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单项选择题在数控机床中ATC代表的是（）。
A.自动排屑系统
B.自适应控制系统
C.工作台自动交换装置
D.自动换刀装置
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数控机床机械部分故障一般处理
来源：不祥 | 责任编辑：小语
　数控机床机械部分的修理，凡与常规机床机械部分相同的故障可用常规机床机械故障处理规定对待。但由于数控机床多采用电气控制，使机械结构简化，所以机械故障率有明显地降低。
　　1.进给传动链故障的处理：
　　由于数控机床的传动链大多采用滚动摩擦副，所以这方面的故障大多表现为运动品质下降而造成。如反向间隙增大，定位精度达不到要求、机械爬行现象，轴承噪声变大(尤其有机械硬碰撞之后易产生)等。这部分的维修常与运动副的预紧力，松动环和补偿环节的调整有密切关联。
　　2.主轴部件故障的处理：
　　这部分故障多与刀柄的自动拉紧装置、自动变档装置及主轴运动精度下降等有关。因为数控机床采取电气自动调速后已取消了机械变速箱装置，有时虽有变速箱但也十分简单，结构上简化使故障大为减少。
　　3.ATC刀具自动交换装置故障的处理：
　　据统计ATC刀具自动交换装置故障占数控机床机械故障的一半以上。主要故障现象有：
　　?刀库运动故障
　　?定位误差超差
　　?机械手夹持刀柄不稳定
　　?机械手运动动作不准
　　所有这些故障现象，都会导致换刀动作紧急停止，整机因不能实现ATC刀具自动交换而停机。
　　4.位置检查用行程开关压合故障的处理：
　　数控机床配备了许多限位运动的行程开关，使用一段时间后，使运动部件的运动特性起了变化以及压合行程开关的机械可靠性与行程开关本身的品质、特性都会影响整机的运动。这就需要很好地检查、更换或调整。
　　5.配套附件可靠性下降产生故障的处理：
　　数控机床的配套附件包括：
　　?冷却装置
　　?排屑装置
　　?防护装置(其中有冷却液防护罩、导轨防护罩等)
　　?主轴冷却恒温箱以及液压油箱
　　?气动泵及恒压气柜等。
　　这些部件的损坏或动作不灵都会产生故障，使机床运动停止。因此，对这些部位的检查不应忽略，如有的加工中心换刀动力依靠压缩空气，若气泵供压不够，或贮气柜漏气使气压下降，会使机床换刀动作暂停、机床的运动约束条件不满足也会产生报警而停机。只要排除了这些因素使机床约束条件得到满足，就会取消报警转入正常工作。
　　6.ATC故障排除实例
　　日本东芝公司的TOSNAC BMC125型卧式数控加工中心是20世纪80年代初期生产的数控机床。其自动换刀装置ATC控制回路示意框图如图所示。
　　当刀具交换时，共分19步动作，并要求在15s内完成上述各步动作，当出现故障时，上述各步动作中任何一步动作失误，均会使ATC装置刀具交换时间延长，从而发生报警。
　　BMC125型加工中心的换刀是属于有机械手进给刀具自动交换的形式，所以从结构上和动作上均属于比较复杂的一种。
　　大多数的BMC125型数控加工中心的用户在使用中的反映，ATC刀具自动交换装置故障出现的原因，大多数在于限位开关失灵，凡此类故障排除方法是通过手动复位后即可。对于限位开关元件，则应在故障出现后严格检测，必要时应更换。【MechNet】
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数控机床典型故障及排除.ppt 364页
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加工中心ATC故障解除 这种换刀装置的主要优点是结构简单、运动少、换刀时间短;但是刀具必须放在与主轴平行的平面内，切屑及切削液易进入刀夹，必须对刀具另加防护。
3)回转插入式换刀装置
回转插入式换刀装置实质上是回转插入机构，是换刀装置与传递杆的组合。图7-34为用在卧式加工中心上的回转插入式换刀装置的工作原理，这种换刀装置的结构设计与180 °回转式换刀装置基本相同。
与180 °回转式换刀装置相比，这种装置的主要特点是刀具存放在机床的一侧，避免了切屑对主轴或刀夹造成的损坏。 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除 但是换刀过程中动作多，换刀所用的时间长。
4)二轴转动式换刀装置
图7-35所示是二轴转动式换刀装置的工作原理。这种换刀装置可用于侧置或后置式刀具库，其结构特点最适用于立式加工中心。换刀过程为:接到换刀指令，换刀机构开始运动，并将刀具从主轴上取下，转至刀具库，将刀具放回刀具库;从刀具库中取出欲换上的刀具，转向主轴，并将刀具装入主轴;返回原位置，换刀完成。
该装置中刀具库位于机床一侧或后方，能最大限度地保护刀具。但刀具传递次数及运动较多，换刀时间长。在立式加工中心中已逐渐被180 °回转式和主轴直接式换刀装置所取代。 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除
(二)加工中心上常用的换刀方式
按有无机械手参与换刀过程，刀库换刀常用的换刀方式分为有机械手换刀和无机械手换刀两种。
1.无机械手换刀
无机械手换刀方式又称主轴直接式换刀，刀具一般存放在刀库内与主轴平行且主轴可达到的位置。换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用完的刀具插入刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置，主轴Z向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插入主轴。图7-36(a)~(f)为无机械手换刀方式在卧式加工中心上的应用。 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除 换刀时，主轴移动到换刀位置，圆盘式刀具库转至所需刀槽的位置，将刀具从“等待”位置移出至换刀位置，并与装在主轴内的刀夹配合;刀库前移，卸下刀具;然后刀库转到所需刀具对准主轴的位置，向后运动，将刀具插入主轴并固紧;最后，刀库离开主轴向上移动，回到“等待”位置，换刀完成。
无机械手换刀方式结构简单、换刀可靠性高、成本低，但结构布局受到限制，刀库容量少，换刀时间少，多用于中小型加工中心。
2.有机械手换刀
在有机械手换刀的过程中，一个机械手将需要更换的刀具从主轴中拔刀，同时另一机械手将下一工序需要的刀具从刀库取出，两者 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除 交换位置，完成换刀过程。该换刀方式的系统在刀库配置、刀具数量及与主轴的相对位置等方面都比较灵活，换刀时间较短，能极大地缩短辅助时间，但结构和控制系统较复杂。
采用机械手进行刀具交换的方式应用最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。常见的机械手形式如图7-37所示。
图7-37(a)所示为单臂单爪回转式机械手。这种机械手换刀时间较长，机械手的手臂上只有一个夹爪，手臂可以回转不同的角度来进行换刀，不论在刀库上或主轴上，均靠这个夹爪装刀及卸刀。
图7-37(b)所示为单臂双爪摆动式机械手。 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除 这种机械手的手臂上有两个夹爪，这两个夹爪有所分工，一个夹爪只负责从主轴上取刀送回刀库，另一个夹爪则负责由刀库取刀送到主轴，与单臂单爪回转式机械手相比，其换刀时间较短。
图7-37(c)所示为双臂回转式机械手。这种机械手的手臂两端各有一个夹爪，可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转180 °后又能同时将刀具装入相应位置，其右边的机械手运动过程中两臂可伸缩。与前两种机械手相比，换刀时间较短，是最常用的一种形式。
图7-37 (d)所示为双机械手。这种机械手相当于两个单臂单爪机械手，它们相互配合进行自动换刀。其中一个机械手从主轴上取下“旧刀”送回刀库，另一个机械手由刀库取出“新刀”装入机床主轴。 下一页 上一页 任务7.8
加工中心ATC故障解除
图7-37 (e)所示为双臂端面夹紧式机械手。与前面几种机械手相比，这种机械手只是在夹紧部位与上述几种不同。前几种机械手依靠夹紧刀柄的表面抓取刀具，这种机械手则是夹紧刀柄的两个端面。
图7-37 (f)所示为双臂往复交叉式机械手。这种机械手的两臂可以往复运动，并交叉成一定的角度。一个手臂从主轴上取下“旧刀”送回刀库，另一个手臂由刀库中取出“新刀“装入主轴。整个机械手可做直线移动或旋转运动，以实现运刀
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直流系统绝缘监测装置｜深圳奥特迅ATCWZJ5-HL-Y一体式绝缘监测仪
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1.1.&报警功能
1.1.1.&绝缘报警
1.1.1.1.&基本功能
当直流系统发生下列故障时，产品能通过切换平衡、不平衡、定时三种巡检方式，迅速、准确、可靠动作，发出绝缘故障报警信息：
1)&单极一点接地及绝缘降低；
2)&单极多点接地及绝缘降低；
3)&两极同支路同阻值接地及绝缘降低；
4)&两极同支路不同阻值接地及绝缘降低；
5)&两极不同支路同阻值接地及绝缘降低；
6)&两极不同支路不同阻值接地及绝缘降低；
1.1.1.2.&系统绝缘降低报警
1)&直流系统对地绝缘电阻报警值可在0~999K之间任意设定。
2)&直流系统中任何一极的对地绝缘电阻降低到设定值时，发出告警信息。
3)&直流系统对地绝缘故障报警响应时间应不大于100s。
4)&直流系统对地绝缘电阻小于等于报警值时，产品应自行启动支路选线功能。
1.1.1.3.&支路绝缘降低报警
1)&支路任何一极的对地绝缘电阻低于50k&O时，应发出报警信息。
2)&支路选线响应时间应不大于180s。
3)&支路绝缘监测宜采用传感器，选线支路数宜为32、64、128路。
1.1.2.&绝缘预警
1.1.2.1.&直流绝缘监测装置应具备绝缘降低预警功能，设备绝缘预警值为报警值的2倍。
1.1.2.2.&直流系统对地绝缘电阻小于等于预警值时，产品应自行启动支路选线功能。
1.1.3.&母线电压异常告警
1.1.3.1.&当直流系统母线电压大于等于标称电压的110%时，产品应发出母线过压告警信息。
1.1.3.2.&当直流系统母线电压小于等于标称电压的90%时，产品应发出母线欠压告警信息。
1.1.4.&交流窜电告警
当直流系统发生有效值10V及以上的交流窜电故障时，产品应能在5S以内发出交流窜电故障告警信息，并显示窜入交流电压的幅值。
1.1.5.&自身异常报警
产品应具有自检功能，当发生下列故障时，产品应能发出自身异常报警信息：
1)&通讯故障，包括：主分机通讯故障；
