摘要：动车组列车保护系统是一个以CTCS3 为基础的系统。每个头车上都将安装一套完整的列车保护系统。它的主要功能包括，根据路面速度要求辅助司机控制列车行驶速度，防止列车超速或冒进降速实现自动过分相控制。防止列车到站不停及记录列车运行位置，仅当被占用司机室的方向开关指示“前进”或“后退”方向时，该设备才被激活。没有方向占用的设备处于休眠状态。被拖拽司机室的方向开关是被置于0位的。
1.引言
车载 ATP 系统包括地面设备和车上设备两大部分。地面设备由地面感应器提供标志信号及线路信息。车上设备接收来自地面的信息，形成 ATP 允许的列车行驶速度，显示在 ATP显示屏上。ATP 系统在整个行车过程中进行速度监控。两个头车上的列车保护系统相互独立运行。
2 控制子系统组成
列车运行保护系统又称作运行控制子系统（OCS），包括用于在列车和轨道间列车运行的通信、控制和保护的车载设备。ATP的部件通过列车MVB车辆总线相互连接，并使这些部件连到运行控制系统。每个头车的OCS包括以下部件：一套车载ATP（CTCS3）系统。一个用于显示机车信号和用于控制操纵的设备（人机界面），也称为ATP DMI。一块速度表，当显示屏失效时用于监控速度的设备。一台数据记录仪（DRU，数据记录单元），连续存储各种车辆操纵相关的数据，以及从地面运行控制系统得到的信号和指令，作为事故仲裁的依据。1 个GPS 天线，用于时间标记和当前列车时间（作为DRU 可选部分）。一套车辆系统TCR（轨道电路读取器）。一套车辆系统GFX-3A，当ATP 系统无效时用于自动过分相区。一套CIR设备，用于车地无线通讯。列车运行保护系统的组成如下图所示：
3 列车防护系统部件通信结构
3.1 列车数据输入：对于ATP系统，列车数据通过ATP的显示屏DMI界面输入。数据由司机登陆并记录在数据记录器里。数据将被保存，且作为安全防护系统进行工作的依据。
3.2 机车信号：ATP 的司机室信号通过ATP显示屏产生。如果ATP显示屏失效，驾驶必需的信息可以在司机台左边的司机显示屏上以等效的图像显示出来。对于TCR 的运行控制和机车信号通过在第三显示区的开关和指示灯显示。从ATP机柜和TCR 来的声音信号通过安装在ATP DMI 上的扬声器播放出来。实际速度显示在ATP DMI 上也以独立的模拟显示方式在司机台右手侧的速度表上显示。
3.3 数据记录：ATP的指令信号、运行状态和司机操作以数字方式在数据记录器里记录。数据记录器通过MVB（多功能车辆总线）与车载ATP设备连接。车载ATP设备发送已记录的数据和命令同时发送给数据记录器。车载ATP设备同样发送数据给TCR 系统。
3.4 当前速度和自动车辆位置装置：列车速度和位置通过ATP的传感器检测。位置编码器、应答器天线和雷达装置直接连到车载ATP单元上。
3.5 地面信息：从地面控制中心来的地面信息通过轨道电路天线接收。地面信息通过TCR 接收天线传输到车辆上和ATP上，通过MVB 发送常用制动信号。当一列车通过时，车上应答器接收天线通过轨道上的应答器接收地面信息。如果ATP失效，车辆控制系统通过GFX-3A 处理过分相的操作。车载ATP 单元通过两个触点干预紧急制动环。此外，ATP制动信息通过MVB 发送给车辆控制系统。由ATP 系统提供并与车辆控制相关的信息通过车载ATP单元的MVB 接口接收和发送给车辆控制系统。
列车通过分相区，TCU 要求以最小的速度通过以确保电压维持稳定。对速度极限的遵守在数据记录器里记录。
3.6系统间的接口：列车控制系统ATP包括一个数据记录器，监控车辆的运动。（ASC）功能已集成到车辆控制系统里。ASC 系统和ATP 之间的数据交换通过车载ATP单元的MVB 接口进行。ATP和数据记录器的诊断通过MVB 提供诊断数据给中央诊断显示器。该显示器是司机显示屏中的一个。根据TCR 的诊断深度和诊断功能，TCR 通过电气柜内部的接口将诊断信息提供给ATP 系统。诊断信息再通过MVB 传输给中央诊断功能。
4 工作状态
CTCS 主机共有 3 种工作状态，分别是运行、待机、休眠。运行工作模式下，CTCS 根据列车实际运行情况输出制动；待机模式下，CTCS 将输出最大常用制动；休眠模式下，CTCS 将输出紧急制动。，本端司机室侧 CTCS 主机进入待机状态，另一端司机室侧 CTCS 主机处于休眠状态。当本端司机室启用司机室钥匙，并且方向开关移出“0”位，那么本端 CTCS主机将进入运行工作状态。司机换端过程中，退出司机室端 CTCS 主机处于待机状态，目标司机室端 CTCS 主机处于休眠状态。当司机换端成功后，占用司机室端 CTCS 主机进入工作状态，另一端进入休眠状态。
4.1与制动控制单元接口：CTCS 可以输出 4 级制动指令，分别是 1 级常用制动、2 级常用制动、3 级常用制动
和紧急制动。其中 1、2、3 级常用制动指令由 CTCS 主机用硬线与继电器连接，再通过电触点信号与端车相应制动控制单元（BCU）接口，制动力大小由 BCU 计算得出并施加；紧急制动指令，是通过断开 CTCS 主机中的电触点来控制紧急制动安全环路 EBL 断开，从而施加紧急制动。3 级常用制动和紧急制动用于控制动车组在加速过程中超速，1级和 2 级常用制动用于控制动车组在减速过程中防止超越最低速度限制。
4.2信息处理：CTCS 通过 BTM 天线将运行信息（例如：速度限制，位置调整，前进许可）传到CTCS 主机上。应用这些信息，CTCS 主机为动车组的运行调整路线－速度图。路线－速度图反映了该运行线路上提供的最大速度，它是基于轨道特征的函数。它把路线的速度轮廓和制动曲线都计算在内。线路的信息包含在应答器传送的轨道信息内。CTCS 主机从轨道数据（例如有关冒险和停止点的信息――这些信息通过应答器传输）中检测出动车组的位置，帮助司机进行相应的操作。
CTCS 通过比较实际速度和路线－速度图持续监测可允许速度。一旦车辆的速度超过
路线－速度图，CTCS 主机首先通过 DMI 给司机发出一个视听信号进行警告。尽管有警
告提示，如果司机仍然不减速，分级制动就会通过硬线启动（常用制动或紧急制动）。
4.3控制功能：DMS 设备通过对车载列控设备运行状况、地面应答器、轨道电路、补偿电容等进行
实时监测和检测，将监测数据传送到地面数据中心和调度中心，实现系统运用状况统计与分析，并为科学指挥调度提供实时信息。DMS 设备具备的主要功能：一是满足设备维护需要，实现对列控车载设备和地面设备状态的实时监测和分析；二是满足调度需要，为调度员提供动车组实时运行信息；三是为其它设备（如 CIR、工务晃车检测、机车信号远程监测）提供信息。
5 结论
综上所述动车组列车自动保护系统对于列车的安全运营起到至关重要的作用。掌握其结构和作用原理，对动车的维护和使用非常重要。
参考文献：
[1] 董錫明．高速动车组工作原理与结构特点 中国铁道出版社 2007．12
[2] 刘志明．（教材）动车组设备 中国铁道出版社 2010．3
论文作者:李尚宇,梁开源,韩东宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/6
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