1列车自动防护系统列车自动防护系统2024/3/192 一、列车自动防护系统基本原理一、列车自动防护系统基本原理 理论内容理论内容 城市轨道交通的信号控制系统中，列车城市轨道交通的信号控制系统中，列车自动防护系统自动防护系统是信是信号控制系统非常重要的组成部分，它为列车行驶提供号控制系统非常重要的组成部分，它为列车行驶提供安全保障安全保障，有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高行车有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高行车作业效率作业效率如果没有列车自动防护系统，列车的行车安全需要由列车驾驶员果没有列车自动防护系统，列车的行车安全需要由列车驾驶员人工来保障，这样会造成列车人工来保障，这样会造成列车驾驶员过度疲劳驾驶员过度疲劳，产生安全隐患，产生安全隐患，对行车作业效率也会带来负面影响因此在城市轨道交通对行车作业效率也会带来负面影响因此在城市轨道交通中，尤其是在运营作业繁忙的线路上，信号控制系统中设置列中，尤其是在运营作业繁忙的线路上，信号控制系统中设置列车自动防护系统是非常必要的，它是行车作业的安全保障和体车自动防护系统是非常必要的，它是行车作业的安全保障和体现列车自动防护系统，其英文名称为列车自动防护系统，其英文名称为“Train Automatic Train Automatic Protect SystemProtect System”，简称为，简称为ATPATP系统。
系统第1页/共50页2024/3/193 1 1列车运行的几个基本概念列车运行的几个基本概念在介绍列车自动防护系统如何控制列车运行速度时，需在介绍列车自动防护系统如何控制列车运行速度时，需要简单了解列车如何起动和停车，以及列车常用制动和列车要简单了解列车如何起动和停车，以及列车常用制动和列车紧急制动的基本概念紧急制动的基本概念1)(1)列车起动和停车列车起动和停车 列车在人工驾驶时，列车驾驶员列车在人工驾驶时，列车驾驶员操作操作驾驶手柄驾驶手柄，通过列车的牵引系统施加，通过列车的牵引系统施加牵引力牵引力使列车向前使列车向前加速行驶，或通过列车的制动系统施加加速行驶，或通过列车的制动系统施加制动力制动力使列车减速行使列车减速行驶列车驾驶手柄平常放中间位置，将驾驶手柄从中间位置驶列车驾驶手柄平常放中间位置，将驾驶手柄从中间位置向前推时，列车向前加速行驶，越往前推施加的牵引力越大；向前推时，列车向前加速行驶，越往前推施加的牵引力越大；将驾驶手柄从中间位置向后推时，列车减速行驶，越往后推将驾驶手柄从中间位置向后推时，列车减速行驶，越往后推施加的制动力越大，这时列车在制动力的作用下减速运行，施加的制动力越大，这时列车在制动力的作用下减速运行，如图如图8 8一一l l所示。
所示第2页/共50页2024/3/194图图81列车驾驶室牵引制动列车驾驶室牵引制动手柄和紧急制动按钮手柄和紧急制动按钮驾驶室驾驶室驾驶室内景驾驶室内景第3页/共50页2024/3/195 (2)(2)列车常用制动和紧急制动列车常用制动和紧急制动 列车常用制动列车常用制动就是列车在就是列车在正常行驶过程中，由列车的制动系统施加给正常行驶过程中，由列车的制动系统施加给列车的制动列车的制动列车列车紧急制动紧急制动就是列车就是列车在超速行驶，或遇到其他在超速行驶，或遇到其他不正不正常常会危及列车行车安全的情况会危及列车行车安全的情况时，对时，对列车施加的制动列车施加的制动列车紧急制动时所产生的制动力，紧急制动时所产生的制动力，是列车的制动系统所能提供的是列车的制动系统所能提供的最大制动力列车紧急制动的最大制动力列车紧急制动的响应时间比列车常用制动的响应时间比列车常用制动的响响应时间要短应时间要短；一旦对列车施加；一旦对列车施加了紧急制动，只能通过特殊处了紧急制动，只能通过特殊处理才能将紧急制动从列车上解理才能将紧急制动从列车上解除第4页/共50页2024/3/196第5页/共50页2024/3/197 (3)(3)速度限制速度限制 城市轨道交通中，列车在轨道线路上行驶城市轨道交通中，列车在轨道线路上行驶时，受轨道线路时，受轨道线路弯道、坡道弯道、坡道、列车自身构造以及运营需求等因、列车自身构造以及运营需求等因素的影响，列车只能在素的影响，列车只能在规定的速度规定的速度范围内运行，如果列车运行范围内运行，如果列车运行速度比规定的最大速度值高，则会危及到列车的行车安全，导速度比规定的最大速度值高，则会危及到列车的行车安全，导致列车相撞、致列车相撞、出轨或颠覆出轨或颠覆等事故的发生。
为确保列车行车安全，等事故的发生为确保列车行车安全，列车必须在所规定的速度范围内运行，以防止安全事故的发生列车必须在所规定的速度范围内运行，以防止安全事故的发生列车自动防护系统在每列车列车自动防护系统在每列车上都装有上都装有速度传感器速度传感器，速度传感，速度传感器安装在列车的车轴上，如图器安装在列车的车轴上，如图8 82 2所示，对列车的运行速度所示，对列车的运行速度进行实时测定，并把速度值传送进行实时测定，并把速度值传送给列车自动防护系统主机，由列给列车自动防护系统主机，由列车自动防护系统主机对速度进行车自动防护系统主机对速度进行分析和处理分析和处理图图82速度传感器速度传感器第6页/共50页2024/3/198第7页/共50页2024/3/199 (4)(4)列车自动防护系统列车自动防护系统与列车之间的接口与列车之间的接口 列车自列车自动防护系统主机是列车自动动防护系统主机是列车自动防护系统的核心控制部分，防护系统的核心控制部分，列车自动防护系统主机与列列车自动防护系统主机与列车自身的牵引系统和制动系车自身的牵引系统和制动系统由专门的接口电路连接，统由专门的接口电路连接，如图如图8 83 3所示。
