城市轨道交通中的列车定位技术分析

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测速定位就是通 过不断测量列 车的即时运 行速度 ，然后对 即时速度进行 积分 （ 或求 和 ）
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获得 列车的运 行距 离 。测速 定位主要包 括轮速 （ 里程表 ）法 和多普勒雷达法等测量方法 。 轮 速 法 的原 理是 在 列车 外侧 安 装 旋转 式 光 栅 ，当 列车 运 行时 由轮 轴 的 旋转 带 动光 栅 旋转 ：在光栅 的两 侧安装发光 装置和光 电传 感 器 ，随着光栅 的旋转光 电传感 器可 以接 收到发 光装置 的 “ 光脉 冲 ”信号 ，并将其转化 为 电脉 冲信 号送至车载计 数器 ，由车 载计数器对 该脉 冲信 号进行计数 ；通过检测该 信号次数 可以判 断车轮 即时转 角， 由车轮 的转 角又可 以求得列 车 的位移 。 多普勒效应测速原 理是在车头位置 安装多 普勒 雷达 ，雷达 向地面发送一 定频率 的信号 ， 并检 测反射 回来的信号 。根据 多普勒效 应原理 可 知 ，如 果 列车 在 前进 状态 ，反射 的信号 频 率高于发射信 号频率 ；反 之，则低于 发射信号 频率 。而且 ，列车运行速度越 快 ，两个 信号之 间的频率差越 大。通过测量 两个信号之 间的频 率差 就可 以获 取列车 的运 行方 向和 即时运行速 度 ，然后对列 车的速度进 行积分就可得 到列车 的运行距 离从 而获取列车的位置 。 ２ ． ５基 于无线扩频的列车定位 无线 扩 频定 位法 采 用 先进 的 无线 扩频 通 信 、伪码测距 和计算机信 息处理技术 ，实现 了 对 复杂环境 中列车 的实 时准确定位 、跟 踪 。无 线扩 频的基本 原理是 ：在地面 沿线路设 置无线 基站 ，无线基 站不断发射 带有 其位置信 息的扩 频信 号 。列车 接收到 由无 线基站发送 的扩频信 息后 ，求解 列车与信息之 间的时钟差 ，并根据 该时钟差求 出与无线基站 的距 离 ，同对 接收三 个 以上无线基 站的信息就 可以求 出列车 的即时 位置 。 ２ ． ６基于交叉环线的列车定位 在两根钢轨 之间敷设交叉感 应回线：一条 线 固定在轨道 中央的道床 上，另一条线 固定在 钢轨 的颈部 下方，它们每 隔一定距离作 交叉 ， 中央 回线就像 一个天线 ，列车经过每个 电缆交 叉点时 ，通 过车载设备检 测环线 内信 号的相位 变 化。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。 ３ ． 几种列车定位方案的比较分析 轨道 电路定位 方案的优点是 经济、方便 、 可靠性高且 技术 比较成 熟，既可 以实现列车定 位 ，又 可 以检 测轨 道 的完好情 况 ，满 足故 障一 安全 原则 ；其 缺点是定位精 度取决于 轨道 电路 的长度 ，定位 精度不是很 高、误差较 大，且信 息传 输距离有 限 ，设备 的维护量大 ，无法构成 真正意义上的移动 闭塞 。 电子计轴定位 继承 了轨道 电路 定位的很多 特 点，这种方 法定位安全 性较高 ，精度 较差 ， 通 常也需要 与测速装置结 合起来使用 。 由于不 依赖 于轨 道 电路 ，对 环 境 的适 应 性更 强 ，维 护量相 对较小 ；但 不具备 向列车传输信 息的通
时 ，车轮将两根 钢轨短路 ，接收端接 收不到发 送端所 发送 的信 息，接收端 继 电器失磁落 下， 达到检测 列车定位 的 目的。列车在线 路中运行 时 ，其所在 的轨 道 电路会给 出古 用指 示，对轨 道 电路 占用状态 进行连续跟 踪 ，就 能获取列车 在线路 中所处 的位置。 ２ ． ２基 于电子计轴的列车定位 电子 计轴 定 位 是通 过在 轨 道 区段 的分 界 点安 装计轴 点来 检测轮对通 过瞬 间所 产生的 电 磁感 应信号 ，从而判断 列车 的轮轴数 量和运行 方 向。当车轮驶 过计轴 点时，在会计轴 点中形 成脉冲 信号 ，通 过 电缆传输 到控制 中心，然后 由控 制中心 的计 数装置根据 脉冲对车 轮进行计 数 ，最后 由中央处理单元根 据计数情 况判断列 车 占用／ 出清 ，实现列车检测和定位功 能。 ２ ． ３基 于信 标的列车定位 地面信标通 常安装在两根钢轨 中间 ，分为 有源 信标和无源 信标两种 ，每个信标 有一个唯 的编号并 带有特定 的位置 信息 。在 车载上安 装具有 无线发射 和接收功 能的信标读 取天线 ， 当列 车从信标上 面越过 时，车载信标 天线会 以 电磁 感应 的形 式将能量传给 地面信标 ，地面信 标接 收到能量后 被激活 ，其 内部 电路 开始进行 工作 ，将存储 的位置等参 数信息 以某 种调制方 式通 过电磁感应传 送给车载信 息处理 系统中 ， 然后通过解 析数 据来获取列车 的位置信 息。 ２ ． ４基 于测速 的列车定位
种 ］ ：
２ ． １基于轨道 电路的列车定位 轨 道 电路 定 位法 是 最 普遍 的 列车 定位 技 术 。轨道 电路是 以铁路线路 的两根钢 轨作为导 体 ，并用 引接线 连接信 号发送 、接收 设备 所构 成 的电气 回路 。当轨道 区段无 车 占用 时，接收
端可 以接 收到发送 端所发送 的信息 ，接 收端的 轨 道 继 电器励 磁 吸起 ；当 列车 进入 轨 道 区段
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术熏 一 Ｉ
城 市轨 道交通 中的列车定位 技 术分析
天津市地下铁 道运 营有 限公 司 曾松 交通 中几种常用的列车定位方法进行 了介绍和 比较分析。 【 关键词 】城市轨道 交通 ；列车定位 ；组合定位
１ ． 引言
城 市轨道交通具有 速度快 、安全 可靠、节 能环保 、准时舒适 等优 点 ，己成为世界各 国解 决城市交 通 问题 的首选方案 。列车的定位技 术 在列车运 行控制 系统中 占据着 很重要 的地位 ， 它直接 关系到列 车的安全运行 ，影响着轨 道交 通的运输 效率 。几 乎每个子系 统的实现都 需要 列车 的位 置信息作 为参数之一 ，列车定位 的引 入使得调 度指挥和 行车控制一 体化新 的综 合 自 动化系统 的实现成 为可能 。由此可见 ，实时、 准确地 获取列车速 度和位置信 息是列车 安全、 高效运行 的重要保 障。 ２ ． 列车定位 技术 列 车定位的任务 是获取列车在铁 路网络中 的位置 ， 目前在 国 内外轨道 交通列车 自动控制 系统 中得到应用 的列车定位 方式主要有 以下几