2)&电流传感器采样回路故障。
1.1.6.&附加功能
1)&产品配置液晶屏用以显示相关信息，并具备相应的状态指示灯，包括：电源指示灯、运行指示灯、故障指示灯、主机与后台通讯指示灯、联机指示灯。
2)&产品满足与直流电源监控装置或上位机的通信要求，具有标准通信接口和Modbus通信规约，具有无源输出触点。
3)&产品能监测馈出线具有环路的单母线分段直流系统，并准确定位与测量环路接地。
4)&产品能记录正负母线接地电阻&时间曲线，显示每天最小绝缘电阻的时间曲线；
5)&产品能能最多存储500条故障历史记录，装置掉电后信息不丢失；
6)&产品能显示所有支路信息，包含支路漏电流、支路对地电阻等信息；
7)&产品能母线监测有平衡、不平衡、定时三种方式可任意选择。
绝缘监测装置能实时监测并显示直流系统母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地交流电压、正负母线对地绝缘电阻及支路对地绝缘电阻等数据，且符合表1和表2的规定。
表1电压检测的范围及精度
项目检测范围基准条件下测量精度温度极限下测量精度
母线电压Ub88V&Ub&286V&0.5％&0.5％
母线对地直流电压Ud22V&Ud&286V&0.5％&0.5％
母线对地交流电压Ua5V&Ua&242V&5.0％&5.0％
表2对地绝缘电阻测量精度
项目对地绝缘电阻检测范围Ri
k&O基准条件下测量精度温度极限下测量精度
系统对地绝缘电阻10&Ri&60&5％&10％
61＜Ri&200&10％&10％
201&Ri&999&15%&15%
支路对地绝缘电阻10&Ri&50&10％&10％
51＜Ri&100&20％&20％
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城市轨道交通通信与信号资源-ATC
项目七 ATC系统概述［知识要点］1.掌握ATC系统在城市轨道交通信号系统中的作用。 2.掌握ATC系统的组成及基本功能。 3.掌握ATC系统与其他系统的接口。? 列车自动控制(ATC)系统是城市轨道交通信 号系统最重要的组成部分，它实现行车指 挥和列车运行自动化，能最大程度地保证 列车运行安全，提高运输效率，减轻运营 人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通 过能力。ATC系统的技术含量高，运用了许 多当代重要的科技成果。第一节 ATC系统综述? 一、ATC系统的组成和功能 ? 列车自动控制(ATC Automatic Train Control) 系统包括三个子系统：列车自动防(ATP Automatic Train Protection)、列车自动运行 (ATO Automatic Train Operation）、列车自动 监控（ATS Automatic Train Supervision）。? ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁 功能、列车检测功能、ATC功能和PTI（列车 识别）功能。 ? (1)ATS功能：可自动或由人工控制进路，进 行行车调度指挥，并向行车调度员和外部 系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控 制中心）内的设备实现。 ? (2)联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在 随时满足安全准则的前提下，管理进路、 道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、 道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC功能。 联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。? (3)列车检测功能：一般由轨道电路完成。 ? (4) ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要 求实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能： ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车 载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生 成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括 报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车 载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且 给信号系统和司机提供接口。 ? (5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据， 在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信 息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优 化列车运行。? 二、ATC系统的水平等级 ? 为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内 外的运营经验，一般最大通过能力小于30对h的线 路宜采用ATS和ATP系统，实现行车指挥自动化及 列车的超速防护。在最大通过能力较低的线路， 行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC（调 度集中）系统。最大通过能力大于30 Xf /h的线路， 应采用完整的ATC系统，实现行车指挥和列车运行 自动化。 ? ATO系统对节能、规范运行秩序、实现运行调整、 提高运行效率等具有重要的作用，但不同的信号 系统设或不设ATO会使运营费用差异较大，不过即 使是通过能力为30对/h的线路，有条件时也可选 用ATO系统。? 根据运营需要，信号系统还应满足最大通 过能力为40对/h的总体要求。 ? 对于城市轨道交通，行车间隔的发挥往往 受制于折返能力，而折返能力与线路条件、 车辆状态、信号系统水平等因素有关。因 此，通过能力要求较高时，折返能力需与 之相适应，必须对上述因素进行综合研究、 设计。? 根据运营需要，信号系统还应满足最大通 过能力为40对/h的总体要求。? 对于城市轨道交通，行车间隔的发挥往往 受制于折返能力，而折返能力与线路条件、 车辆状态、信号系统水平等因素有关。因 此，通过能力要求较高时，折返能力需与 之相适应，必须对上述因素进行综合研究、 设计。? 三、ATC系统选用原则 ? ATC系统选用按下列原则选择： ? （1）ATC系统应采用安全、可靠、成熟、先进的 技术装备，具有较高的性能价格比； ? （2）城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式 ATC系统或移动闭塞式ATC系统，也可以采用固定 闭塞式ATC系统。 ? 因为城市轨道交通具有客流量大、行车密度高的 特点，而准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统可以 实现较大的通过能力，对于客运量变化具有较强 的适应性，可以提高线路利用率，具有高效运行、 节能等作用，并且控制模式与列车运行特性相近，? 能较好地适应不同列车的技术状态，其技 术水平较高，具有较大的发展前景。虽然 固定闭塞式ATC系统技术水平相对较低，但 由于可满足2 min行车间隔的行车要求，且 价格相对低廉，因此也宜选用。根据实际 情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系 统是完全必要的。 ? （3）ATC系统构成水平的选择按前述原则 执行。? 四、不同闭塞制式的ATC系统 ? 按闭塞制式，城市轨道交通ATC可分为：固 定闭塞式ATC系统、准移动闭塞式ATC系统 和移动闭塞式ATC系统。 ? 1．固定闭塞 ? 固定闭塞将线路划分为固定的闭塞分区， 不论是前、后列车的位置还是前、后列车 的间距，都是用轨道电路等来检测和表示 的，线路条件和列车参数等均需在闭塞设 计过程中加以考虑，并体现在地面固定区 段的划分中。? 由于列车定位是以固定区段为单位的（系 统只知道列车在哪个区段中，而不知道在 区段中的具体位置），所以固定闭塞的速 度控制模式必然是分级的，即阶梯式的。 在这种制式中，需要向被控列车“安全” 传送的只是代表少数几个速度级的速度码。 ? 固定闭塞方式，无法满足提高系统能力、 安全性和互用性的要求。? 传统ATP的传输方式采用固定闭塞，通过轨道电路 判别闭塞分区占用情况，并传输信息码，需要大 量的轨旁设备，维护工作量较大。此外，传统方 式还存在以下缺点： ? ①轨道电路工作稳定性易受环境影响，如道床阻 抗变化、牵引电流干扰等。 ? ②轨道电路传输信息量小。要想在传统方式下增 加信息量，只能通过提高信息传输的频率。但是 如果传输频率过高，钢轨的集肤效应会导致信号 的衰耗增大，从而导致传输距离缩短。? ③利用轨道电路难以实现车对地的信息传输。 ? ④固定闭塞的闭塞分区长度是按最长列车、满负 载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计的， 分区较长，且一个分区只能被一列车占用，不利 于缩短列车运行间隔。 ? ⑤固定闭塞系统无法知道列车在分区内的具体位 置，因此列车制动的起点和终点总在某一分区的 边界。为充分保证安全，必须在两列车间增加一 个防护区段，这使得列车间的安全间隔较大，影 响了线路的使用效率。? 2.准移动闭塞 ? 准移动闭塞对前、后列车的定位方式是不 同的。前行列车的定位仍沿用固定闭塞的 方式，而后续列车的定位则采用连续的或 称为移动的方式。为了提高后续列车的定 位精度，目前各系统均在地面每隔一段距 离设置1个定位标志（可以是轨道电路的分 界点或信标等），列车通过时提供绝对位 置信息。在相邻定位标志之间，列车的相 对位置由安装在列车上的轮轴转数累计连 续测得。? 由于准移动闭塞同时采用移动和固定两种定位方 式，所以它的速度控制模式既具有无级（连续） 的特点，又具有分级（阶梯）的性质。若前行列 车不动而后续列车前进时，其最大允许速度是连 续变化的；而当前行列车前进，其尾部驶过固定 区段的分界点时，后续列车的最大速度将按“阶 梯”跳跃上升。 ? 由于准移动闭塞兼有移动和固定的特性，与“固 定”性质相对应的设备，必须在工程设计和施工 阶段完成。而被控列车的位置是由列车自行实时 （移动）测定的，所以其最大允许速度的计算最 终只能在车上实现。? 为了使后续列车能够根据自身测定的位置，实时 计算其最大允许速度，必须用数字编码轨道电路 向其提供前方线路的各种参数以及前行列车处在 哪个区段上的信息。 ? 准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞 进了一步。它通过采用报文式轨道电路辅之环线 或应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大； 可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车可 根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动 的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可 改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，提高线 路缴利用效率。但准移动闭塞中后续列车的最大 目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方， 因此它并没有完全突破轨道电路的限制。? 3．移动闭塞 ? （1）移动闭塞的基本概念 ? 移动闭塞的特点是前、后两列车都采用移动式的 定位方式，不存在固定的闭塞分区，列车之间的 安全追踪间距随着列车的运行而不断移动且变化。 ? 移动闭塞可借助感应环线或无线通信的方式实现。 早期的移动闭塞系统大部分采用基于感应环线的 技术，即通过在轨间布置感应环线来定位列车和 实现车载计算机（VOBC）与车辆控制中心（VCC） 之间的连续通信。而今，大多数先进的移动闭塞 系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信， 构成基于无线通信技术的移动闭塞。? （2）移动闭塞的特点 ? 移动闭塞具有如下特点： ? ①线路没有固定划分的闭塞分区，列车间 隔是动态的，并随前一列车的移动而移动；? ②列车间隔是按后续列车在当前速度下所 需的制动距离，加上安全余量计算和控制 的，确保不追尾；? ③制动的起点和终点是动态的，轨旁设备 的数量与列车运行间隔关系不大； ? ④可实现较小的列车运行间隔； ? ⑤采用地一车双向传输，信息量大，易于 实现无人驾驶。? （3）移动闭塞的技术优势 ? ①移动闭塞是一种新型的闭塞制式，它克服了固定闭塞的 缺点。基于通信的列车控制（Communications Based Train Control，简称CBTC）则是实现这种闭塞制式的最主要技术 手段。采用这种方法以后，实现了车地间双向、大容量的 信息传输，达到连续通信的目的，在真正意义上实现了列 车运行的闭环控制。当列车和车站一开始通信，车站就能 得知所有列车的位置，能够提供连续的列车安全间隔保证 和超速防护，在列车控制中具有更好的精确性和更大的灵 活性，并能更快地检测到故障点。而且，移动闭塞可以根 据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度，尽 可能缩小列车运行间隔，提高行车密度进而提高运输能力。 此外，这种系统与传统系统相比将大大减少沿线设备，? 车 载设备和轨旁设备的安装也相对较容易，维修方便，有利 于降低运营成本。? ②移动闭塞系统通过列车与地面间连续的双向通 信，提供连续测量本车与前车距离的方法，实时 提供列车的位置及速度等信息，动态地控制列车 运行速度。移动闭塞制式下后续列车的最大制动 目标点可比准移动闭塞和固定闭塞更靠近先行列 车，因此可以缩小列车运行间隔，有条件实现 “小编组，高密度”，从而使系统可以在满足同 等客运需求条件下减少旅客候车时间，缩小站台 宽度和空间，降低基建投资。 ? ③由于系统采用模块化设计，核心部分均通过软 件实现，因此使系统硬件数量大大减少。 ? ④移动闭塞系统的安全关联计算机一般采取3取2 或2取2的冗余配置，系统通过故障一安全原则对 软、硬件及系统进行量化和认证，可保证系统的 可靠性、安全性和可用度。? ⑤移动闭塞还常常和无人驾驶联系在一起。两者 的结合能够避免司机的误操作或延误，获得更高 的效率。 ? ⑥无线移动闭塞的数据通信系统对所有的子系统 透明，对通信数据的安全加密和接入防护等措施 可保证数据通信的安全。由于采取了开放的国际 标准，可实现子系统间逻辑接口的标准化，从而 有可能实现路网的互联互通。采取开放式的国际 标准也使国内厂商可从部分部件的国产化着手， 逐步实现整个系统的国产化。? (4）移动闭塞的工作原理 ? 移动闭塞与固定闭塞的根本区别在于闭塞分区的 形成方法不同，移动闭塞系统是一种区间不分割、 根据连续检测先行列车位置和速度进行列车运行 间隔控制的列车安全系统。这里的连续检测并不 意味着一定没有间隔点。实际上该系统把先行列 车的后部看作是假想的闭塞区间。由于这个假想 的闭塞区间随着列车的移动而移动，所以叫做移 动闭塞。在移动闭塞系统中，后续列车的速度曲 线随着目标点的移动而实时计算，后续列车到先 行列车的保护段后部之间的距离等于列车制动距 离加上列车制动反应时间内驶过的距离。? 移动闭塞技术在对列车的安全间隔控制上更进了 一步。通过车载设备和轨旁设备连续地双向通信， 控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态地 计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一 最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离， 便组成了一个与列车同步移动的虚拟闭塞分区 （见图5 -2）。由于保证了列车前后的安全距离， 两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时 前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运 行，从而提高运营效率。
? 无线移动闭塞系统的组成主要包括无线数据通信 网、车载设备、区域控制器和控制中心等。其中， 无线数据通信是移动闭塞实现的基础。通过可靠 的无线数据通信网，列车不间断地将其标识、位 置、车次、列车长度、实际速度、制动潜能和运 行状况等信息以无线的方式发送给区域控制器。 区域控制器追踪列车并通过无线传输方式向列车 发送移动授权，根据来自列车的信息计算、确定 列车的安全行车间隔，并将相关信息（如先行列 车位置、移动授权等）传递给列车，控制列车运 行。车载设备包括无线电台、车载计算机和其他 设备（如传感器、查询器等）。列车将采集到的 数据（如车辆信息、现场状况和位置信息等）通 过无线数据通信网发送给区域控制器，以协助完 成运行决策；同时对接收到的命令进行确认并执 行。? 移动闭塞的线路取消了物理层次上的闭塞分区划 分，而是将线路分成了若干个通过数据库预先定 义的线路单元，每个单元长度为几米到十几米之 间，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单 元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区 的长度也是动态变化的。线路单元以数字地图的 矢量来表示。线路拓扑结构的示意图由一系列的 节点和边线表示。任何轨道的分叉、汇合、走行 方向的变更以及线路的尽头等位置均由节点 （Node）表示，任何连接两个节点的线路称为边 线。每一条边线有一个从起始节点至终止节点的 默认运行方向。一条边线上的任何一点均由它与 起点的距离表示，称为偏移。因此所有线路上的 位置均可由矢量〔边线，偏移］来定义，且标识 是唯一的。? （5)移动闭塞ATC系统分类 ? 移动闭塞ATC系统就车一地双向信息传输速率而言， 可分为：基于电缆环线传输方式和基于无线通信 和数据传输媒介的传输方式。 ? 按无线扩频通信方式可分为：直接序列扩频和跳 频扩频方式。 ? 按数据传输媒介传输方式可分为：点式应答器、 自由空间波、裂缝波导管和漏泄电缆等传输方式。? 第二节 ATP子系统基本原理 ? ATP子系统（以下称为ATP系统）是保证行 车安全、防止列车进人前方列车占用区段 和防止超速运行的设备。ATP负责全部的列 车运行保护，是列车安全运行的保障。ATP 系统执行以下安全功能：速度限制的接收 和解码、超速防护、车门管理、自动和手 动模式的运行、司机控制台接口、车辆方 向保证、永久车辆标识。? 一、ATP的基本概念 ? ATP即列车运行超速防护或列车运行速度监 督。ATP系统的功能是对列车运行进行超速 防护，对与安全有关的设备实行监控，实 现列车位置检测，保证列车间的安全间隔， 保证列车在安全速度下运行，完成信号显 示，故障报警，降级提示，列车参数和线 路参数的输人，与ATS,ATO及车辆系统接口 并进行信息交换。? ATP系统不断将来自联锁设备和操作层面上的信息、 线路信息、前方目标点的距离和允许速度信息等 从地面通过轨道电路等传至车上，从而由车载设 备计算得到当前所允许的速度，或由行车控制中 心计算出目标速度传至车上，由车载设备测得实 际运行速度，依此来对列车速度实行监督，使之 始终在安全速度下运行。当列车速度超过ATP装置 所指示的速度时，ATP的车上设备就发出制动命令， 使列车自动地制动；当列车速度降至ATP所指示的 速度以下时，可自动缓解。而运行操作仍由司机 完成。这样，可缩短列车运行间隔，可靠地保证 列车不超速、不冒进。 ? ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故 障一安全的原则。? 二、ATP设备的组成 ? 采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由 设于控制站的轨旁单元、设于线路上各轨 道电路分界点的调谐单元和车载ATP设备组 成，并包括与ATS，ATO、联锁设备的接口 设备。? 连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向 列车连续地发送数据，允许连续监督和控 制列车运行。对于ATP，由轨道电路反映轨 道状态，传输ATP信息，在轨旁无需其他传 输设备。当轨道电路区段空闲时，发送轨 道电路检测电码。当列车占用时，向轨道 电路发送ATP信息。轨道旁的轨道电路连接 箱内（发送、接收端各一个）仅有电路调 谐用的无源元件，包括轨道耦合单元及长 环线。? 车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的 强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP 设备包括：两套ATP模块（信号处理器和速度处理 器）、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接 口、驾驶室内的操作和控制单元（MMI )等。