PMTP（Point Magnet Train Protection）

PMTP
	Point Magnet Train Protection
系统信息
中文名称	点式磁感列车防护系统
缩写	PMTP
类型	点式触发式连续监督列车防护系统
状态	在用
所属国家	Einsenland Republik
开发者	国家铁路技术总局 / 铁路装备制造企业
前代系统	传统点式列车防护系统
后继系统	CLTCS
核心功能	速度监督、信号确认、冒进防护、位置校准、危险点保护

PMTP（Point Magnet Train Protection，中文：点式磁感列车防护系统）是埃森兰铁路网中使用的标准列车防护系统之一。该系统通过轨旁磁铁与车载计算机协同工作，实现列车运行中的速度监督、信号确认、停车防护、越信号授权运行及位置校准等安全功能。

与传统仅在磁点处进行离散防护的点式系统不同，PMTP 采用车载线路数据库架构：铁路线路的主要运行参数（包括线路限速、坡度、信号机位置、危险点位置、停车点、道岔限速等）预先储存在车载计算机中。列车在运行过程中，通过轨旁磁铁提供的状态信息与位置修正信息，结合车载数据库持续计算允许速度与制动曲线，并实时监督列车运行状态。

因此，PMTP 在技术上属于一种以点式触发为基础、以车载数据库为核心的连续速度监督系统。

一、系统定位

1.1 功能定位

PMTP 的主要功能包括：

列车实时速度监督
限制信号接近防护
冒进信号自动防护
越信号授权低速运行控制
位置识别与校准
危险点接近控制
基于线路数据库的制动曲线监督

1.2 系统特征

PMTP 具有以下主要技术特征：

轨旁点式触发：通过磁铁向列车发送关键事件信息；
车载连续监督：在两个磁铁之间持续计算允许速度；
线路数据库驱动：依靠车载数据库掌握线路几何与运行规则；
位置校准机制：通过定位磁铁修正列车位置；
模式化制动监督：依据列车类别与制动能力采用不同监督模式；
失效安全设计：在异常情况下优先进入更保守状态。

