城市轨道交通信号与通信系统任务二：列车自动防护(ATP)系统

城轨ATP系统的数据通信与传输技术随着城市轨道交通的发展，城轨ATP（Automatic Train Protection）系统的数据通信与传输技术越来越受到关注。

本文将探讨城轨ATP系统中的数据通信和传输技术，并分析其在城轨交通中的重要性。

一、ATP系统概述ATP系统是城轨交通系统中的一种列车自动保护装置，其主要功能是确保列车在运行过程中的安全性和可靠性。

ATP系统通过不断获取列车运行状态、监控轨道条件，以及与车站和信号系统进行通信，实现列车自动控制和保护。

二、数据通信技术1. 硬件设备城轨ATP系统的数据通信涉及了多个硬件设备，包括车载终端设备、通信设备和信号系统设备等。

车载终端设备用于检测列车状态、记录运行数据和与车站进行通信，通信设备则负责实现车载设备与车站和信号系统之间的数据传输，信号系统设备则接收并处理这些数据。

2. 通信协议城轨ATP系统的数据通信使用的是特定的通信协议，常见的有CAN（Controller Area Network）和Ethernet等。

CAN协议是一种广泛应用于车辆领域的通信协议，它具有速度快、可靠性高的特点，适合于车辆内部数据的传输；而Ethernet协议则适用于车载设备和车站之间的数据传输，其优势在于传输速度快、带宽大。

三、数据传输技术1. 无线传输城轨ATP系统中，无线传输技术被广泛应用于数据的传输。

无线传输技术包括无线电通信和无线局域网等。

无线电通信可以实现车载设备与车站之间的远程通信，保证数据的实时性和可靠性；无线局域网则可以实现车站内各设备之间的数据传输，提高车站内部数据的处理效率。

2. 光纤传输光纤传输技术是一种高速、长距离数据传输的技术，其在城轨ATP 系统中具有重要作用。

通过光纤传输技术，可以实现车站之间的数据传输，提供更快速、更稳定的数据传输通道，确保数据的及时性和准确性。

四、数据通信与传输技术的重要性城轨ATP系统的数据通信与传输技术在城轨交通中扮演着重要的角色。

原理和功能列车自动防护（ATP）ATP是整个ATC系统的基础。

ATO和A TS子系统都依托于ATP子系统的工作。

列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，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。

列车自动驾驶（ATO）列车自动驾驶是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的解算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。