车载 ATP设备根据地面传来的数据（由ATP天线接收） 与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许 速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实 际运行速度相比较，超过允许速度时，报警后启 动制动器。? 借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示 运行。MMI包括司机显示功能、司机外部 接口两个子功能。司机显示功能向司机显 示实际速度、最大允许速度、目标距离、 目标速度，ATP设备的运行状态，以及列车 运行时产生的重要故障信息，在某些情况 伴有音响警报。司机外部接口包括允许按 钮、车门释放按钮以及确认按钮。? 三、ATP系统的主要功能 ? ATP系统应具有下列主要功能：检测列车位 置、停车点防护、超速防护、列车间隔控 制（移动闭塞时）、临时限速、测速测距、 车门控制、记录司机操作。? 以数字音频轨道电路方式的ATP系统为例， ATP系统功能可分为ATP轨旁功能、列车检 测功能（负责根据各轨道区段的“空闲” 或“占用”情况，检测列车的位置）、ATP 传输功能和ATP车载功能。? I．ATP轨旁功能 ? ATP轨旁功能负责列车安全间隔和生成报文， 完成对列车安全运行授权许可的发布和报 文的准备，这些报文包括安全、非安全和 信号信息等。ATP轨旁功能又分为列车安全 间隔功能和报文生成功能。? （1）列车安全间隔功能? 列车安全间隔功能负责保持列车之间的最 小安全距离，还负责发出运行授权。只有 在进路已经排列，联锁功能中才发出列车 运行授权，准许列车进人进路。当前方列 车仍在进路中时，可为后续列车再次排列 进路。? 由ATP轨旁功能发出的运行授权根据相应的 安全停车点的选择和激活而定。这些安全 停车点的选定依赖于进路内轨道区段的状 态。安全停车点的位置在信号系统的设计 中确定，这方面的信息保存在ATP轨旁设备 中。位置的选定是为了在各安全停车点以 外提供一安全的距离。在列车控制中，安 全距离提供了差错的限度。这样，在ATP监 督下，列车绝对不可能发生通过危险点的 情况。? （2）报文生成功能 ? 从各种ATP轨旁功能里接收请求，完成整理 数据、准备和格式化要传送到ATP车载设备 的报文，并决定传输方向。这样，生成经 由每个轨道区段传输的报文，然后向车载 设备发出报文。传输的报文总是与受ATP控 制的接近列车运行相反的方向馈入轨道电 路。? 报文由变量和包含在各变量中的数据结合 而成，每个变量由下列三个来源编辑而成： 编人ATP轨旁单元的固定数据，包括速度限 制；可依据进路排列和轨道区段占用状态 等，从有限的预设选项中选择的可转换数 据；ATS功能的可变数据，若没有该可变数 据，可使用编人到ATP轨旁单元的缺省值。 报文的长度和内容会随环境状态的不同而 变化。? 列车进人一段轨道区段后，立刻会生成一连串专 门报文。除其他信息以外，报文还提供列车进人 该区段的时间。这个信息必须对距离同步。这些 报文由轨道区段的状态变化而引发，并持续数秒 时间。? 整理完所需数据，准备完报文之后，就会将报文 转换为ATP车载设备要求的一种格式。报文转换采 用了必要的编码保护协议，它确保ATP车载设备能 检测到报文的错误。报文一旦完成格式化，就被 传送到ATP传输功能。? 2. ATP传输功能 ? ATP传输功能负责发出报文信号，包括报文和ATP 车载设备所需要的其他数据。音频轨道电路电流 以二进制编码顺序调制。当音频轨道电路显示轨 道区段空闲，二进制编码顺序为音频轨道电路设 备内预设的顺序。当音频轨道电路显示轨道区段 占用，二进制编码顺序为ATP报文产生功能生成相 应的报文。对于每个占用的音频轨道电路产生单 独的报文。? 就地对车传输而言，音频轨道电路电流必 须由轨道区段末端，迎着列车运行的方向 注人。对双向运行的线路，送电点及传输 方向必须根据列车的运行方向转换。转换 传输方向所需的信号由ATP轨旁功能中的报 文发生功能发出。? 在每个要求本地再同步化的地点，提供同 步定位环线。由未调制载波连续向环线供 电，载频由单独的传送器发出。同步定位 环线发出感应信号在列车经过环线时可由 ATP天线接收到。环线在预定的间隔距离后 交叉，感应信号以预定的模式发生相位变 化，这种变化能被车载ATP车载设备识别。 这种模式用于ATP车载设备识别时间，即为 车载接收天线经过已知环线点的时间。以 这种方式就能够达到满意的再同步。? ATP传输功能的输入是来自ATP轨旁功能的要传输 的报文和相应选择传输方向的控制信号。 ? ATP传输功能的输出：感应信号沿着整个轨道区段 连续地传输信息；信号利用钢轨作为传输天线， 以合适的传输方向发出，且只包括报文数据；感 应信号利用同步定位环线作为传输天线传输间歇 的信号，这个信号提供本地再同步的精确位置信 息。这些感应信号共享一个共同的传输媒体（即 轨道同列车之间的空隙），因此它形成了一个在 ATP车载设备内接收的单一信号组合。? 3．ATP车载功能 ? ATP车载功能负责列车安全运行，并提供信 号系统和司机间的接口。车载功能由下列 子功能组成：ATP命令解码、ATP监督功能、 ATP服务／自诊断功能，ATP状态功能、速 度／距离功能，以及司机人机接口（MMI ) 功能。? （1）ATP命令解码 ? 轨旁音频轨道电路将格式化的数据传送到车上， 车载ATP设备要将报文解码，以实现各种ATP功能。 ? （2）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。? ①速度监督功能? 速度监督功能是超速防护的基础，是最重要的功 能。它由7个速度监督子功能组成，每个子功能选 定一个专用的以速度为基准的安全标准。各标准 即为一个速度限制，这个限制速度可以是固定的， 也可以根据列车的位置连续改变或阶梯式改变。 如果实际列车速度超过允许速度加上一个速度偏 差值时，列车实施紧急制动。该偏差值可以根据 安全标准进行修改，并在系统设计时确定。各种 速度偏差值在选定后在ATP车载单元中编程。? a.RM速度监督 ? RM速度监督以限制列车速度达到低速值为目的， 这个低速值（例如25km/h)适用于RM模式。RM速 度监督在RM模式中有效，它不用于任何其他模式。 ? 限制速度是固定的（例如不考虑列车的位置）， 并在系统设计时确定。这个确定值编程在ATP车载 单元中。 ? b.最大列车允许速度的监督 ? 最大列车允许速度的监督以限制列车运行速度到 最大允许值（就车辆允许而言）为目的。它在SM、 ATO和AR模式中有效。 ? 速度限制是固定的，它定义在ATP车载单元中。? c.停车点的监督 ? 停车点的监督以保证列车停在停车点（不超过停 车点）为目的。在SM、ATO和AR模式中，每当前 方列车占用的轨道区段内有安全或危险停车点， 该监督都有效在RM模式中，该监督无效。 ? 按照列车至停车点的距离，列车的速度限制连续 地改变，并通过一条最终为零的制动曲线实施。 ATP车载单元计算一个零目标速度的制动曲线的基 础为：列车制动性能数据以及已经接收到报文数 据中明确定义的线路坡度。 ? d.限制速度起始点的监督 ? 限制速度起始点的监督保证列车在起始点就按照 速度限制运行。在SM、ATO和AR模式中，当前行 列车占用区段内的速度限制始点存在时有效，在 RM模式中无效。? 从限速始点开始，限制速度随着距列车的距离而 不断地变化，并通过一个最终为非零的制动曲线 实施。制动曲线由ATP车载单元计算。 ? e．进入速度监督 ? 进人速度为列车进人前方下一轨道区段的最大允 许速度，它考虑到：下一轨道区段可能存在的任 何停车点、可能存在的线路速度限制起始点、下 个进人速度。因而，进人速度是一种假设，用于 避免定义精确的速度和目标的位置，它位于列车 占用轨道区段前方以外，这样可以减少地对车传 输数据的数量。? 进入速度监督是保证列车速度同下一轨道区段的最大允许 速度及以后的目标一致。这个速度监督在SM,ATO和AR模 式中有效，在RM模式中无效。 ? f.线路允许速度的监督 ? 线路允许速度由列车头部占用轨道区段的线路允许速度和 列车其他部分仍占用的其他轨道区段的线路允许速度决定。 线路允许速度是根据列车的运行位置改变的。ATP车载单 元通过使用报文里的线路速度数据，测量运行距离以及列 车的长度来确定线路允许速度。 ? 线路允许速度监督保证列车运行速度同其所在位置的线路 允许速度监督一致，在SM，ATO和AR模式中有效，在RM 模式中无效。? g.没有距离同步的监督 ? 没有距离同步的监督是提供安全速度监督，这种 监督是特殊情况下不能得到距离同步，而ATP车载 设备准许在SM模式或ATO模式而不是RM模式中进 行操作。这种监督方式的情况很少出现。 ? 距离同步的丢失是由于触发紧急制动时列车不处 于稳定状态时，或者列车已经在线上运行时才打 开ATP车载设备电源引起的。 ? 只有当ATP车载单元接收到授权其使用的报文时， 可以使用该功能。此项授权限制在下列情况下使 用： ? 列车运行不存在从相邻轨道电路产生邻线干扰的 危险；列车运行前方当前占用轨道区段无停车点；? 使用在当前轨道区段的固定速度限制不小于以前 轨道区段的任何速度限制。 ? 如果没有发生上述情况中任何一种，则不允许ATP 轨旁设备发出授权使用这项功能的报文，且列车 必须在无信号移动许可的RM模式下运行。 ? 速度监督功能的输人包括车载速度／距离功能中 的列车现行速度和位置信息，以及服务／自诊断 功能中的列车数据（例如列车最大允许速度）。 ? 速度监督功能的输出：向司机人机接口功能提供 （通过列车总线）最大允许速度和列车速度警告； 向列车制动系统提供紧急制动命令；向服务／自 诊断功能提供列车数据、状态信息、处理和记录 数据（包括紧急制动的使用），以及出错的信息。? ②方向监督功能 ? 方向监督功能的作用是监督列车在“反方 向”运行中的任何移动，如果此方向的移 动距离超过规定值，那么就会实施紧急制 动。“反方向”运行移动距离的监督是累 计完成的，以便无论是单一的移动或是在 几个短距离移动中交替地被“前行”的短 距离移动中断。 ? 在SM，ATO和AR模式中，必须连续具备方 向监督功能；如果列车正在运行，那么RM 模式中也可以使用方向监督功能。? 方向监督功能启动时在驾驶控制中不考虑 选用的方向（“前行”、“反向”或“中 间位置”），不论移动是由牵引动力引起 的，或是在无动力时由斜坡的滑动造成的， 不论移动是故意的或是偶然的。如果列车 “反方向”运行，列车的后部可能通过保 护列车的危险点；那么列车运行将占用为 下一列车提供安全距离的轨道区段。驾驶 方向的监督是限制这种占用的扩展。在定 义一个安全距离时会考虑最大占用距离， 因此任何反方向驾驶中剩余的移动不会对 安全造成威胁。? 定义安全距离时考虑到：当列车在坡度较大的上 坡道启动时，允许列车稍微向后滑动一点；如果 列车超过正确的停车位置，允许司机向反方向实 施短距离移动。 ? 选定的距离值在ATP车载单元中编程。 ? 方向监督功能的输入来源于车载速度／距离功能 的移动距离和移动方向。 ? 方向监督功能的输出在列车制动系统使用紧急制 动实施命令，在服务／诊断功能中紧急制动实施 记录数据。? ③车门监督功能 ? 