一种用于有轨电车的ATP系统的制作方法

本发明涉及轨道交通有轨电车信号系统领域，尤其是涉及一种用于有轨电车的atp系统。

背景技术：

现代有轨电车系统作为一种新兴城市公共交通方式，具有运量适中、速度快、绿色环保、弹性灵活、舒适新颖以及建造成本较低等特点，正在世界范围内复苏。在我国，现代有轨电车也逐渐开始承担特大城市的郊区接驳与中小城市骨干交通的功能。而复杂的道路交通环境、半封闭式的轨道、逐步增长的客流等因素都对现代有轨电车提出了更快、更安全的要求。对于目前采用人工驾驶的有轨电车，存在司机注意力不集中、对事件预判不足等潜在的安全隐患，加之有轨电车运行在城市道路环境上，沿线弯道、交叉口众多，线路走向以及运行环境往往较为复杂，进一步加大了司机安全驾驶的难度。因此，有轨电车运行中的安全问题更需要进行关注并加以防护。

目前，我国在建与开通的有轨电车项目中，尚未开通采用自动驾驶的线路，均为人工驾驶，依靠司机目视行车来确保列车的运行安全。因此，针对现有状况，实现有轨电车运行实时防护，辅助司机安全驾驶有轨电车的需求越发迫切。此外，国内仅有极少数线路采用了列车自动防护功能(automotictrainprotection，简称atp)来保障列车运行安全，本发明采用的是基于列车位置的防护，针对限速区进行基于位置-速度曲线的动态防护，以满足对列车运行实时防护的动态需求。且此种方式需在线路沿线特定位置埋设信标，以实现列车精准的轨道定位，提高安全防护等级，能够实现sil2级安全标准。

有轨电车安全性的一大重要指标为列车的运行速度，列车必须严格按照运行限速来运行，不可超速，因此在有轨电车的运行防护中，如何实现对列车运行速度的实时监控与防护，对有轨电车安全运行具有极为重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于有轨电车的atp系统。

一种用于有轨电车的atp系统，该atp系统包括车载主机、车载信标天线、车载dmi、atp按钮及atp指示灯、速度传感器和轨旁信标，所述的车载主机分别连接车载dmi、速度传感器、车载信标天线和atp按钮及atp指示灯，所述的轨旁信标通过车载信标天线连接车载主机；

所述的车载主机是有轨电车运行控制的核心设备，用于实现定位、运营管理、进路请求、路口优先、列车防护和故障告警；

当所述的车载信标天线在设定距离上扫过轨旁信标时，二者建立通信，并进行安全的数据交互；

所述的车载dmi向司机显示由车载主机发送的列车位置、列车状态、列车速度和故障告警信息，用于为司机的驾驶提供运营计划、实时速度、安全告警和设备状态信息，辅助司机安全驾驶；

所述的速度传感器安装在有轨电车不同的轮轴上，用于采集并向车载主机传送速度脉冲信号，所述的车载主机根据收到的脉冲信号推算列车的实时行车速度与位移，判别列车车轮的打滑或空转情况。

优选地，所述的轨旁信标布设在轨道上，内部存储了线路信息，所述的轨旁信标包括有源信标和无源信标，所述的有源信标指具备接收外部输入功能的信标，所述的无源信标指不具备接收外部输入功能的信标。

优选地，所述的atp系统通过无源信标的方式来向有轨电车传送线路静态超速防护区的安全位置信息，针对同一限速区布设两个无源信标，两个无源信标中存储同一限速区的信息，在有轨电车经过时都会受到车载信标天线激励，向列车发送限速区信息。

优选地，所述的静态超速防护区是指线路上一段限速恒定的区域，在此区域内只有唯一且恒定的限速，所述的两个无源信标相距δxtag，在正常情况下，两个无源信标同时工作，atp系统将会以最新读取到那个的信标数据为准对列车进行超速防护；当有一个信标失效时，列车将会以读到的信标数据为准来进行超速防护，并会在经过δxtag未读取到第二个信标时，向司机与控制中心发出丢失信标的告警；如果同一组信标都未读到，则同样会触发信标丢失告警。

优选地，所述的atp系统通过有源信标的方式来向有轨电车传送线路动态超速防护区的安全位置信息，所述的有源信标根据不同情况向有轨电车发送不同的信息；针对同一限速防护区布设两个有源信标，两个有源信标中存储同一限速区的信息，在有轨电车经过时都会受到车载信标天线激励，向列车发送限速区信息。