1.3 技术层级

在埃森兰铁路列控体系中，PMTP 属于：

普速铁路标准列车防护系统
中高速干线基础防护系统
CLTCS 之下的主要运行安全系统

其定位高于传统离散点式防护系统，但低于具备完整连续行车许可功能的 CLTCS。

二、系统架构

PMTP 由以下部分组成：

地面设备
车载设备
司机界面
线路数据库

2.1 地面设备

PMTP 地面设备以轨旁磁铁为核心。

2.2 车载设备

车载设备通常包括：

磁铁接收线圈
速度与里程测量模块
车载安全计算机
制动接口模块
司机显示与操作单元（DMI）
事件记录装置

2.3 线路数据库

线路数据库（Line Data Database）为 PMTP 的核心基础之一。其内容通常包括：

线路里程信息
各区段最高允许速度
坡度变化
信号机位置
道岔位置与限速
停车点位置
危险点位置
特殊限制区段
强制紧急制动区段

PMTP 在运行时会持续将列车当前位置与数据库中的线路信息进行匹配，从而计算列车的目标速度与允许速度曲线。

三、轨旁磁铁系统

PMTP 使用三类标准磁铁。

3.1 监控磁铁（1000 Hz）

监控磁铁（Monitoring Magnet）在激活时发出1000 Hz信号。

其主要用途为：

对接近限制信号的列车实施司机确认；
激活受限运行监督；
启动车载制动曲线监控。

触发逻辑

当列车通过已激活的 1000 Hz 监控磁铁时：

司机必须在规定时间内确认；
PMTP 启动对应的监督模式；
车载计算机根据线路数据库显示目标限速；
列车必须沿允许速度曲线减速。

若司机未及时确认，则系统立即触发紧急制动。

3.2 冒进信号保护磁铁（500 Hz）

冒进信号保护磁铁（Signal Overrun Protection Magnet）在激活时发出500 Hz信号。

其功能为：

对停车信号（Ms0）提供越过保护；
防止列车未经许可越过禁止信号；
在发生信号冒进时立即实施紧急制动。

触发逻辑

当列车在未授权状态下通过已激活的 500 Hz 磁铁时，PMTP 判定为冒进信号，并立即触发：

紧急制动（Emergency Brake）

该逻辑不需要司机确认，属于最高优先级强制安全干预。

3.3 定位磁铁

定位磁铁（Positioning Magnet）为永久激活状态，用于向车载计算机提供线路位置校准信息。

布置方式

通常在两个信号机之间设置两块定位磁铁，用于：

修正列车里程累计误差；
校正数据库位置匹配；
提高速度曲线计算精度；
确保停车控制与信号接近控制的准确性。

功能特点

定位磁铁本身不直接触发司机操作或制动，但其对 PMTP 的持续监督能力至关重要。

四、运行原理

4.1 平时行车

在正常运行中，PMTP 持续监督列车速度。

其工作过程如下：

车载计算机通过里程与定位磁铁确定列车位置；
根据当前位置读取线路数据库中的限速、坡度与危险点信息；
实时计算允许速度与目标速度；
将列车实际速度与允许值比较；
必要时发出警告或实施制动。

因此，即使在未触发监控磁铁时，PMTP 仍持续处于主动速度监督状态。

4.2 受限信号接近

当列车接近限制性信号（例如单黄灯）时，对应的 1000 Hz 监控磁铁将被激活。

此时 PMTP 的工作过程为：

列车通过 1000 Hz 监控磁铁；
系统发出声光警报；
司机须在 3 秒内确认；
确认后系统进入信号接近监督模式；
对应目标限速标志显示在速度表（Speed Gauge）上；
PMTP 根据线路数据库与制动曲线监督列车减速；
司机需将列车控制至停车信号前停车。

4.3 信号开放后的解除

若停车信号变为允许信号（例如Hs1），则列车可继续运行。

流程如下：

司机启动列车；
列车通过前方信号机；
1000 Hz 监督标志消失；
司机按下缓解按钮；
PMTP 解除受限监督状态；
列车恢复正常加速。

4.4 越信号授权运行

若需在授权情况下越过停车信号（Ms0），则允许司机使用超驰控制（Override）。

流程如下：

获得合法授权；
司机按住超驰控制；
列车越过 Ms0；
PMTP 允许列车在低速条件下通过；
列车速度必须保持在30 km/h 以下。

超驰状态仅用于受控越信号运行，不得用于规避正常防护逻辑。

五、运行模式

PMTP 根据列车类型与制动能力设置不同监督模式。

5.1 模式分类

模式	名称	说明
P	Passenger / Fast Mode	高制动性能旅客列车模式
M	Mixed / Medium Mode	一般列车模式
H	Heavy Mode	重载/低制动性能列车模式