列车自动防护系统主机实时接收从地面信号传来所示列车自动防护系统主机实时接收从地面信号传来的信号，通过实时分析和计算，实时向列车的牵引系统或制动系的信号，通过实时分析和计算，实时向列车的牵引系统或制动系统发出控制指令，列车的牵引系统或制动系统在接收到控制指令统发出控制指令，列车的牵引系统或制动系统在接收到控制指令后，对列车施加牵引力或制动力，以控制列车的运行速度，使列后，对列车施加牵引力或制动力，以控制列车的运行速度，使列车在允许速度的范围内运行车在允许速度的范围内运行列车自动防护列车自动防护系统系统主机安装主机安装在在驾驶驾驶室内图图83列车自动防护系统与列车之间的接口关系列车自动防护系统与列车之间的接口关系第8页/共50页2024/3/1910 2 2列车自动防护系统基本原理列车自动防护系统基本原理 列车自动防护系统控制列车运行速度有两种基本方式：点列车自动防护系统控制列车运行速度有两种基本方式：点式叠加方式和速度距离模式曲线方式式叠加方式和速度距离模式曲线方式1)(1)点式叠加方式点式叠加方式 列车自动防护系统以点式叠加方式控制列车自动防护系统以点式叠加方式控制列车运行速度，其速度距离曲线呈阶梯状，称为阶梯曲线，如列车运行速度，其速度距离曲线呈阶梯状，称为阶梯曲线，如图图8 84 4所示。
所示图图84阶梯曲线阶梯曲线 图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值车运行速度值图图8 84 4中列车受到制动力的作用，减速中列车受到制动力的作用，减速运行列车从某点运行列车从某点O O处以不超过处以不超过S S1 1的速度值运的速度值运行，在运行到行，在运行到D D1 1点时，对列车施加一定的制点时，对列车施加一定的制动力，使列车允许运行的最大速度值从动力，使列车允许运行的最大速度值从S S1 1速速度值降为度值降为S S2 2速度值；列车从速度值；列车从D D1 1点运行到点运行到D D2 2点处，点处，在这一区间，列车运行的最大允许速度值为在这一区间，列车运行的最大允许速度值为S S2 2;在在S S2 2点，再次对列车施加制动力，使列车减点，再次对列车施加制动力，使列车减速运行第9页/共50页2024/3/1911 列车运行在列车运行在O OD D1 1区段，允许运行的最高速度为区段，允许运行的最高速度为S S1 1；在；在D D1 1D D2 2区段，允许运行的最高速度为区段，允许运行的最高速度为S S2 2；在；在D D2 2 D D2 2区段，允许运行区段，允许运行的最高速度为的最高速度为S S3 3。
图图84阶梯曲线阶梯曲线第10页/共50页2024/3/1912 在每个区段，如果列车运行速度在每个区段，如果列车运行速度超过了超过了在该运行区段所在该运行区段所对应的最大速度值，列车自动防护系统会向列车的制动系统对应的最大速度值，列车自动防护系统会向列车的制动系统发出发出常用制动命令常用制动命令，列车的制动系统对列车，列车的制动系统对列车施加制动力施加制动力，使，使列车列车运行速度在系统所设定的时间内，降到允许的运行速度范围运行速度在系统所设定的时间内，降到允许的运行速度范围内，以保证列车安全运行；如果列车运行速度持续超过该运内，以保证列车安全运行；如果列车运行速度持续超过该运行区段所对应的最大速度值，在持续的时间超过系统设定的行区段所对应的最大速度值，在持续的时间超过系统设定的时间时间后，列车自动防护系统将对列车实施紧急制动，强制列车停后，列车自动防护系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车，以防止意外事故的发生车，以防止意外事故的发生第11页/共50页2024/3/1913 阶梯曲线控制速度的方式所需要的硬件结构简单，容易实现阶梯曲线控制速度的方式所需要的硬件结构简单，容易实现在图在图8-48-4中列车以不超过中列车以不超过S S1 1速度值运行，运行速度从速度值运行，运行速度从S S1 1变为变为S S2 2时，时，使得列车的使得列车的运行速度发生突变运行速度发生突变，这时强烈的减速会给列车上的乘，这时强烈的减速会给列车上的乘客一种冲击，容易产生不适感。
速度变化越大，冲击感越强，不客一种冲击，容易产生不适感速度变化越大，冲击感越强，不利于旅客乘车的舒适度利于旅客乘车的舒适度图图84阶梯曲线阶梯曲线第12页/共50页2024/3/1914 (2)(2)速度距离模式曲线速度距离模式曲线 列车受到制动力的作用，使列车减列车受到制动力的作用，使列车减速运行，速度一距离图形曲线形状是连续平滑的曲线，这种列速运行，速度一距离图形曲线形状是连续平滑的曲线，这种列车速度控制方式称为速度距离模式曲线方式，如图车速度控制方式称为速度距离模式曲线方式，如图8-58-5所示图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车运行速度值图图85速度距离模式曲线速度距离模式曲线第13页/共50页2024/3/1915 图图8 85 5中，列车自动防护系统根据运营计划，使列车从中，列车自动防护系统根据运营计划，使列车从O O点减速运行到点减速运行到D D1 1点列车自动防护系统根据各种数据，计算点列车自动防护系统根据各种数据，计算出列车从出列车从O O点运行到前方点运行到前方D D2 2点的区段内，各处所需的运行速度，点的区段内，各处所需的运行速度，并向列车的牵引和制动系统发出指令，控制列车按照速度距并向列车的牵引和制动系统发出指令，控制列车按照速度距离模式曲线所绘制的速度值平滑稳定地从在离模式曲线所绘制的速度值平滑稳定地从在0 0点减速运行到前点减速运行到前方方D D2 2点。