在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。

目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。

随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。

ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。

此外还从ATS 子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。

根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行；并在设有屏蔽门地站台准确停车。

自动监控系统（A TS）：列车自动监督(ATS)列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。

ATS 将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。

ATS功能：自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。

关于列车自动防护（ATP）系统的功能它的主要功能有：一、列车定定位的任务就是确列车在路网中的地理置。

通常，ATP系统都是利用查应答器及测速电机和雷达完成列定位的。

安装在线路上某些位的应答器用于列车物理置的检测，每个应答器发送一个包识别编号（ID）的答器报文，由列车接收。

在ATP车载计算机单元的线路数据库存有应答器的位置，这样列车就知它在线路上的确切位。

由测速电机和雷达执行车位移测量。

列车定位误差来自应答器检测精度、答器安装精度和位移测量度。

二、速度和离测量列车实际运速度是施行速度控制的依据，速度量的准确性直接影响速度控制效果。

列位置直接关系到列运行的安全，通过确定列车实际位置，才能保证列车之间的运间隔，以及能够在抵障碍物或限制区之前停下或速。

三、ATP督功能ATP监督负责保证列车行的安全。

各监督功能管列车安全的一个方面，并在它自己权限内产生紧急制动；所有的监督能，在信号系统范围内提供了最可能的列车防护。

各种监督功能间的操作是独立的，且同时进行ATP监督包括速监督、方向监督、车监督、紧急制动监督、后退监督报文监督、设备监督等。

四、超速防城市轨道交通中的速度限制分两种：一种是固定速度制，如区间最大允许速度、车最大允许速度；另种是临时性的速度限制例如线路在维修时临时置的速度限制。

固定限是在设计阶段设置，ATP车载设备都储存着整条线路上的固定限速信息。

五、停车点防护停车点有时就危险点，危险点在任何情况都是不能越过的，因为会导致危险情况。

例站内有车时，车站起点即是必须停车点在停车点的前方通常还设置一防护段，ATP系统通过算得出的紧急制动曲线即以该护区段入口点为基础，保证列车不越入口点。

有时也可在入口点处设置一个车滑行速度值（如5km/h）一旦需要，列车可在此基上加速，或者停在危点前方。

免费论下载中心六、列间隔控制列车间隔控制是一种既能保行车安全（防止两列车发追尾事故）又能提高行效率（使两列车间隔最短）的信号念。

城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。

一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。

固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。

2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。

3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。

二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。

列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。

固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。

1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。

固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。

城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。

城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。

一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。

固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。

2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。

3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。

二、固定闭塞ATC 系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。

列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。

固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。

1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。

固定闭塞速度码模式ATC 是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。

城市轨道袤通专业核芯源福课程名称：城市轨道交通通信信号教材名称：《城市轨道交通信号与通信系统》书号：ISBN978-7-114-17716-6主编：张利彪资源名称：课程教学参考标准A武交通出版彳士股份有限公司ChinaCommunicationsPressCo.,1td.课程标准课程名称：城市轨道交通通信信号适用专业：城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术一、课程定位《城市轨道交通通信信号》是城市轨道交通车辆技术、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通通信信号技术专业必修课程，也是专业的主要专业基础课程之一。

其先修课程为《城市轨道交通概论》，课程系统城市轨道交通通信与信号设备基本理论知识和基本技能，为后续《城市轨道交通列车操作》《城市轨道交通行车组织》《城市轨道交通信号基础设备维护》《城市轨道交通列车自动控制技术》《城市轨道交通专用通信设备维护》等专业核心课程的学习奠定基础，也为学生毕业后从事城市轨道交通生产或技术管理工作创造条件。

二、设计思路本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。

根据职业岗位分析，确定本课程的建设思路是：遵循系统化原则，将教学内容分为城市轨道交通信号系统与城市轨道通信系统两大部分。

通过本课程的学习，使学生掌握城市轨道交通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。

三、课程目标（一）总体目标：本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通列车驾驶员、站务员、综控员、通信信号工等，主要从事城市轨道交通车辆驾驶、运营管理、设备运用与维护等工作。

通过本课程学习，使学生掌握城市轨道交通通信信号系统基础设备的组成和作用，并具有一定的操作运用能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。

（二）具体目标：1.能力目标：①通过完成城市轨道交通信号和通信系统认知任务，能够做到：掌握城市轨道交通信号系统的作用。

城轨ATP系统的列车感知与防护技术在城市快速轨道交通（城轨）系统中，ATP（Automatic Train Protection）系统是一项关键技术，用于保障列车的运行安全。

该系统通过感知列车的位置和速度，并与车站信号系统及其他设备进行交流，为列车提供准确的防护和自动控制。

本文将探讨城轨ATP系统中的列车感知与防护技术。

一、列车位置感知技术在城轨ATP系统中，准确感知列车位置是确保列车运行安全的关键。

目前常用的列车位置感知技术包括轨道电路、轴轮计数器、地面雷达等。

1. 轨道电路轨道电路是一种传统的列车位置感知技术，通过在轨道上布置电路来感知列车位置。

当列车经过轨道上的电路时，电路会被激活并向控制中心发送信号，从而确定列车的位置。

轨道电路的优点是成本相对较低，但其精确度有限，容易受到恶劣天气和轨道污染的影响。

2. 轴轮计数器轴轮计数器是一种基于列车轴轮数量进行位置感知的技术。

该技术通过记录列车轴轮的数量来确定列车位置，并将信息传输到控制中心进行分析和处理。

轴轮计数器的优点是精确度高，但在复杂的交路和切换轨道情况下，容易出现误差。

3. 地面雷达地面雷达是一种利用雷达技术感知列车位置的技术。

该技术通过在轨道上安装雷达设备，利用雷达波与列车之间的反射信号来确定列车位置。

地面雷达具有高精确度和稳定性的优点，但设备成本较高，对环境条件也有一定的要求。

二、列车速度感知技术除了感知列车位置外，ATP系统还需要准确感知列车的速度，以便根据实际情况进行防护和自动控制。

目前常用的列车速度感知技术包括轮对计数器、GPS和惯性导航系统等。

1. 轮对计数器轮对计数器是一种基于列车轮对数量进行速度感知的技术。

该技术通过记录列车轮对通过某一点的时间间隔来计算列车速度，并将数据传输到控制中心进行处理。

轮对计数器具有响应速度快、准确度高的特点，但在光滑轨道和高速列车运行时可能出现较大误差。

2. GPS全球定位系统（GPS）是一种基于卫星定位的列车速度感知技术。

列车运输自动防护（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：一、列车定位定位的任务就是确定列车在路网中的地理位置。

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的。

安装在线路上某些位置的应答器用于列车物理位置的检测，每个应答器发送一个包括识别编号(ID)的应答器报文，由列车接收。

在ATP车载计算机单元的线路数据库里存有应答器的位置，这样列车就知道它在线路上的确切位置。

由测速电机和雷达执行列车位移测量。

列车定位的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。

二、速度和距离测量列车实际运行速度是施行速度控制的依据，速度测量的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的安全，通过确定列车的实际位置，才能保证列车之间的运行间隔，以及能够在抵达障碍物或限制区之前停下或减速。

