城轨列车定位系统

裂缝波导定位技术
裂缝波导是52. 5mm ×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. 715GH z 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。
测速定位
在轨道电路定位法和计轴器定位法中，车在区间的始 端还是终端是无法判断的，对列车定位时的最大误差 就是一个区段的长度。为了得到较为准确的位置信息， 在计算具体位置信息时通常要引入列车的即时速度信 息。引人测速信息后大大减小了定位的误差。 目前使用较多的列车测速一般是：通过测量车轮转速， 然后将车轮转速换算为列车直线速度。以及雷达测速 等
信标（应答器）定位
地面应答器与车载ATP设备，轨旁电子单元配合使用 来实现列车定位。地面应答器主要分为有源和无源两 种。当列车通过时，地面应答器与车载相应设备对准， 实现信息传递。 城轨多为无源信标。它可以用作连续式列车速度自动 控制系统的列车精确定位设备，也可以用作点式列车 速度自动控制系统的列车检测、定位辅助设备。
提问答疑
@chantao
编码里程计
在每个周期里对时钟孔数量进行计数，同时在编码孔 传感器处于通状态时读取时钟孔数量。根据时钟孔的 数目作索引查出的记录值与读取顺序作比较。这种比 较允许检测所有不论何种原因造成的计数错误。 当在三个周期里没有位移被测出，速度即报零速。在 同一时间里，一个假随机顺序数据发送至这三个传感 器C1、C2、C3，应用在传感器的光电管。传感器的输 出被连续的检验，一旦接收到的顺序数据发生干扰， 就声明列车移动，这时编码里程计恢复正常计数。 通过这种方法，可能检测出的列车移动可以达到1cm。
为列车自动运行(ATO)子系统提供列车精确位置信息，作为列车计算速度曲线，实施速
度自动控制的主要参数； 为列车自动监控(ATS)子系统提供列车位置信息，作为显示列车运行状态的基础信息； 在某些CBTC系统中，作为无线基站接续的依据； 在高速磁悬浮交通中提供位置信息，作为道岔控制、定子绕组供电接续的依据等。
电缆环线定位技术
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。 当列车驶过一个交叉点时，利用信号极性的变 化引发地址码加l，由机车控制中心，根据地 址码计算出列车的地理位置，并对从列车转速 转化的里程记录进行误差修正。 由于感应回线是列车与地面之间的信息通道， 利用极性交叉这种方法一方面可实现列车的定 位，另一方面也起到了抗牵引电流干扰的作用。
几种典型定位法的优缺点比较
无线扩频列车定位的优点是定位比较精确,但需要在沿线 设置专用扩频基站,投资成本较高。
交叉感应回线定位方式成本较低,实现也比较简单,但只能 实现列车的相对定位,每隔一段距离就要对列车的位置进 行修正,而且定位精度受交叉区长度的限制,如果交叉区比 较窄,位置脉冲漏计的可能性增大。
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。 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。
GPS定位技术
GPS系统主要有GPS导航卫星、地面的监控监测站以及 GPS卫星接收机组成。
利用GPS 实现列车定位,优点是设备简单、成 本低、体积小、维护方便;缺点是目前运动定 位精度远低于静止定位精度, 当可捕获卫星的 数目少于4颗，将导致定位精度显著下降，甚 至无法应用。在并行线路上易发生认错股道的 现象,在周围阻挡物多的地方(例如城市、树林、 山区等)列车的定位精度受到影响,在隧道等区 段存在定位盲区,并且易受到美国卫星政策的 影响。
轨道电路定位
数字轨道电路中, 全部有源器件都集中在控制室内, 室外设备仅包括由电容、线圈等组成的调谐盒及轨间 的S 型联接导线。调谐盒中有发射与接收线圈。数字 轨道电路的发射单元以差分模式向另一端通过铁轨传 输一个调制信号, 在轨道电路的另一端提取这个信号。 接收的信息和传送的信息经逐位比较确认相同时, 完 成对接收信息的验证, 判断钢轨和轨道电路的工作状 态。当轨道电路内有车占用时, 由于列车车轴的分路 作用, 接收端检测出信号电平的变化, 从而判断出有 车到达该轨道电路。
几种典型定位法的优缺点比较
