高铁ATP车载设备主要技术方案

2020/3/161既有线200km/h动车组ATP车载设备配置及运用主要技术方案2020/3/162一、系统总体描述二、主要技术条件三、系统结构四、主要控制模式五、操作方式六、与动车组的接口七、CTCS级间转换八、“人控优先”及“机控优先”九、验收和维护主要内容2020/3/163一、系统总体描述200km/h动车组ATP系统符合《CTCS2级技术条件》。既有线200km/h动车组ATP系统由地面和车载设备构成，ATP的控制中心在地面。地面设备主要由ZPW-2000轨道电路、车站闭环电码化、应答器设备和车站列控中心等组成。列车驾驶员显示器（DMI）监控装置输入输出模块车载主机测速测距模块STM模块ATP车载设备GSM-R车载电台应答器车载单元轨道电路应答器车站联锁调度集中系统（CTC）车站列控中心运行记录模块编码设备LEU2020/3/164一、系统总体描述（车载设备）轨道电路信息接收STM应答器信息接收BTM动车组ATP车载设备人机界面（DMI）2020/3/165一、系统总体描述（目标－距离模式）目标－距离（Distancetogo）控制曲线，也称一次制动模式速度控制曲线。列控系统车载设备通过对列车行车许可、线路参数、列车信息的综合处理，生成目标距离模式曲线，监控列车安全运行。监控曲线45驾驶曲线2002020/3/166一、系统总体描述（目标－距离模式）轨道电路提供的信息：行车许可；空闲闭塞分区数量；道岔限速等。监控曲线45驾驶曲线2002020/3/167一、系统总体描述（目标－距离模式）应答器提供的信息包括：线路长度（以闭塞分区为单位提供）；线路坡度；线路固定限速；临时限速；列车定位等信息。监控曲线45驾驶曲线2002020/3/168一、系统总体描述（目标－距离模式）监控点SL(t)TD(t)TD(t+Δt)E(t):对测距误差、列车响应时间、列车制动等的补偿E(t)干预点地面信号曲线车载监控曲线车载计算目标距离TD(t)地面计算区间的占用无保护闭塞分区2020/3/169一、系统总体描述（动车组在既有线运行时的控制方式）动车组同时装备ATP车载设备与列车运行监控记录装置（LKJ）。在160km/h以上区段，地面设备按照CTCS2级要求进行改造，由ATP车载设备控车（LKJ进行运行管理记录）；在160km/h及以下区段，由LKJ控车（ATP车载设备向司机及LKJ输出机车信号）。两种控车模式通过应答器自动转换（保留手动转换功能）。控车权的交接以ATP车载设备为主。CTCS-2级（ATP)CTCS-0级（LKJ)正向预告点切换点反向预告点2020/3/1610二、ATP车载设备主要技术条件1.CTCS级别：满足CTCS-2级，预留CTCS3级。2.速度目标值：满足250km/h，预留300km/h及以上扩展条件。3.控制模式：目标－距离模式。4.驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。5.信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。6.兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。7.与列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。8.机车信号功能：主体机车信号功能，通用式机车信号功能。2020/3/1611二、ATP车载设备主要技术条件9.主要技术要求（1）在任何情况下防止列车无行车许可的运行。（2）防止列车超速运行。防止列车超过进路允许速度。防止列车超过线路结构规定的速度。防止列车超过动车组构造速度。防止列车超过临时限速。（3）防止列车溜逸。（4）制动与缓解。（5）故障后可隔离。2020/3/1612三、ATP车载设备系统结构EB,SBDMI155Niveau2STMSTBYSRAnnonceNiveau1Niveau1AnnonceNiveau2ConnexionRBCOK050100150200300250350400安全计算机BTM速度传感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列车接口单元欧洲应答器天线轨道电路传感器继电器接口STM总体结构采用硬件冗余结构，关键设备均采用双套，核心设备采用3取2或者2×2取2结构。高安全性和可用性；安全等级达到SIL4级。动车组的两端各安装一套独立的ATP车载设备。2020/3/1613三、ATP车载设备系统结构（关键设备）1.车载安全计算机(VC)VC基于两个处理器的实时比较达到SIL4级。为了提高系统可用性采用了第三个处理器。该原则基于两个不同应用处理器同时执行应用软件，并采用故障安全检测器对这些处理器的输出进行比较。如果输出相同，检测器给出相关输出。若存在任何差异，检测器将输出设置为限制状态。2020/3/1614三、ATP车载设备系统结构（关键设备）2.应答器信息接收模块BTM一个BTM模块包含电源板、接收板、传输板和接口板。BTM是一个采用2取2技术的故障安全模块。接收应答器信息并提供精确定位。2020/3/1615三、ATP车载设备系统结构（关键设备）3.连续信息接收模块STMSTM模块是安全模块，可接收ZPW2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨道电路的信息。STM及时传输地面轨道电路信息给安全计算机（VC）和LKJ监控装置。2020/3/1616三、ATP车载设备系统结构（关键设备）4.司机操作界面DMI配备有按钮的液晶显示器，屏幕尺寸为10英寸。显示单元安装在驾驶室便于设备通风，且避免阳光直射的位置。安全等级为SIL2级。各ATP车载设备均应采用统一的司机操作界面。