点图图85速度距离模式曲线速度距离模式曲线第14页/共50页2024/3/1916在上图模式曲线的每点，都对应有一个速度值，如果列在上图模式曲线的每点，都对应有一个速度值，如果列车运行速度超过了在该点所对应的速度值，列车自动防护系车运行速度超过了在该点所对应的速度值，列车自动防护系统实时向列车的制动系统发出常用制动命令，对列车施加制统实时向列车的制动系统发出常用制动命令，对列车施加制动力，使列车运行速度降到模式曲线的下方，保证列车以允动力，使列车运行速度降到模式曲线的下方，保证列车以允许的速度运行，确保列车安全运行；如果列车运行速度持续许的速度运行，确保列车安全运行；如果列车运行速度持续超过模式曲线所规定的速度值，运行在模式曲线的上方，若超过模式曲线所规定的速度值，运行在模式曲线的上方，若所持续的时间超过系统设定的时间，列车自动防护系统将对所持续的时间超过系统设定的时间，列车自动防护系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车，以防止意外事故的发生列车实施紧急制动，强制列车停车，以防止意外事故的发生第15页/共50页2024/3/1917 速度距离模式控制速度的方式，需要比较复杂的软件和速度距离模式控制速度的方式，需要比较复杂的软件和硬件支持，系统调试过程比较复杂。
列车平滑减速运行，运硬件支持，系统调试过程比较复杂列车平滑减速运行，运行速度没有发生突变，列车运行速度控制稳定，可以有效提行速度没有发生突变，列车运行速度控制稳定，可以有效提高列高列车乘客的舒适度车乘客的舒适度防止列车超速运行是列车自动防护系统最重要的功能，防止列车超速运行是列车自动防护系统最重要的功能，也是城轨信号系统保障列车运行安全的核心列车自动防护也是城轨信号系统保障列车运行安全的核心列车自动防护系统对列车速度的有效控制，保持列车速度运行不超过所允系统对列车速度的有效控制，保持列车速度运行不超过所允许的许的速度范围，能有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高作业效速度范围，能有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高作业效率，避免人工操作带来的安全隐患保障列车安全运行率，避免人工操作带来的安全隐患保障列车安全运行第16页/共50页2024/3/1918 二、列车自动防护系统主要功能二、列车自动防护系统主要功能 列车自动防护系统不仅能控制列车运行速度，还有其他许列车自动防护系统不仅能控制列车运行速度，还有其他许多重要功能，它们是列车安全稳定运行的可靠保障多重要功能，它们是列车安全稳定运行的可靠保障。
列车自动防护系统主要功能包括有：列车自动防护系统主要功能包括有：1 1防止运营列车超速运行防止运营列车超速运行 运营列车路上运行有多种速度限制，列车运行速度不运营列车路上运行有多种速度限制，列车运行速度不能超出速度限制值能超出速度限制值1)(1)防止运营列车超过线路限制速度超速运行防止运营列车超过线路限制速度超速运行 城市轨道城市轨道交通中，线路在曲线段或坡道处，往往有速度限制，运营列车交通中，线路在曲线段或坡道处，往往有速度限制，运营列车不能超过线路限速运行，否则容易出现列车脱轨或颠覆事件不能超过线路限速运行，否则容易出现列车脱轨或颠覆事件2)(2)防止运营列车超过列车允许最高速度超速运行防止运营列车超过列车允许最高速度超速运行 车辆车辆的自身构造决定了车辆所能运行的最大速度，超过这个速度值，的自身构造决定了车辆所能运行的最大速度，超过这个速度值，列车可能会出现故障，危及车辆和行车安全列车可能会出现故障，危及车辆和行车安全第17页/共50页2024/3/1919 (3)(3)防止运营列车超过道岔弯轨限制速度超速运行防止运营列车超过道岔弯轨限制速度超速运行 城城市轨道交通中，线路上设有道岔，在列车通过道岔弯轨时，市轨道交通中，线路上设有道岔，在列车通过道岔弯轨时，不能超过道岔弯轨限制速度超速运行。
不能超过道岔弯轨限制速度超速运行4)(4)防止运营列车超过限速区段超速限速城市轨道交通防止运营列车超过限速区段超速限速城市轨道交通中，线路上有故障或作业需中，线路上有故障或作业需要运营列车限速行驶，列车应按运营规定运行要运营列车限速行驶，列车应按运营规定运行5)(5)防止运营列车超过临时限速城市轨道交通中，线路防止运营列车超过临时限速城市轨道交通中，线路上有临时作业，需要运营列车限速行驶，列车应按运营规定上有临时作业，需要运营列车限速行驶，列车应按运营规定运行6)(6)防止运营列车超过其他限速防止运营列车超过其他限速 城市轨道交通中，运城市轨道交通中，运营作业需要任何限速的地方，列车应按运营规定运行营作业需要任何限速的地方，列车应按运营规定运行第18页/共50页2024/3/1920 2 2接收和处理来自地面的信息接收和处理来自地面的信息 列车运行在轨道上，地面轨道电路或地面的其他设备，列车运行在轨道上，地面轨道电路或地面的其他设备，将列车运行所需的信息发送出去，安装在列车车体上的列车将列车运行所需的信息发送出去，安装在列车车体上的列车自动防护系统设备会实时接收这些信息，并对这些信息进行自动防护系统设备会实时接收这些信息，并对这些信息进行实实时分析和处理，以及时对列车的运行状态和运行速度进行控时分析和处理，以及时对列车的运行状态和运行速度进行控制。
