高铁ATP车载设备主要技术方案

既有线200km/h动车组ATP车载设备配置及运用主要技术方案2024/8/11一、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主要内容2024/8/12一、系统总体描述一、系统总体描述200km/h200km/h动车组动车组ATPATP系系统符合统符合CTCS2CTCS2级级技术条件。技术条件。既有线既有线200km/h200km/h动车动车组组ATPATP系统由地面系统由地面和车载设备构成，和车载设备构成，ATPATP的控制中心在的控制中心在地面。地面。地面设备主要由地面设备主要由ZPW-ZPW-20002000轨道电路、车轨道电路、车站闭环电码化、应站闭环电码化、应答器设备和车站列答器设备和车站列控中心等组成。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ATPATP车载设备车载设备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）车站列控中心车站列控中心运行记录模块编码设备LEU2024/8/13一、系统总体描述（车载设备）一、系统总体描述（车载设备）轨道电路信息接收轨道电路信息接收STM应答器信息接收应答器信息接收BTM动动 车车 组组 ATP车车载设备载设备人机界面（人机界面（DMI）2024/8/14一、系统总体描述（目标距离模式）一、系统总体描述（目标距离模式）目标距离（目标距离（Distance to goDistance to go）控制曲线，也称一次制动模）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。安全运行。监控曲线45 驾驶曲线驾驶曲线2002024/8/15一、系统总体描述（目标距离模式）一、系统总体描述（目标距离模式）轨道电路提供的信息：轨道电路提供的信息：行车许可；行车许可；空闲闭塞分区数量；空闲闭塞分区数量；道岔限速等。道岔限速等。监控曲线45 驾驶曲线驾驶曲线2002024/8/16一、系统总体描述（目标距离模式）一、系统总体描述（目标距离模式）应答器提供的信息包括：应答器提供的信息包括：线路长度（以闭塞分区为单位提线路长度（以闭塞分区为单位提供）；供）；线路坡度；线路坡度；线路固定限速；线路固定限速；临时限速；临时限速；列车定位等信息。列车定位等信息。监控曲线45 驾驶曲线驾驶曲线2002024/8/17一、系统总体描述（目标距离模式）一、系统总体描述（目标距离模式）2024/8/18一、系统总体描述一、系统总体描述（动车组在既有线运行时的控制方式（动车组在既有线运行时的控制方式）动车组同时装备动车组同时装备ATPATP车载设备与列车运行监控记录装置（车载设备与列车运行监控记录装置（LKJLKJ）。在）。在160km/h160km/h以上区段，以上区段，地面设备按照地面设备按照CTCS2CTCS2级要求进行改造，由级要求进行改造，由ATPATP车载设备控车（车载设备控车（LKJLKJ进行运行管理记录）；在进行运行管理记录）；在160km/h160km/h及以下区段，由及以下区段，由LKJLKJ控车（控车（ATPATP车载设备向司机及车载设备向司机及LKJLKJ输出机车信号）。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ATPATP车载设备为主。车载设备为主。CTCS-2级（级（ATP)CTCS-0级（级（LKJ)正向预告点正向预告点切换点切换点反向预告点反向预告点2024/8/19二、二、ATP车载设备主要技术条件车载设备主要技术条件1.CTCS1.CTCS级别：满足级别：满足CTCS-2CTCS-2级，预留级，预留CTCS3CTCS3级。级。2.2.速度目标值：满足速度目标值：满足250km/h250km/h，预留，预留300km/h300km/h及以上扩展条件。及以上扩展条件。3.3.控制模式：目标距离模式。控制模式：目标距离模式。4.4.驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。5.5.信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。6.6.兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。7.7.与列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。与列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。8.8.机车信号功能：主体机车信号功能，通用式机车信号功能。机车信号功能：主体机车信号功能，通用式机车信号功能。2024/8/110二、二、ATP车载设备主要技术条件车载设备主要技术条件9.9.主要技术要求主要技术要求（1 1）在任何情况下防止列车无行车许可的运行。）在任何情况下防止列车无行车许可的运行。（2 2）防止列车超速运行。）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。防止列车超过动车组构造速度。