优选地，所述的动态超速防护区则是针对某一区域会有几个不同的限速值，限速值取决于针对不同情况下的运行防护需求，所述的有源信标内部针对输入进行编码，并连接轨旁的信号控制机，当信号控制机将当前的信号状态发送给有源信标时，有源信标根据输入的不同，选择发送对应的数据信息，其中当前的信号状态包含直行、左右转、禁止、过渡，当车载信标天线扫过有源信标时，接收到数据信息，并发送给车载主机，使车载主机能够获取到前方信号机与进路的状态。

优选地，两个所述的有源信标相距δxtag，在正常情况下，两个有源信标同时工作，atp系统将会以最新读取到的信标数据为准对列车进行超速防护，当有一个信标失效时，列车将会以读到的那个信标数据为准来进行超速防护，并会在经过δxtag未读取到第二个信标时，向司机与控制中心发出丢失信标的告警；如果同一组信标都未读到，则同样会触发信标丢失告警；当前方信号机为直行信号时，信号控制机向有源信标发送限速1的限速信息，当前方信号机为右转信号时，信号控制机向有源信标发送限速2的限速信息，当前方信号机为禁止信号时，控制机向有源信标发送立即停车的信息，即列车不可越过防护的道岔区域；

针对同一限速防护区的两个有源信标，对同一个数据源的输入，应产生不同的输出。

优选地，所述的atp按钮布置于司机驾驶台或人机交互界面dmi上，包括制动缓解按钮和atp切除按钮：所述的制动缓解按钮用于司机缓解eb与sb的设备，当列车速度降低至缓解速度以下时，能够确认与释放atp触发的列车制动；所述的atp切除按钮用于当列车遇到特殊情况，需要在不触发sb或eb的状态下行驶时切除atp。

优选地，所述的atp指示灯布置于司机驾驶台或人机交互界面dmi上，包括atp状态灯和eb施加灯，所述的atp状态灯用于显示atp系统的工作状态，所述的eb施加灯用于指示当前atp是否输出了紧急制动eb。

优选地，所述的atp系统根据列车的机械特性，搭建列车在紧急制动过程中的运动学模型，确定列车在制动过程中各阶段的参数，以能量守恒定律为基础，推到列车在紧急制动过程中的能量变化公式，并计算列车紧急制动过程中初末态的动能变化以及防护点限速下列车不可超越的速度阈值；

所述的atp系统判断列车当前的动能是否安全，如果出现超能状态，则需立即施加紧急制动，对列车运行进行防护；如果接近超能状态，则当超过告警限速时向司机输出告警信息，当超过常规制动(serivcebrake)限速时，触发常规制动；当车速因为eb或sb降低，恢复到安全速度后，司机通过驾驶台按压按钮的方式执行对eb或sb的缓解，操作列车继续运行；

所述的atp系统实时监测自身与各设备状态，当出现可能导致atp系统失效的故障出现时，向司机输出告警，并给予司机设定的安全时间，在该时间内让司机能够从容的在站点停车来疏散乘客，并在有轨电车停车或超出安全时间后立马施加eb，确保列车不会在非安全的状态下继续运行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明考虑到有轨电车车载的超速防护功能，采用了能够实时获取准确、安全列车位置的车载控制系统，该系统包含车载主机、车载信标天线、车载dmi(人机交互界面)、atp按钮及atp指示灯、速度传感器以及轨旁有源信标、无源信标等部分组成，能够对列车进行高可靠性、高稳定性的连续定位。

2、本发明采用有源/无源信标的方式来实现对线路限速区位置的准确输送，无源信标能够储存静态的线路防护区信息，有源信标能够存储多种信息，并根据不同输入来选择输出信息，适用于有轨电车线路中的道岔、道路交叉口、信号机等区域，根据不同情况先列车输送不同的限速值。在部署上采用两个信标冗余的方式，提升了轨旁信标的可靠性，能够达到sil2级的安全标准。

3、本发明根据列车运动学模型与能量守恒定律来搭建列车超速防护模型，综合考虑了牵引力、制动力、重力以及坡度补偿等多方面因素，通过对有轨电车能量监控的角度对列车超速进行防护。建立的基于能量监控的超速防护模型，以列车运行安全为原则，对模型中的一些参数进行了假设与标定，简化了模型，降低算法的复杂度，提高了算法的运行效率。