如果检测到列车在移动，而车门没有锁在关闭状 态，车门监督功能就会实施紧急制动，除了被抑 制，车门监督功能在所有驾驶模式中都有效如果 列车移动超过一定的距离（例如0.3m），或者当 列车以超过特定速度的速度运行（例如“ATP零速 度”），当从车门接点没有接收到“全部车门关 闭”信号时，列车实施紧急制动。作为选择，当 列车速度大于某特定值时（例如5km/h），禁止 实施车门监督，这是为了避免假紧急制动的执行， 这个假紧急制动可能是由车门接点的断续操作 （振动）引起的。? 在紧急情况下，当列车停稳，司机按压紧急车门 按钮阻止了车门监督功能。这使得在车门接点故 障时，也可以移动列车。当车门监督功能以这种 方式被抑制时，司机必须完全负责并保证在随后 运行阶段乘客的安全。当从车门接点再次接收到 “全部车门关闭”信号，车门监督功能自动恢复。 ? ④紧急制动监督功能 ? 紧急制动监督功能保证接收到紧急制动报文时在 最短距离内停车。在SM，ATO和AR模式中，紧急 制动监督功能连续有效，在RM模式中无效。在站 台按下紧急停车按钮，紧急停车命令会立即生成。? 紧急制动发生在超过最大允许速度值（加上规定 的误差）时，或者按压位于车站的紧急按钮时。 紧急制动保存在故障存储器中。借助服务与诊断 计算机可以得到记录的数据。 ? 出现下列情况之一时，ATP车载单元实施紧急制动： ? 超过速度曲线的允许速度； ? 超过车辆的最高允许速度； ? 位于站台的紧急制动按钮引起的紧急停车；传输 故障，运行超过10 m和5s； ? 启动方向错误，车辆后退； ? 列车运行时打开车门； ? ATP车载设备全面故障。? 如果列车处于停稳的状态实施了紧急制动，此功 能无效。 ? 紧急制动是以故障一安全的方式触发的。紧急制 动总是引起列车停车，然后通知司机，可以通过 执行RM模式来取消紧急制动，列车继续在限制人 工驾驶模式下运行。当列车经过两个音频轨道电 路的分界时，进人ATP监督模式的操作。但如果由 ATP车载单元出现全面故障引起的紧急制动，列车 只能在关断模式下运行。 ? 外部触发的紧急制动监督功能是保证在ATP车载设 备没有使用ATP车载单元的位置信息，而跟随一个 外部触发的紧急制动（例如由司机发出的）的监 督。在所有驾驶模式中，这个功能都有效。? 实施任何紧急制动时，由ATP车载单元发出 的位置信息可能由于车轮打滑而失效。当 紧急制动由外部触发时，必须通知ATP车载 单元，让它采取正确的措施防止使用可能 出现的错误信息。 ? 通过监督制动系统内的接点，会探测到外 部触发的紧急制动，除非列车已经停稳。’ 外部触发紧急制动会引起ATP车载单元自身 触发紧急制动。如果ATP车载单元不触发本 身的紧急制动，就强迫ATO车载设备进人 RM模式，直到再次达到距离同步以前，SM， ATO或AR模式的操作是不可能的。? 外部触发紧急制动监督功能的输人来自列 车制动系统发出的紧急制动实施的警报。 ? 外部触发紧急制动监督功能的输出发给列 车制动系统的紧急制动实施命令，发给服 务／诊断功能的紧急制动实施记录数据。? ⑤后退监督 ? 后退监督功能防止列车后退时超过某特定的距离。 列车后退距离的累加减去几次短暂前行的距离不 能超过规定的距离（3 m）。假如超过此距离列车 将通过ATP实施紧急制动，确保列车不后退。 ? ⑥报文监督功能 ? 报文监督功能是监测从ATP传输功能接收到的报文。 如果检测出传输报文中断持续超过规定时间（如 3s），或在这个期间列车运行超过一规定距离 （一般为10 m），报文监督功能会触发一个紧急 制动。这个功能在SM、ATO和AR模式中有效，但 在RM模式中不起作用。? 报文监督功能的输人是从车载速度／距离 功能中得到的列车现在的位置、从ATP传输 功能产生的报文。 ? 报文监督功能的输出发给列车制动系统的 紧急制动实施命令，发给服务／诊断功能 的紧急制动实施记录数据。? ⑦设备监督功能 ? 设备监督功能是用来监控ATP车载设备的正 常工作，确保当设备故障时的安全，列车 不经检查是不允许运行的。一旦ATP车载设 备被检测出故障，就会启动紧急制动直到 列车停下来。此时司机使用故障开关强制 关闭ATP功能，然后按照控制中心的指挥人 工驾驶列车。? （3）ATP服务／自诊断功能 ? 负责采集、存储、记录、调用列车数据、状态信 息，为ATP监督提供服务，完成ATP车载设备的自 诊断。 ? （4）ATP状态功能 ? ATP状态功能负责根据主要情况选定正确的状态和 模式。 ? 在列车有电的情况下，ATP车载单元可能处于三种 状态中的一种：激活的、待用的、备用的。其中 备用状态是暂时的状态。? 在ATP车载单元负责监督列车时．使用激活 状态。ATP车载单元监督列车的责任，取决 于其中一个相关驾驶控制台的状态（“关” 或“开”）。如果两个驾驶控制台的缴一 个是“开”的状态，那么ATP在RM、3M或 ATO模式中进行的操作取决于ATP状态功能。 ? 当ATP车载单元不负责监督列车时，使用等 待状态。在列车得到电源但却没有插人钥 匙的情况下，即刻出现待用状态。 ? 备用状态只是暂时的状态，当钥匙插人任 何一列列车的驾驶室时，立即执行启动自 检测，完成后更换为激活或待用状态。? （5）车门释放功能? 车门释放功能保证当显示安全时允许打开 车门，在所有的信号模式中可以连续使用 此功能。 ? 在满足下列条件时可得到车门释放指令：? 列车已停在带非安全停车点的预期停车窗 内；非安全停车点对应于列车长度； ? ATP车载单元接收到许可打开车门的报文。? 根据站台的布置，车门释放可以在列车的任意一 侧或两侧。 ? 在特殊情况下（例如列车停在预期停车窗以外）， 列车停稳时司机可按下车门紧急按钮，不用考虑 上述条件就可得到车门释放命令，允许列车车门 的打开。当以这种方式得到车门释放时，司机必 须完全负责车门的安全操作。 ? 在特定条件不再适用，或在紧急开门按钮给出释 放的情况下，当从车门接点接收到“全部车门关 闭”信号，列车开始启动（例如：列车速度超过 ATP零速度），车门释放终止。? 车门释放功能的输人源于：车载速度／距 离功能的现行速度和位置、列车长度、ATP 传输功能的许可车门打开的报文、紧急车 门按钮。 ? 车门释放功能的输出向ATO功能和司机人机 接口功能发出车门释放指示，向车门控制 发出车门释放许可。? （6）速度／距离功能 ? 速度／距离功能基于测速单元的输人，负 责测定列车的运行速度、运行距离和运行 方向。 ? 对于采用数字音频轨道电路的ATC系统，距 离是根据各轨道电路的始端来测量的，并 通过使用测速单元的输人和固定数据（车 轮直径）来确定。计算距离准许车轮直径、 脉冲发生和车轮砧着／打滑而造成的误差。? 速度／距离功能接收测速单元的输人，将当前读 数的脉冲计数与先前读数和部分计算出的运行距 离进行比较。这些部分距离被累加后提供一个确 切的运行距离。通过对特定时间间隔距离部分的 累加，测速功能可以确定列车的实际运行速度。 在系统设计中根据要求可提供更高的速度灵敏度， 累加距离部分的时间间隔是可设置的。 ? 从测速单元的输人提供一个渐增或渐减的脉冲计 数，这个脉冲计数是测速单元根据列车移动的方 向给出的。通过对当前读数与先前读数的比较， 速度／距离功能可以确定列车的运行方向。? 速度／距离功能的输入：从测速单元中获 得的读数，从安全数据入口功能中获得的 车轮直径数据。速度／距离功能的输出通 过列车总线用于其他ATP车载功能，ATO功 能和司机人机接口功能中。? (7）距离同步功能 ? ATP轨旁功能记录音频轨道电路的占用情况（这个 信息由列车检测功能提供），然后ATP轨旁功能向 列车传送有关在报文中音频轨道电路占用经过时 间的信息。这个时间考虑到包括允许检测、列车 检测功能相关的传输延误、地对车传输相关的处 理和传输延误在内的余量。 ? 一接收到ATP轨旁功能的同步化信息，距离同步化 功能就通过计算在报文中消逝时间内列车运行的 部分距离来计算列车前方的位置。计算包括列车 前方位置相对于第一个轮轴的调整、检测报文中 延误的偏离值。? 距离同步功能的输人来自ATP轨旁功能的同 步化信息。 ? 距离同步化功能的输出通过列车总线送至 其他ATP车载子功能和ATO、司机人机接口 功能中。? （8）本地再同步化功能 ? 对于列车位置高精度要求，提供本地再同 步化（例如停车窗和车门释放监督）。这 是通过使用预定的同步基准点（同步定位 环线的交叉点）实现的。由列车检测的同 步基准点，预计位于列车已知的距离窗内， 并假定列车距离的测量误差在规定限制范 围以内。一旦达到第一个同步基准点，就 会精确地知道列车的位置。在某种程度上， 交叉模式的选定是由于停车点已足够地接 近交叉点因而达到了所需的精度。? 本地再同步功能的输人来自报文接收／同 步定位环线检测功能的同步定位环线检测。 ? 本地再同步功能的输出提供当前音频轨道 电路内再同步当前位置，使得至其他ATP车 载子功能和ATO功能成为可能。? （9）报文接收／同步定位环线检测功能 ? 报文接收／同步定位环线检测功能的一个 作用是从ATP轨旁功能接收、解码报文信号。 通过安装在前方列车驾驶室底部的接收天 线接收报文。当ATP车载单元一打开，此功 能对各有效传输频率进行搜索，直到它识 别出基于接收信号幅值的、当前列车所在 的音频轨道电路使用的频率。一旦该频率 形成且接收到报文，下一音频轨道电路的 音频就会从报文数据中确定。? 如果报文接收功能确定在传输中出现错误，会以 无效而拒收报文。在特定时间/距离之内若没有接 收到有效报文，就会触发紧急制动功能。 ? 报文接收／同步定位环线检测功能的另一个作用 是在轨道中检测同步定位环线。 ? 检测到同步定位环线的时间很重要，它用于列车 定位本地再同步中。 ? 报文接收功能的输人来自折返功能的当前轨道电 路频率以及ATP轨旁功能的报文。 ? 报文接收功能输出报文数据，同步定位环线检测 功能的输出至本地再同步功能。? （10)司机人机接口（MMI )功能 ? MMI提供信号系统与司机的接口。借助于 MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。 MMI向司机显示实际速度、最大允许速度， 以及ATP设备的运行状态。另外显示列车运 行时产生的重要故障信息，在某些情况伴 有音响警报（例如超过了最大允许速度）。 显示信息的类型和范围取决于设备的操作 规程和ATP设备的配置。 ? 司机人机接口功能包括司机显示功能和司 机外部接口。? ①司机显示功能 ? 司机显示功能向司机提供驾驶列车时所需的全部 信息，包括：实际速度；允许速度（只在SM,ATO 和AR信号模式中）；从最大限制的ATP功能条件下 推算出的目标距离／速度；“驾驶状态”（即在 牵引、惰行和制动方式下的移动）；“运行模式” （RM,SM,ATO或AR模式）；列车折返运行（在AR 模式有效时显示，也在AR按钮按下时显示确认）； 列车停在预定停车窗以外；车门状态显示；向司 机提供列车车门打开一侧的显示；关门指令；出 站命令；车辆段显示（列车在车辆段时的车辆段 识别显示）；实施紧急制动；ATP/ATO故障等。 ? 司机显示功能的输人来自ATP和ATO功能的当前状 态。