控制线原理及其在ATC系统中的应用

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1、控制线原理及其在ATC系统中的应用学号：0207456姓名：樊超摘要：介绍了控制线的基本概念和组成，并结合津滨轻轨信号工程实际论述了其在城市轨道交通列车自动控制系统中的应用。关键词：控制线；列车自动控制；速度；距离．Abstract:Thispaperpresentedthebasicconceptandprincipleofcontrollineanddescribeditsapplicationinurbanmasstransitincombinationwiththepracticalengineeri

2、ngofTianjin-Binhaimasstransitproject．Keywords:controlline；AutomaticTrainControl(ATC)；Speed；Distance．控制线(Controlline)理论是信号系统实现对列车精确速度控制和间隔控制的核心技术。目前国内对于控制线理论的研究和工程应用尚处于起步阶段，本文基于津滨(天津一塘沽)轻轨信号系统工程实践在这方面进行探讨。1、控制线的基本概念轨旁ATP子系统不但需要采集控制范围内的相关动态信息，包括运行方向、所有轨道电路状态(

3、占用或出清)、信号开放条件及相应道岔位置，还需要采集其他与运行有关的静态信息，如线路信息(坡度、限速等)、车辆牵引制动性能参数等。轨旁系统将根据所采集到的数据信息，遵照一定的控车模式，生成控制范围内的所有轨道区段上所允许的与运行有关的数据(包括线路速度、目标距离、目标速度等)，并以钢轨作为传输通道，经过数字编码调制，按照划分区段实时发送数据。当列车运行至任一区段时，都可以由列车上的接收线圈接收到在这个区段轨道电路上的数据。车载ATP子系统将在车内连续显示容许的速度信号，实现列车精确的速度和间隔控制。不同区段发

4、送的控制线数据存在一定的联锁逻辑关系，由轨旁子系统的控制计算机集中运算和控制。1.1控制线分类按照控车模式，控制线可以简单划分为阶梯式控制线和模式曲线控制线2类。假定前提条件：列车初始速度为50km/h；闭塞分区长度为500m。在采用阶梯式控制线的系统中，轨道区段只能按照制动性能最差的列车的最大安全制动距离划分闭塞分区。由于采用的是模拟轨道电路，因此在每个分区范围内，传输给车载ATP子系统的信息只有本区段的速度等级(与轨旁色灯信号机显示相对应)，在列车追踪间隔中还需要预留保护区段。列车速度控制只能采用简单的阶

5、梯方式，列车运行间隔及运行舒适度均受到限制，无法满足轨道交通的运行需要。目前我国国铁信号系统中多采用该种方式，与国际先进水平有较大差距。在采用模式曲线控制线的系统中，由于采用了数字编码轨道电路，轨旁ATP子系统向车载ATP子系统提供的信息量成倍增加，列车之间的安全间隔是基于目标速度、目标距离、制动曲线和列车所在线路段信息而实时动态计算出来的。由于列车定位精度得到提高，后续列车可以根据该线路段允许速度最大限度地靠近先行列车，因此可以满足城市轨道交通高精度、小间隔的运行需要，得到广泛应用。但这类信号系统目前均由国

6、外厂商提供。我们对控制线的研究就是基于这种控制方式展开的。控制线的最终用途在于实现对列车速度的连续、精确、实时控制。模式曲线的生成是由车载ATP子系统基于轨旁ATP子系统控制线所提供的动态数据，结合事先固化在车载ROM存储器中的线路固定数据而动态生成的。讨论列车速度控制的数学模型，可以加深对控制线作用的认识。1.2基本信息如图１所示，假定列车距目标点的距离为S，列车的减速度为b，目标点的允许速度为，列车的允许速度为，列车运行到目标点的时间为T，则满足以下运动方程。（1）消去变量后：（2）在=0时：（3）根据公

7、式（３）即可以生成列车的速度控制曲线，当然这只是在理想条件下得到的。在工程实践中还要考虑线路限速、坡度、车辆阻力、牵引制动性能等因素的影响，这些因素都会转化为加权因子引人到列车速度控制方程中，但基本原理一致。控制线包含的动态信息通过数字编码轨道电路进行传输，由车载信号接收传感器感应至车载ATP子系统进行处理。在津滨轻轨信号工程中，采用美国USS公司提供的MICROLOKⅡ信号控制系统，包括AF904数字编码轨道电路，可以向车载ATP子系统不间断发送总计35bit的有效控制线信息。有效信信息定义如表：其中直接或

8、间接与控制线相关的信息位(粗体表示)占到29bit。这些信息位均采用二进制编码实现，并且以数据库文件形式固化在程序ROM中，直接通过数据指针进行调用。AF904数字编码轨道电路系统代表了国际同类系统的先进水平，具备网络化、冗余化、数字化的典型技术特征。任一区段的发送、接收单元都可视为一个网络节点，通过内部网络安全通信获取控制计算机发送的控制线信息。2、控制线的内容及编制逻辑在已建立并锁闭运行方向的情