5.2 模式用途

不同模式用于反映列车不同的：

制动能力
质量等级
运行用途
减速度特性

其核心区别体现在受限监督开始时的显示速度阈值与制动曲线严厉程度。

六、司机确认逻辑

6.1 基本确认规则

当列车通过已激活的 1000 Hz 监控磁铁时，司机必须在3 秒内完成确认。

定义：

$t_{0}$ ：触发监控磁铁时刻
$t_{c}$ ：司机确认时刻
$Δ t_{a c k}$ ：允许确认时间窗口

则确认条件为：

$t_{c} - t_{0} \leq Δ t_{a c k}$

其中：

$Δ t_{a c k} = 3 s$

若：

$t_{c} - t_{0} > 3 s$

或司机未确认，则系统立即触发紧急制动。

6.2 未确认动作

若司机未在规定时间内确认，PMTP 判定为：

司机未响应限制信号；
存在冒进或危险接近风险。

系统动作：

立即紧急制动

七、速度监督逻辑

7.1 基本监督

PMTP 持续比较：

$V_{a c t}$ ：列车实际速度
$V_{p e r m}$ ：当前位置允许速度

基本条件为：

$V_{a c t} \leq V_{p e r m}$

若：

$V_{a c t} > V_{p e r m}$

则系统进入超速处理逻辑。

7.2 一般超速处理

在通常区段中，若列车超出允许速度：

系统先发出警告；
若超速达到一定阈值，则直接紧急制动。

根据当前规则：

$V_{a c t} - V_{p e r m} \geq 20 km/h$

时，系统立即触发：

紧急制动

7.3 特殊区段处理

在特定高风险区段中，PMTP 可设置为零容忍超速区段。

此类区段通常包括：

道岔群
站内危险咽喉区
终端线接近区
特定坡道
临时施工限速区
高风险信号接近区

在这些区段内，一旦超速即直接触发紧急制动。

即：

$V_{a c t} > V_{p e r m} \Rightarrow E B$

其中 $E B$ 表示紧急制动。

八、受限信号监督

8.1 单黄灯触发

当信号机显示单黄灯时，其对应的 1000 Hz 监控磁铁被激活。

列车通过后：

司机需在 3 秒内确认；
速度表上出现监督限速标志；
PMTP 启动接近停车信号的减速监督。

8.2 限速标显示逻辑

确认后，限速标会出现在速度表上，并按照对应制动曲线向下移动。

不同监督模式下，限速标首次出现的速度如下：

模式	限速标出现速度
P 模式	180 km/h
M 模式	165 km/h
H 模式	155 km/h

这表示：

P 模式允许较高接近速度；
H 模式要求更早开始保守减速；
车载计算机会根据模式采用不同制动监督参数。

8.3 接近停车信号

在正常情况下，监督限速标会持续下降，直到：

$20 km/h$

此时司机应继续控制列车减速，并在Ms0 前停车。

停车要求

司机应确保列车：

不越过停车信号机；
不进入受保护冲突区；
不触发 500 Hz 冒进保护磁铁。

8.4 越过停车信号

若列车未经授权越过 Ms0，则会触发 500 Hz 冒进信号保护磁铁。

系统动作：

立即紧急制动

九、超驰运行

9.1 功能

超驰运行（Override）用于在合法授权条件下越过停车信号。

适用情形包括：

调度授权越信号
故障信号处置
特殊调车或救援作业
区间故障处置

9.2 操作规则

司机需：

获得正式授权；
按住超驰控制；
以低速越过 Ms0；
保持受控运行状态。

9.3 速度限制

超驰运行期间，列车速度必须满足：

$V_{a c t} \leq 30 km/h$

若超过该速度，系统应实施制动或报警（视系统实现规则而定）。

十、制动曲线计算

PMTP 的减速监督采用基于线路数据库与列车模式的制动曲线计算。

10.1 基本制动距离公式

理想匀减速制动距离：

$s = \frac{v^{2}}{2 a}$

其中：

$s$ ：制动距离（m）
$v$ ：初始速度（m/s）
$a$ ：平均减速度（m/s²）

若速度以 km/h 表示，则：

$v = \frac{V}{3.6}$

因此：

$s = \frac{{(\frac{V}{3.6})}^{2}}{2 a}$

10.2 考虑目标速度的减速距离

若列车需要从当前速度 $V_{0}$ 减速至目标速度 $V_{t}$ ，则所需距离为：

$s = \frac{v_{0}^{2} - v_{t}^{2}}{2 a}$

换算后可写为：

