基于多传感器融合的列车测速定位方法

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使命：加速中国职业化进程

摘要以信息融合技术为基础，研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统; 通过列车打滑试验，验证和分析该测速定位系统的空滑检测和误差补偿能力。关键词城市轨道交通基于通信的列车运行控制多传感器融合列车测速定位北京地铁亦庄线 1 研究背景基于通信的列车控制系统( CBTC) 是一种连续的自动列车控制系统，它利用高精度的列车定位( 不依赖于轨道电路) ，采取双向连续、大容量的车地数据通信，依靠车载、地面的安全功能处理器来加以实现。高精度的列车定位技术是 CBTC 系统的关键技术之一，列车位置和速度信息是移动闭塞、列车运行控制的重要参数，精确的列车位置和速度信息能有效地提高行车效率和安全度。在城市轨道交通系统中，列车需要交替运行在地下和地上，运行环境比较复杂，单独依靠一种测速定位技术很难获得高精度的列车位置和速度信息。因此，研究多传感器融合技术，就能够结合不同传感器的优点，弥补各自的缺点，通过冗余互补提供更加可靠、精确的列车速度和位置信息。 1． 1 测速定位技术测速定位通过不断测量列车的运行速度、对列车的即时速度进行积分的方法，得到列车的运行距离，辅助其他定位方法( 如查询-应答器定位、电子地图匹配) 来获取列车的位置信息。下面对几种主要的测速测距方法进行分析比较。 1) 脉冲转速传感器( odometer) 是通过列车车轮转动产生数字脉冲，输出脉冲信号通过信号处理后，可直接输入微处理器进行计算，得到高测量精度的速度、距离信息。 2) 多普勒雷达( Doppler radar) 依靠雷达向地面发射的信号，检查雷达回波频率与发射信号频率的不同，根据多普勒效应计算列车的运行方向和速度，再对列车的速度进行积分，得到列车的运行距离。 3) 航位推算系统( dead reckoning ，DR) 在航天、航空和航海领域得到广泛应用，航位推算系统一般使用惯性传感器作为航向传感器和位移传感器，具有不与外界发生光电联系和不受气候条件限制的特点。随着惯性传感器的民用普及和成本降低，它成为列车测速测距的一种可选方案。脉冲转速传感器技术的发展已经相对成熟，在实际应用中实现比较简单，能提供高精度、数字化的速度和距离信息，因此近年来得到了广泛应用。但是，由于以车轮转动作为采集对象间接获取列车速度，车轮磨损产生的轮径变化、运行过程中的空转和滑行会产生较大的误差。雷达和航位推算系统是直接测量列车速度和距离的方式，不存在车轮磨损、空转、滑行等造成的误差。但是，多普勒雷达测速方法比较复杂，需要考虑雷达校正、不同地面反射系数等问题; 航位推算系统受到传感器本身温漂、敏感度等的影响，在短时间内测量具有较高的精度，但长时间使用会导致较大的累积误差，因此在使用航位推算系统进行列车测速定位时，需要解决累积误差的补偿问题。

1． 2 多传感器信息融合方法多传感器的信息融合要完成同源、同质、非同源、非同质的测量信号融合，需要多领域融合算法的支持。现有的融合算法基本可以分为随机类方法和人工智能类方法: 随机类方法包括加权平均、Kalman 滤波、Bayes 概率推理法、Dempster-Shafer 证据推理、小波变换等，是多传感器融合最常用的方法; 人工智能类方法有模糊逻辑推理、神经网络方法等。目前，已有研究人员将人工智能类方法引入随机类方法，如神经网络与 Kalman 滤波结合、神经网络与小波变换结合等，以解决随机类方法在不确定性推理上存在的一些缺陷。 2 CBTC 列车多传感器融合测速定位研究尽管基于多传感器信息融合的列车定位方法能够融合多种传感器的信息，获得列车的速度和位置信息，但实际采