司机显示功能的输出给司机的状态显示。? ②音响报警功能 ? 当列车速度／位置超过警告速度曲线时发出音响 报警。允许速度由制动曲线确定，警告速度曲线 是允许速度加上一个特定速度余量来表示的。计 算出警告速度曲线用于给出一个固定的司机反应 时间，以触发紧急制动。 ? 音响报警功能的输人是ATP速度曲线、列车实际速 度和位置、ATP功能紧急制动实施的显示。音响报 警功能的输出对司机进行音响报警。 ? 司机外部接口用于司机驾驶操作。? （11）折返／改换驾驶室功能 ? 在列车进行折返的情况下，要求司机改换驾驶室。 ? ATP车载设备必须考虑到使用不同的驾驶操作台， 保存有关相对轨旁位置、列车前部和后部的信息。 改换驾驶室引起列车前部和后部的互换，ATP车载 设备必须相应地调整位置信息。 ? 折返发生故障，会导致在司机改换驾驶室且打开 在列车的前头的驾驶操作台时，ATP设备不能进人 SM模式。 ? 列车停稳后ATP车载设备收到要求折返报文以后自 动生成AR模式。此类报文可通过ATS功能发出的命 令给出，也可当列车进人在全部列车需要折返地 点的相应轨道区段时自动生成。? 使用AR模式的方法是当列车停在站台、车站后的 折返轨或可接收到相关报文的任何位置时，执行 折返。 ? 当列车停在折返轨，会自动选定AR模式，并接收 到相应的报文。这时，安装在司机操作控制台上 的AR按钮会亮，并显示可以执行折返处理。司机 通过按压AR按钮表示接受，AR按钮闪亮。司机关 闭驾驶控制台，并在没有司机的情况下实施自动 折返。司机离开原驾驶室，如果需要的话他走到 列车另一端的驾驶室。在折返有效时，列车另一 端驾驶室里的AR按钮闪亮，表示该驾驶室已经可 以使用。同一或另外的司机打开现前驾驶室的司 机操作控制台，ATP车载单元进人SM模式并准备 列车的返回运行。? 四、ATP系统的技术要求 ? 1．ATP系统的基本要求 ? （1）ATP系统应由列车自动防护的轨旁设备、车 载设备和控制区域内的联锁设备组成；联锁设备 属于安全系统并纳人ATP系统为典型的系统分类方 式。但在系统阐述时，可将联锁设备列为子系统 独立论述。 ? （2）城市轨道交通必须配置ATP系统，其系统安 全失效率指标应优于10-9/h信号系统安全失效率 指标通常定义为10-11/h或10-9/h）。 ? ATP系统内部设备之间的信息传输通道也必须符合 故障一安全原则。? （3）闭塞分区的划分或列车运行安全间隔， 应通过列车运行模拟确定，并经列车实际 运行校验。为保证行车安全，在安全防护 地点运行方向的后方应设安全防护距离或 防护区段，安全防护距离应通过计算确定。 安全防护距离涉及信号系统控制方式及其 技术指标、列车速度、车辆性能和线路状 态等多种因素，主要决定于一定的速度条 件下，设定的紧急制动距离和有保证的紧 急制动距离之差。在列车跟踪运行的情况 下，安全防护距离应增加列车尾车后部车 轴可能未被检出的附加距离。? （4）城市轨道交通的ATP系统应采用连续 式控制方式。连续式控制方式主要是指安 全输人信息连续采集，并实现连续控制。 宜采用速度一距离制动模式。列车位置检 查可采用轨道电路、轨道环路等方式实现。 ? (5）城市轨道交通宜采用计算机联锁设备， 也可采用继电联锁设备。? 2. ATP车载设备的技术要求 ? ATP车载设备在满足ATP系统基本要求外，还应符 合下列规定： ? （1）ATP系统导致列车停车为最高的安全准则。 地车连续通信中断、列车完整性电路断路、列车 超速、列车的非预期移动、车载设备重要故障等 均应导致安全性制动。 ? （2）ATP车载设备的车内信号应是行车的主体信 号。车内信号至少包括列车实际 ? 运行速度、列车运行前方的目标速度；在两端司 机室内均应装设速度显示、报警装置和必要的切 换装置。? （3）ATP执行强迫停车控制时，应切断列 车牵引，列车停车过程不得中途缓解；ATP 执行的强迫停车控制，包括全常用制动或 紧急制动控制等不同方式，但最终控制模 式应为紧急制动控制。考虑到行车的安全， 要求停车过程不得中途缓解，并应在列车 停车后，司机履行一定的操作手续，列车 方能缓解。 ? （4）车载信号设备与车辆接口电路的布线 应与其主回路等环节的高压布线分开敷设 并实施防护；与车辆电器的接口应有隔离 措施。? 3．ATP地面设备的技术要求 ? ATP地面设备在满足ATP系统基本要求外，还应符 合下列规定： ? （1）ATP地面设备宜采用报文式无绝缘轨道电路 或适用于其他准移动闭塞、移动闭塞ATC系统的地 面设备，也可采用模拟式移频轨道电路。 ? （2）ATC控制区域宜采用无绝缘轨道电路，道岔 区段、车辆段及停车场线路可采用有绝缘轨道电 路。区间轨道电路应为双轨条回流方式；道岔区 段、车辆段及停车场轨道电路可采用单轨条回流 方式。相邻轨道电路应加强干扰防护。轨道电路 利用兼作牵引回流的走行轨时，装设的横向均流 线应不影响轨道电路的正常工作。? （3） ATP地面设备向ATP车载设备传送的允 许速度指令或线路状态、目标速度、目标 距离等信息，应满足ATP车载设备控制方式 和控制精度的需要。? 五、ATP的基本工作原理 ? 1．列车检测 ? 采用轨道电路等作为列车检测设备。当轨 道电路区段空闲时，发送轨道电路检测电 码，此时轨道电路的功能是检测是否空闲， 检测结果送往联锁装置。 ? 2.列车自动限速 ? 连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向 列车连续地发送数据，允许连续监督和控 制列车运行。对于ATP，在轨旁无需其他传 输设备。? ATP车载设备列车实际速度与列车允许速度进行比 较。当列车速度超过列车允许速度时，ATP的车载 设备就发出制动命令，发出报警后控制列车进行 常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动； 当列车速度降至ATP所指示的速度以下时，便自动 缓解。而运行操作仍由司机完成。 ? ATP不仅可用来保证列车之间的运行安全，还用于 受曲线等线路条件、通过道岔、慢行区间等限制 而需要限速的区段。因此限速等级是根据后续列 车和先行列车之间的距离、线路条件等来决定的。 ATP可对列车运行速度进行分级或连续监督。? 3.目标速度和目标距离 ? ATP轨旁单元从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶 指令，形成计划数据后传输至ATP车载设备。驾驶 指令主要包括目标坐标（目标速度和目标距离）、 最大允许线路速度和线路坡度。ATP车载设备通过 此数据计算现有位置的列车允许速度。驾驶列车 所需的数据经由司机室显示器指示给司机。 ? 实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进 行测量。
? ATP轨旁设备向在其控制范围内的列车分配一个 “目标距离”，再由轨道电路生成代码，通知列 车前方有多少个未占用的区段，接着，车载ATP车 载设备调用存储器里的信息，决定在列车任何时 刻列车的运行速度和可以运行的最远距离，确保 在抵达障碍物或限制区之前安全停车 ? 图中编码仅表示列车B前方未被占用的轨道电路的 数目。列车B所在的区段标记为4＋，这代表在到 达阻碍或限制区之前，前方有4个空闲的轨道区段。 列车B可获得其精确的位置，这一信息与保存在 ATP和ATO设备存储器中的线路图数据相结合，可 推算出列车的最大安全距离或目标距离。这样， 列车B就能安全地进人列车A所占用的轨道区段之 后方的空闲轨道区段。? 列车的实际行驶速度不断与计算出来的最 高速度进行比较，如果实际车速超过最高 速度，则自动启用紧急制动。 ? 列车除了必须遵循通过轨道传来的指示目 标距离的编码外，在线路的某些区域，由 于某种特殊情况或临时性原因，如轨道临 时性作业等，还有一些速度限制要求。ATP 将充分考虑到各种限速条件，选择最严格 的条件来执行。? 4.制动模式 ? 列车制动控制模式分为分级制动模式和一 级制动模式。 ? （1)分级制动 ? 分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前 行列车的运行距离来调整列车速度，各闭 塞分区采用不同的低频频率调制，指示不 同的速度等级，在此基础上确定限速值。 分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。? 阶梯式分级制动模式俗称大台阶式。它将 一个列车全制动距离划分为3一4个闭塞分 区，每一闭塞分区根据与前行列车的距离 来确定限速值。当列车速度高于检查值歇 时，列车自动制动。其为滞后监督方式， 即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以 为确保安全，必须设有“保护区段”。阶 梯式分级制动模式的速度曲线如图5-10所示。 固定闭塞制式的ATC通常采用阶梯式分级制 动模式。? 阶梯式分级制动模式虽然构成较为简单， 但具有较多缺点： ? ①设有防护区段，会影响通过能力； ? ②列车接近前方列车时遇到“保护区段”， 司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用， 容易造成混乱； ? ③由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭 塞分区的允许人口速度，司机有时会措手 不及；? ④列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机 怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行， 影响运输效率。? 阶梯式分级制动模式不能满足高密度行车的需要， 于是改为速度一距离模式曲线制动模式。? 模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以 及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的 （或将各种制动模式曲线储存调用）。模式曲线 制动模式的速度曲线如图5-24所示。准移动闭塞 制式的ATC通常采用曲线式分级制动模式。? （2）一级制动 ? 一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车 的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心 根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车 制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制 动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码 轨道电路传输和无线传输两种方式。无论何种方 式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标速 度、目标距离。