( l ）固定限速

固定限速是在设计阶段设置的。车载 ATP 和 ATO 设备都储存着整条线路上的固定限速区信息。速度梯降级别为 1 km / h 。它决定了“目标距离”工作模式下的可能给出的最优行车间隔。

( 2 ）临时限速

限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点）可以被降低。临时速度限制区段的范围总是限制在一个或多个轨道电路。

ATP 通过设置区域限速或闭塞分区限速来设置速度限制。

①区域速度限制

区域速度限制是针对轨道电路内的预定区域设定的限制速度，可分为 15 km / h 、 30 km / h 、 45 km / h 、 60 km / h 。区域限速可由 ATP 轨旁设备设置，也可在需要时由控制中心控制，但控制中心只能复位控制中心设置的区域限速。

②闭塞分区限速

闭塞分区限速是对单独的轨道电路设置最大的线路速度和目标速度。通过 ATP 轨旁设备选择最大速度，所选的速度作为轨道电路的最大允许速度。控制中心可以确定和解除临时限速。解除时，要执行一套安全防护措施。临时速度限制区段的范围总是限制在一个或多个轨道电路中。

7 ．常用制动和紧急制动

ATP 车载设备具有常用制动和紧急制动两级防护控制的能力。在常用制动失效后，可施行紧急制动。

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。

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，充风时间长，不能使列车安全平稳地运行。 ATP 车载设备收到紧急停车命令后，将发送给影响区域内的列车的数据信息中的“线路速度”、“目标速度”设置为零。而且一旦发出紧急制动指令时，中途不得缓解，直到停车。

紧急制动的实施可通过下列三种基本方式的任何一种来实现：

①在列车超速、后退、移动时车门打开等的情况下，直接由 ATP 功能提供防护；

②在故障情况下（例如在需要报文时，不能接收到报文），直接由 ATP 功能作为安全防护；

③由司机或由牵引控制设备执行，不依靠 ATP 功能。

在危急情况下，控制中心按下紧急停车按钮或轨旁按下安装在站台两侧的紧急停车按钮即可启动紧急停车。

8 ．停站

( 1 ）车站程序停车

线路上的车站都有预先确定的停站时间间隔。控制中心 ATS 监督列车时刻表，计算需要的停站时间以保证列车正点到达下一个车站。由集中站 ATS 通过环线传送给车载设备。控制中心能通过集中站 ATS 缩短或延长车站停站时间。在控制中心要求下，列车可跳过某车站。这一命令由控制中心通过集中站 ATS 传给列车。

( 2 ）车站定位停车

设置站台屏蔽门时，车门的开度和屏蔽门的开度要配合良好。要求安装有屏蔽门的地下车站允许停站误差为±0 . 25m ，其他车站允许停站误差为±0.5m 。

车站定点停车是靠一组地面标志线圈（或者环线）提供至停车点的距离信息，标志线圈设置的多少可视定位停车精度而异，一般为 3 ~ 4 个。

9 ．车门控制

在通常的情况下，在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，车载对位天线和地面对位天线才能很好地感应藕合并进行车门开关操作。这需要地面和车载 ATC 设备以及车辆门控电路共同配合。有了车门开启命令后，使 ATP 轨旁设备改发打开屏蔽门信号，当站台定位接收器收到此信号，便打开与列车车门相对的屏蔽门。列车停站时间结束（或人工终止），地面停站控制单元启动 ATP 轨旁设备，停发开门信号，由司机关闭车门，同时关闭屏蔽门。

在列车停靠站台的精度已经偏离了± 0 .5 m （对于地下车站）或± 1 m （对于高架车站或地面车站）的情况下，列车可以被允许以小于 5 km / h 的速度移动，以满足精确停车点的要求。

左右车门选择由车门开启命令来执行，此命令通过轨旁 ATP 系统取得。

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。

地面 ATP 设备还将列车停准、停稳信息送至控制中心作为列车到站的依据。车门关闭后，车载 ATP 才具备安全发车条件。

车站在检查了屏蔽门已关闭好以后，才允许 ATP 子系统向列车发送运行速度命令信息，列车收到速度命令，同时检查了车门已关闭后，可按车载 ATP 收到的速度命令出发。