4、本发明能够连续监控列车的运行行为，能够推导列车在采样周期间的运行行为，在监控到列车超能时触发紧急制动，保障列车的行车安全。在触发列车eb前将会在适当位置对列车发出即将超速告警信息，为司机留足施加常规制动减速的时间与距离，减少司机因疏忽施加最大常规制动或触发紧急制动的情况，保障行车的平稳性，保障乘客的乘车安全。

5、本发明的atp加入了自监测机制，实时监测信标天线、速度传感器等设备，防止发生当atp系统故障时可能的灾难性事故，如出轨、翻车、追尾等。并在监测到故障时确保列车不会在非安全的状态下继续运行。

附图说明

图1为本发明的有轨电车atp防护方案设计架构；

图2为本发明的重力做功误差补偿计算示意图；

图3为本发明的基于无源信标的静态限速区示意图；

图4为本发明的基于有源信标的动态限速区示意图；

图5为本发明的紧急制动触发后列车实际运行的速度-距离曲线示意图；

图6为本发明的atp超速防护方案算法逻辑示意图；

图7为本发明的有轨电车atp触发超速告警的速度-时间曲线示意图；

图8为本发明的有轨电车atp触发sb的速度-时间曲线示意图；

图9为本发明的有轨电车atp触发eb的速度-时间曲线示意图；

图10为本发明的sb失效eb施加后有轨电车速度-时间曲线示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的原理：

本发明在有轨电车线路防护区域前方通过布设信标，当列车经过信标时，通过车载的信标天线接收信标内存储的前方线路超速防护区数据，包括限速防护区的距离、限速值、长度。在车载控制系统获取到前方超速防护区数据后，超速防护算法通过搭建列车紧急制动过程中的运动学模型，以能量守恒定律为基础，推导列车在紧急制动过程中的动能变化计算公式，以实现对列车实时动能的监控，并在发现超能时对列车施加紧急制动(emergencybrake，简称eb)，防止列车超速运行造成重大的事故。

1、根据列车的机械特性，搭建列车在紧急制动过程中的运动学模型，确定列车在制动过程中各阶段的参数。以能量守恒定律为基础，推到列车在紧急制动过程中的能量变化公式，并计算列车紧急制动过程中初末态的动能变化以及防护点限速下列车不可超越的速度阈值，推算过程如下：

当列车开始触发紧急制动到列车开始减速再到列车停车的过程可以分为三个阶段。第一阶段牵引切除阶段，牵引切除阶段的时间为t1，列车在牵引切除时的位置为x0，速度为vt0，

t1＝tatp_response+tbreaker_response(1)

其中，tatp_response为atp响应时间，tbreaker_response为牵引切除时间。在此段时间内，最坏情况下，列车将在t1时间内持续以最大牵引力牵引，t1时间过后在xt1位置，速度vt1。

第二阶段为车辆紧急制动建立阶段，在此阶段内，车辆将完成90％的紧急制动力施加，所需时间为t2，

t2＝teb_brake_establish-tbreaker_response(2)

其中，teb_brake_establish为制动建立所需的时间(制动建立达到90％)。在此段时间内，列车没有牵引力，列车会依靠惯性与重力运行，重力做功，在最坏情况下，t1+t2时间后，列车车头最大位置为xt2，速度为vt2。

第三阶段为紧急制动阶段，列车紧急制动已建立，该阶段制动力与重力做功。

根据能量守恒定律，列车在制动过程中，其动能的变化等于外力在此空间内对其所做功的矢量和。需要说明的在制动曲线的计算过程中并不单独考虑摩擦力，空气阻力，轨道弯曲度等因素的影响，因为：

-在牵引阶段，这些因素对列车形成的阻力可以通过列车获得的最大牵引率体现出来；

-在制动阶段，这些因素对列车形成的阻力可以通过列车获得的最小制动率体现出来；

-惰性运行阶段，忽略了阻力的影响，但是因为时间短，对列车实际运行的影响甚微，更关键的是，忽略阻力实际上是高估了列车的制动距离，因而是导向安全侧的。

因此，列车在运行过程中，列车请求施加eb后列车的能量守恒可以表示为：

ek(x0)+wtraction(x0→x1)+wg(x0→xc)+wbraking(x2→xc)+werror＝ek(xc)(3)