$s = \frac{{(\frac{V_{0}}{3.6})}^{2} - {(\frac{V_{t}}{3.6})}^{2}}{2 a}$

10.3 考虑反应时间

若考虑司机操作与系统延迟时间 $t_{r}$ ，则总减速距离为：

$s_{t o t a l} = v t_{r} + \frac{v^{2}}{2 a}$

其中：

第一项为反应距离；
第二项为纯制动距离。

10.4 安全监督距离

PMTP 监督曲线设计时，应满足：

$d_{s a f e} \geq s_{t o t a l} + s_{m a r g i n}$

其中：

$d_{s a f e}$ ：可用安全距离
$s_{m a r g i n}$ ：安全裕度

10.5 安全裕度

安全裕度通常用于覆盖：

粘着条件变化
坡度影响
列车质量波动
制动性能偏差
里程误差

可定义为：

$s_{m a r g i n} = k \cdot s_{t o t a l}$

其中：

$k = 0.10 \sim 0.30$

即增加 10%～30% 的保守余量。

十一、位置校准与数据库匹配

11.1 位置计算

PMTP 通过以下信息确定列车位置：

轮径/速度里程测量
定位磁铁校准
线路数据库匹配

11.2 定位磁铁作用

由于单纯依靠里程测量可能出现累计误差，因此定位磁铁用于：

周期性校准列车位置
确认列车所在线路区段
保证限速点与信号机位置计算正确

若定位磁铁信息与数据库匹配异常，PMTP 应进入更保守监督状态。

十二、安全原则

PMTP 的设计遵循以下安全原则：

12.1 失效安全

若系统无法确定安全运行状态，则应默认进入更严格监督或制动状态。

12.2 司机主导，系统兜底

司机仍为列车直接操作者，PMTP 的作用是：

防止遗漏信号
防止超速
防止危险点冒进

12.3 数据驱动安全

由于 PMTP 依赖车载数据库，因此：

数据准确性为系统安全基础；
线路改造后必须同步更新数据库；
数据版本管理必须纳入安全流程。

十三、系统限制

PMTP 虽然具备连续监督能力，但仍存在以下限制：

不具备完整连续式行车许可传输功能；
仍依赖轨旁磁铁触发关键信号事件；
对数据库完整性依赖较高；
对定位精度与测速精度有较强要求；
在线路临时变更频繁时维护负担较大。

因此，在更高密度、更高速度或更复杂调度场景下，通常需使用 CLTCS。

十四、与 CLTCS 的关系

CLTCS 是埃森兰铁路的高级连续列控系统。

PMTP 与 CLTCS 的主要区别在于：

项目	PMTP	CLTCS
信息触发	轨旁磁铁 + 车载数据库	连续通信 + 实时许可
位置修正	定位磁铁	连续位置管理
行车许可	依赖固定信号与数据库	可动态下发
监督方式	连续速度监督	连续目标距离与速度监督
适用线路	普速/中高速干线	高速/高密度主通道

PMTP 可视为埃森兰铁路由传统点式防护系统向连续列控系统过渡的重要技术阶段。

十五、参考参数（当前设定）

项目	数值
监控磁铁频率	1000 Hz
冒进保护磁铁频率	500 Hz
定位磁铁状态	永久激活
司机确认时间	3 s
一般超速紧急制动阈值	+20 km/h
超驰运行最高速度	30 km/h
P 模式限速标出现速度	180 km/h
M 模式限速标出现速度	165 km/h
H 模式限速标出现速度	155 km/h
接近停车时限速标最低值	20 km/h

十六、总结

PMTP 是埃森兰铁路网中一套以轨旁磁铁为触发手段、以车载线路数据库为核心的列车防护系统。其通过持续速度监督、1000 Hz 监控确认、500 Hz 冒进防护及定位磁铁位置校准等机制，实现对列车运行全过程的安全约束。

与传统点式列车防护系统相比，PMTP 已不再仅仅依赖单个磁点触发后的离散判断，而是能够在运行过程中持续计算列车与线路条件之间的安全关系，因此具有更高的防护能力与运行一致性。

在埃森兰铁路技术体系中，PMTP 构成了普速及中高速线路运行安全的核心基础，并为更高级的 CLTCS 提供制度与技术上的衔接基础。

参见

Railway System of Einsenland

PMTP
Point Magnet Train Protection
系统信息
中文名称	点式磁感列车防护系统
缩写	PMTP
类型	点式触发式连续监督列车防护系统
状态	在用
所属国家	Einsenland Republik
开发者	国家铁路技术总局 / 铁路装备制造企业
前代系统	传统点式列车防护系统
后继系统	CLTCS
核心功能	速度监督、信号确认、冒进防护、位置校准、危险点保护