通常这些信息中包含有列车允许运行的最大速度值、线制通常这些信息中包含有列车允许运行的最大速度值、线路位置等路位置等第19页/共50页2024/3/1921 3 3防止列车相撞防止列车相撞 城市轨道交通中，在某条线路上，往往会有很多列车同时城市轨道交通中，在某条线路上，往往会有很多列车同时运营作业，列车自动防护系统可以防止列车相撞，为这些平行运营作业，列车自动防护系统可以防止列车相撞，为这些平行作业的实施提供了安全保障，它有效提高了城市轨道交通线作业的实施提供了安全保障，它有效提高了城市轨道交通线路的利用效率，增强了城市轨道交通的运营能力列车自动防路的利用效率，增强了城市轨道交通的运营能力列车自动防护系统可以防止列车相撞包括以下内容：护系统可以防止列车相撞包括以下内容：1)1)防止运营列车撞上前面防止运营列车撞上前面的列车；的列车；2)2)防止运营列车进入未开防止运营列车进入未开通的进路；通的进路；3)3)防止运营列车冲出尽头防止运营列车冲出尽头线；线；4)4)防止运营列车进入封锁防止运营列车进入封锁区段；区段；5)5)防止运营列车进入发生防止运营列车进入发生故障的进路等故障的进路等第20页/共50页2024/3/19224 4车辆安全停靠站台车辆安全停靠站台 城市轨道交通中，列车停靠站台时，需要列车完全停城市轨道交通中，列车停靠站台时，需要列车完全停稳不动，确保乘客安全上下车。
列车自动防护系统会检测稳不动，确保乘客安全上下车列车自动防护系统会检测列车的速度和列车所处的位置，保证列车在站台区域内安列车的速度和列车所处的位置，保证列车在站台区域内安全停靠第21页/共50页2024/3/1923 5 5列车车门控列车车门控制制 城市轨道交通中，城市轨道交通中，列车左右两侧都有车列车左右两侧都有车门，列车停靠站台后，门，列车停靠站台后，列车自动防护系统会列车自动防护系统会控制列车开启靠近站控制列车开启靠近站台的车门，保证乘客台的车门，保证乘客安全上下车安全上下车第22页/共50页2024/3/1924 6 6空转、打滑防护空转、打滑防护 列车路上正常运行时，列车车轮在钢轨上滚动运行，列车路上正常运行时，列车车轮在钢轨上滚动运行，因某种原因，列车车轮会发生空转，或列车车轮路上滑因某种原因，列车车轮会发生空转，或列车车轮路上滑动运行，这种情况一方面会对车辆的车轮造成损伤，另一方动运行，这种情况一方面会对车辆的车轮造成损伤，另一方面会危及列车行车安全列车自动防护系统会实时检测列车面会危及列车行车安全列车自动防护系统会实时检测列车空转和打滑情况，并及时采取措施，控制列车运营状态。
空转和打滑情况，并及时采取措施，控制列车运营状态7 7防止列车发生溜车防止列车发生溜车 列车如果路的坡道处停车或在站台处停车，列车自列车如果路的坡道处停车或在站台处停车，列车自动防护系统会给列车施加一定的制动力，保证列车不会发生动防护系统会给列车施加一定的制动力，保证列车不会发生溜车现象，防止发生安全事故溜车现象，防止发生安全事故列车自动防护系统除了以上的重要功能外，根据城市轨列车自动防护系统除了以上的重要功能外，根据城市轨道交通信号系统的配置情况和复杂程度，还可以有一些其他道交通信号系统的配置情况和复杂程度，还可以有一些其他功能，如控制列车的运行方向，提供驾驶员操作接口界面等功能，如控制列车的运行方向，提供驾驶员操作接口界面等第23页/共50页2024/3/1925 三、列车自动防护系统车载设备组成三、列车自动防护系统车载设备组成 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，简称为上安装在列车上的设备，简称为车载设备车载设备；安装在地面的设；安装在地面的设备简称为备简称为地面设备地面设备1 1、车载设备主要组成、车载设备主要组成 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，如图口电路、电源和辅助设备等，如图8 86 6所示。
下面分别介绍有所示下面分别介绍有关设备的情况关设备的情况图图86车载主要设备车载主要设备第24页/共50页2024/3/1926(1)(1)车载主机车载主机 列车自列车自动防护系统的车载主机动防护系统的车载主机由各种印刷电路板、输由各种印刷电路板、输人输出接口板、安全人输出接口板、安全继电器和电源等设备组继电器和电源等设备组成这些设备分层放在成这些设备分层放在机柜中，各板利用机柜机柜中，各板利用机柜上的总线进行通信上的总线进行通信列车定位：测速电机（TACHO）多普勒雷达（DopplerRadar）绝对位置信标（APR）第25页/共50页2024/3/1927(2)(2)状态显示单元状态显示单元 状态显示单元是车载系统与列车驾驶人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，可以显示列员之间的人机界面，可以显示列 车当前运行速度、列车到达车当前运行速度、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；还设置式和有关设备的运行状况等与行车直接相关的信息；还设置有一些按钮，用于驾驶员操作，控制列车运行。