防止列车超过临时限速。防止列车超过临时限速。（3 3）防止列车溜逸。）防止列车溜逸。（4 4）制动与缓解。）制动与缓解。（5 5）故障后可隔离。）故障后可隔离。2024/8/111三、三、ATP车载设备系统结构车载设备系统结构EB,SBDMI155Niveau 2STM STBYSRAnnonce Niveau 1Niveau 1Annonce Niveau2Connexion RBC OK050100150200300250350400安全计算机安全计算机BTM速度传感器速度传感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列车接口单元列车接口单元欧洲应答器天线欧洲应答器天线轨道电路轨道电路 传感器传感器继电器接口继电器接口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22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。2024/8/112三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）1.车载安全计算机车载安全计算机(VC)VC基于两个处理器的实时比较基于两个处理器的实时比较达到达到SIL4级。为了提高系统可用级。为了提高系统可用性采用了第三个处理器。该原则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，检测器给出较。如果输出相同，检测器给出相关输出。若存在任何差异，检相关输出。若存在任何差异，检测器将输出设置为限制状态。测器将输出设置为限制状态。2024/8/113三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）2.应答器信息接收模块应答器信息接收模块BTM一个一个BTM模块包含电源板、模块包含电源板、接收板、传输板和接口板。接收板、传输板和接口板。BTM是一个采用是一个采用2取取2技术技术的故障安全模块。的故障安全模块。接收应答器信息并提供精接收应答器信息并提供精确定位。确定位。2024/8/114三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）3.连续信息接收模块连续信息接收模块STMSTM模块是安全模块，可模块是安全模块，可接收接收ZPW2000系列轨道电路系列轨道电路及及4信息、信息、8信息、信息、18信息等信息等传统移频轨道电路的信息。传统移频轨道电路的信息。STM及时传输地面轨道电路及时传输地面轨道电路信息给安全计算机（信息给安全计算机（VC）和）和LKJ监控装置。监控装置。2024/8/115三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）4.司机操作界面司机操作界面DMI配备有按钮的液晶显示器，配备有按钮的液晶显示器，屏幕尺寸为屏幕尺寸为10英寸。英寸。显示单元安装在驾驶室便显示单元安装在驾驶室便于设备通风，且避免阳光直于设备通风，且避免阳光直射的位置。射的位置。安全等级为安全等级为SIL2级。级。各各ATP车载设备均应采用车载设备均应采用统一的司机操作界面。统一的司机操作界面。2024/8/116三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）显示与操作界面举例（完全监控模式）显示与操作界面举例（完全监控模式）2024/8/117显示与操作界面（机车信号）显示与操作界面（机车信号）三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）2024/8/118三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）5.DRU（ATP车载设备的记录器）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。备状态和故障信息以及各种事件的记录。事件：包括司机对事件：包括司机对ATP设备的操作，轨道电路设备的操作，轨道电路信息，信息，ATP与机车的信息交换等。与机车的信息交换等。维修人员可通过专用电脑或维修人员可通过专用电脑或IC卡等进行数据下卡等进行数据下载。载。2024/8/119三、三、ATP车载设备系统结构（关键设备）车载设备系统结构（关键设备）6.速度传感器速度传感器ATP车载设备的测速系统车载设备的测速系统要求配置两套速度传感器。要求配置两套速度传感器。ATP车载设备的速度传感车载设备的速度传感器需要独立于机车配置，但器需要独立于机车配置，但可以为机车及其它车载设备可以为机车及其它车载设备提供速度通道。提供速度通道。2024/8/120四、四、ATP车载设备主要控制模式车载设备主要控制模式1.完全监控模式：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，器信息、列车数据）时，ATP车载设备生成目标距离模式曲线，车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。