高速動車組列車超速防護ATP系統分析

李 巍

隨著科學技術的發展，高速動車組列車技術水平大大提升，現在鐵路信號已經是以車載信號為主的行車方式，可以大大提升列車控制系統的安全水平。中國鐵路速度不斷地提升，為了保障列車運行控制需求，ATP系統應運而生，實現了不同速度級別線路控制的目標，現代高速鐵路信號控制領域也在不斷地拓展，普速鐵路與高速鐵路之間的互聯互通已經實現，在未來將會取得更好的成績。

1 ATP系統結構

ATP系統結構圖如圖1所示：

圖1 ATP系統結構圖

1.1 安全計算機

安全計算機一般處于高速列車組機車前部，主要起到綜合考慮信息的作用。計算機可以利用這些信息形成速度模式曲線，這樣一來動車組便可以按照速度模式曲線加以運行，安全性和效率都大大提升。安全計算機自然是保障列車運行的安全的，所以安全計算機一般以兩系進行工作，兩系之間的處理結果都會進行比較、校準。安全計算機一般可以收集鐵路沿線基站的無線信息、載頻信息、應答器信息，綜合各個方面的信息形成處理結果。在實踐中如果安全計算機兩系的數據結果不一致，安全計算則會結合實際的情況選擇制動保障列車的安全。

1.2 軌道信息接收單元

軌道信息接收單元同樣位于動車組的前部，它起到的其實是連接性的作用，即接收地面發來的碼，從而傳送給安全計算機。在具體的實踐過程中經常遇到的情況是相鄰線路受到無線信息的干擾，一旦出現此類問題軌道電路的載波鎖頻信息、應答器信息都會為司機操作提供充分的支持和條件。當然在應用此技術系統的過程中也會遇到諸如故障的問題，那么動車ATP系統一般在運行過程中最常見的故障是掉碼，導致信息獲取不能的情況。

1.3 應答器接收單元

應答器接收單元在高速動車組列車超速防護ATP系統中占據著重要地位，應答器接收單元與軌道信息接收單元一樣，在具體的工作過程中同樣會發生各種各樣的故障，在上電自檢的時候也會出現一些問題。當故障和問題出現的時候一般存在相應的解決措施，比如當天線周圍干擾過大的時候，便可以針對天線周圍的環境進行檢查，針對天線本身進行檢查以排除故障。

2 ATP系統工作原理

2.1 結構原理

從ATP系統的實際情況來看，應答器、軌旁電子單元、信號機、聯鎖設備等都屬于其重要的組成部分。從前文的內容可以知道，地面設備與車載設備的作用存在很大的不同。地面設備主要發揮提供信息的作用，而車載設備則是發揮處理地面設備傳送或者提供的信息。地面設備所提供或者傳送的信息經過安全計算機便可以為生成控車曲線提供基礎的數據，這樣一來列車的運行的安全以及效率便可以得到充分保障。ATP的結構原理如圖2所示。

2.2 機控和人控

機控模式與人控模式顯然不同，在應用過程中存在很大的區別。一般機控所對應的是緊急制動曲線、強常用制動線、弱常用制動線等。列車運行的過程中一般都是按照緊急制動曲線運行的，這樣操作能夠最大程度保障列車運行的安全性。后兩種制動曲線則主要是發揮調整實際運行曲線的作用，同樣能夠保障列車運行的安全性。在機控優先的時候，控制系統自動完成列車運行控制，并不需要人力參與。所以從這一點來看，機控優先其實就是節省勞動力，避免人為操作的失誤，整體上來看列車運行的質量被大幅度提升了。機控優先的模式中司機已經不是發揮主導作用，而是輔助自動控制系統完成列車駕駛工作。一般只有在列車運行出現了突發情況，十分緊急的時候司機才會起到介入處理的作用。人控優先模式與機控模式相比列車司機占據著重要的地位，需要以其主觀能動性在緊要關頭進行手動操作降速處理。在實踐中列車遇到了緊急制動的情況時，需要結合具體的情況采取措施。

圖2 ATP結構原理

3 ATP系統技術特點

3.1 速度距離模式曲線控制

現如今列車都是以速度距離模式曲線運行的，之所以這種曲線控制發揮著重要的作用，主要是因為其與目標速度、目標距離、線路參數、列車參數、制動性能等因素有關，在這樣的數據和信息基礎之上形成的曲線，具有指導實踐的意義。通過曲線還可以更加客觀全面地反映列車在各個點應當保持的速度。列車已經設置了具體的控制系統，所以當有了這一模式曲線之后便可以更加快速地得出列車所處位置所允許的運行速度，那么便可以避免列車超速。在應用了這一系統之后列車在緊急制動的情況下，或者采用常用制動的情況均可以最大程度保障列車停靠的安全性。

3.2 向下兼容低級別列控

高速動車組列車在不同級別的線路中采用的運行模式肯定是不同的，在ATP系統下的運行模式屬于高級別，所以在具體的運行時能夠進行向下兼容，即兼容低級別的運行模式。高速運行的時候若是線路條件并不符合高速運行的需求，那么便會出現很多的問題，譬如列車只滿足傳統機車信號的要求，這樣一來同樣可以讓司機掌握車載信號，以便于地面信號與車輛信號的安全水平保持一致。另外當線路條件沒有達到具體的要求是，則需要從其他的控制設備中獲得具體的車輛信號，利用ATP系統轉換信號，最后轉換而成的信號就是機車信號，具有通用性。

3.3 自動化檢測

ATP系統之所以在現在應用范圍這么廣，而且效果還這么好，是因為它本身具有高度自動化，加上自診斷功能強，自動化檢測水平高。所以在實踐中列車運行的過程中出現了故障，此系統可以立即做出反應，進行降級處理。在ATP系統的應用過程中，故障發生后系統可以盡快實現自我完全隔離，最大程度保障列車運行的安全水平。在故障發生的時候，產生的各種信息可以立即傳送給系統，那么便可以盡快找到故障發生的點以及故障發生的原因，對于更換故障模塊速度的提升具有重要意義。我國目前針對高速動車組列車超速防護的研究越來越深入，為列車運行安全創造了有利條件。現如今高速鐵路通信信號相關控制技術的革新和發展速度快，超速防護系統會不斷地完善和優化，那么我國的高速動車的發展前景也會越來越好。經過不斷地優化和完善，我國經濟方面也會因為高速動車列車發展的進步取得更顯著的成就。

4 結束語

科學技術推動了各行各業的發展，就鐵路行業而言，不僅提高鐵路運行的速度，還提高鐵路運行安全控制水平。高速動車組列車已經成為了我國現如今人們日常出行的選擇，在這樣的情況下不斷地開發設計超速防護系統顯得尤為重要。超速防護ATP系統的出現滿足了現在鐵路運輸的需求，為我國的經濟發展、社會穩定創造了有利條件。