在下面详细有一些按钮，用于驾驶员操作，控制列车运行在下面详细介绍状态显示单元各个表示单元和按钮介绍状态显示单元各个表示单元和按钮列车司机显示屏（人机界面）列车司机显示屏（人机界面）显示屏显示屏第26页/共50页2024/3/1928(3)(3)速度传感器速度传感器 信号系统通常在列信号系统通常在列车上装有一个或多个速度传感器，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，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，度传感器技术成熟，测速精度高，安装使用简单方便，因此被广泛使安装使用简单方便，因此被广泛使用第27页/共50页2024/3/1929(4)(4)列车地面信号接收器列车地面信号接收器 列车地列车地面信号接收器，安装在列车底部，面信号接收器，安装在列车底部，用于接收从轨道上传来的信息，这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，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，力强，有很好的抗电磁干扰能力，信息接收误码率低，不丢失信息信息接收误码率低，不丢失信息应答查询器应答查询器B型应答器型应答器第28页/共50页2024/3/1930(5)(5)列车接口电路列车接口电路 列车自动防护系统的车载设备通过车载主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。
小、力学性能好的继电器，一般使用弹簧继电器6)(6)电源和辅助设备等电源和辅助设备等 列车为列车自动防护系统车载设备提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开关，和其他一些辅助设备等第29页/共50页2024/3/1931 2 2状态显示单元状态显示单元 列车上的状态显示单元，作为车载系统与列车驾驶员的人列车上的状态显示单元，作为车载系统与列车驾驶员的人机界面，可以使用触摸屏，或使用面板的形式，来实现列车状机界面，可以使用触摸屏，或使用面板的形式，来实现列车状态信息的显示和对列车进行操控其面板或触摸屏上的主要内态信息的显示和对列车进行操控其面板或触摸屏上的主要内容一般包括操作按钮部分、信息显示部分、表示灯和报警器，容一般包括操作按钮部分、信息显示部分、表示灯和报警器，如图如图8-78-7所示图图87面板状态显示单元面板状态显示单元第30页/共50页2024/3/1932下面对面板状态显示单元各部分进行介绍下面对面板状态显示单元各部分进行介绍1)(1)按钮部分按钮部分 以面板型的状态显示单元为例，其按钮一以面板型的状态显示单元为例，其按钮一般包括有发车按钮、慢速前行按钮、调光按钮、灯泡按钮、内般包括有发车按钮、慢速前行按钮、调光按钮、灯泡按钮、内容切换按钮等。
其中发车按钮和慢速前行按钮用于操纵列车运容切换按钮等其中发车按钮和慢速前行按钮用于操纵列车运行，其他几个按钮用于对面板亮度调整、显示内容的切换和自行，其他几个按钮用于对面板亮度调整、显示内容的切换和自检等列车发车按钮列车发车按钮列车发车按钮通常带有灯光，当列车列车发车按钮通常带有灯光，当列车发车按钮灯光点亮时，列车驾驶员按压列车发车按钮，起动列发车按钮灯光点亮时，列车驾驶员按压列车发车按钮，起动列车向前运行如果列车这时处于自动驾驶模式下，列车将按车向前运行如果列车这时处于自动驾驶模式下，列车将按照行车作业要求自动运行；若列车处于列车自动防护系统控制照行车作业要求自动运行；若列车处于列车自动防护系统控制模式下，人工驾驶，列车驾驶员操纵牵引制动手柄，控制列模式下，人工驾驶，列车驾驶员操纵牵引制动手柄，控制列车运行列车发车按钮灯光熄灭时，按压列车发车按钮，属于无效列车发车按钮灯光熄灭时，按压列车发车按钮，属于无效操作第31页/共50页2024/3/1933 慢速前行按钮慢速前行按钮列车处于列车自动防护系统控制模式下，列车处于列车自动防护系统控制模式下，当列车自动防护系统不能从地面收到信息时，列车驾驶员按下当列车自动防护系统不能从地面收到信息时，列车驾驶员按下慢速前行按钮，请求列车以不超过设定的速度值慢速前行。
慢速前行按钮，请求列车以不超过设定的速度值慢速前行列车慢速前行设定的最高速度值，根据不同的运营需求，列车慢速前行设定的最高速度值，根据不同的运营需求，可以设为可以设为20km20kmh h，或其他值这个速度值比列车正常运行的平，或其他值这个速度值比列车正常运行的平均速度一般要小，慢速前行模式适合列车办理进出停车厂或均速度一般要小，慢速前行模式适合列车办理进出停车厂或车辆段作业时，控制列车慢速运行，遇到危险情况，可以采取车辆段作业时，控制列车慢速运行，遇到危险情况，可以采取措施，尽快让列车停车措施，尽快让列车停车显示模式按钮显示模式按钮面板上的显示模式按钮，用来在切换某面板上的显示模式按钮，用来在切换某些显示区域内的不同信息，可以增加显示的信息容量些显示区域内的不同信息，可以增加显示的信息容量调光器按钮调光器按钮按压调光器按钮，可以改变状态显示单元按压调光器按钮，可以改变状态显示单元显示屏和指示灯的亮度显示屏和指示灯的亮度灯光测试按钮灯光测试按钮按压灯光测试按钮，可以执行显示屏、按压灯光测试按钮，可以执行显示屏、指示灯和声音报警测试指示灯和声音报警测试第32页/共50页2024/3/1934 (2)(2)信息显示部分信息显示部分 速度显示。
速度显示触摸屏和面板上，一般把表示速度的区域放触摸屏和面板上，一般把表示速度的区域放在屏或板的中央，便于直观显示列车运行速度值速度显示同在屏或板的中央，便于直观显示列车运行速度值速度显示同时用模拟方式显示和数字方式显示，表示速度范围从零到时用模拟方式显示和数字方式显示，表示速度范围从零到线路允许的最大值，并留有一定的余量线路允许的最大值，并留有一定的余量图图8-78-7中，速度显示以中，速度显示以100km100kmh h作为最大允许运行速度值作为最大允许运行速度值中间的方框用数字显示当前速度值；正围绕方框的环上，标有中间的方框用数字显示当前速度值；正围绕方框的环上，标有刻度值，表示对应的列车速度值通常用红色环指示列车当前刻度值，表示对应的列车速度值通常用红色环指示列车当前允许运行的最大速度值，用绿色环表示列车当前的实际运行速允许运行的最大速度值，用绿色环表示列车当前的实际运行速度值当绿色环超过红色环时，列出驾驶员可以直观看出，列度值当绿色环超过红色环时，列出驾驶员可以直观看出，列车发生了超速，并有报警提示，这时提醒列车驾驶员要采取措车发生了超速，并有报警提示，这时提醒列车驾驶员要采取措施，控制列车速度，将速度绿环降低到速度红环以内，保证列施，控制列车速度，将速度绿环降低到速度红环以内，保证列车安全正常运行。