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用的传感器种类和数量并非是多多益善。因此，本研究根据列车定位子系统的应用背景，提出了一种以速度传感器为核心传感器、多传感器信息融合的列车定位方法。该方法主要针对以下 3 个方面的问题: 1) 空转滑行的检测能力及速度补偿问题。车轮的空转和滑行是速度传感器产生较大误差的原因之一，通过雷达和 DR 信息的检查和融合，降低空转和滑行带来的误差。 2) 轮径修正问题。列车在运行中车轮的磨损和形变是产生速度传感器较大误差的另一个原因，通过雷达和 DR 信息的检查和融合，降低轮径变化带来的误差。 3) 绝对位置信息的修正问题。根据线路数据库信息( DB) ，进行类似应答器定位的位置修正，减少位置信息的累积误差。在实际 CBTC 列车运行控制系统中，所用传感器的种类和数量需要考虑实际线路的需求、环境、成本、列车结构等因素，选择合适的多传感器融合测速定位方案。本研究以速度传感器 Odo 为核心，设计了多传感器融合模型，通过融合雷达和 DR 的信息，实现列车的测速定位功能，如图1 所示。通过节点 N1空转滑行检查和补偿、节点和 N2轮径校正节点融合，消除速度传感器的误差;将校正后的速度传感器信息与雷达和 DR 速度信息在N3速度与信息估计节点融合，计算出列车的实际速度;然后将计算出的速度信息与雷达和DR 距离信息在N4距离信息估计融合，计算出列车走行距离; 最后通过 N5位置信息修正节点，将距离信息与 DB 融合，修正列车位置。上述模型可根据实际线路的测速定位精度需求、综合成本，既可以同时使用雷达和 DR ，也可以简化模型，单独使用雷达或者 DR 。DR 能够修正雷达在列车低速运行时测量精度较低的缺点，雷达能够修正 DR 在列车长时间运行时的累积误差。

3 实际应用效果本研究以上述模型为基础，设计了多传感器融合的列车测速定位系统。该系统以2 个冗余速度传感器为核心，融合了1 个雷达、1 个由陀螺和加速度计组成的航位推算系统，在实际打滑实验中加以验证，如图2 所示。

列车在撒过润滑剂的轨道上加速至一定速度后采取紧急制动，安置在列车不同轮对上的速度传感器ODO1和 ODO2发生不同程度的打滑; 通过将雷达和DR 速度信息与速度传感器的 ODO1和 ODO2速度信息进行融合，得到 SPD-ATP 列车的实际速度曲线，消除了列车车轮打滑产生的误差。表 1 为列车进行打滑时间时采集的信标间距离测试结果，可见在发生打滑情况下，列车距离信息的测定在可容许的范围内，有效地保证了列车定位的精度。

4 结语多传感器融合测速定位研究适合于列车定位方法中的多传感器信息融合结构。根据轨道交通的特点，需要合理选择传感器的组合，研究解决当前列车定位方法中固有的问题。单一的测速方式缺乏抗干扰性，偶然的故障可能会导致整个系统无法正常工作; 而多传感器融合测速定位系统是一个冗余系统，当多传感器融合中的某一传感器失效时，其余传感器仍可以降级工作，保证了列车运行控制故障-安全的特性。对于多传感器融合列车测速定位，还需要进一步研究系统

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的融合方法和更加灵活的融合结构，提高融合系统的自适应性和抗干扰性，设计可配置的多传感器融合模型，根据实际线路提供更加可靠、经济和高效的解决方案。

磁悬浮列车主要由悬浮系统

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，见图3。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。悬浮系统：目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