一级制动方式能合理地控制列车 运行速度，是列车自动控制技术的发展方向。一 级制动速度曲线如图5-25所示。移动闭塞制式的 ATC通常采用一级制动模式。? 保证安全，必须设有“保护区段”。阶梯 式分级制动模式的速度曲线如图5-10所示。 固定闭塞制式的ATC通常采用阶梯式分级制 动模式。 ? 阶梯式分级制动模式虽然构成较为简单， 但具有较多缺点： ? ①设有防护区段，会影响通过能力； ? ②列车接近前方列车时遇到“保护区段”， 司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用， 容易造成混乱；? ③由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区 的允许入口速度，司机有时会措手不及； ? ④列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机 怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行， 影响运输效率。 ? 阶梯式分级制动模式不能满足高密度行车的需要， 于是改为速度一距离模式曲线制动模式。 ? 模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以 及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的 （或将各种制动模式曲线储存调用）。模式曲线 制动模式的速度曲线如图5-24所示。准移动闭塞 制式的ATC通常采用曲线式分级制动模式。? 5．测速与测距 ? 确定车辆速度和位置是车载设备关键、重要的功 能。 ? （1）测速? 列车运行速度的测量非常重要，列车实际运行速 度是速度控制的依据。该速度值的准确和精度直 接影响调速效果。 ? 测速有车载设备自测和系统测量两种方法。车载 设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电 式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等，它们安装 在无动力车辆的轮轴上。系统测量有卫星测速和 雷达测速等方法。? ①测速发电机。早期采用测速发电机测速。测速 发电机安装在车轮轴头上，它发出的电压与车速 成正比，该电压经处理后产生模拟量和数字量两 个输出，分别用来驱动速度表和进人车上主机用 于速度比较。测速发电机简单，但在低速范围内 精度较差，可靠性也不高。 ? ②路程脉冲发生器。其核心部件是一个16极的凸 轮，随着车轮的转动，发生一系列脉冲，车速越 快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲 的数目，即能换算成列车的实际速度。 ? ③光电式传感器。光电式传感器应用光电传感技 术，它有一个多列光圈盘，随着车轮的转动，光 线不断地通过和被阻挡，使光电式传感器产生电 脉冲，记录脉冲数目来测量车速。? ④霍尔式脉冲转速传感器。车轮转动时， 使霍尔式传感器产生频率正比于车轮转速 的信号，来进行测速。 ? 需采用两路测速，两套传感器安装在不同 的车轴和不同的侧面，以提高保证测量准 确性和提高测量精度，并对车轮空转、蠕 滑、死抱等引起的误差进行修正。转速传 感器无法精确补偿车轮滑转和滑行，可用 一台多普勒雷达装置，向ATP/ATO系统输人 第三个车速信息。这个信息跟转速传感器 输人的车速相比较，以检验车速测量系统 的可靠性。? （2）测距 ? 在目标距离模式中，列车位置对于安全性 至关重要。如果列车无法掌握它在线路中 的准确位置，那么它就无法保证在抵达障 碍物或限制区之前停下或减速。如何测量 馨距停车点的精确距离是列车运行超速防 护系统的重要任务。通过连续确定列车行 驶距离，ATP车载设备可以随时查找列车的 精确位置。距离信息以音频轨道电路的分 界来定位，当列车经过轨道电路的分界时， 距离测量被同步。? 测距是通过测速与轮径完成的，距离测量系统记 录车轮旋转的次数，考虑运行方向和车轮直径， 计算出列车走行的距离。距离测量系统利用两个 速度传感器测得的数据，通过两个通道进行比较。 如果结果不一致，为可靠起见，取其中的最大值。 ? 在跨越轨道电路时，如果已经接收到带有有效时 间标记的新报文，则距离测量装置复位为零。 ? ATP系统允许输人正确车轮直径，由此来确保正确 测量速度和距离。当维护人员键人密码后，通过 面板上的开关和显示器就可设置轮径，数据进人 ATP单元后存放于EPROM中。此项来自ATP处理器 的安全输人可以以步长1cm进行调整，以对磨损 予以补偿。注意，这是一项在线操作，离线后无 法操作。? 也可采用信标来进行测速测距。信标（APR） 沿线路等间距放置。这些信标由装在列车 上的发射应答器读取。每个信标都有一个 独一无二的识别号，存储在ATP/ATO系统存 储器中。这个系统可以确保在指定范围内 对转速传感器发出的信号进行自动重新校 正，也能进一步确定列车位置。? 6.速度限制? 速度限制分为固定限速、临时限速、在道岔或道 岔前方的限速、具有短安全轨道停车点的限速。 ? （1）固定限速 ? 固定限速是在设计阶段设置的。车载ATP和ATO设 备都储存着整条线路上的固定限速区信息。速度 梯降级别为1km/h。它决定了“目标距离”工作 模式下的可能给出的最优行车间隔。? （2）临时限速 ? 限制速度在某些条件下（施工现场、临时危险点） 可以被降低。临时速度限制区段的范围总是限制 在一个或多个轨道电路。 ? 在紧急情况下，通过特殊速度码，可立即将任何 一段轨道电路上的速度设置为25 km/h。如果需要 设置临时性限速区，可以在地面安装应答器。这 些应答器允许以5 km/h为一个阶梯，降到25 km/h。 在带有允许临时速度限制的编码的轨道电路里， 可通过设置信标来实施。 ? ATP通过设置区域限速或闭塞分区限速来设置速度 限制。? ①区域速度限制? 区域速度限制是针对轨道电路内的预定区域设定 的限制速度，可分为15 km/h，30 km/h，45 krn/h， 60 km/h区域限速可由ATP轨旁设备设置，也可在 需要时由控制中心控制，但控制中心只能复位控 制中心设置的区域限速。如果控制中心离线或通 信失败，则本地轨旁设备可直接设置区域限速。 一旦设置了限速，集中站的ATP轨旁设备就将产生 到速度限制区的新的目。? （1)车站程序停车线路上的车站都有预先确定的停站时间 间隔。控制中心ATS监督列车时刻表，计算需要的停站时 间以保证列车正点到达下一个车站。由集中站ATS通过环 线传送给车载设备。控制中心能通过集中站ATS缩短或延 长车站停站时间。在控制中心要求下，列车可跳过某车站。 这一命令由控制中心通过集中站ATS传给列车。 ? （2）车站定位停车 ? 设置站台屏蔽门时，车门的开度和屏蔽门的开度要配合良 好。要求安装有屏蔽门的地下车站允许停站误差为10.25 m，其他车站允许停站误差为士0.5 m. ? 标距离和实际的目标限制速度，通过轨道电路传送给接近 限速区域的列车，列车在该区域中的运行速度就不允许超 过限速。如果列车速度超过限速，则车载ATP将启动紧急 制动，直到列车速度低于限速。? ②闭塞分区限速 ? 闭塞分区限速是对单独的轨道电路设置最 大的线路速度和目标速度。通过ATP轨旁设 备选择最大速度，所选的速度作为轨道电 路的最大允许速度。 ? 控制中心可以确定和解除临时限速。解除 时，要执行一套安全防护措施。临时速度 限制区段的范围总是限制在一个或多个轨 道电路中。? 7．常用制动和紧急制动 ? ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级 防护控制的能力。在常用制动失效后，可 施行紧急制动。 ? 常用制动是直接控制列车主管压力使机车 制动与缓解，不影响原有列车制动系统的 功能。它缩短了制动空走时间，大大减小 了制动时的纵向冲击加速度，使列车运行 更安全、舒适。? 紧急制动是将压缩空气全部排人大气，使 副风缸内压缩空气很快推动活塞，施行制 动，使列车很快停下来。紧急制动时，列 车冲击大，中途不能缓解，充风时间长， 不能使列车安全平稳地运行。ATP车载设备 收到紧急停车命令后，将发送给影响区域 内的列车的数据信息中的“线路速度”、 “目标速度”设置为零。而且一旦发出紧 急制动指令时，中途不得缓解，直到停车。? 紧急制动的实施可通过下列三种基本方式的任何 一种来实现：? ①在列车超速、后退、移动时车门打开等的情况 下，直接由ATP功能提供防护；? ②在故障情况下（例如在需要报文时，不能接收 到报文），直接由ATP功能作为安全防护； ? ③由司机或由牵引控制设备执行，不依靠ATP功能。 ? 在危急情况下，控制中心按下紧急停车按钮或轨 旁按下安装在站台两侧的紧急停车按钮即可启动 紧急停车。? 因为紧急制动可能会导致不能接受的距离误差， 实施紧急制动后，ATP车载设备不允许保持在SM， ATO或AR模式。随着紧急制动的取消，列车可以 行驶，但其运行受到RM模式强制的限制，列车速 度限制为RM速度。RM模式继续到报文接收和距 离同步再次得到满足。一旦满足，即向SM模式转 换。如果列车在车辆段运行并选择了RM模式，发 生紧急制动时，ATP功能不能监督运行方向。 ? 如果有ATP功能直接启动但不能被缓解的紧急制动， 这说明ATP车载设备出现了完全的故障。在这种情 况下，必须通过使用故障开关来隔离故障设备。? 8．停站 ? 车站定点停车是靠一组地面标志线圈（或者环线） 提供至停车点的距离信息，标志线圈设置的多少 可视定位停车精度而异，一般为3一4个。地面标 志器设于沿线离站台的确定距离内，当列车标志 天线置于地面标志器作用范围内时，使列车接收 滤波一放大电路开始振荡，振荡频率通过调谐标 志线圈来确定，每个标志线圈根据距站台的距离 调在不同的频率上。离定位停车点350 m处设置外 方标志器对；离150m处设中间标志器对；离25 m 处设内方标志器；离8m处设站台标志器。350m和 150m标志线圈成对布置，具有方向性。无源标志 线圈具有固定的谐振频率，列车经过时与车载标 志线圈产生谐振。有源标志线圈能发送特定的频 率信号。? 当列车正向运行经过350 m标志线圈时，列车接收 停车标志频率信息，启动定点停车程序，产生第 一制动模式曲线，按此制动曲线停车，列车离定 位停车点较远；当列车驶抵中间标志器时，产生 第二制动模式曲线，并对第一阶段制动进行缓解 控制，以使列车离停车点更近；当列车收到内方 标志器传来的停车信息时，产生第三制动模式曲 线，列车再次进行缓解控制，使列车离定位停车 点的距离更近；列车收到站台标志器送来的校正 信息，即转人停车模式，产生第四制动模式曲线， 列车再次缓解制动控制? 9.车门控制 ? 在通常的情况下，在车辆没有停稳靠在站台或是 车辆段转换轨上时，ATP不允许车门开启。