高速動車組列車超速防護(hù)ATP系統(tǒng)分析

李 巍

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高速動車組列車技術(shù)水平大大提升，現(xiàn)在鐵路信號已經(jīng)是以車載信號為主的行車方式，可以大大提升列車控制系統(tǒng)的安全水平。中國鐵路速度不斷地提升，為了保障列車運行控制需求，ATP系統(tǒng)應(yīng)運而生，實現(xiàn)了不同速度級別線路控制的目標(biāo)，現(xiàn)代高速鐵路信號控制領(lǐng)域也在不斷地拓展，普速鐵路與高速鐵路之間的互聯(lián)互通已經(jīng)實現(xiàn)，在未來將會取得更好的成績。

1 ATP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ATP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

圖1 ATP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 安全計算機

安全計算機一般處于高速列車組機車前部，主要起到綜合考慮信息的作用。計算機可以利用這些信息形成速度模式曲線，這樣一來動車組便可以按照速度模式曲線加以運行，安全性和效率都大大提升。安全計算機自然是保障列車運行的安全的，所以安全計算機一般以兩系進(jìn)行工作，兩系之間的處理結(jié)果都會進(jìn)行比較、校準(zhǔn)。安全計算機一般可以收集鐵路沿線基站的無線信息、載頻信息、應(yīng)答器信息，綜合各個方面的信息形成處理結(jié)果。在實踐中如果安全計算機兩系的數(shù)據(jù)結(jié)果不一致，安全計算則會結(jié)合實際的情況選擇制動保障列車的安全。

1.2 軌道信息接收單元

軌道信息接收單元同樣位于動車組的前部，它起到的其實是連接性的作用，即接收地面發(fā)來的碼，從而傳送給安全計算機。在具體的實踐過程中經(jīng)常遇到的情況是相鄰線路受到無線信息的干擾，一旦出現(xiàn)此類問題軌道電路的載波鎖頻信息、應(yīng)答器信息都會為司機操作提供充分的支持和條件。當(dāng)然在應(yīng)用此技術(shù)系統(tǒng)的過程中也會遇到諸如故障的問題，那么動車ATP系統(tǒng)一般在運行過程中最常見的故障是掉碼，導(dǎo)致信息獲取不能的情況。

1.3 應(yīng)答器接收單元

應(yīng)答器接收單元在高速動車組列車超速防護(hù)ATP系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，應(yīng)答器接收單元與軌道信息接收單元一樣，在具體的工作過程中同樣會發(fā)生各種各樣的故障，在上電自檢的時候也會出現(xiàn)一些問題。當(dāng)故障和問題出現(xiàn)的時候一般存在相應(yīng)的解決措施，比如當(dāng)天線周圍干擾過大的時候，便可以針對天線周圍的環(huán)境進(jìn)行檢查，針對天線本身進(jìn)行檢查以排除故障。

2 ATP系統(tǒng)工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)原理

從ATP系統(tǒng)的實際情況來看，應(yīng)答器、軌旁電子單元、信號機、聯(lián)鎖設(shè)備等都屬于其重要的組成部分。從前文的內(nèi)容可以知道，地面設(shè)備與車載設(shè)備的作用存在很大的不同。地面設(shè)備主要發(fā)揮提供信息的作用，而車載設(shè)備則是發(fā)揮處理地面設(shè)備傳送或者提供的信息。地面設(shè)備所提供或者傳送的信息經(jīng)過安全計算機便可以為生成控車曲線提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，這樣一來列車的運行的安全以及效率便可以得到充分保障。ATP的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

2.2 機控和人控

機控模式與人控模式顯然不同，在應(yīng)用過程中存在很大的區(qū)別。一般機控所對應(yīng)的是緊急制動曲線、強常用制動線、弱常用制動線等。列車運行的過程中一般都是按照緊急制動曲線運行的，這樣操作能夠最大程度保障列車運行的安全性。后兩種制動曲線則主要是發(fā)揮調(diào)整實際運行曲線的作用，同樣能夠保障列車運行的安全性。在機控優(yōu)先的時候，控制系統(tǒng)自動完成列車運行控制，并不需要人力參與。所以從這一點來看，機控優(yōu)先其實就是節(jié)省勞動力，避免人為操作的失誤，整體上來看列車運行的質(zhì)量被大幅度提升了。機控優(yōu)先的模式中司機已經(jīng)不是發(fā)揮主導(dǎo)作用，而是輔助自動控制系統(tǒng)完成列車駕駛工作。一般只有在列車運行出現(xiàn)了突發(fā)情況，十分緊急的時候司機才會起到介入處理的作用。人控優(yōu)先模式與機控模式相比列車司機占據(jù)著重要的地位，需要以其主觀能動性在緊要關(guān)頭進(jìn)行手動操作降速處理。在實踐中列車遇到了緊急制動的情況時，需要結(jié)合具體的情況采取措施。