当式(4)满足时，认为列车在当前x0点位置超能。

ek(x0)+wtraction(x0→x1)+wg(x0→xc)+wbraking(x2→xc)+werror＞ek(xc)(4)

其中，ek(xc)为xc点列车的动能，ek(x0)为x0点列车的动能，wtraction(x0→x1)为从x0点到x1点牵引力做的功，wg(x0→xc)为从x0点到xc点重力做的功，wbraking(x2→xc)为从x2点到xc点制动力做的功，werror为能量计算过程中的做功误差。

为了简化atp能量监控算法且保证能量监控算法导向安全侧，对列车紧急制动时的能量推算做如下假定：wtraction(x0→x1)等于t1时间段列车以当前速度下的最大的牵引能力做功。wg(x0→x2)等于t1及t2时间段列车所在区域范围内的最大下坡加速度的做功。

那么，x2位置处的动能计算如下：

ek(x2)＝ek(x0)+wtraction(x0→x1)+wg(x0→x2)(5)

列车在运行过程中列车的能量守恒可以等效为制动过程中列车的能量守恒：

所以能量守恒公式(3)等效如下：

ek(x2)+wg(x2→xc)+wbraking(x2→xc)+werror＝ek(xc)(6)

当式(7)满足时，可判定列车在当前x0点位置超能。

ek(x2)+wg(x2→xc)+wbraking(x2→xc)+werror＞ek(xc)(7)

其中，ek(xc)为xc点列车的动能，ek(x2)为x2点列车的动能，wg(x2→xc)为从x2点到xc点重力做的功，wbraking(x2→xc)为从x2点到xc点制动力做的功，werror为能量计算过程中的做功误差。

(1)、列车动能计算

其中，对于列车动能的计算，列车动能由平动动能和转动动能两部分组成，当列车在x点的速度为v(x)，则：

其中，ekt(x)为列车在x的平动动能，ekr(x)为列车在x的转动动能，mtrain为列车质量，v(x)为列车在x点的速度，j为列车转动惯量，r为列车车轮半径。

(2)、重力做功计算

列车从x到c的势能，如果用h(x)和h(c)分别表示x和c的高度，那么列车从x点到c点的势能的变化为，

其中，g为重力加速度，γgradient(x)为补偿坡度加速度，补偿坡度加速度γgradient(x)上坡为负，下坡为正。

(3)、重力做功补偿计算

如图2所示，在计算补偿坡度的时候，选取步长为s时，在点h与点l之间最差情况下如点h与点h’之间引入的高度误差为2herror，因此需要在重力做功中加入误差补偿值。

所以最坏情况下重力做功误差为：

werror＝mtrain·α*ealtitude(10)

其中，

制动力做功计算

从x2到c点制动力做功计算如下：

其中，轨道线路上不同区段有不同的黏着力，根据grip可以在配置数据中查到该区段对应的eb制动率γeb(x)，该值为负。

根据c点(限速点)位置以及根据上述有轨电车的紧急制动曲线，来推导列车必须施加eb的防护曲线，确定在c点前方一定区域内，有轨电车在各个位置超能临界点的速度阈值，作为有轨电车atp能量监控的基础数据。

有轨电车从x2到c点的能量守恒公式为：

ek(x2)+wg(x2→xc)+wbraking(x2→xc)+werror＝ek(xc)(12)

那么，在x2位置处允许的最大速度为：

在x0至x2的区间内，还需要考虑坡度最大加速度，但为了计算简便，从x0到x2这段区域都采用同一的坡度，即该区间内最大坡度加速度作为γgradient_max(x0)，线路各区间(block(x))的坡度加速度可通过检索离线线路地图数据获取。

那么，有轨电车从请求eb到eb开始施加的时间内，列车走过的距离automaticspace可通过下式计算：

γmaxtraction(v0)为列车在v0时，列车牵引力能提供的最大牵引加速度。

v2与v0的关系可由下式计算得出：

v2

＝v1+α2·t2

＝v0+γmaxtraction(v0)·t1+γgradient_max(block(x))·(t1+t2)(15)