当列车 在车站的预定停车区域内停稳且停车点的误差在 允许范围以内时，地面定位天线会收到车载定位 天线发送的停稳信号，列车从ATP轨旁设备收到车 门开启命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天 线和地面对位天线才能很好地感应耦合并进行车 门开关操作。这需要地面和车载ATC设备以及车辆 门控电路共同配合。有了车门开启命令后，使ATP 轨旁设备改发打开屏蔽门信号，当站台定位接收 器收到此信号，当站台定位接收器收到此信号， 便打开与列车车门相对的屏蔽门。? 列车停站时间结束（或人工终止），地面停站控 制单元启动ATP轨旁设备，停发开门信号，由司机 关闭车门，同时关闭屏蔽门。 ? 在列车停靠站台的精度已经偏离了土0.5 m（对于 地下车站）或11 m（对于高架车站或地面车站） 的情况下，列车可以被允许以小于5 km/h的速度 移动，以满足精确停车点的要求。 ? 左右车门选择由车门开启命令来执行，此命令通 过轨旁ATP系统取得。ATP不断监视安全车门关闭 列车管，以确保车门没有被异常打开。? 地面ATP设备还将列车停准、停稳信息送至 控制中心作为列车到站的依据。车门关闭 后，车载ATP才具备安全发车条件。 ? 车站在检查了屏蔽门已关闭好以后，才允 许ATP子系统向列车发送运行速度命令信息， 列车收到速度命令，同时检查了车门已关 闭后，可按车载ATP收到的速度命令出发。? 六、ATP的运行特性 ? 1．危险点和保护区段 ? 危险点是不能越过的轨道区段的始端或已占用的 轨道区段的始端。列车无论如何不能越过危险点， 否则将导致危险情况的发生。 ? 因此，ATP保护区段必须在危险点处终止。ATP保 护区段的长度是以运营条件为基础的，例如轨道 区段的速度限制、减速度、坡度、在距离测量中 出现的误差。它确保常用制动或紧急制动的列车 最迟在ATP保护区段末端（危险点前方）停稳。? 2.安全停车点和运营停车点 ? 安全停车点是在危险点的基础上定义的。 ? 运营停车点是对列车应停车的车站设置的。运营 停车点位置的设计根据运行方向决定。运营停车 点无安全显示。安全和非安全停车点，在ATP轨旁 单元中按互相独立处理。它们的编码数据借助锗 于零目标速度和目标距离（是从所占用的音频轨 道电路始端至停车点的距离）传到车载设备。仅 非安全停车点可应ATS请求而取消。? 3．输人数据 ? 生成报文所需的数据由联锁设备、轨道空 闲检测设备、相邻轨旁ATP单元和紧急关闭 按钮提供。需要输人下列数据： ? 线路上轨道区段的连接和道岔布置、设计 的最大安全速度（它们被固化在ATP轨旁单 元内）、临时限速区段、设计的安全区段、 道岔设定和道岔区段的侧向限速、进路的 人口、轨道空闲检测、紧急停车。? 4.列车方向保证? 列车的方向由司机控制台上方向开关的状 态来控制。ATP根据由两个速度传感器所接 收到的速度脉冲，安劲也确定列车的方向。 ATP执行一项交叉检查，以确认所探测到的 运行方向与由方向开关所选择的方向的一 致。? 5.出入车辆段的运行 ? （1)进人车辆段 ? 正常情况下，列车从正线运行至车辆段内， 以ATO模式或SM模式接近车辆段，且要求列 车停在车辆段人口附近。然后，当列车到 达合适位置，且列车速度不高于RM速度， 系统将提示司机选定RM模式。? (2）车辆段内的正常驾驶 ? 在车辆段内，没有提供ATC功能的轨旁设备，不可 能采用ATO模式或SM模式，只能使用RM模式。列 车运行速度监督在预定低速值（例如25 km/h时称 为RM速度。ATP功能不监督驾驶方向）列车可以 自由地以“前行”或“反向”的方向移动。 ? （3）从车辆段发车 ? 在有效的驾驶室用总钥匙打开ATP和ATO车载单元。 ATP执行自检测，并在成功地完成自检测之后启动 ATO车载单元。只要没接收到报文，ATP就认为列 车在车辆段内，并保持在RM模式中。? 当从车辆段向正线行驶时，要求使用RM模 式，这由车辆段的出段信号机来控制。当 列车一进人正线前的转换轨，就会接收到 从轨道电路发来的报文，ATP车载单元将自 动转换至SM模式。如满足转换到ATO模式的 全部条件，ATO启动按钮就会亮，司机按下 ATO启动按钮时,ATP车载单元将会转换到 ATO模式。? 一、ATO系统基本概念 ? ATO为非故障一安全系统，其控制列车自动运行， 主要目的是模拟最佳司机的驾驶，实现正常情况 下高质量的自动驾驶，提高列车运行效率，提高 列车运行的舒适度，节省能源。 ? ATP系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安 全保障，ATO系统则是提高城市轨道交通列车运行 水平（准点、平稳、节能）的技术措施。? ATO系统采用的基本功能模块与ATP系统相 同。和ATP系统一样，ATO也载有有关轨道 布置和坡度的所有资料，以便能优化列车 控制指冷。ATO还装有一个双向的通信系统， 使列车能够直接与车站内的人TS系统接口， 保证实现最佳的运行图控制。 ? 当列车处在自动驾驶模式下，车载ATO运用 牵引和制动控制，实现列车自动运行。? 二、ATO系统的组成 ? 虽然各公司的ATO系统结构不尽相同，但ATO系统 的基本组成是共同的。ATO系统都由轨旁设备和车 载设备组成。 ? ATO轨旁设备通常兼用ATP轨旁设备，接收与列车 自动运行有关的信息。 ? ATO车载设备由设在列车每一端司机室内的ATO控 制器（包括司机控制台）及安装在列车每一端司 机室车体下的两个ATO接收天线和两个ATO发送天 线组成，还包括ATO附件，这些附件用于速度测量、 定位和司机接口。ATO车载设备通常和ATP车载设 备安装在一个机架内。? ATO具有一个双向通信系统，通过车载ATO天线和 地面ATO环线允许列车直接与车站内的ATS连接， 可以实现最佳的运营控制，完成下列ATO功能：程 序停车、运行图和时刻表调整、轨旁／列车数据 交换、目的地和进路控制功能。 ? ATO还具有定位停车系统，为列车提供精确的位置 信息。包括车底部的标志线圈和对位天线，以及 每个车站ATC设备室内的车站停车模块和沿每个站 台设置的一组地面标志线圈。 ? ATO的功能不考虑故障一安全，因此，ATO车载单 元是非故障一安全的一取一配置。ATC显示单元不 要求是故障一安全的，因而ATC显示单元采用基于 商用计算机硬件。 ? ATO向列车广播设备及车厢信息显示牌提供报站信 息。? 三、ATO系统的主要功能 ? ATO系统的功能分为基本控制功能和服务功 能。 ? 基本控制功能是自动驾驶、自动折返、车 门打开。这三个控制功能相互之间独立地 运行。 ? 服务功能包括：列车位置、允许速度、巡 航／惰行、PTI支持功能等。? ? ? ?1．ATO系统基本控制功能 （1）自动驾驶 ①自动调整列车运行速度 ATO车载控制器通过比较实际列车运行速度及ATP 给出的最大允许速度及目标速度，并根据线路的 情况，自动控制列车的牵引及制动，使列车在区 间内的每个区段始终控制速度（ATP计算出来的限 制速度减去5 km/h)运行，并尽可能减少牵引、惰 行和制动之间的转换。? 第三节 ATO子系统基本原理 ? ATO子系统（以下称为ATO系统）主要用实 现“地对车控制”，即用地面信息实现对 列车驱动、制动的控制，包括列车自动折 返，根据控制中心指令自动完成对列车的 启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏 蔽门同步开关信号，使列车按最佳工况正 点、安全、平稳地运行。? ②停车点的目标制动 ? 车站停车点作为目标点，车站停车点由ATP轨旁单 元和ATS系统控制。当停车特征被启动后，ATO系 统基于列车速度、预先决定的制动率和距停止点 的距离计算出一个制动曲线，采用最合适的减速 度（制动率）使列车准确、平稳地停在规定的停 车点。与列车定位系统相配合，可使停车位置的 误差达到 0.5 m以下。 ? 假如列车超过了停车点，ATP准许后退一定距离。 如果超过后退速度限制值，向列车司机发出声音 和视觉报警。? ③从车站自动发车 ? 当发车安全条件符合时（在ATO模式下，关闭了车 门，这由ATP系统监视），ATO系统给出启动显示， 司机按下启动按钮，ATO系统使列车从制动停车状 态转为驱动状态。停车制动将被缓解，然后列车 加速。ATO通过预设的数据提供牵引控制，该牵引 控制可使列车平稳加速。 ? 停站时间由ATS控制，并传送给ATP。另外，基于 车站和方向的停车时间也储存在ATP轨旁单元中， 用作ATS故障下的后备程序。? ④区间内临时停车 ? 由ATP系统给出目标点位置（例如前方有车）及制 动曲线，并将数据传送给ATO系统车载单元，ATO 系统得到目标速度为1409,的速度信息后自动启动 列车制动器，使列车停稳在目标点前方10 m左右。 此时车门还是由ATP系统锁住的。一旦前方停车目 地地，速度信息改为进行码后，ATO系统使列车自 动启动。假如车门由紧急开门打开，或是司机手 柄被移至非零位置，那么列车必须由司机重新启 动SM模式或ATO模式（如果允许）。 ? 在危险情况下，例如按下紧急停车按钮，或是因 常用制动不充分而使列车超过紧急制动曲线，由 ATP启动紧急制动，ATO向司机发出视觉和音响警 报。5s以后音响警报自动停止。? ⑤限速区间 ? 临时性限速区间的数据由轨道电路报文传 输给ATP车载设备，再由ATP车载设备将减 速命令经ATO系统传达给动车驱动、制动控 制设备。此时ATO车载设备的功能犹如ATP 系统与驱动、制动控制设备之间的一个接 口。对于长期的限速区间，数据可事前输 人ATO系统，在执行自动驾驶时，ATO系统 会自动考虑到该限速区间。? (2）无人自动折返 ? 无人自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在 这种驾驶模式下无需司机控制，而且列车上的全 部控制台将被锁闭。 ? 从接收到无人驾驶折返运行许可时，就自动进人 AR模式。授权经驾驶室MMI显示给司机，司机必 须确认这个显示，并得到授权，锁闭控制台。 ? 只有按下站台的AR按钮以后，才实施无人驾驶列 车折返运行。ATC轨旁设备提供所需的数据以驾驶 列车进人折返轨。列车将自动回到出发站台。列 车一到出发站台，ATC车载设备就会退出AR模式。 ? 无人自动折返功能的输人是来自车载速度／距离 功能的列车当前的速度和位置以及ATP速度曲线。 ? 无人自动折返功能的输出至列车制动和牵引控制 系统的命令。? (3）自动控制车门开闭 ? 由ATP系统监督开门条件，当ATP系统给出开门命令时，可 以按事前的设定由ATO系统自动地打开车门，也可由司机 手动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由司机完成。 ? 当列车空车运行时，从ATS接收到的指定的目的地号阻止 车门的打开。 ? 车门打开功能的输人是来自ATP功能的车门释放、运行方 向和打开车门的数据，以及来自ATS功能的确定目的地号。 ? 车门打开功能的输出将车门打开命令发给负责控制车门的 列车系统。? 2．ATO系统服务功能 ? （1）列车位置 ? 列车位置功能从ATP功能中接收到当前列车 的位置和速度等详细信息。根据上一次计 }