淺析車載ATP/ATO功能

任宇平

南京地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司通號(hào)中心，江蘇南京 210012

1 ATP/ATO設(shè)備總述

列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）和列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）是車載設(shè)備兩個(gè)強(qiáng)大的子系統(tǒng)。LZB700M中的兩個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合在一起，用于增加地鐵列車系統(tǒng)的安全性，有效性和成本效率。兩系統(tǒng)都基于SIMIS故障-安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2 ATO的功能

2.1 對(duì)列車的自動(dòng)駕駛

ATO車載單元根據(jù)ATP提供的數(shù)據(jù)，在ATP的監(jiān)控下，自動(dòng)控制列車的加速、巡航、惰行、目的制動(dòng)等。

2.2 與ATS系統(tǒng)的連接

ATO車載單元通過(guò)PTI系統(tǒng)，將列車數(shù)據(jù)（如列車車次號(hào)、乘務(wù)號(hào)、目的地號(hào)、車站停車確認(rèn)、行程號(hào)）從車輛傳到ATS，ATS系統(tǒng)根據(jù)這些列車數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)路設(shè)置。

2.3 自動(dòng)開門

ATO根據(jù)ATP的命令，可以自動(dòng)打開車門。

2.4 列車自動(dòng)折返

列車的折返可以由ATO自動(dòng)控制并受ATP監(jiān)控。

3 ATP的功能

3.1 保護(hù)區(qū)段和停車點(diǎn)的保護(hù)

安全停車點(diǎn)是基于危險(xiǎn)點(diǎn)定義的，危險(xiǎn)點(diǎn)是不能被超越的點(diǎn)，如果危險(xiǎn)點(diǎn)被超越，將出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。因此要提供保護(hù)區(qū)段給危險(xiǎn)點(diǎn)。保護(hù)區(qū)段的長(zhǎng)度是由運(yùn)行條件決定的，帶有安全停車點(diǎn)是保護(hù)區(qū)段的起始點(diǎn)，ATP系統(tǒng)監(jiān)督安全停車點(diǎn)，計(jì)算出到安全停車點(diǎn)的緊急制動(dòng)曲線，列車應(yīng)在安全停車點(diǎn)處停下。

3.2 距離測(cè)量

為完成ATP車載單元的安全功能，ATP車載單元任何時(shí)候都必須知道車輛的當(dāng)前位置。ATP車載單元檢測(cè)通過(guò)距離測(cè)量系統(tǒng)用規(guī)定時(shí)間單元覆蓋的距離，計(jì)算這些距離。并考慮列車運(yùn)行方向（向前或向后），當(dāng)前距離被加上與方向有關(guān)的相對(duì)距離的距離更新。通過(guò)連續(xù)地測(cè)量列車走行距離，ATP車載單元能夠隨時(shí)準(zhǔn)確地確定列車的位置。

3.3 實(shí)際速度的測(cè)量

列車的實(shí)際速度是借助于距離測(cè)量功能而計(jì)算的，列車的實(shí)際速度測(cè)量是走行距離除以時(shí)間，這個(gè)過(guò)程以給定的時(shí)間間隔被連續(xù)重復(fù)計(jì)算。列車的實(shí)際速度被連續(xù)地測(cè)量，用于速度監(jiān)督。為了計(jì)算實(shí)際速度，ATP車載單元檢測(cè)預(yù)定時(shí)間覆蓋的距離（相對(duì)距離）。車輛是否停止的信息從計(jì)算的列車速度中產(chǎn)生。停止給ATP車載單元形成一個(gè)固定設(shè)計(jì)速度界線，車輛當(dāng)前速度小于或等于這界線時(shí)，ATP車載單元認(rèn)為列車停止。車輛當(dāng)前實(shí)際速度的數(shù)據(jù)必須用適當(dāng)?shù)拈g隔更新。

3.4 速度的監(jiān)督

ATP系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行環(huán)境（如前方的列車、正在移動(dòng)的道岔、進(jìn)路的設(shè)定和臨時(shí)限速區(qū)段）和固定的數(shù)據(jù)（如恒定限速區(qū)段、停車點(diǎn)、最高列車速度）決定列車的速度限制。在ATO模式和SM模式（ATP監(jiān)督人工駕駛模式）下駕駛時(shí)，ATP系統(tǒng)連續(xù)地對(duì)列車進(jìn)行速度監(jiān)督，實(shí)時(shí)監(jiān)督列車是否超出所允許的速度限，最低的速度限作為ATP的推薦速度（最高的列車運(yùn)行速度）。