火车测速

高铁测速方法： 1、使用高铁测速雷达，一种用于铁路客运或货运车辆监测的终端设备，通过检测铁路线路上的行驶车辆，向驾驶员或调度员提供车辆的实时速度、以及距监测设备的实际距离信息，从而提示其控制车辆行驶速度，防止碰撞发生。 2、轮轴脉冲转速传感器转速传感器的种类很多，有磁电式、光电式、离心式、霍尔式等转速传感器。其中轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为： V=πDn/3.6 式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。 3、惯性加速度传感器加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力是物体在加速过程中作用在物体上的力，可以是常量或变量。一般加速度传感器根据压电效应原理工作，加速度传感器利用其内部由于加速度造成的晶体变形产生电压，只要计算出产生的电压和所施加的加速度之间的关系，就可将加速度转化成电压输出。还有很多其他方法制作加速度传感器，如电容效应、热气泡效应、光效应，但其最基本的原理都是由于加速度使某种介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。轮轴脉冲转速传感器也存在一定缺陷：即车轮空转或打滑会使列车速度的测量结果存在误差，为解决此类问题，在列车车轴上加装一个加速度传感器，配合脉冲转速传感器使用。该方式工作原理：在列车打滑期间，把机车的内加速度作为测速的信息源，该信息与车轮旋转的状态等信息不相关，而在其余工作时间仍用轮轴脉冲传感器测速，所以该方式称为基于惯性加速度传感器的测速。在车轮打滑时，由加速度传感器测得加速度及车轮打滑前加速度的倾斜分量，而计算出车轮打滑时的列车运行加速度，再将该值积分即得车轮打滑时列车实时运行的速度。

磁浮列车原理

磁浮列车原理principle of maglev 1.磁浮列车是一个系统。在该系统中，车辆利用车载超导磁铁和地面线圈之间产生的电磁吸力或斥力从导轨（相当于传统铁路的轨道）上浮升起来。 Maglev is a system in which the vehicle runs levitated from the guideway (corresponding to the rail tracks of conventional railways) by using electromagnetic forces between superconducting magnets on board the vehicle and coils on the ground. 2.与传统的轮轨铁路不同，磁浮列车主要是依靠无接触的电磁力、而非机械力来实现支承、导向、加速和制动功能。 Different from conventional wheel-on-rail system, the Transrapid accomplishes the functions of support, guidance, acceleration and braking by using non-contact electromagnetic instead of mechanical force. 3.由于列车运行中几乎没有机械接触，因而运行起来噪声较小，时速却可高达500公里。 Because there is almost no mechanical contact Transrapid can run with lower noise, but relatively higher speed up to 500 km/h. 4.磁悬浮系统依靠列车上的电磁铁和导轨中的磁铁定子之间的吸力工作。 The magnetic levitation system is based on the power of attraction between the electromagnets in the vehicle and the ferromagnetic stator packs in the guideway. 5.跟传统列车不同，磁浮列车的驱动系统不安装在车辆上，而是在导向轨中。 In contrast to the conventional trains, the propulsion system for the Transrapid is not mounted in the vehicle but in the guideway. 6.导轨上的长定子线性电机被分成区段，各区段均有独立开关，只有列车通过该区段时才有电力供应。 The long-stator linear motor in the guideway is divided into segments which are individually switched on and off, with power only being supplied to the given segments as the train passes. 7.电子控制的磁浮磁铁贯穿车辆的两侧，这些磁铁使车辆被吸往安装在导轨下放的磁铁定子元件。 Electronically controlled support magnets located on both sides along the entire length of the vehicle pull up to the ferromagnetic stator packs mounted to the underside of the guideway. 8.贯穿车辆两侧的导轨磁铁使车辆水平悬浮在轨道上。 Guidance magnets located on both sides along the entire length of the vehicle keep the vehicle laterally on the track. 9.电子系统可确保空隙恒定（即10毫米）。 Electronic systems guarantee that the clearance remains constant (nominally 10 mm). 10.列车浮升所需功量低于车辆空调设施所需。 To hover, the maglev requires less power than its air conditioning equipment. 11.悬浮系统由车载电池馈电，因而与驱动系统无关。 The levitation system is supplied from on-board batteries and thus independent of the propulsion system. 12.在没有外部能量输入的情况下，车辆也能悬浮达30分钟之久。而在运行过程中，车载电池可由配备于悬浮磁铁中的线性发电机充电。 The vehicle is capable of hovering up to 30 minutes without external energy. While travelling, the on-board batteries are recharged by linear generators integrated into the support