利用GPS 实现列车定位,优点是设备简单、成本低、体积 小、维护方便;缺点是目前运动定位精度远低于静止定位精 度, 当可捕获卫星的数目少于4颗，将导致定位精度显著下 降，甚至无法应用。在并行线路上易发生认错股道的现象, 在周围阻挡物多的地方(例如城市、树林、山区等)列车的 定位精度受到影响,在隧道等区段存在定位盲区,并且易受 到美国卫星政策的影响。 我国自主研制的“北斗一号”卫星导航系统已正式投入运 行,系统定位精度为20 m ,定位数据响应时间小于2 s ,捕获 时间小于2 s。利用“北斗一号”进行列车定位的优点是 具有自主产权,不受制于国外卫星系统;缺点是定位精度较 低,定位响应时间较慢,且采用交互式定位,保密性不理想。
编码里程计
在每个圆盘上的一个圈上有100个时钟脉冲孔。在时钟 脉冲孔上，有两个传感器(C1和C2)可以检测出旋转方 向和孔的移动。 另一个传感器(C3)的布置是：在任何时候至少其中有 一个传感器处于通的状态而且至少有一个传感器处于 不通的状态。这样安排可测试传感器的正常工作。 在编码孔上,传感器C4记录在其通过状态时的实际时钟 孔的数量。连续的这些数目构成一个假随机顺序。对 每个时钟孔使用这些数字，从1到100，我们可以对每 个运行方向关联一个编码值。
二，轨旁定位技术
01 轨道电路定位 信标（应答器）定位 测速定位 电缆环线定位技术
02
03 04
05
06
裂缝波导定位技术
GPS定位技术 无线扩频通信定位技术
07
轨道电路定位
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。轨 道电路有机械绝缘和电气绝缘两种类型。 采用机械绝缘的轨道电路, 需切断钢轨, 安装轨道绝 缘节, 这对使用长钢轨线路妨碍很大, 不仅需经常维 修, 还降低了安全性。采用电气绝缘, 则无需切断钢 轨, 目前城市轨道交通系统中, 普遍采用“S 棒”进 行电气隔离的数字音频轨道电路。其电气绝缘节由S棒 和轨旁盒内的调谐单元组成。
三，车载定位技术
编码里程计
编码里程计
编码里程计是ATP/ATO用来测量列车位移，推算速度和 加速度。 通过测量列车车轮在两个连续周期的角位移 实现上述测量。 编码里程计设置在列车车轴的尾部。 一个机械连续允许一个内部圆盘与列车车轴的相同速 度转动。这一连续补偿可能的对准精度。在内部的圆 盘上有一些孔；孔的出现可以被一个由一光电耦合管 组成的光设备所读取。 耦合器为传感器。一共有两组孔：时钟脉冲孔和编码 孔。
总结
由于单一的定位系统偶然的故障会导致整个系统无法正常 工作，甚至会给重要的系统造成灾难性的后果；而且每一 种定位的方法总有其固有的缺点，单一的定位方法无法在 定位的精度、可靠性和代价之间作到很好的平衡，而多种 定位技术集成的优势在于能通过冗余、互补和多种的信息 为系统提供更为精确的信息，使整个轨道交通和指挥系统 中的安全性、测量精度、可靠性、造价等方面作到一定的 平衡。 在已有的轨道交通中采取的定位大多数都是多种方法的综 合，最多只是以某种方法为主，其他为辅助方法。所以， 综合的使用各种定位手段将是目前解决轨道交通定位的最 好途径。
四，总结
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几种典型定位法的优缺点比较
轨道电路定位方式的优点是经济、方便、可靠性高,既可 以实现列车定位,又可以检测轨道的完好情况;缺点是定位 精度取决于轨道电路的长度,不精确,无法构成移动闭塞。 查询应答器定位方式的优点是在地面应答器安装点的定位 精度较高,在复线铁路上可以正确区分列车的行驶股道,维 修费用低、使用寿命长且能在恶劣条件下稳定工作;缺点 是只能给出点式定位信息,存在设置间距和投资规模的矛 盾。 基于测速的列车定位是一种典型的增量式相对定位,缺点 是存在累计误差,在定位精度要求较高的地点,需要用其他 的方法不断校正其位置信息。
城轨列车定位系统
内容大纲
1
城轨列车定位系统简介
轨旁定位技术
2
车载定位技术3Fra bibliotek总结4
一，城轨列车定位系统简介
城轨列车定位系统
基本功能
能够在任何时刻、 任何地方按要求确 定列车的位置，包 括列车行车安全的 相关间隔、速度。
城轨列车定位系统（作用）
为保证安全列车间隔提供依据； 在某些ATC系统中，提供区段占用／出清信息，作为转换轨道检测信息和速度控制信息 发送的依据； 为列车自动防护(ATP)子系统提供准确位置信息。 作为列车在车站停车后打开车门以及站内屏蔽门的依据；