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，列车反向运行，采用自动站间闭塞，ATP车载设备采用完全车载设备采用完全监控模式，目标距离通过应答器提供。监控模式，目标距离通过应答器提供。控车曲线速度（速度（km/h）2002024/8/1212.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（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、四、ATP车载设备主要控制模式车载设备主要控制模式2024/8/1222.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（速度（km/h）45 UU码码驾驶曲线四、四、ATP车载设备主要控制模式车载设备主要控制模式2024/8/123四、四、ATP车载设备主要控制模式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（速度（km/h）20 HB码码200 2024/8/1244、ATP车载设备主要控制模式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（速度（km/h）20 轨道电路故障2024/8/125四、四、ATP车载设备主要控制模式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（速度（km/h）40（30）2024/8/126四、四、ATP车载设备主要控制模式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（速度（km/h）2024/8/127四、四、ATP车载设备主要控制模式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。2024/8/128四、四、ATP车载设备主要控制模式车载设备主要控制模式7.7.其它几种技术功能模式其它几种技术功能模式（1 1）待机模式）待机模式设备上电后，自检及交路数据输入时的缺设备上电后，自检及交路数据输入时的缺省模式，监控速度为省模式，监控速度为0km/h0km/h。通过司机的有关。通过司机的有关操作，转为其它模式。操作，转为其它模式。（2 2）冒进防护模式）冒进防护模式列车因信号突变等原因，越过移动授权终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。点（未处于目视行车模式）后的默认模式。ATPATP车载设备触发紧急制动。车载设备触发紧急制动。（3 3）冒进防护后模式）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列车进入冒进防护模式且停车后的默认模式。式。ATPATP车载设备的监控速度为车载设备的监控速度为0km/h0km/h，等待，等待转入其它模式。转入其它模式。2024/8/129五、五、ATP车载设备操作方式车载设备操作方式 1 初始化初始化ATP车载设备上电后，设备经初始化进入默认模式。车载设备上电后，设备经初始化进入默认模式。2024/8/130五、五、ATP车载设备操作方式车载设备操作方式 2 停车停车（1）在车站股道两端的适当位置设置动车组停车位置标。在车站股道两端的适当位置设置动车组停车位置标。（2）侧向接车，侧向接车，ATP车载设备根据轨道电路信息和进站有车载设备根据轨道电路信息和进站有源应答器提供的相应进路信息，形成接车进路终端处速度为源应答器提供的相应进路信息，形成接车进路终端处速度为0km/h的监控速度曲线。的监控速度曲线。（3）进站信号机外方停车或经道岔直向接车时，进站信号机外方停车或经道岔直向接车时，ATP车载车载设备形成出口速度为设备形成出口速度为0km/h的监控速度曲线。的监控速度曲线。（4）手信号引导接车时，根据行车管理办法（含调度命令）手信号引导接车时，根据行车管理办法（含调度命令），转为目视行车模式。，转为目视行车模式。（5）区间停车时，区间停车时，ATP车载设备监控的出口速度为车载设备监控的出口速度为0km/h。停车后，若地面设备故障，可转为目视行车模式。停车后，若地面设备故障，可转为目视行车模式。2024/8/131五、五、ATP车载设备操作方式车载设备操作方式 3.发车发车（1）侧向发车，侧向发车，ATP车载设备进入部分监控模式，车载设备进入部分监控模式，在列车进入区间并接收到轨道电路信息和应答器信息后，在列车进入区间并接收到轨道电路信息和应答器信息后，转入完全监控模式。转入完全监控模式。（2）经道岔直向发车时，经道岔直向发车时，ATP车载设备按照完全监车载设备按照完全监控模式运行。控模式运行。2024/8/132六、六、ATP车载设备与动车组的接口车载设备与动车组的接口 ATP车载设备与动车组的接口均为继电接口。车载设备与动车组的接口均为继电接口。各不同型号的动车组与各不同型号的各不同型号的动车组与各不同型号的ATP车载车载设备均采用统一接口。设备均采用统一接口。