列车测速报警系统方案

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：列车测速报警系统完成期限：2016年1月8日至 2016年4月20日学习中心：选择一项。专业名称：电气自动化技术学生：计国锋学生学号：1 指导教师：斌

列车测速报警系统一、引言本次设计一种基于80C51单片机的测速报警系统，实现电动车的速度实时显示以及超速后的自行报警，并能通过反馈限制行驶速度，及时提醒过往车辆预防超速而出现危险，减少交通事故的发生，也可以通过限速装置减少因为刹车失灵而出现的部分事故，以保障驾驶人员的生命财产安全，减少损失。无论是城市还是乡村在经济的快速发展带动下，电动车数量越来越多，车速越来越快，这样对人的安全就会存在很多安全隐患还会造成威胁。正所谓“十次事故九次快”，可以看出在事故的多发中最重要的是速度问题，当然随之可见解决问题的方法最关键是要控制车的速度。本设计就是利用单片机实现电动车的超速报警。以及通过限速装置限制车辆的速度，并将以便管理。二、电路总体设计组成原理设计：（1）总体电路设计要求：系统实现的主要功能如下： 1）、实时显示电动车的形式速度； 2）、利用按键调整时间，实时显示正确的时间； 3）、当电动车超过规定的速度值时，违反情况以数据形式保存在串行储存器中，并发出声音报警，并且报警灯闪烁。（2）、系统硬件的总体设计：系统的总体结构如图1所示。它采用AT89C51单片机为主控芯片，主要有电源模块、芯片采集模块、时钟模块、LED显示模块、按键模块、报警模块、AT45DB161B串行储存器模块。其中AT89C51主要完成对外围硬件的控制以及信息处理功能；电源模块提供5V电源；信号采集模块TIL113光电耦合器将采集到的高电平转换为5V脉冲；时钟脉冲提供LED显示的实时时间；LED显示模块使用74LS273驱动数码管实现时间和速度的显示；按键模块主要用来调整时间；报警模块实现超速的声音报警和闪灯警告；反馈限速模块对速度进行设置并将速度比较并驱动限速装置进行限速，管理人员可进行取消报警。

高速铁路设备系列介绍之七——列车运行控制系统的列车测速与定位

高速铁路设备系列介绍之七——列车运行控制系统的列车测速与定位： 2008年在世界高速铁路大会上,与会代表在最后讨论中，达成一个新的共识。就是把高速铁路定义为：必须新建的专用铁路并在这个线路上开行运营时速达到250公里以上的动车组和采用了专用的列车控制系统的铁路。也就是说高速铁路有了三个标准。一是新建的专用铁路。所谓的“专用”含义就是新建客运的专用铁路。既有的铁路线跑的客车速度达到也不能算。当然也没必要、没可能在铁路线上要开行超高速度的货运列车。二是开行250公里以上的动车组列车。三是高速铁路最核心、关键的技术是铁路信号设备的新功能——列车的运行控制系统。我们知道，铁路信号原先比喻为是火车的眼睛，经过上百年的历史发展，为保证列车开行的安全和效率，铁路信号早已开始做到由机器控制和人控制相结合，已比喻成为是火车的神经系统了。但这火车的神经系统，普速铁路仅是以人控为主,机器做辅助。而高速铁路是一个电脑化的控制系统，与普速铁路相比是反过来了,机器控制优先为主,人是辅助。只有高速铁路必须要用这样一个最先进的高速列车运行控制系统,最后才能认定，这条线路是高速铁路。列车运行控制技术关键技术之一是列车的测速与定位。为确实保证列车距离与速度的安全控制，首要是及时获取列车运行中的速度与位置，测速和定位的正确程度从根本上制约着列车运行控制系统的控制正确程度，测速测距的正确程度过低，不仅会增加列车的不安全因素，并且会造成列控系统预留的安全防护距离过大，从而影响运输效率。目前有多种列车测速方式。按照速度信息获取的来历，可以把测速方式分成两大类，一类是利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法。轮轴旋转测速方法又有机电测速方式和脉冲转速传感器方式之分。有机电测速方式正处于被逐步淘汰过程中，不介绍了。脉冲转速传感器方式，其脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转一周，传感器输出一定目标的脉冲，保证脉冲的频率与轮轴的每转速度完成正比。输出脉冲经过断绝和整形后，直接输入到微处置惩罚器进行频率测量并换算成速度和走行距离。轮轴脉冲转速传感器将成为作为主要部件。由于列车在运