综合式(15)与式(13)可得到vc，δx与v0的对应关系：

根据式(14)可推导出，当制动曲线v2满足时，列车车速必须降至v0的位置x0为，

x0＝x-automaticspace(17)

x为式(16)中，有轨电车在制动曲线中速度为v2时对应的线路位置。综上所述，便可推导出列车atp的超速防护距离-速度曲线，即v0与x0的对应关系。该关系可用于判断当列车行驶到距离xc限速防护点x0位置时，其是否存在超能的现象，一旦超能就需要立即触发eb，防护列车的运行安全。

2、在常规情况下，司机应确保列车行驶速度不高于atp系统给出的最高速度限制。万一司机驾驶失误致使列车发生超速行为，atp系统将会根据列车的实时速度与司机操作来触发制动设备。当atp系统检测到列车在x0位置速度达到v0的超能阈值时，就会立即触发eb，向车辆输出紧急制动信号，控制列车制动停车。在有轨电车环境下，紧急制动是非常有效的，当eb施加后，在减速快结束时会带来极大的加速度变化，很可能导致乘客受伤。atp系统为了防止频繁触发eb，提高列车运行的平稳性，保障乘客的乘车安全，减少eb对车辆设备带来的损耗。atp系统在紧急制动曲线的基础上，加入了额外两条曲线，一条为atp告警曲线，另一条为有轨电车sb常用制动曲线，在x0位置，sb曲线的限速将会低于eb曲线的限速，告警曲线的限速则低于sb曲线的限速。告警曲线与sb曲线的限速值可由下式计算：

vwarning＝v0-marginwarning

vsb＝v0-marginsb(18)

marginwarning代表告警曲线与eb曲线之间的阈值，marginsb代表sb曲线与eb曲线间的阈值，阈值的选取可根据实际的项目需求定义，sb的阈值需根据实际车辆的常用制动率进行计算，告警曲线的阈值没有特殊的限制。

(2.1)、当有轨电车的实时速度超过告警速度曲线时，atp系统将会触发列车超速告警蜂鸣器(持续增强)，蜂鸣器的告警将会一直持续，直到列车速度降低到告警限速以下。同时atp系统将会记录本次告警行为。

(2.2)、当有轨电车的实时速度超过sb曲线时，atp系统将会触发列车的常用制动(sb)，并同时触发列车超速告警蜂鸣器。常用制动施加时，如果司机按压了处于驾驶台上的制动缓解按钮，那么如果此时列车车速高于sb缓解速度，则atp继续对列车施加常用制动，一旦列车速度低于sb缓解速度，则释放sb，列车保持该速度运行，司机恢复对列车的驾驶权；如果此时列车车速低于sb缓解速度，则atp立即释放对车辆施加的sb，之后司机恢复对列车的驾驶权。如果司机在sb施加过程中，没有按压制动缓解按钮，则sb会持续施加至列车停车，期间司机没有对列车的驾驶权。同时atp系统将会记录本次sb行为。

(2.3)、当有轨电车的实时速度超过eb曲线时，atp系统将会触发列车的紧急制动(eb)，并同时触发列车超速告警蜂鸣器与常用制动，驾驶台上的eb施加灯也会亮起。紧急制动施加时，如果司机按压了处于驾驶台上的制动缓解按钮，那么如果此时列车车速高于eb缓解速度，则atp继续对列车施加紧急制动，一旦列车速度低于eb缓解速度，则释放eb，列车保持该速度运行，司机恢复对列车的驾驶权；如果此时列车车速低于eb缓解速度，则atp立即释放对车辆施加的eb，之后司机恢复对列车的驾驶权。如果司机在eb施加过程中，没有按压制动缓解按钮，则eb会持续施加至列车停车，期间司机没有对列车的驾驶权。同时atp系统将会记录本次eb行为。

(2.4)、需要特殊说明的是，当列车读到代表禁止信号的轨旁信标时，atp会识别为列车闯入禁止信号区域，会即刻触发sb。并且在sb减速过程中按压制动缓解按钮，是无法缓解sb的，只有当列车停车后，再按压制动缓解按钮，sb才可以被缓解。在此种场景下，当atp施加sb后，如果一定时间后检测到sb失效，那么会即刻施加eb。同理，在eb减速过程中按压制动缓解按钮，是无法缓解eb的，只有当列车停车后，再按压制动缓解按钮，eb才可以被缓解。