2020/3/1617三、ATP车载设备系统结构（关键设备）A:距离信息B:速度信息C:驾驶信息E:报警信息调车引导F5F6F7F8D:八灯信息E3E4E5E1C:驾驶信息1308B:速度信息100D:八灯信息D:八灯信息2004.10.108:19数据输入列车参数调车目视行车引导F5D:八灯信息D50m500m1000m1500m2000m4000m8000m+2+35+6+0m250m500m750m1000m2000m4000m6000mCTCS-2完全监控模式级间切换预告2004.10.108:07接近限制速度2004.10.108:18控制模式改变2004.10.108:15接收定位信息2004.10.108:17接收定位信息2004.10.108:13限制速度实际速度ATP动作预警时间（S）目标距离文本信息线路坡度ATP开始动作的地点特殊位置车站运行等级控制模式文本信息滚动按钮L2轨道电路信息显示与操作界面举例（完全监控模式）2020/3/1618显示与操作界面（机车信号）A:距离信息B:速度信息C:驾驶信息E:报警信息调车引导F5F6F7F8D:八灯信息通过分相点2004.10.108:12接近限制速度2004.10.108:18控制模式改变2004.10.108:15接收定位信息2004.10.108:17接收定位信息2004.10.108:13E3E4E5E1C:驾驶信息二级ATP130NORMD:八灯信息D:八灯信息2004.10.108:19数据输入列车参数调车目视行车引导F5CTCS-1ATP停用C:驾驶信息E:报警信息E3E4E5E1C:驾驶信息130级间切换预告2004.10.108:07系统故障2004.10.108:18控制模式改变2004.10.108:15接收定位信息2004.10.108:17接收定位信息2004.10.108:13L2三、ATP车载设备系统结构（关键设备）2020/3/1619三、ATP车载设备系统结构（关键设备）5.DRU（ATP车载设备的记录器）ATP车载设备配备了内部记录器，主要用于设备状态和故障信息以及各种事件的记录。事件：包括司机对ATP设备的操作，轨道电路信息，ATP与机车的信息交换等。维修人员可通过专用电脑或IC卡等进行数据下载。2020/3/1620三、ATP车载设备系统结构（关键设备）6.速度传感器ATP车载设备的测速系统要求配置两套速度传感器。ATP车载设备的速度传感器需要独立于机车配置，但可以为机车及其它车载设备提供速度通道。2020/3/1621四、ATP车载设备主要控制模式1.完全监控模式：当车载设备具备列控所需的基本数据（轨道电路信息、应答器信息、列车数据）时，ATP车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。列车反向运行，采用自动站间闭塞，ATP车载设备采用完全监控模式，目标距离通过应答器提供。控车曲线速度（km/h）2002020/3/16222.部分监控模式:若ATP车载设备接收到轨道电路允许行车信息，但线路数据缺损时，ATP车载设备产生固定限制速度，控制列车运行。（1）连续两组及以上应答器的线路数据丢失，列车在ATP车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于120km/h后，提供允许缓解提示，司机缓解后，ATP车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），控制列车运行。控车曲线速度（km/h）120应答器故障应答器故障正常应答器正常应答器四、ATP车载设备主要控制模式2020/3/16232.部分监控模式:（2）侧线发车，ATP车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU码或UUS码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。监控曲线速度（km/h）45UU码驾驶曲线四、ATP车载设备主要控制模式2020/3/1624四、ATP车载设备主要控制模式2.部分监控模式:（3）引导接车，ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB码），形成并保持固定限制速度，监控列车运行。监控曲线速度（km/h）20HB码2002020/3/16254、ATP车载设备主要控制模式3.目视行车模式：在ATP车载设备显示禁止信号时，列车停车后，根据行车管理办法（含调度命令），司机经特殊操作（如按压专用按钮），ATP生成固定限制速度（20km/h），列车在ATP监控下运行，司机对安全负责。每运行一段距离（100-200m）或一段时间，司机应重复按压按钮，否则设备制动停车。控车曲线速度（km/h）20轨道电路故障2020/3/1626四、ATP车载设备主要控制模式4.调车监控模式：车列进行调车作业时，司机经特殊操作（如按压专用按钮）后，转为调车模式，ATP生成调车限制速度，控制车列运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。控车曲线速度（km/h）40（30）2020/3/1627四、ATP车载设备主要控制模式5.隔离模式：ATP车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，ATP车载设备控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM失效，ATP车载设备提供机车信号，可人工转为LKJ控制列车。ATP车载设备无控车曲线速度（km/h）2020/3/1628四、ATP车载设备主要控制模式6.机车信号模式当通过CTCS级间切换到CTCS-0/1级后，ATP功能相当于一个机车信号设备。当地面具备CTCS-1级条件时，ATP设备相当于主体机车信号，当地面具备CTCS-0级条件时，ATP设备相当于通用机车信号。在这种模式下，ATP设备仅为LKJ设备提供机车信号信息输出，不产生列车控制输出，列控防护功能由LKJ设备实施。2020/3/1629四、ATP车载设备主要控制模式7.其它几种技术功能模式（1）待机模式设备上电后，自检及交路数据输入时的缺省模式，监控速度为0km/h。通过司机的有关操作，转为其它模式。（2）冒进防护模式列车因信号突变等原因，越过移动授权终点（未处于目视行车模式）后的默认模式。ATP车载设备触发紧急制动。（3）冒进防护后模式列车进入冒进防护模式且停车后的默认模式。ATP车载设备的监控速度为0km/h，等待转入其它模式。2020/3/1630五、ATP车载设备操作方式1．初始化ATP车载设备上电后，设备经初始化进入默