传感器课程设计列车测速测距系统方案

传感器原理及应用课题研究课题名称：列车测速测距系统院系：机械与电子控制工程学院专业：测控技术与仪器

目录一、各种检测方式与比较......................................... - 2 - （一）测速电机.......................................... - 2 - （二）光电式............................................ - 2 - （三） GPS............................................... - 2 - （四）航位推算系统...................................... - 2 - （五）雷达测速.......................................... - 3 - （六）未来的方向........................................ - 3 - 二、传感器的选择及安装......................................... - 3 - 三、光电转速传感器的系统设计................................... - 4 - （一）光电传感器........................................... - 4 - （二）调理电路............................................. - 5 - （三）测量系统主机部分设计................................. - 8 - ①单片机................................................ - 8 - ②程序模块设计......................................... - 10 - ③主程序流程图程序流程图............................... - 11 - ④动态显示仿真......................................... - 12 - 四、雷达部分.................................................. - 13 - （一）雷达测速系统........................................ - 13 - ①雷达测速原理及安装................................... - 13 - ②系统框图............................................. - 14 - ③环节选型............................................. - 14 - 五、修正部分.................................................. - 15 - （一）定位技术背景........................................ - 15 - （二）多传感器融合测速方法及问题.......................... - 16 - （三）修正方法............................................ - 17 - （四）列车打滑实验的传感器速度曲线........................ - 18 - 六、无线传输.................................................. - 19 - 七、电源...................................................... - 20 - 八、参考文献.................................................. - 20 - 附录A 光电传感系统总程序清单.................................. - 21 -

