基于ATP列車輔助追蹤預警系統研究

劉敏

摘要：本系統獨立于信號系統和無線通信系統，當相鄰列車間距離達到預警條件時，向司機提供預警信息，提高列車非正常運行模式下的安全性，防止追尾事故發生。

關鍵詞：列車自動防護；行車安全預警；ATC自動控制；波導信息網基站

本系統通過在相鄰的前、后列車間發送和接收無線射頻信號以建立查詢—應答式測距機制。通過計算得出相鄰的前、后列車之間間距。

1 工作步驟

列車ATC自動控制系統是通過車站和軌旁的設備交換車的位置信息實現的，設備能夠識別ATP切除信號，在ATP切除后，受控司機室（頭端）的設備發送主動測距信號，在正線工作且ATP處于非切除狀態時，通過計算得出相鄰的前、后列車之間間距。后續列車根據事先定義的安全行車原則， 保持行車間距，解決了無線電臺在地鐵隧道中信號傳輸的問題。ATC自動控制系統是一個安全、可靠、先進的信號系統，列車車載通信天線發送給軌道上的控制設備，車站控制設備再將這—信息轉發給后續列車，全線測距距離不小于300m，測距誤差不超過10%，最適合在地鐵環境中使用（圖 1）。

圖1中后車顯示終端實時顯示前車距離，實現若發現存在碰撞風險則提前發出聲光預警，該方法需要經過信號鑒別和數據校核，若符合預定通信協議，則向后車發送被動應答信號。后車接收前車發射的被動應答信號，波導信息網基站經過信號鑒別和數據校核，數據若符合預定通信協議，則進行距離解算。ATP根據前車所在的位置來生成目標與速度曲線，從而控制列車的運行狀態。

2 通信單元

系統中的ATO通信單元包含了一個顯示非關鍵信息的多媒體組件。列車與沿線設備共同組成的—個無線和有線相結合的通信網絡，運行的列車與車站控制設備間發送和接收無線射頻信號，從而建立查詢與應答式測距機制。列車運行時 ATP若被切除，由沿軌旁鋪設的追蹤預警設備主動測距運行狀態，并根據實時測距結果輸出相應的預警信息。圖2為通信單元的基本組成圖。

圖2根據正線運行列車位置信息及相應的運行時間，計算出列車當前的速度，列車將速度信息和相對位置通過遠程控制單元傳輸給控制中心。波導信息網基站負責接收處理車載計算機的數據，發送處理數據采集卡采集的列車運行數據管理。

3 通信組織管理方式

按照同樣的方法，使用ATP與TDMA作為系統作為列車通信組織管理方式。TDMA根據所有用戶使用同—射頻帶寬，采用直接序列擴頻和跳頻來防止干擾。通過列車與軌旁單元的波導信息網基站，進行信息數據交換，車載ATP/ATO數據控制列車的運行并精確定位。一個ATO系統每秒N次對每輛列車的位置進行檢測，利用TDMA方法對通信組織，交換的數據內容包括列車的車次號、當前相對位置、當前運行速度、運行時間、運行距離、到達時間、出清時間等多輛列車管理。用ATP與TDMA作為系統的通信組織管理方式，減少了安全關鍵系統的范圍，側重于關鍵系統組件的開發和驗證，使得整體系統更為安全。

4 總結

ATP列車輔助追蹤預警系統對于停車庫內列車，系統ATP追蹤預警設備處于靜默狀態，不發射也不接收任何信號。當列車通過時，使用波導信息站向ATP發送其位置信息。因此，列車的絕對位置可以通過與TDMA系統的通信組織管理方式得到。

總之，本統獨立于信號系統和無線通信系統，通過無線射頻信號的發送和接收計算相鄰兩列車間的間距，可提高列車切除ATP后在非正常運行模式下的安全性，對列車輔助預警系統的兩車距離計算具有指導參考意義。

參考文獻：

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