如图1所示，本发明实例中的用于有轨电车的atp系统包括车载主机、车载dmi、车载信标天线、速度传感器、atp按钮、atp指示灯、轨旁有源信标与无源信标等部分组成。

车载主机是有轨电车运行控制的核心设备，具有定位、运营管理、进路请求、路口优先、列车防护、故障告警等功能，并与车载人机交互界面、列车速度传感器、信标天线、车辆紧急制动模块等设备相连。

车载信标天线在具体实施中，采用在有轨电车两端车头，各安装一个信标天线的部署方式，两个天线距就近的车头距离一致，当某一端车头激活时，该车头所属的信标天线将处于激活状态。

车载dmi在具体实施中，在有轨电车两端车头各安装一个，当某一端车头激活时，该车头所属的车载dmi将处于激活状态。

速度传感器在具体实施中，一共采用了三个速度传感器，分别装于有轨电车的前车头、后车头以及中间车厢的三个制动轴上，其中前后车头的两轴同时为牵引轴，速度传感器能够实时采集来自不同三个轮轴的速度脉冲信号。

轨旁信标布设在轨道上，内部存储了必要的线路信息，在具体实施中，采用两个一组的方式进行布设，互为冗余，以满足sil2级别的安全需求。

atp按钮包含制动缓解按钮与atp切除按钮，在具体实施中部署在列车两头的司机驾驶台上，两个车头分别具有一个atp制动缓解按钮和一个atp切除按钮。

atp状态灯与eb施加灯，在具体实施中部署在列车两头的司机驾驶台上，两个车头分别具有一个atp状态灯和一个eb施加灯。

有轨电车采用“信标+速度传感器”的方式实现轨道线路上的定位。车载主机内部存储轨道线路的线路地图数据，轨道沿线上布设有轨旁信标，信标内部储存该位置的线路信息，如线路路程。当列车经过某个信标时，信标天线将接收来自信标的数据，车载主机根据收到的精准信标数据，刷新列车的定位。离开信标后，车载主机通过从速度传感器实时接收到的速度脉冲信号，计算列车的速度与位移，实现在信标间区域的定位。通过采用信标的形式，使有轨电车每形式一段距离后，校准一次列车的精确位置，防止速度传感器由于轮轴空转、打滑、磨损等原因引起的定位误差，可提供靠可靠、准确的列车定位。车载主机在完成定位后，将对应的限速、前方信号状态、进路信息、系统状态等发送至dmi，完成对有轨电车司机的数据显示，辅助司机驾驶。上述的有轨电车车载控制系统架构，为列车运行提供了高稳定与高可靠的定位方式，能够达到sil2级安全标准，为列车运行防护解决方案提供了基础。

在静态限速区的无源信标布设如图3所示，对于atp轨旁无源信标的部署，具体实施中采用两个一组的方式布设，两个无源信标间相距3m。当静态限速区eb触发限速值为13km/h时，根据实际项目中有轨电车参数与线路参数的计算，信标将布设在限速区起点前方205m的位置。限速区的信息将通过软件与烧录器烧录在无源信标中，并在烧录后利用测试工具校验该数据的正确性。

在动态限速区的有源信标布设如图4所示。对于atp轨旁有源信标的部署，具体实施中采用两个一组的方式布设，两个无源信标间相距3m。由于有源信标需要通过轨旁信号机供电，且信号机状态可能实时发生变化，为确保列车收到前方信号机的实时信号状态，故信标将布设在距离信号机较近的位置，上述实施例中为道岔前方15m的位置。限速区的信息将通过软件与烧录器烧录在无有源信标中，并在烧录后利用测试工具校验该数据的正确性。

atp系统在触发紧急制动命令之后列车实际运行的速度-距离曲线如图5所示，其中，x为当前位置点，xc为列车运行前方的目标约束点(停车点或限速点)。其中，x至xt1为车辆牵引切除阶段，xt1至xt2紧急制动建立阶段，xt2至xc为紧急制动阶段。在上图的具体实施例中，有轨电车在vc处的限速值为0，根据关键点3的公式，带入有轨电车具体参数与线路信息进行计算，可得到在列车在此限速防护区的紧急制动触发曲线，即图中虚线所示。从该虚线可知，当列车距离vc点89m时，有轨电车的运行车速应小于等于38km/h。当列车在此处的车速大于38km/h时，atp将会触发eb，确保列车能够在vc点前减速至0km/h。

atp超速防护的逻辑如图6所示，atp将实时监控列车运行中的动能变化情况，通过速度传感器收到的脉冲信号实时计算速度，并结合车辆参数计算列车动能，当实时动能超过列车eb触发曲线在x处的动能时，atp将触发eb，并持续监测列车的动能变化情况，如果列车恢复到未超能的状态，则司机可通过按压制动缓解按钮释放eb。