三、ATP监督功能ATP监督负责保证列车运行的安全。

各监督功能管理列车安全的一个方面，并在它自己的权限内产生紧急制动;所有的监督功能，在信号系统范围内提供了最大可能的列车防护。

各种监督功能之间的操作是独立的，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。

四、超速防护城市轨道交通中的速度限制分为两种：一种是固定速度限制，如区间最大允许速度、列车最大允许速度;另一种是临时性的速度限制，例如线路在维修时临时设置的速度限制。

固定限速是在设计阶段设置的，ATP车载设备中都储存着整条线路上的固定限速区信息。

五、停车点防护停车点有时就是危险点，危险点在任何情况下都是不能越过的，因为这会导致危险情况。

城市轨道交通信号与通信系统2一、填空（1×13=13分）1、列车自动控制（ATC）是城市轨道交通信号系统的核心，它主要包括、、三个子系统。

2、自动闭塞主要包括、和。

3、系统维护方式主要有两类，分别是和。

4、A TS系统的控制分为和两级。

5、CBTC的全称是。

6、VOBC的全称是。

7、前后车均能精准定位的闭塞方式是。

二、单项选择题（1×10=10分）1、A TC系统的列车检测功能由_____完成的。

( )A OCC B轨旁单元C轨道电路 D ATP车载单元2、是人工驾驶且有完全的A TP防护的驾驶模式是( )A ATO模式B CM模式C RM模式D URM模式3、ATO系统是用________实现对列车的控制。

( )A 司机指令B OCC信息C地面信息 D 信号灯指示4、打开车门和屏蔽门的先后顺序是( )A 先车门后屏蔽门B 先屏蔽门后车门C 一起打开D 顺序不确定，要根据具体情况5、限制人工驾驶RM模式限速( )A 25Km/hB 40 Km/hC 30 Km/hD 35 Km/h6、下列关于准移动闭塞说法正确的是( )A 前车精准定位B后车精准定位C后车以所占区间始端定位D以上说法都不对7、电话闭塞属于( )A人工闭塞B自动闭塞C半自动闭塞D电报闭塞8、下列闭塞方式中，列车运行效率最高的一种闭塞方式是( )A人工闭塞 B 移动闭塞C准移动闭塞D固定闭塞9、下列驾驶模式中，没有A TP防护的是（）A 列车自动驾驶模式B ATP监督下的人工驾驶模式C 限制人工驾驶模式D 非限制人工驾驶模式10、驾驶模式打到（ B ）时，按压“自动折返”按钮，列车会自动进入折返线并停车。

A ATOB STBYC RM DNRM三、多项选择题（2×10=20分；漏选可得1分，错选多选不得分）1、列车运行调整的目标( )A所有列车的总延迟最短B列车运行调整时间尽量短C列车运行调整范围尽量小D整个系统尽快恢复2、下列是ATO模式激活条件的是( )A ATP在SM模式中B 已过了车站停车时间C 联锁系统已排列进路D 车门关闭，驾驶手柄在零位3、列车运行调整的基本方法是( )A改变车站停车时间B改变站间运行时间C改变进路设置D修改实际时间表4、下列驾驶模式中，有ATP防护的是( )A ATO模式B ATPM模式C RM模式D URM模式5、对准移动闭塞，下列说法正确的是( )A 追踪目标点固定 B空间间隔长度固定C制动点固定 D空间间隔不固定6、对移动闭塞，下列说法正确的是( )A 追踪目标点固定B空间间隔长度固定C追踪目标点不固定 D空间间隔不固定7、在正线上可以使用的驾驶模式包括( )A ATO模式B ATPM模式C RM模式D URM模式8、下列关于各种闭塞方式说法正确的有( )A 固定闭塞时前后车均可精准定位B 准移动闭塞前车可以精准定位，后车不可以精准定位C 准移动闭塞后车可以精准定位，前车不可以精准定位D 固定闭塞时，前后车均不能精准定位9、下列关于安全间隔距离说法正确的有( )A 安全间隔距离是固定的，不随着速度的变化而变化B 当前后两列列车达到安全间隔距离时，列车发生追尾的概率几乎为零C 安全间隔距离包括列车正常制动距离和安全距离两部分D安全间隔距离包括列车正常制动距离和安全距离两部分10、A TS的功能主要有( )A 超速防护B 排列进路C 列车运行调整D 车门控制四、判断题（1×10=10分）（）1、信号机的编号方法上行方向编为单号，下行方向编为双号。