基于多传感器融合的列车测速定位方法

专业知识分享版使命：加速中国职业化进程摘要以信息融合技术为基础，研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统; 通过列车打滑试验，验证和分析该测速定位系统的空滑检测和误差补偿能力。关键词城市轨道交通基于通信的列车运行控制多传感器融合列车测速定位北京地铁亦庄线 1 研究背景基于通信的列车控制系统( CBTC) 是一种连续的自动列车控制系统，它利用高精度的列车定位( 不依赖于轨道电路) ，采取双向连续、大容量的车地数据通信，依靠车载、地面的安全功能处理器来加以实现。高精度的列车定位技术是 CBTC 系统的关键技术之一，列车位置和速度信息是移动闭塞、列车运行控制的重要参数，精确的列车位置和速度信息能有效地提高行车效率和安全度。在城市轨道交通系统中，列车需要交替运行在地下和地上，运行环境比较复杂，单独依靠一种测速定位技术很难获得高精度的列车位置和速度信息。因此，研究多传感器融合技术，就能够结合不同传感器的优点，弥补各自的缺点，通过冗余互补提供更加可靠、精确的列车速度和位置信息。 1． 1 测速定位技术测速定位通过不断测量列车的运行速度、对列车的即时速度进行积分的方法，得到列车的运行距离，辅助其他定位方法( 如查询-应答器定位、电子地图匹配) 来获取列车的位置信息。下面对几种主要的测速测距方法进行分析比较。 1) 脉冲转速传感器( odometer) 是通过列车车轮转动产生数字脉冲，输出脉冲信号通过信号处理后，可直接输入微处理器进行计算，得到高测量精度的速度、距离信息。 2) 多普勒雷达( Doppler radar) 依靠雷达向地面发射的信号，检查雷达回波频率与发射信号频率的不同，根据多普勒效应计算列车的运行方向和速度，再对列车的速度进行积分，得到列车的运行距离。 3) 航位推算系统( dead reckoning ，DR) 在航天、航空和航海领域得到广泛应用，航位推算系统一般使用惯性传感器作为航向传感器和位移传感器，具有不与外界发生光电联系和不受气候条件限制的特点。随着惯性传感器的民用普及和成本降低，它成为列车测速测距的一种可选方案。脉冲转速传感器技术的发展已经相对成熟，在实际应用中实现比较简单，能提供高精度、数字化的速度和距离信息，因此近年来得到了广泛应用。但是，由于以车轮转动作为采集对象间接获取列车速度，车轮磨损产生的轮径变化、运行过程中的空转和滑行会产生较大的误差。雷达和航位推算系统是直接测量列车速度和距离的方式，不存在车轮磨损、空转、滑行等造成的误差。但是，多普勒雷达测速方法比较复杂，需要考虑雷达校正、不同地面反射系数等问题; 航位推算系统受到传感器本身温漂、敏感度等的影响，在短时间内测量具有较高的精度，但长时间使用会导致较大的累积误差，因此在使用航位推算系统进行列车测速定位时，需要解决累积误差的补偿问题。 1． 2 多传感器信息融合方法多传感器的信息融合要完成同源、同质、非同源、非同质的测量信号融合，需要多领域融合算法的支持。现有的融合算法基本可以分为随机类方法和人工智能类方法: 随机类方法包括加权平均、Kalman 滤波、Bayes 概率推理法、Dempster-Shafer 证据推理、小波变换等，是多传感器融合最常用的方法; 人工智能类方法有模糊逻辑推理、神经网络方法等。目前，已有研究人员将人工智能类方法引入随机类方法，如神经网络与 Kalman 滤波结合、神经网络与小波变换结合等，以解决随机类方法在不确定性推理上存在的一些缺陷。 2 CBTC 列车多传感器融合测速定位研究尽管基于多传感器信息融合的列车定位方法能够融合多种传感器的信息，获得列车的速度和位置信息，但实际采

对磁悬浮列车运行控制系统的思考

交通运输学院运输1302班11252086 丁耀宗

对磁悬浮列车运行控制系统的思考 ——《列车运行控制系统》课程考察报告 11252086 丁耀宗1综述高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，以其快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗、易维护、无污染等优点吸引着人们的眼球。磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不同于其他列车需要接触地面，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上，比轮轨高速列车的380多公里还要快。20世纪末以来，德国、发达国家以及中国都相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。我国第一辆磁悬浮列车2003年1月开始在上海运行。磁悬浮列车的普及应用，除了硬件技术问题，首要的就是解决其控制系统的问题。高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来。目前，仅日本和德国对高速磁悬浮运行控制系统的研究技术比较成熟。 2 磁悬浮列车性能简介高速磁悬浮列车的推力是利用交流同步直线电机(LSM)的原理产生的，该电机与其对应的交流同步旋转电机结村、工作原理

基本相似。它的转子是置于列车底部的直流激励的磁极，定子为沿着线路轨道铺设的三相定子绕组，设置在地面上的变频设备在线路上可分段给定子绕组供电。当三相绕组通入三相对称正弦电流时。在气隙中便形成正弦分布并以同步速度平移的行波磁场，当磁场足够大时则吸引转子而使列车以同步速度行驶。只要安装在路边的变电所内的变频设备把电馈入长定子电缆中，在线路上就会产生使列车移动的磁场，而且频率越高，移动的速度也越大。由于一个变电所的供电能力有限，因此整个线路被分成数个供电分区，每个分区对应一个变电所，一个变电所只能给一辆列车供电。为提高系统的效率和功率因数，供电分区内的电缆又被分为一个个的小分区，只向有车运行的那个小分区供电，这样也可减小能耗，节约能源，但需要分区转换装置。供电分区供电的模式对磁悬浮列车运行控制也产生了直接的影响。 3磁悬浮列车控制系统特点需求分析磁悬浮运行控制系统的基本任务和传统轮轨列车类似，就是要根据运行计划，办理列车运行进路，保证进路正确安全；实时控制和监督列车运行速度，防止列车超速；调整列车追踪问隔，保证运行安全，提高运输效率；提供旅客服务信息，提高服务质量。这些要求在磁悬浮交通中需要由地面的运行控制系统自动完成，而在轮轨交通中这些功能主要起辅助司机驾驶的作用。基于磁悬浮列车的上述特点和工作原理，其列车运行控制系统必须满足以下几点基本要求：