圖2 ATP結(jié)構(gòu)原理

3 ATP系統(tǒng)技術(shù)特點

3.1 速度距離模式曲線控制

現(xiàn)如今列車都是以速度距離模式曲線運行的，之所以這種曲線控制發(fā)揮著重要的作用，主要是因為其與目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路參數(shù)、列車參數(shù)、制動性能等因素有關(guān)，在這樣的數(shù)據(jù)和信息基礎(chǔ)之上形成的曲線，具有指導(dǎo)實踐的意義。通過曲線還可以更加客觀全面地反映列車在各個點應(yīng)當(dāng)保持的速度。列車已經(jīng)設(shè)置了具體的控制系統(tǒng)，所以當(dāng)有了這一模式曲線之后便可以更加快速地得出列車所處位置所允許的運行速度，那么便可以避免列車超速。在應(yīng)用了這一系統(tǒng)之后列車在緊急制動的情況下，或者采用常用制動的情況均可以最大程度保障列車?？康陌踩?。

3.2 向下兼容低級別列控

高速動車組列車在不同級別的線路中采用的運行模式肯定是不同的，在ATP系統(tǒng)下的運行模式屬于高級別，所以在具體的運行時能夠進(jìn)行向下兼容，即兼容低級別的運行模式。高速運行的時候若是線路條件并不符合高速運行的需求，那么便會出現(xiàn)很多的問題，譬如列車只滿足傳統(tǒng)機車信號的要求，這樣一來同樣可以讓司機掌握車載信號，以便于地面信號與車輛信號的安全水平保持一致。另外當(dāng)線路條件沒有達(dá)到具體的要求是，則需要從其他的控制設(shè)備中獲得具體的車輛信號，利用ATP系統(tǒng)轉(zhuǎn)換信號，最后轉(zhuǎn)換而成的信號就是機車信號，具有通用性。

3.3 自動化檢測

ATP系統(tǒng)之所以在現(xiàn)在應(yīng)用范圍這么廣，而且效果還這么好，是因為它本身具有高度自動化，加上自診斷功能強，自動化檢測水平高。所以在實踐中列車運行的過程中出現(xiàn)了故障，此系統(tǒng)可以立即做出反應(yīng)，進(jìn)行降級處理。在ATP系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，故障發(fā)生后系統(tǒng)可以盡快實現(xiàn)自我完全隔離，最大程度保障列車運行的安全水平。在故障發(fā)生的時候，產(chǎn)生的各種信息可以立即傳送給系統(tǒng)，那么便可以盡快找到故障發(fā)生的點以及故障發(fā)生的原因，對于更換故障模塊速度的提升具有重要意義。我國目前針對高速動車組列車超速防護(hù)的研究越來越深入，為列車運行安全創(chuàng)造了有利條件。現(xiàn)如今高速鐵路通信信號相關(guān)控制技術(shù)的革新和發(fā)展速度快，超速防護(hù)系統(tǒng)會不斷地完善和優(yōu)化，那么我國的高速動車的發(fā)展前景也會越來越好。經(jīng)過不斷地優(yōu)化和完善，我國經(jīng)濟方面也會因為高速動車列車發(fā)展的進(jìn)步取得更顯著的成就。

4 結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)推動了各行各業(yè)的發(fā)展，就鐵路行業(yè)而言，不僅提高鐵路運行的速度，還提高鐵路運行安全控制水平。高速動車組列車已經(jīng)成為了我國現(xiàn)如今人們?nèi)粘３鲂械倪x擇，在這樣的情況下不斷地開發(fā)設(shè)計超速防護(hù)系統(tǒng)顯得尤為重要。超速防護(hù)ATP系統(tǒng)的出現(xiàn)滿足了現(xiàn)在鐵路運輸?shù)男枨?，為我國的?jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定創(chuàng)造了有利條件。