车安全正常运行第33页/共50页2024/3/1935 两种不同颜色的速度环，直观的将列车的实际运行速度和两种不同颜色的速度环，直观的将列车的实际运行速度和当前允许运行的最大速度表示出来，可以方便列车驾驶员对列当前允许运行的最大速度表示出来，可以方便列车驾驶员对列车速度进行有效控制，提高作业效率，降低作业强度车速度进行有效控制，提高作业效率，降低作业强度目标速度目标速度在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列车从当前地点运行到下一目标处，所对应的目标处的速度值车从当前地点运行到下一目标处，所对应的目标处的速度值如下一目标是在站台停车，则显示目标速度为零；如果下一目如下一目标是在站台停车，则显示目标速度为零；如果下一目标是通过站台，则显示允许通过站台的速度限制值标是通过站台，则显示允许通过站台的速度限制值目标距离目标距离在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列车在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列车从当前地点运行到下一目标处，列车所需走行的距离值从当前地点运行到下一目标处，列车所需走行的距离值在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列车从在速度距离模式曲线的系统中，可以显示列车从当前地点运行到下一目标处，列车所需运行的时间。
当前地点运行到下一目标处，列车所需运行的时间第34页/共50页2024/3/1936 (3)(3)指示灯指示灯 面板上或触摸屏上有多个指示灯，用来表示面板上或触摸屏上有多个指示灯，用来表示列车的运行状态列车的运行状态超速指示灯超速指示灯当列车运行速度超过当前的允许的速度值当列车运行速度超过当前的允许的速度值时，超速指示灯点亮时，超速指示灯点亮慢速前行指示灯慢速前行指示灯当慢速前行模式被激活时，慢速前行当慢速前行模式被激活时，慢速前行指示灯点亮指示灯点亮列车自动运行指示灯列车自动运行指示灯当列车的模式选择开关放在当列车的模式选择开关放在ATOATO挡位时，这时列车在自动运挡位时，这时列车在自动运行模式下运行行模式下运行(ATO(ATO模式模式)，列车自动运行指示灯点亮列车自动运行指示灯点亮列车自动防护控制下的人工驾驶模式指示灯列车自动防护控制下的人工驾驶模式指示灯(简称人工简称人工ATP)ATP)当列车的模式选择开关放在当列车的模式选择开关放在ATPATP挡位时，列车在列车自挡位时，列车在列车自动防护控制下，由列车驾驶员人工驾驶列车运行，这时该指示动防护控制下，由列车驾驶员人工驾驶列车运行，这时该指示灯点亮。
灯点亮第35页/共50页2024/3/1937 旁路指示灯旁路指示灯当列车的模式选择开关，放在旁路挡位时，当列车的模式选择开关，放在旁路挡位时，该列车的车载信号系统被切除，这时旁路指示灯点春该列车的车载信号系统被切除，这时旁路指示灯点春 发车测试指示灯发车测试指示灯列车在发车进入运营线路前，要进行列车在发车进入运营线路前，要进行信号车载系统静态测试，如果该测试失败或没有启动该测试，信号车载系统静态测试，如果该测试失败或没有启动该测试，该指示灯熄灭；如果测试成功该指示灯被点亮；如果测试正在该指示灯熄灭；如果测试成功该指示灯被点亮；如果测试正在进行中，该指示灯将不断闪烁进行中，该指示灯将不断闪烁列车自动防护系统故障指示灯列车自动防护系统故障指示灯当列车自动防护系统发当列车自动防护系统发生故障时，该指示灯点亮生故障时，该指示灯点亮运行方向指示灯运行方向指示灯当列车自动防护系统知道列车运行方当列车自动防护系统知道列车运行方向，并且在列车对位停车时能够自动控制车门时，该指示灯点向，并且在列车对位停车时能够自动控制车门时，该指示灯点亮另外，还有一些指示灯，当列车处于自动驾驶另外，还有一些指示灯，当列车处于自动驾驶(AT0)(AT0)状态状态时，相应的事件发生时，指示灯会点亮，如跳停指示灯和停站时，相应的事件发生时，指示灯会点亮，如跳停指示灯和停站结束指示灯等。
结束指示灯等第36页/共50页2024/3/1938 (4)(4)报警器报警器 当列车发生超速运行，或有设备故障，或目当列车发生超速运行，或有设备故障，或目标距离、速度参数发生变化时，报警器会发出报警声，提醒标距离、速度参数发生变化时，报警器会发出报警声，提醒列车驾驶员注意列车驾驶员注意图图87面板状态显示单元面板状态显示单元第37页/共50页2024/3/1939四、列车自动防护系统地面设备四、列车自动防护系统地面设备列车自动防护系统的列车自动防护系统的核心设备安装在列车上，核心设备安装在列车上，它所需的主要信息来自地它所需的主要信息来自地面设备根据城市轨道交面设备根据城市轨道交通信号系统的不同制式，通信号系统的不同制式，列车自动防护系统地面设列车自动防护系统地面设备，可以设置点式应答器备，可以设置点式应答器或轨道电路，向列车传递或轨道电路，向列车传递有关信息，由安装在列车有关信息，由安装在列车上的设备接收和处理这些上的设备接收和处理这些信息移动闭塞原理移动闭塞原理第38页/共50页2024/3/1940 