3.5 列車追蹤間隔

此功能保證了列車運(yùn)行的控制，避免列車相碰撞，它取決于保護(hù)區(qū)段、危險(xiǎn)點(diǎn)和安全停車點(diǎn)的決定。當(dāng)一個(gè)軌道區(qū)段被占用，在前一個(gè)或兩個(gè)軌道區(qū)段建立一個(gè)保護(hù)區(qū)段。只有在SM模式和ATO模式中，才有追蹤距離功能。在RM模式中，由司機(jī)負(fù)責(zé)距離追蹤。

3.6 緊急停車的監(jiān)控

在車站站臺(tái)和車控室設(shè)置有的緊急停車按鈕，按壓該按鈕后，緊急停車的報(bào)文信息由ATP軌旁單元通過(guò)軌道電路發(fā)送到列車，發(fā)送信息的軌道電路區(qū)段為站臺(tái)區(qū)和離去區(qū)段，緊急停車報(bào)文的發(fā)送等效于軌道電路的占有，因此影響速度曲線和保護(hù)區(qū)段。ATP車載單元收到緊急停車報(bào)文后，啟動(dòng)緊急制動(dòng)，直到列車停穩(wěn)。

3.7 運(yùn)行方向的監(jiān)督

在正線和試車線上，接收到軌旁設(shè)備發(fā)送的報(bào)文后，車載ATP單元對(duì)列車的運(yùn)行方向監(jiān)督，不允許列車倒行，當(dāng)列車倒行超過(guò)預(yù)設(shè)的距離時(shí)，ATP產(chǎn)生緊急制動(dòng)，當(dāng)列車再次倒行超過(guò)預(yù)設(shè)的距離，ATP再次產(chǎn)生緊急制動(dòng)。

3.8 車門監(jiān)控

ATP車載單元防止在站外開門和站內(nèi)開錯(cuò)門，另外，列車在車門未全部關(guān)閉時(shí)運(yùn)行，ATP會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)。列車進(jìn)站停穩(wěn)后，ATP車載單元從軌道接收ATP軌旁單元發(fā)來(lái)的報(bào)文，根據(jù)報(bào)文信息確定開哪側(cè)門，使ATP車載單元不對(duì)的車門進(jìn)行檢測(cè)，也就是說(shuō)可以越過(guò)車門監(jiān)控功能行駛。

1）_ATP車載單元給出允許開門的條件

ATP車載單元只有列車停在車站、列車停穩(wěn)和列車停在停車窗內(nèi)三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)才給出允許開門。

2）保證列車停在停車窗內(nèi)

當(dāng)列車在車站停車窗內(nèi)開門時(shí)，當(dāng)前列車位置的周圍產(chǎn)生一個(gè)閉合的容差窗，列車開著門，不能離開?？梢园l(fā)現(xiàn)如果列車以非常低的速度（在“停穩(wěn)”定義范圍內(nèi)）離開當(dāng)前的停車點(diǎn)，當(dāng)列車離開容差窗并且至少有一個(gè)車門是打開的時(shí)，ATP啟動(dòng)緊急制動(dòng)。

3.9 列車自動(dòng)折返監(jiān)控

自動(dòng)折返運(yùn)行模式使列車在終點(diǎn)站能夠自動(dòng)折返（包括無(wú)人折返）。在這種模式下，列車在ATP系統(tǒng)的控制下運(yùn)行。當(dāng)列車實(shí)際運(yùn)行速度高于由速度曲線所確定的緊急制動(dòng)速度曲線時(shí)，ATP車載單元產(chǎn)生緊急制動(dòng)。

3.1 0 列車故障信息和緊急制動(dòng)的記錄

ATP車載單元有存儲(chǔ)模塊和診斷接口。當(dāng)車載設(shè)備發(fā)生故障或列車發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，故障信息或緊急制動(dòng)信息會(huì)被儲(chǔ)存，另外車載單元的一些狀態(tài)也會(huì)被記錄。

3.1 1 服務(wù)數(shù)據(jù)的輸入

列車的服務(wù)數(shù)據(jù)包括輪徑值，車輛最大速度等。當(dāng)磨損使輪徑改變超過(guò)一定值時(shí)，要更改輪徑值。不準(zhǔn)確的輪徑值對(duì)距離和速度測(cè)量會(huì)引起不安全結(jié)果。為了監(jiān)控速度ATP車載單元需要車輛最大速度，對(duì)每個(gè)ATP車載單元確定車輛單獨(dú)的最大速度，即使軌道傳輸一個(gè)速度限時(shí)，都不準(zhǔn)超過(guò)這最大速度。

有了ATP/ATO子系統(tǒng)功能的保護(hù)，列車能夠遵照移動(dòng)許可運(yùn)行，保證行車安全。違反移動(dòng)許可可引起ATP車載單元執(zhí)行緊急制動(dòng)，并使列車停穩(wěn)，能夠嚴(yán)格執(zhí)行故障導(dǎo)向安全的安全原則。

[1]林瑜筠.城市軌道交通信號(hào)設(shè)備[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.