地铁如今已经成为了大家日常通勤不可或缺的交通工具之一，乘坐地铁的时候你是否想过它的运行安全如何保证呢?

　　列车自动防护系统

　　在公路上，红绿灯指挥车辆和行人有序通行。而在地铁中，由什么来指挥列车有序运行呢?

　　答案就是一套庞大而稳定的列车自动控制系统(Automatic Train Control，ATC)。ATC系统在保证列车安全运行的前提下，提高列车运行速度，压缩列车运行间隔，控制列车更平稳地运行，从而提升我们的乘车体验。

　　ATC是一个庞大的系统，由多个分工不同的“成员”组成，其中，列车自动防护系统便是保障地铁列车安全运行的关键。

　　地铁列车不像公路上的汽车，司机通常在看到前方的障碍物后，把刹车踩到底就能在撞车之前停稳。而在我们的地铁中，司机在隧道中的视距通常只有几百米甚至数十米，而且地铁比汽车重得多，惯性非常大，当看到前方的列车或障碍物时，再刹车是根本来不及的。这时我们就需要列车自动防护系统，对列车的速度进行自动防护，一旦距离前车较近，就将限速降低，提醒司机制动刹车。一旦列车超速，就自动对列车施加紧急制动，防止列车发生脱轨、相撞等事故。

　　ATP系统设计的思路是，地面的控制中心根据线路中所有列车的位置，为每一列车分配安全的行车范围。就如我们开车时，离前车越近，那我们速度应该减下来才不至于追尾。列车的运行速度必须低于某一限速值，这个限速值会随着列车接近安全范围的终点而降低，以保证在施加最大的制动力(刹车踩到底)时，列车随时能在安全范围终点前停稳。

　　ATP系统如何获取列车位置?

　　要想保证列车运行，地面的控制中心就必须设法获取列车的实时精确位置。列车的定位一般不通过我们常用的GPS信息，一是因为隧道中几乎没有GPS信号，二是GPS服务受制于其他国家。那么如何获取列车的实时位置信息呢?

　　一种常用的方法是通过应答器获取列车实时位置信息。在列车运行的两根轨道中间，布设了若干应答器(就是图中黄色的盒子)，其中存储着该点准确的位置信息。列车运行过程中，会持续发出一个特定频率的电磁波，当列车驶过应答器时，应答器被电磁波唤醒，向列车发送当前的位置信息。

　　列车驶过应答器后，车载计算机会利用传感器测得的实时速度信息，计算出列车驶过应答器的距离，即列车的实时位置。由于速度传感器存在误差，因此在轨道中每隔一段距离就会布设一个应答器，对实时位置进行校准。通过这种应答器+测速的定位方法，列车的位置误差不会超过10米。

　　列车限速是如何计算的?

　　列车通过2.4GHz频段的通信(和我们经常使用的WIFI类似)，将其实时位置传送给地面的区域控制器。区域控制器再根据线路上所有列车的位置，为每一列车计算最远可以运行的安全范围(移动授权)，并返回给每一列车。

　　地铁列车上的车载计算机根据安全范围终点、列车制动性能、线路坡度与弯道等数据，计算出安全制动的数学模型(即安全距离内每个位置所允许的最高速度)，并作为限速显示给司机。

　　一旦在某个位置超过最高速度，列车会自动切除牵引，并触发紧急制动(自动松油门，急刹车)，将车在安全范围的终点前停稳，保证不会撞上前方的列车。

　　ATP靠谱吗?

　　ATP的设计必须遵循一条最重要的准则：故障导向安全原则。其含义是：当设备发生故障时，其必须使得列车运行绝对安全。

　　安全制动模型的建立，要将所有最不利因素考虑在内，包括列车处于失控加速状态(在系统反应过程中仍处于最大加速状态)、定位误差达到最大、电路动作存在的时延等等，为列车的安全停车提供充足的余量，尽可能保证列车运行的绝对安全。

　　在列车控制行业，对ATP的安全性有严格的要求。每小时ATP失效并导向危险侧的概率必须小于一亿分之一。只有通过安全完整性等级的验证，才能投入地铁的商业运营。

　　看到这里，相信大家对列车控制系统有了初步的认识，下期将为大家揭秘地铁客流是如何计算的，敬请期待哦~