1 1点式应答器点式应答器 在速度距离曲线为阶梯式的图形的信号系统中，经常会在在速度距离曲线为阶梯式的图形的信号系统中，经常会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，对这些信息进行综合分析处应接收装置从中读取或接收信息，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，由列车从应答器中读取信息时，由列车从应答器中读取信息第39页/共50页2024/3/1941 点式应答器安装路上，调试和安装工艺比较简单，点式应答器安装路上，调试和安装工艺比较简单，容易实施，成本相对较低，应用广泛，如图容易实施，成本相对较低，应用广泛，如图8 88 8所示图图88点式应答器点式应答器B型应答器型应答器A型应答器型应答器第40页/共50页2024/3/1942 2 2轨道电路轨道电路 城市轨道交通信号系统，轨道电路除了具有表示列车是城市轨道交通信号系统，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对列车进行实时控制容量大，有利于列车的车载系统对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：有以下内容：(1)(1)轨道电路基本信息轨道电路基本信息 如轨道电路的长度、坡道和曲如轨道电路的长度、坡道和曲线参数，所用的载波频率，轨道电路的编号等线参数，所用的载波频率，轨道电路的编号等2)(2)线路速度线路速度 是指该轨道区段线路上受坡道和曲线等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因素的影响列车所允许运行的最大速度第41页/共50页2024/3/1943 (3)(3)目标速度目标速度 列车到达下一目标时，列车的运行速度列车到达下一目标时，列车的运行速度4)(4)运行距离运行距离 列车到达下一目标时所需走行的距离列车到达下一目标时所需走行的距离5)(5)列车运行方向列车运行方向 指明列车上行运行或下行运行。
指明列车上行运行或下行运行6)(6)载波频率载波频率 列车接收下一个信息的载波频率列车接收下一个信息的载波频率7)(7)道岔定反位道岔定反位 列车前方经过道岔的定位或反位列车前方经过道岔的定位或反位8)(8)列车停站信号列车停站信号 指示列车处于停站状态指示列车处于停站状态9)(9)备用信息位备用信息位 预留用作其他的信息使用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第42页/共50页2024/3/1944五、列车自动防护系统小结五、列车自动防护系统小结 列车自动防护系统从广义上讲，应包括处理列车行车安列车自动防护系统从广义上讲，应包括处理列车行车安全逻辑的所有设备，因此其地面设备包括联锁设备，也可以归全逻辑的所有设备，因此其地面设备包括联锁设备，也可以归结为列车自动防护系统范畴，它们与车载设备一起完成对列车结为列车自动防护系统范畴，它们与车载设备一起完成对列车的控制和安全防护功能的控制和安全防护功能。
休息、休息休息、休息第43页/共50页2024/3/1945 项目实施项目实施 任务一认识列车自动防护系统车载设备任务一认识列车自动防护系统车载设备 1 1目标目标 1)1)熟悉列车自动防护系统车载设备的安装位置熟悉列车自动防护系统车载设备的安装位置2)2)掌握列车自动防护系统车载各个设备的功能掌握列车自动防护系统车载各个设备的功能3)3)掌握驾驶员显示单元的使用方法掌握驾驶员显示单元的使用方法2 2设备设备 一列完整的车辆编组、速度传感器、地面信号接收设备、一列完整的车辆编组、速度传感器、地面信号接收设备、驾驶员显示单元、列车牵引制动操纵手柄、紧急停车按钮等驾驶员显示单元、列车牵引制动操纵手柄、紧急停车按钮等3 3实作内容实作内容 1)1)闭合列车自动防护系统电源，启动系统闭合列车自动防护系统电源，启动系统2)2)在列车自动防护系统控制模式下，启动慢速前行模式，在列车自动防护系统控制模式下，启动慢速前行模式，观察驾驶员显示单元上各指示信息的变化观察驾驶员显示单元上各指示信息的变化3)3)控制列车，分别用常用制动和紧急制动使列车停车控制列车，分别用常用制动和紧急制动使列车停车4)4)试验开关车门作业。
试验开关车门作业第44页/共50页2024/3/1946任务二认识列车自动防护系统地面设备任务二认识列车自动防护系统地面设备 1 1目标目标 1)1)掌握列车自动防护系统地面设备所发送信息的主要内容掌握列车自动防护系统地面设备所发送信息的主要内容2)2)掌握列车自动防护系统地面设备的安装和设置方式掌握列车自动防护系统地面设备的安装和设置方式2 2设备设备 轨道电路、应答器、便携式计算机、串行接口、示波器、轨道电路、应答器、便携式计算机、串行接口、示波器、电源3 3实作内容实作内容 1)1)安装连接地面设备安装连接地面设备2)2)在列车上用串行接口将便携式计算机与车载系统相连在列车上用串行接口将便携式计算机与车载系统相连3)3)起动列车和启动便携式计算机起动列车和启动便携式计算机4)4)列车运行到轨道电路处，在便携式计算机上观察所接收列车运行到轨道电路处，在便携式计算机上观察所接收到的信息码到的信息码第45页/共50页2024/3/1947 拓展与提高拓展与提高 一、列车线一、列车线 列车自动防护系统车载设备与列车之间的电气连接，通过接列车自动防护系统车载设备与列车之间的电气连接，通过接口电路实现，每个接口电路对应某个功能，接口连接线用硬线口电路实现，每个接口电路对应某个功能，接口连接线用硬线连接，简称为列车线。