2024/8/133六、六、ATP车载设备与动车组的接口车载设备与动车组的接口（1 1）ATPATP车载设备向动车组的输出：紧急制动、车载设备向动车组的输出：紧急制动、三种等级的常用制动和卸载（紧急制动和最大常三种等级的常用制动和卸载（紧急制动和最大常用制动均采用失电制动方式）。用制动均采用失电制动方式）。（2 2）动车组向）动车组向ATPATP车载设备的输入：牵引位、车载设备的输入：牵引位、制动位、零位，向前位、向后位，司机操作端等。制动位、零位，向前位、向后位，司机操作端等。（3 3）动车组负责向）动车组负责向ATPATP车载设备提供直流车载设备提供直流110V110V电源，电压波动范围电源，电压波动范围DC77V-137.5VDC77V-137.5V。2024/8/134七、七、CTCS级间转换级间转换机车上取消传统的通机车上取消传统的通用式机车信号设备。用式机车信号设备。RS422RS422接口提供接口提供LKJLKJ控控制所需的机车信号信息制所需的机车信号信息和应答器信息。和应答器信息。控车权的转换以控车权的转换以ATPATP车载设备为主（控制切车载设备为主（控制切换继电器由换继电器由ATPATP控制）。控制）。在在LKJLKJ控车时，控车时，ATPATP的的DMIDMI上显示机车信号和列上显示机车信号和列车实际运行速度。车实际运行速度。1.ATP1.ATP车载设备与列车运行监控记录装置的接口车载设备与列车运行监控记录装置的接口DMIATP车载设备LKJ2000动车组制动系统切换继电器RS422制动命令ATP车载设备与LKJ接口示意图DMI2024/8/135七、七、CTCS级间转换（转换原则）级间转换（转换原则）（1 1）原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处转换），司机应确认。保留手动转换功能。转换），司机应确认。保留手动转换功能。（2 2）预告点、执行点。预告点、执行点。（3 3）控车权的交接以控车权的交接以ATPATP车载设备为主。车载设备为主。（4 4）级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成。级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成。UU码码CTCS-2级（级（ATP)CTCS-0级（级（LKJ)正向预告点正向预告点执行点执行点反向预告点反向预告点2024/8/136八、关于八、关于“人控人控”、“机控机控”优先的控车模式优先的控车模式 nATPATP车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制动优先（人控优先）两种模式。动优先（人控优先）两种模式。n两者主要区别：设备制动优先由两者主要区别：设备制动优先由ATPATP车载设备控制列车车载设备控制列车自动减速和缓解（常用制动），但停车仍需司机对位。自动减速和缓解（常用制动），但停车仍需司机对位。n当列控系统车载设备采用设备制动优先工作模式时，在当列控系统车载设备采用设备制动优先工作模式时，在确保列车运行安全、满足旅客舒适度的前提下，对列车制确保列车运行安全、满足旅客舒适度的前提下，对列车制动与缓解的控制均由设备自动完成。根据需要司机可追加动与缓解的控制均由设备自动完成。根据需要司机可追加或实施更加强烈的制动控制。或实施更加强烈的制动控制。2024/8/137八、关于八、关于“人控人控”、“机控机控”优先的控车模式优先的控车模式 距离速度紧急强常用弱常用制动紧急制动曲线强常用制动级弱常用制动级列车运行曲线设备制动优先模式ATP动作设备自动缓解2024/8/138八、关于八、关于“人控人控”、“机控机控”优先的控车模式优先的控车模式 n当列控系统车载设备采用司机制动优先工作模当列控系统车载设备采用司机制动优先工作模式时，设备应在不干扰司机正常驾驶的前提下，式时，设备应在不干扰司机正常驾驶的前提下，实时监控列车安全运行。实时监控列车安全运行。2024/8/139八、关于八、关于“人控人控”、“机控机控”优先的控车模式优先的控车模式 2024/8/140八、关于八、关于“人控人控”、“机控机控”优先的控车模式优先的控车模式 距离速度紧急ATP动作紧急制动曲线常用制动曲线列车运行曲线司机制动优先下的ATP动作原理制动司机动作报警曲线常用缓解2024/8/141九、九、ATP车载设备的验收和维护车载设备的验收和维护nATPATP车载设备的安装工作由动车组制造厂负责，车载设备的安装工作由动车组制造厂负责，ATPATP制造制造商负责提供安装督导以确保安装质量。商负责提供安装督导以确保安装质量。nATPATP制造商负责其设备在现场的调试和开通，铁路局应制造商负责其设备在现场的调试和开通，铁路局应派技术人员参加。派技术人员参加。n如调试情况良好，设备可投入试运转，铁路局组织交接如调试情况良好，设备可投入试运转，铁路局组织交接测试和初步验收。测试和初步验收。n设备初步验收后再经设备初步验收后再经6 6个月试用期，方可作正式验收，个月试用期，方可作正式验收，然后进入一年的质量保证期。然后进入一年的质量保证期。nATPATP设备制造商负责成立设备制造商负责成立ATPATP车载设备的专用维修中心，车载设备的专用维修中心，负责负责ATPATP车载设备的维修、并提供技术支持。车载设备的维修、并提供技术支持。2024/8/1422024/8/143