浅析列车测速设备工作原理与维护

浅析列车测速设备工作原理与维护【摘要】随着我国城市化进程的加快，城市人口和机动车的快速增加已大大超过城市交通基础设施的最大承受能力，城市交通问题已经严重影响城市功能的发挥和城市的可持续发展。本文针对轨道交通地铁车载信号的速度传感器问题进行分析，希望可以对故障维修会有所帮助。【关键词】速度传感器；加速度计；故障维修；定期维修；测速 1.西安地铁速度传感器 1.1安装与结构列车每端，安装两个速度传感器，分别安装在不同侧不同的的非动力制动轴上（左一右四）。一个项目中所有列车的速度传感器应安装在带司机室车厢并采用同一安装结构。但两者采用独立的方法测量列车的位移和速度。即使其中一个速度传感器失效但其它车载部件工作正常时，CC将继续正常工作。 1.2工作原理西安地铁选用的速度传感器是6通道、90度相移的DF16电光速度传感器。六个通道等间隔的分布在一个圆形的传感器基座上。标记每一个通道，从顶部顺时针数，并将六个通道分为三组，为通道1和通道2（有90度的相移），其次是通道3和4及5和6。通道2和3没有关系，通道4和5或通道6和1也没有关系。CC采用3取2的结构，如果供电板1失效（相当于ACSDV2和ACSDV3），在Tach1，Acc A，AccB和ATP1的一对通道将失去它们的电源，然后CC变成2取2的结构，但是图中未涂红的ATP2和ATP3仍然能收到测距数据，CC 功能不会受到失去数据来源的危害。 1.3速度传感器的常见故障与维护维修速度传感器时所使用的工器具有：JZ-1转速校验台、数字万用表、示波器。 1.3.1故障维修流程（1）舌轴断，轴卡死。原因是： 1）传动机构同轴度差或长期磨损，疲劳损坏，处理方法是更换舌轴并调整轴箱盖与驱动法兰盘的同轴度，新的舌轴上须加适量的润滑油脂。 2）检查舌轴长度是否与车型相匹配，更换轴长合适的DF16传感器。

列车测速测距系统

列车测速测距系统设计学院：机械与电子控制工程学院专业：测控技术与仪器指导教师：邱成

摘要： (1) 1.系统使用背景 (2) 2.测速系统主体系统流程图 (2) 3.列车测速系统原理 (2) 3.1轮轴脉冲转速传感器 (2) 3.2测速定位法 (3) 3.3信标定位 (3) 4.传感器选型 (4) 4.1 选型标准 (4) 4.2 传感器类型 (4) 4.3 传感器型号 (5) 4.4 选定的传感器 (7) 5.隔离电路 (8) 6.整形电路 (9) 7.数据接收处理系统 (10) 8.电源选择 (11) 总结 (14)

摘要：本文阐述了基于霍尔传感器的列车测速测距系统的设计，详细给出了系统的构成、传感器的选择、隔离电路和整形电路的设计、单片机系统的设计等问题。关键词：霍尔传感器测速测距铁路机车引言：随着高速铁路飞速发展，在时速超过350 km/h的高速铁路线路上，列车的测速定位问题显得越来越重要。传统的轨道电路定位法由于定位粗糙、精度不够，并且无法检知列车的即时速度，难以满足高速列车的定位要求。还有一种利用电机方式实现测速定位方法，该方式只适用于列车运行速度较低的线路。测速和定位还可通过外加输入信号直接获取列车的位置和速度信息，但该方式的测量精度受到一些因素的制约，在性价比方面存在局限性。传感器在高速铁路的测速和定位技术中成为当前的主流产品，应用较广，有多种类型：脉冲转速传感器、惯性加速度传感器、相对传感器、地面传感器、绝对传感器等。

