2号线twc轨旁系统检测装置维修替代研究-成果小结

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1、2号线TWC轨旁系统检测装置维修替代研究主要研究单位：上海轨道交通维护保障中心上海工程技术大学主要研究人员：王伟、马伟杰、马子彦、施聪、陆鑫源、王诚一、研究背景（一）项目背景上海地铁二号线TWC系统是美国US&S公司开发的基于数字轨道电路的地铁信号系统的车地通信子系统，属于信号专用系统。系统中TWC信息的传输是通过环线实现的，环线铺设在站台区域、折返线等处，它是ATS系统车地通信和程序定位停车的重要设备。目前，国内外没有此类信号检测专用装置。上海地铁二号线是上海轨道交通网络中的一条重要线路。一期工程于2000年开通，并于2006年底西延伸段开

2、通通车，目前最大客流已超过百万人次，2010年，已延伸至浦东国际机场和虹桥国际机场，该系统在延伸线路中继续使用。TWC系统作为信号系统的一部分，其技术和知识产权完全归外方公司（US&S）所有。由于合同和技术保密的原因，系统供应商US&S公司并不提供系统关键技术参数，造成对系统故障的分析诊断、设备测试与维护的困难。由于没有有效的技术手段，维护人员仅凭个人的经验、想象进行排故，造成系统的维护无标准、随意性、效率低、水平低等问题。这些问题的存在，使得维护人员不能科学、有效的对系统进行维护，影响了系统的可靠性，乃至线路的正常运营。上海地铁二号线投入运

3、行以来，随着时间的推移，有些站台的发车表示器时常发生不亮的现象，有些站台每天会有十几、二十次以上没有通信，多次造成列车晚点、不停站或冲出站台。经过分析认为，这些现象的发生，问题主要集中在车地通信系统（TWC）上。目前，TWC系统的检测必须调用电客列车，费时、费钱、费力。随着二号线东延伸到浦东机场、西延伸到虹桥机场，运营里程和客运量大增，研发TWC轨旁系统检测装置，实现对轨旁信号的检测，将为系统维护提供手段，提高工作效率，降低维护成本，减少TWC故障，提高二号线运营质量。（二）立项依据及必要性该课题为上海申通地铁集团有限公司2009年科研项目，

4、2009年4月2日，申通地铁集团组织的专家评审，认为上海地铁二号线车地通信问题已经给日常检修工作带来很大困难，维修效率低，并且采购成本高、周期长，以降低维护成本，为此开展本课题研究很有必要。。二、主要研究内容（一）项目目标通过TWC轨旁系统检测装置的研发，为系统维护提供手段，提高工作效率，降低维护成本，减少TWC故障，提高二号线运营质量。提升维护的有效性，并减少由此引起的故障，使设备能够安全、可靠的运行，为二号线的正常运营提供有力的技术保障。（二）研究内容1、车地通信原理分析根据目前掌握的US&S公司设备的使用和维护资料，以及项目一期所取得的

5、成果，将车地通信检测的核心定位到轨旁以及车载信号的制式和技术参数方面。因二号线的车地通信采用感应环线通信，采用了FSK技术，其作用在轨旁的信号幅度达到20-100伏特，而车载感应环线取得的信号幅度仅有0.1-1.5伏特，其动态范围很大，频率在54kHz和64kHz，同时存在轨道电路工作时的信号干扰。因此，我们采用了美国NI公司的工业级信号采集处理设备，针对信号的动态范围大，干扰大的特点，有针对性研究信号的工作原理和技术参数，通过多次实验室验证，找到了车地通信的基本工作参数和通信过程要点，同时确定了相应的检测方法并进行了验证。在此基础上，进行了

6、相应检测软件的验证，并形成了一整套检测方法。2、技术方案确定及开发根据前期研究的成果和实验室测试情况，确定了采用NI虚拟仪器系统进行深入开发，信息传输为半双工方式，为信息从轨旁传输到车载设备时的硬件组成和连接框图，耦合板这端的硬件模拟轨旁设备，连接到环线输入端，将信号发送到环线上，TWC天线端的硬件模拟车载设备，为信号接收端，天线接收信号并传输到车载设备中进行处理。为信息从车载设备传输到轨旁时的硬件组成和连接框图，TWC天线这端的硬件模拟车载设备，此时为信号发送端，信号通过天线发出，感应到环线上，耦合板这端的硬件模拟轨旁设备，此时为信号接收端

7、，从环线接收信号后传输到轨旁设备进行处理。模拟车载的信号检测装置安装在轨道小车上，天线按照标准车辆装载高度进行放置，轨道小车可在轨道上前进后退，小车上设备采用UPS加电池的供电方式，安装在小车上的天线高度可通过调节杆进行调节，可测量天线不同高度时信号接收情况。模拟轨旁的信号检测设备放置在轨旁耦合板处，方便利用耦合板发送信号。3、实验室系统搭建，实验室测试检测装置样机制作的同时，进行了实验室建设工作，在实验室搭建了标准的耦合环线，钢轨，轨道电路以及车地通信装置，同时制定了相应的实验方案，首先测试验证方法的可行性，然后检测各种工程使用的参数等信息

8、。利用检测装置测试功率放大器不同功率情况下模拟车载设备信号接收强度，测量了天线不同高度及发送信号不同电压时，模拟车载设备接收信号的强度。4、现场测试及样机改进试制经