車載ATP是什么？高鐵安全高效運(yùn)行全靠它！| 科普

當(dāng)我們乘坐高鐵，享受著安全、快捷、舒適的服務(wù)，欣賞著窗外美麗的風(fēng)景，閱讀著手中的書籍時，很少想到此時此刻，一臺神秘的車載設(shè)備正在為列車安全、高效地運(yùn)行保駕護(hù)航。它就是中國通號為高速鐵路裝備的車載自動防護(hù)設(shè)備ATP（Automatic Train Protection）。

喜訊

4月28日，從萬里之外的歐洲傳來的一個消息，讓我國鐵路通信信號系統(tǒng)一片歡騰：由中國通號自主研發(fā)的車載ATP（列車自動防護(hù)）產(chǎn)品獲得歐盟TSI認(rèn)證證書，標(biāo)志著中國通號車載ATP產(chǎn)品成為我國首個獲得歐洲權(quán)威測試機(jī)構(gòu)認(rèn)可并通過歐盟TSI認(rèn)證的列控車載產(chǎn)品，中國高鐵列控核心產(chǎn)品獲得進(jìn)入歐盟乃至全球的海外“通行證”。

小編在充滿自豪感與榮譽(yù)感的同時，也是翻閱了大量的資料、查找了很多信息，究竟這臺神秘的ATP設(shè)備是什么？有什么本領(lǐng)？占據(jù)什么優(yōu)勢？“走出去”的過程中發(fā)生了哪些事？ 

車載ATP是什么？

高鐵以它風(fēng)馳電掣的速度真真切切地縮短了空間距離，改變和影響著我們的生活。在列車運(yùn)行途中，有一套保障列車運(yùn)行安全和提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵技術(shù)裝備，它就是列車超速防護(hù)系統(tǒng)，簡稱“車載ATP”。

ATP包括哪些子系統(tǒng)？

車載ATP是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心安全設(shè)備，包括車載主機(jī)、無線傳輸單元、應(yīng)答器信息接收單元、軌道電路信息讀取器（TCR）、測速測距單元、人機(jī)交互接口單元（DMI）、列車接口單元（TIU）、司法記錄單元（JRU）等多個子系統(tǒng)。

這些子系統(tǒng)有什么功能？

車載主機(jī)是車載ATP的核心處理單元，實(shí)現(xiàn)車載ATP的核心安全控制功能。如果將一列車比作一個人，車載ATP就是人的大腦，無線傳輸單元、應(yīng)答器信息接收單元等就是五官和四肢，從地面獲取線路數(shù)據(jù)和控制信息，從列車獲取牽引、制動、方向的狀態(tài)信息。司法記錄單元好比飛機(jī)上的黑匣子，記錄著車載ATP的運(yùn)行數(shù)據(jù)。高鐵列車上裝備的車載ATP一般支持CTCS-2級和CTCS-3級兩個運(yùn)行等級。以CTCS-2級運(yùn)行時，最高允許速度可以達(dá)到每小時300公里；以CTCS-3級運(yùn)行時，最高允許速度可以達(dá)到每小時350公里。

ATP如何保障行車安全？

列車進(jìn)站時，地面信號燈依次發(fā)生變化，司機(jī)不斷復(fù)述著地面信號燈的顏色，逐漸施加制動，降低列車運(yùn)行速度，保證不會超過允許速度。即使是在大霧天或大雨天，司機(jī)無法看到列車前方的任何信息，但是只要車載ATP能夠從地面獲取行車許可、線路數(shù)據(jù)等信息，就能通過自己的邏輯保證列車行車安全，不超過允許速度，不越過行車許可終點(diǎn)。在風(fēng)、雨、雪等惡劣天氣條件及施工情況下，車載設(shè)備收到臨時限速信息時，會計算新的控車曲線，保證列車按照限速命令通過臨時限速區(qū)段，以確保列車的行車安全。

ATP如何提高運(yùn)行效率？

列車?？吭谲囌?，司機(jī)給車載ATP設(shè)備上電，通過人機(jī)交互界面輸入司機(jī)號、車次號、列車長度等關(guān)鍵信息，等待發(fā)車。按照規(guī)定，司機(jī)一般以C2等級部分模式發(fā)車，在部分模式下列車的允許速度是每小時45公里，出站經(jīng)過應(yīng)答器轉(zhuǎn)為完全模式，在C2等級完全模式下，列車最高允許速度是每小時300公里。車載設(shè)備根據(jù)行車許可、線路數(shù)據(jù)和列車性能計算出目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式曲線，司機(jī)根據(jù)曲線控制列車速度。當(dāng)列車超速時，車載設(shè)備施加一次制動，列車安全平穩(wěn)地降低速度或停車，提高了旅客乘坐舒適度。為了加快列車的運(yùn)行速度，以C2等級出站的列車在條件滿足時，將自動轉(zhuǎn)入C3等級，以更快的速度運(yùn)行，提高列車的運(yùn)行效率。

