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1、城市轨道交通的列车定位技术论文.freelm×105mm×2mm中空的铝质矩形方管,在其顶部每隔60mm开有窄缝,采用2.715GHz的连续波频率通过裂缝耦合出不均匀的场强,对连续波的场强进行采集和处理,并通过计数器确定列车经过的裂缝数,从而计算出列车走行的距离,确定列车在线路中的位置。裂缝波导除了传输用于裂缝计数的2.715GHz的连续波频率外,主要用于车地信息交换的传输通道,车地通信的载频范围为2.4～2.4853GHz,该频段内的微波信号沿波导均匀辐射。图3裂缝波导信息传输原理图图4裂缝波导定位原理2.4电缆环线定位技术在整个轨道线路沿线铺设电缆环线,电缆环线位
2、于轨道中间,每隔一定的距离交叉一次。列车经过每个电子工程师电子技术应用图5利用电缆环线对列车定位的原理图电缆交叉点时通过车载设备检测环线内信号的相位变化(相位变化原理见图6)。并对相位变化的次数进行计数,从而确定列车运行的距离,达到对列车定位的目的。图6环线交叉点相位变化原理2.5无线扩频通信定位技术利用无线扩展频谱通信技术确定列车在线路中的位置借鉴了军用定位技术。利用车站、轨旁和列车上的扩频电台;一方面通过这些电台在列车与轨旁控制室之间传递安全信息,另一方面也利用它们对列车进行定位。轨旁电台的位置是固定不变的,并经过精确测量。所有的电台都由同步时钟精确同步。轨旁计算
3、机或车载计算机利用不同电台传输信息的时间延时可以精确计算出列车的位置。图7AATC系统框图图7为基于无线扩频通信的列车定位系统原理图。由分布的电台构成无线通信网,多数情况下,站间可以被无线电可靠地覆盖,而且有冗余。这种冗余是一种自愈式的结构,当其中一个电台故障时,系统可以重新组织,并自动报告故障电台位置或编号,不会影响通信和对列车的控制。通常一个电台的信息会有两个甚至三个电台接收,扩展频谱技术最初是为军事应用设计的,具备在恶劣电磁环境下可靠传输的能力。每隔0.5s可对每辆列车的位置进行检测,对列车定位的精度可达±5m。3车载列车定位技术车载定位设备主要采用安全型编码里
4、程计。编码里程计通过编码盘与轮轴耦合,驱动一个或多个装在编码盘四周的光电传感器。这些传感器产生一个和速度成比例的脉冲序列,车载设备通过采样电路得到列车运行的速度和距离。图8是编码里程仪测距原理图。图8编码里程仪测距原理列车车轮运动一周,编码里程计输出64个或128个脉冲。列车车轮运动一周,编码里程计输出的脉冲数越多,测速和?或测距精度越高。列车运动速度=单位时间内编码里程计输出的脉冲数×(Π5编码里程计每周输出的脉冲数)列车运动距离=编码里程计输出的脉冲数×(Π5编码里程计每周输出的脉冲数)式中5为列车车轮的直径。由于列车周而复始地运动,车轮轮径不断磨损,目前城市轨道
5、交通系统中允许列车车轮的轮径范围为840mm～770mm,因此(是个变量,要定期或不定期地进行修正。利用车载编码里程计确定列车运行的距离还需要考虑列车运动过程中车轮的空转和打滑。实际工程应用中,可以采用信标、轨道电路分界点、电缆环线等手段传送给列车绝对位置标识,这些标识在线路中的位置是固定不变的,并经过精确测量。车载设备接收到这些标识后,对车载里程计的测距误差进行修正。通常车载里程计只给出列车对应地面某个标识的相对距离,保证列车在线路中运行时,车载定位设备的距离测量不会有大的积累误差。4结束语利用各种技术手段确定列车在线路中的位置、对列车进行精确定位的目的是对线路中所
6、有的列车进行统一管理,确保各列车之间安全运行的最小间隔,保证列车运行的安全;同时,通过统一的调度和管理,保证线路中运营列车的均匀分布。本文介绍的各种定位技术在城市轨道系统中均有成功应用的实例,具体系统中采用何种定位技术,取决于对线路运输能力的要求。通常,城市轨道交通系统中需要综合运用多种定位技术。如广州地铁一号线,正线上采用数字轨道电路,车站加装精确同步环线,利用车载编码里程仪经过轨道电路和环线的同步后的距离数据,实现列车的自动驾驶。除了本文介绍的各种列车定位方法,还有其它各种列车定位技术,如采用雷达测速、测距的定位方法,采用计轴设备确定列车位置的技术,大铁路上还可以
7、采用GPS、GMS2R等技术对列车进行定位,GSM2R是国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准协会(ETSI)为欧洲新一代铁路开发的无线移动通信技术标准。随着计算机技术和通信技术的发展,相信将有越来越多技术含量更高的先进列车定位技术问世。参考文献1吴汶麒主编.城市轨道交通信号与通信系统.中国铁道出版社,19992蔡爱华,季锦章.地铁信号系统的现状和发展趋势.电子工程师,2000,5