下面介绍常用的列车线连接，简称为列车线下面介绍常用的列车线1 1前进前进 列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，表示列车处于前进状态表示列车处于前进状态2 2后退后退 列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，表示列车处于后退状态表示列车处于后退状态3 3无驱动无驱动 列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，列车由该列车线向信号车载系统发送列车状态运行信号，表示列车没有施加牵引和制动表示列车没有施加牵引和制动4 4无摩擦制动故障无摩擦制动故障 无摩擦制动故障，由列车发送给信号车载系统，表明列车无摩擦制动故障，由列车发送给信号车载系统，表明列车的制动力出现故障的制动力出现故障第46页/共50页2024/3/1948 5 5常用制动常用制动 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车施列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车施加了常用制动力加了常用制动力6 6所有制动缓解所有制动缓解 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所施加的所有类型的制动力都已经解除。
施加的所有类型的制动力都已经解除7 7最大常用制动缓解最大常用制动缓解 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所施加的最大制动力已经解除施加的最大制动力已经解除8 8紧急制动缓解紧急制动缓解 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示对列车所施加的紧急制动已经解除施加的紧急制动已经解除9 9四车编组列车四车编组列车 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车为四列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车为四车编组列车根据需求还可有六列编组或八列编组的列车线车编组列车根据需求还可有六列编组或八列编组的列车线lOlO全部车门关闭全部车门关闭 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的全列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的全部车门已经关闭部车门已经关闭第47页/共50页2024/3/1949 11 11右侧车门关闭右侧车门关闭 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的右列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的右侧车门已经关闭侧车门已经关闭1212左侧车门关闭左侧车门关闭 列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的左列车由该列车线向信号车载系统发送信号，表示列车的左侧车门已经关闭。
侧车门已经关闭1313右侧车门开启右侧车门开启 信号车载系统由该列车线向列车发送信号，指示列车可以信号车载系统由该列车线向列车发送信号，指示列车可以开启右侧车门开启右侧车门1414左侧车门开启左侧车门开启 信号车载系统由该列车线向列车发送信号，指示列车可以信号车载系统由该列车线向列车发送信号，指示列车可以开启左侧车门开启左侧车门1515牵引命令制动命令牵引命令制动命令 这个列车线的作用是，由信号车载系统向列车发出牵引命这个列车线的作用是，由信号车载系统向列车发出牵引命令或制动命令，控制列车运行令或制动命令，控制列车运行还有表示列车运行控制模式的列车线如自动驾驶模式、人还有表示列车运行控制模式的列车线如自动驾驶模式、人工驾驶模式，以及表示列车自动防护系统故障程度情况的列车工驾驶模式，以及表示列车自动防护系统故障程度情况的列车线，如严重故障、中等故障和轻微故障等线，如严重故障、中等故障和轻微故障等第48页/共50页2024/3/1950 二、车轮磨损补偿二、车轮磨损补偿 随着列车长期不断运行，车轮的轮径会相应减小，这样列车随着列车长期不断运行，车轮的轮径会相应减小，这样列车在计算走行距离时会产生偏差。
列车自动防护系统有车轮磨损在计算走行距离时会产生偏差列车自动防护系统有车轮磨损补偿功能，可以用来修改车轮的轮径值，以避免列车自动补偿功能，可以用来修改车轮的轮径值，以避免列车自动防护系统计算距离时可能产生的偏差防护系统计算距离时可能产生的偏差检修作业可以每月定期对车轮的轮径进行测量，并与以前检修作业可以每月定期对车轮的轮径进行测量，并与以前的轮径值进行比较，以确定是否需要进行车轮磨损补偿作业的轮径值进行比较，以确定是否需要进行车轮磨损补偿作业思考思考 1 1列车自动防护系统的基本原理是什么列车自动防护系统的基本原理是什么?2 2列车自动防护系统的车载设备有哪些，安装在什么地方列车自动防护系统的车载设备有哪些，安装在什么地方?3 3列车自动防护系统的主要功能有哪些列车自动防护系统的主要功能有哪些?4 4驾驶员显示单元上有哪些按钮驾驶员显示单元上有哪些按钮?驾驶员显示单元所显示驾驶员显示单元所显示的基本内容是什么的基本内容是什么?5 5轨道电路所发送的信息一般有哪些轨道电路所发送的信息一般有哪些?第49页/共50页。