中國通號車載ATP優(yōu)勢

• 自主知識產(chǎn)權(quán)

  自主化車載ATP具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，針對所有功能單元故障均可深入分析、快速響應(yīng)。

• 適用性廣

  自主化車載ATP在歐洲權(quán)威測試機(jī)構(gòu)通過了涵蓋2萬余個測試案例的全功能測試，不但能滿足我國高鐵CTCS-2級和CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的需要，而且可以滿足目前世界上大多數(shù)高速鐵路采用的歐洲ETCS-1級和ETCS-2級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的需要。

• 自主安全計算機(jī)平臺技術(shù)

  為了滿足鐵路信號列車控制領(lǐng)域的高安全性與高可靠性要求，針對安全計算機(jī)平臺的采集、計算、通信、驅(qū)動以及智能檢測維護(hù)等方面，研究人員攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，開展了系統(tǒng)關(guān)鍵信息自記錄與自診斷研究；研制了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的安全計算機(jī)平臺，提升了系統(tǒng)安全性和可靠性。

• 車載全功能無縫切換技術(shù)

  目前國內(nèi)外主流車載ATP均采用冷備結(jié)構(gòu)設(shè)計，當(dāng)主系發(fā)生故障時，需司機(jī)在停車情況下手動切換至備系，會對運(yùn)營效率產(chǎn)生一定影響。中國通號自主化車載ATP突破了全系統(tǒng)、功能無縫切換技術(shù)，主機(jī)、BTM等設(shè)備出現(xiàn)故障后均可在不停車情況下自動切換到另一系，提升系統(tǒng)可靠性，且對運(yùn)營效率無任何影響。

• 測速測距技術(shù)

  由于不同列車對測速測距的傳感器安裝限制條件不同，中國通號研究人員提出了傳感器可配置的多信息融合算法；針對車載ATP對速度距離信息的高安全性需求，提出了多源安全誤差容限算法和自適應(yīng)空轉(zhuǎn)打滑補(bǔ)償算法，并在自主化車載ATP上成功應(yīng)用，既保證了使用的靈活性，又能有效提高測速測距的精度和安全性。

ATP研發(fā)時發(fā)生了哪些事？

在獲得海外“通行證”的背后，中國通號設(shè)備研發(fā)人員付出了大量心血。在設(shè)備研發(fā)的關(guān)鍵時期，中國通號研究設(shè)計院集團(tuán)研發(fā)人員每天都在實(shí)驗(yàn)室奮戰(zhàn)到深夜。對于鐵路運(yùn)輸來說，安全是第一要務(wù)，研發(fā)人員們絲毫不敢懈怠。軟件測試中發(fā)現(xiàn)了問題，大家群策群力，及時分析原因、修改軟件、重新測試。有的測試場景很難復(fù)現(xiàn)，他們就一遍又一遍嘗試，有時甚至要嘗試上百遍，直到復(fù)現(xiàn)出故障場景并最終解決問題。這是一群朝氣蓬勃的年輕人，平均年齡不到30歲，大家都為了一個共同的目標(biāo)，那就是研發(fā)出安全、可靠、先進(jìn)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的自主化列控設(shè)備。

ATP設(shè)備怎樣“走出去”的？

研發(fā)成功后，中國通號研發(fā)人員攜帶著自主化車載ATP遠(yuǎn)渡重洋來到比利時的Multitel實(shí)驗(yàn)室，開展針對歐洲標(biāo)準(zhǔn)的全功能測試，并與Multitel實(shí)驗(yàn)室的測試專家們分析解決測試中遇到的各種問題。遇到棘手的存在爭議的問題時，研發(fā)人員依據(jù)ETCS規(guī)范據(jù)理力爭，與外方專家友好而又激烈地辯論，有時他們讓外方專家信服，有時外方專家讓他們信服，充分展現(xiàn)了中國通號年輕技術(shù)人員的深厚技術(shù)底蘊(yùn)和對ETCS規(guī)范的熟悉。自主化車載ATP在測試過程中的良好表現(xiàn)，得到了比利時Multitel實(shí)驗(yàn)室專家們的一致好評。

肩負(fù)發(fā)展通信信號民族產(chǎn)業(yè)的神圣使命，中國通號自主研發(fā)的高速鐵路CTCS-3級列控系統(tǒng)打破了國外跨國企業(yè)對我國的技術(shù)封鎖，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。目前，中國通號已經(jīng)順利取得無線閉塞中心（RBC）、地面電子單元（LEU）和車載自動防護(hù)設(shè)備（ATP）的歐盟TSI認(rèn)證，為中國高鐵高標(biāo)準(zhǔn)走出去提供先進(jìn)安全、自主可控的核心技術(shù)支持。