地铁通信与信号列车自动防护系统课件.pptx

地地铁铁通信与信号列通信与信号列车车自自动动防防护护系系统统 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7/28/20222 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，列车驾驶员操列车在人工驾驶时，列车驾驶员操作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加速使列车向前加速行驶，或通过列车的制动系统施加行驶，或通过列车的制动系统施加制动力制动力使列车减速行驶列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向前推时，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；将驾驶手柄列车向前加速行驶，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，越往后推施加的制动力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，如图越大，这时列车在制动力的作用下减速运行，如图8 8一一l l所示。

所示7/28/20223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7/28/20224 (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在就是列车在超速行驶，或遇到其他超速行驶，或遇到其他不正常不正常会危及列车行车安全的情况时，会危及列车行车安全的情况时，对对列车施加的制动列车施加的制动列车紧急列车紧急制动时所产生的制动力，是列制动时所产生的制动力，是列车的制动系统所能提供的最大车的制动系统所能提供的最大制动力列车紧急制动的响应制动力列车紧急制动的响应时间比列车常用制动的时间比列车常用制动的响应时响应时间要短间要短；一旦对列车施加了紧；一旦对列车施加了紧急制动，只能通过特殊处理才急制动，只能通过特殊处理才能将紧急制动从列车上解除能将紧急制动从列车上解除7/28/202257/28/20226 (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时，城市轨道交通中，列车在轨道线路上行驶时，受轨道线路受轨道线路弯道、坡道弯道、坡道、列车自身构造以及运营需求等因素的影、列车自身构造以及运营需求等因素的影响，列车只能在响，列车只能在规定的速度规定的速度范围内运行，如果列车运行速度比规范围内运行，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，导致列车相撞、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、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，列车必须在所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7/28/202277/28/20228 (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7/28/20229 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动点时，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力，使列车允许运行的最大速度值从S S1 1速度值速度值降为降为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，在点处，在这一区间，列车运行的最大允许速度值为这一区间，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，使列车减速点，再次对列车施加制动力，使列车减速运行7/28/202210 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7/28/202211 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对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发出应的最大速度值，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，使列车，使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内，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行区段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时间所对应的最大速度值，在持续的时间超过系统设定的时间后，列车自动防护系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车，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以防止意外事故的发生7/28/202212 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7/28/202213 (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7/28/202214 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，计算出点列车自动防护系统根据各种数据，计算出列车从列车从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7/28/202215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。