当有轨电车的实时速度超过告警速度曲线时，atp系统将会触发列车超速告警蜂鸣器(持续增强)，蜂鸣器的告警将会一直持续，直到列车速度降低到告警限速以下，如图7所示。同时atp系统将会记录本次告警行为。图中atp_warning为atp系统向车辆输出的超速告警信号，authorizedspeed为有轨电车的atp授权行驶速度，该速度在实施案例中的值比超速告警的限速值低1km/h。

如图8所示，当有轨电车的实时速度超过sb曲线时，atp系统将会触发列车的常用制动(sb)，并同时触发列车超速告警蜂鸣器。如图8左图所示，常用制动施加时，如果司机按压了处于驾驶台上的制动缓解按钮，那么如果此时列车车速高于sb缓解速度，则atp继续对列车施加常用制动，一旦列车速度低于sb缓解速度，则释放sb，列车保持该速度运行，司机恢复对列车的驾驶权；如果此时列车车速低于sb缓解速度，则atp立即释放对车辆施加的sb，之后司机恢复对列车的驾驶权。如图8右图所示，如果司机在sb施加过程中，没有按压制动缓解按钮，则sb会持续施加至列车停车，期间司机没有对列车的驾驶权。同时atp系统将会记录本次sb行为。

如图9所示，当有轨电车的实时速度超过eb曲线时，atp系统将会触发列车的紧急制动(eb)，并同时触发列车超速告警蜂鸣器与常用制动，驾驶台上的eb施加灯也会亮起。如图9左图所示，紧急制动施加时，如果司机按压了处于驾驶台上的制动缓解按钮，那么如果此时列车车速高于eb缓解速度，则atp继续对列车施加紧急制动，一旦列车速度低于eb缓解速度，则释放eb，列车保持该速度运行，司机恢复对列车的驾驶权；如果此时列车车速低于eb缓解速度，则atp立即释放对车辆施加的eb，之后司机恢复对列车的驾驶权。如图9右图所示，如果司机在eb施加过程中，没有按压制动缓解按钮，则eb会持续施加至列车停车，期间司机没有对列车的驾驶权。同时atp系统将会记录本次eb行为。

有轨电车闯入禁止信号的场景如图10所示，当atp施加sb后，如果一定时间后检测到sb失效，那么会即刻施加eb。在eb减速过程中按压制动缓解按钮，是无法缓解eb的，只有当列车停车后，再按压制动缓解按钮，eb才可以被缓解。但如果atp施加sb后在sb的响应时间内列车的速度下降到合理的速度值，则atp认为sb是有效的，将会持续施加sb直至列车停车。停车后，司机可通过按压制动缓解按钮来确认并释放sb，恢复正常驾驶。

在具体实施中，对信标天线的失效行为，atp以无法确保列车定位校准的准确性，将采取立即施加eb的操作，并输出告警信号，触发蜂鸣器，以确保列车的安全。当出现单个速度里程计失效时，atp将不会触发eb，atp系统能够从剩余的两个速度传感器中继续获取速度与位移，实现对列车位置的持续推算。当出现两个或全部速度里程计失效时，列车仍能够通过信标天线读取途经的信标校准定位，但丧失了在校准位置后，持续推算位置等能力。在具体实施中，两个或全部速度传感器失效后，atp将会向输出告警信号，触发蜂鸣器，列车能够继续正常行驶30分钟，在30分钟内，司机能够停靠就近的站台来疏散乘客，当列车停车时，atp将会施加eb。如果列车行驶30分钟后仍未停车，atp将立即施加eb操作，以确保列车的安全。上述的两种失效模式，任意一种都将触发atp不可缓解的eb。一旦出现后，司机需要与控制中心联络，在人为确认安全的前提下，切除atp进入降级模式，驾驶列车回库。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。