基于ATP列车辅助追踪预警系统研究

摘要：本系统独立于信号系统和无线通信系统，当相邻列车间距离达到预警条件时，向司机提供预警信息，提高列车非正常运行模式下的安全性，防止追尾事故发生。

关键词：列车自动防护；行车安全预警；ATC自动控制；波导信息网基站

本系统通过在相邻的前、后列车间发送和接收无线射频信号以建立查询—应答式测距机制。通过计算得出相邻的前、后列车之间间距。

1 工作步骤

列车ATC自动控制系统是通过车站和轨旁的设备交换车的位置信息实现的，设备能够识别ATP切除信号，在ATP切除后，受控司机室（头端）的设备发送主动测距信号，在正线工作且ATP处于非切除状态时，通过计算得出相邻的前、后列车之间间距。后续列车根据事先定义的安全行车原则， 保持行车间距，解决了无线电台在地铁隧道中信号传输的问题。ATC自动控制系统是一个安全、可靠、先进的信号系统，列车车载通信天线发送给轨道上的控制设备，车站控制设备再将这—信息转发给后续列车，全线测距距离不小于300m，测距误差不超过10%，最适合在地铁环境中使用（图 1）。

图1中后车显示终端实时显示前车距离，实现若发现存在碰撞风险则提前发出声光预警，该方法需要经过信号鉴别和数据校核，若符合预定通信协议，则向后车发送被动应答信号。后车接收前车发射的被动应答信号，波导信息网基站经过信号鉴别和数据校核，数据若符合预定通信协议，则进行距离解算。ATP根据前车所在的位置来生成目标与速度曲线，从而控制列车的运行状态。

2 通信单元

系统中的ATO通信单元包含了一个显示非关键信息的多媒体组件。列车与沿线设备共同组成的—个无线和有线相结合的通信网络，运行的列车与车站控制设备间发送和接收无线射频信号，从而建立查询与应答式测距机制。列车运行时 ATP若被切除，由沿轨旁铺设的追踪预警设备主动测距运行状态，并根据实时测距结果输出相应的预警信息。图2为通信单元的基本组成图。

图2根据正线运行列车位置信息及相应的运行时间，计算出列车当前的速度，列车将速度信息和相对位置通过远程控制单元传输给控制中心。波导信息网基站负责接收处理车载计算机的数据，发送处理数据采集卡采集的列车运行数据管理。

3 通信组织管理方式

按照同样的方法，使用ATP与TDMA作為系统作为列车通信组织管理方式。TDMA根据所有用户使用同—射频带宽，采用直接序列扩频和跳频来防止干扰。通过列车与轨旁单元的波导信息网基站，进行信息数据交换，车载ATP/ATO数据控制列车的运行并精确定位。一个ATO系统每秒N次对每辆列车的位置进行检测，利用TDMA方法对通信组织，交换的数据内容包括列车的车次号、当前相对位置、当前运行速度、运行时间、运行距离、到达时间、出清时间等多辆列车管理。用ATP与TDMA作为系统的通信组织管理方式，减少了安全关键系统的范围，侧重于关键系统组件的开发和验证，使得整体系统更为安全。

4 总结

ATP列车辅助追踪预警系统对于停车库内列车，系统ATP追踪预警设备处于静默状态，不发射也不接收任何信号。当列车通过时，使用波导信息站向ATP发送其位置信息。因此，列车的绝对位置可以通过与TDMA系统的通信组织管理方式得到。

总之，本统独立于信号系统和无线通信系统，通过无线射频信号的发送和接收计算相邻两列车间的间距，可提高列车切除ATP后在非正常运行模式下的安全性，对列车辅助预警系统的两车距离计算具有指导参考意义。

参考文献：

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