1.系统使用背景随着铁路运输运行速度的提高，为保障列车安全、高效运行，需要设计可靠、精确的列车测速测距系统，以满足行车组织的需要。在列车运行过程中，可能出现打滑、空转等问题，而镟轮等问题也会影响列车测速测距的精准度。为了解决以上问题，我们设计了如下的列车测速测距系统。 2.测速系统主体系统流程图传感器隔离电路整形电路信号交换单片机 3.列车测速系统原理 3.1轮轴脉冲转速传感器轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为： V=πDn/3.6 式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。其原理框图如图1所示。图1 脉冲转速传感器原理框图

列车测速报警系统的研制

列车测速报警系统的研制摘要: 基于MCS-51单片机的一种列车测速与报警系统,对其功能、硬件结构、列车测速电路及系统软件等进行了详细讨论。关键词: 列车测速报警系统语音发送单片机随着铁路路况的改善以及列车性能的提高,近年来列车已经大幅度提速。列车提速后带来的经济效益和社会效益十分显著。但高速行驶的列车却给铁路维护带来不便,在施工路段因列车减速不够或没有减速而造成路面损坏、人身事故时有发生。因此,有必要研制一种列车测速与报警系统,在离施工现场一定距离处,安装两套这样的装置。当列车经过测速传感器时,系统测得列车通过的时速,通过无线发射台,将列车的时速传送给列车司机以及施工现场的工人,司机收到语音提示后开始减速,以安全通过施工现场,避免事故的发生。 1 系统功能 (1)列车经过传感器时,系统测速并把测速结果通过无线语音发射台发送给列车司机和路段施工人员,提醒司机减速至规定时速,并提示路段施工人员注意安全,提示信号直至列车安全通过时才撤消。(2)记录和显示列车通过的时间、上行/下行指示、通过时的速度。(3)保存24小时内所有通过列车的有关信息。(4)具有查询和选择打印的功能。(5)通过RS232C接口,可以将系统所记录的信息读入个人计算机进行处理。(6)监测电源电压,低压报警。 2 系统的硬件结构本系统的CPU采用MCS-51系列的GMS97L52单片机。该CPU为低电压、低功耗型,适合系统用干电池或蓄电池供电的场合,内置8KB ROM,属OTP型芯片。开发期间用AT89C52代替,便于重复擦写。产品定型后,再换用97L52芯片,加密写入后,无法解密,可防软件被盗版。系统的硬件结构框图。由于该测速系统为便携式,野外工作时,采用蓄电池作为电源,因此,有必要设置一套可靠的复位电路、看门狗电路以及低压检测电路。系统采用MAXIM公司的MAX708作为CPU的监控器,以保证系统可靠地工作。显示界面采用128×64点阵的LCD。矩阵键盘和信息的打印输出由并行接口8255A 管理。列车通过时,系统调用实时时钟,记录列车通过的时间(年、月、日、时、分、秒等信息)。实时时钟电路采用DALLAS公司生产的专用时钟芯片DS1302,它与CPU连接只需三根线。列车通过时的有关信息存储在32KB数据存储器62256中。设置掉电保护电路,保证断电时数据不丢失。系统采用ISD1420语音芯片录放语音信息,时间最长20秒。事先将需要的语音录入指定的段,使用时调用不同的段地址进行组合,即可实现语音的合成。ISD1420芯片由并行接口8255A控制,它输出的语音信号经小型发射台发射出去,由列车上和施工段相应的无线接收装置进行接收。个人计算机通过MAX232串行接口从系统中读取信息进行处理。 3 列车测速电路 3.1 测速传感器的工作原理测速传感器采用高频反射式涡流传感器,工作原理。传感器的线圈L和电容C组成并联谐振回路,其谐振频率。