ATP子系統列車追蹤間隔及防護研究

曾曉青

（中車青島四方機車車輛股份有限公司 工程師，山東 青島 266111）

1 ATP子系統的組成

ATP子系統包括車載ATP子系統和地面ATP子系統。一般情況下，車載ATP 子系統在列車每個頭車設置一套ATP 設備，全列共配置2 套。單套車載ATP 采用2 取2 結構設計，頭尾車ATP 可構成2 乘2取2冗余結構。地面ATP 子系統包括安裝在車站室內的地面ATP 部分和安裝在室外軌旁的地面ATP部分。安裝在車站的ATP 設備包括：邏輯單元裝置（ZC）、無線基站裝置（BSS）、IO 裝置（IOM）、CBTC 終端、CBTC 維護終端、軌旁電子單元LEU 等。地面ATP主要由應答器、計軸等設備組成［1-3］。

2 列車間隔控制

地面ATP 子系統根據列車位置信息管理其控制范圍內的列車定位。車載控制器根據地面系統發送的停車點信息和車載數據庫中存儲的各種限速條件、線路坡度數據等信息，生成速度控制曲線，從而控制列車的運行間隔［4］。

2.1 列車測速定位列車速度是通過安裝在車軸上的速度傳感器獲得脈沖信號，并結合車輪直徑計算獲得列車運行速度。用于ATP 控制的速度精度為≤0.1 km/h。一般單套ATP 子系統從2 個速度傳感器中獲得脈沖信號并進行比較，根據比較結果進行相應控制。

列車位置由行車許可區段中的剩余距離來表示和控制。用速度和距離計算出的累積距離、與前次累積距離之間的差值，即為本次的行走距離。

在計算累計距離時應考慮速度傳感器的準確度、應答器組位置參考點的檢測誤差以及最近相關應答器組的定位精度產生的誤差。因此，實際的列車位置在算出的累積距離前后存在誤差。

累積距離誤差＝實施位置修正的軌旁最近相關應答器組距離×預計誤差率

為防止列車位置和列車長度的計算誤差影響列車間距控制，需要對累積距離誤差進行修正。當列車經過地面可用相關應答器組時，車載查詢器從地面應答器接收絕對位置信息，并根據此位置信息修正自身位置。此時該累積距離誤差清零，控制所用的列車長度等于實際的列車長度。

2.2 列車定位ATP 車載控制器使用地面ATP 子系統發送的位置數據、曲線數據并結合列車累積距離、運行方向及ATP 車載控制器中的路線連接信息，確定列車位置信息并將位置報告發送給地面ATP 子系統。即使列車將通過復雜布局的進路，列車位置也始終沿著進路的縱向確定，并以車載為主進行位置檢測。位置報告信息應包含列車前端位置數據和相對于最近相關應答器組的方向數據。

2.3 列車間隔控制原理車載控制器根據地面系統傳來的停車點信息并結合車載數據庫中存儲的限速條件、線路數據等信息，生成制動曲線。通過控制列車運行速度保證列車運行間隔，如圖1所示。

圖1 列車間隔控制

3 超速防護

車載控制器檢測列車運行速度并與ATP 允許速度比較，當列車超速時ATP 施加制動［5-6］。制動曲線分三種：固定限制曲線、停止曲線和臨時限速曲線。這三種曲線合成并選擇最低速度即形成控制曲線?？刂魄€根據制動類型分為：緩解曲線、最大常用制動曲線（NB曲線）和緊急制動曲線（EB曲線）。

當車載ATP 子系統檢測到速度超過NB 曲線/EB 曲線時，會分別施加NB 制動/EB 制動；當NB 制動施加后，速度降低到緩解曲線內，自動取消NB 制動輸出；當EB 制動施加后，只有停車且滿足相應條件后才能緩解EB制動輸出。

3.1 基于ATP 防護曲線的制動控制當列車速度超過緊急制動曲線時，車載ATP 向列車輸出緊急制動指令，列車緊急制動。列車速度超過常用制動曲線時，車載ATP 將向列車輸出最大常用制動指令。當列車速度逐漸低于常規制動曲線時，最大常用制動逐漸緩解?；厩€的控制實例如圖2所示。

圖2 基本控制曲線

3.2 特殊區段的制動控制

1)有永久限速的制動控制。當運行線路存在永久限速區域時，ATP 防護曲線范圍為限速區域的終端再加一個列車長的地點為止。如圖3所示。

圖3 永久限速控制曲線

(2)有列車防護條件時的控制。當列車運行前方為危險防護區域時，ATP 防護曲線的終點為危險防護區域的最近端再加上安全余量。如圖4所示。

圖4 危險區控制曲線圖

（3）線路故障時的控制實例

當線路故障時，列車的停車點信息是在列車的運行方向上，根據下述的前方故障條件，再加一段由地面設備生成的安全保護距離。如圖5所示。

圖5 故障線路控制曲線

3.3 防護區間的制動控制線路維修、列車救援、故障車運行時，為了防止列車進入該范圍，設定防護區間。對接近該防護區間范圍的列車，由停車點保護車不進入該范圍。對該防護區間范圍內的在線列車，發出緊急停車命令。

4 結論

通過對列車運行速度檢測誤差的修正，提高了列車位置確定的準確性。針對特殊情況下的列車安全間隔和超速防護，設置安全防護距離提高了列車運行間隔安全。為進一步提高運營列車效率，仍需要結合不同的運營需求對安全防護距離的取值進行深入研究。