城市軌道交通智能控制系統(tǒng)第三次作業(yè)PPT課件[通用]

1、城市軌道交通第三次作業(yè)CHENGSHI GUIDAO JIAOTONG 制作：電車二班 2010 xxxx 文xx目錄測速原理及技術(shù)01速度控制02列車定位04CBTC0506閉塞技術(shù)032一、測速原理及技術(shù) 城市規(guī)帶交通中的列車速度信息在ATC系統(tǒng)中具有重要的地位。對列車的控制需要檢測列車的速度，并由即時速度測算出列車位置，將這些信息匯集到控制中心。控制中心根據(jù)線路上列車流量的情況，生成對車流中各列車和地面設(shè)備的控制命令；店面設(shè)備接收到控制命令后完成相應(yīng)操作；列車更根據(jù)控制命令，結(jié)合列車的速度信息、位置信息、線路地理以及列車狀況等信息，對列車上的各種設(shè)備進(jìn)行具體的控制。由此可見，幾乎所有的A

2、TC功能的實現(xiàn)都需要列的速度信息的支撐。3測速發(fā)電機測速 在車輪外側(cè)安裝測速發(fā)電機，發(fā)電機所產(chǎn)生的交流電壓的頻率與列車速度（主輪的速度）成正比。經(jīng)過頻率電壓的變換，把列車的實際運行速度變化為電壓。脈沖測速傳感器測速 在軸承蓋上安裝脈沖傳感器，車輪每轉(zhuǎn)一周，傳感器輸出一定數(shù)量的脈沖或方波信號，對輸出信號計數(shù)測出脈沖或方波的頻率，便可換算得出列車的運行速度。多普勒雷達(dá)測速 在車頭位置安裝多普勒雷達(dá)，雷達(dá)向地面發(fā)射一定頻率的信號，并檢測反射回來的信號。由信號之間的頻率差便可以計算出列車運行方向和運行速度。 常用的列車測速方法有：測速發(fā)電機測速、脈沖速度傳感器測速、多普勒雷達(dá)測速。41、測速發(fā)電機測速

3、 輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微型電機。測速發(fā)電機的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計，其輸出電動勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即Ekn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時輸出電動勢的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測機構(gòu)與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接時，只要檢測出輸出電動勢，即能獲得被測機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。測速發(fā)電機廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。 測速發(fā)電機是速度信號電機的代表，其工作原理實質(zhì)上是一種將轉(zhuǎn)速變換為電信號的機電磁元件，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。從工作原理上講，它屬于“發(fā)電機”的范疇。5 現(xiàn)代的列車控制功能需要監(jiān)督列車的速度和確定列車與參考點的距離，同時應(yīng)提供有用的與列車加速度、速度、車軸旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，電子

4、測速電機得到了使用，它安裝在車軸上，快速的檢測轉(zhuǎn)速(數(shù)/分)的變化和旋轉(zhuǎn)的方向。 測速電機給ATP功能提供輸入信息。該信息對于計算列車的速度、距離、方向信息和保證列車安全都是必需的。每個駕駛室/車載計算機單元配置一個測速電機，也就是說每列車需要裝備兩個測速電機。6 測速發(fā)電機安裝在車輪外側(cè)，發(fā)電機所產(chǎn)生的交流電壓的頻率與列車速度（主輪的速度）成正比。經(jīng)過頻率電壓的變換，把列車的實際運行速度變化為電壓。 測速發(fā)電機所產(chǎn)生的頻率與機車速度之間的關(guān)系是：所以由測速發(fā)電機頻率可得機車速度：式中 f測速發(fā)電機產(chǎn)生的頻率，Hz； V列車速度，km/h; D車輪直徑，m Z發(fā)電機的齒數(shù)；7 為了確保發(fā)電機線

5、圈斷線的故障-安全，在頻率變換電路中使機車速度為零時也產(chǎn)生一定的頻率，這樣就可以區(qū)分機車速度為零還是故障。當(dāng)頻率為零時（或某頻率以下），設(shè)備就可以報警或自動停車。 頻率電壓變換電路的原理如下圖所示。在速度增長時，即交流信號增大，這時多諧振蕩器為發(fā)射極耦合觸發(fā)器，其輸出與測速發(fā)電機同步。當(dāng)列車速度低于一定值（近似為零）時，電路由射極耦合觸發(fā)器變?yōu)樽约ざ嘀C振蕩器。車輪直徑越大輸出速度電壓頻率越低，反之越高。因此需設(shè)置一個車輪直徑補償電路，已消除不同直徑的車輪所產(chǎn)生的差異。82、脈沖速度傳感器測速 在軸承蓋上安裝脈沖傳感器，車輪每轉(zhuǎn)一周，傳感器輸出一定數(shù)量的脈沖或方波信號，對輸出信號計數(shù)測出脈沖或方

6、波的頻率，便可換算得出列車的運行速度。采用霍爾效應(yīng)原理實現(xiàn)的一種測速方法。其基本原理是對車輪旋轉(zhuǎn)計數(shù)。9 脈沖速度傳感器的基本原理是對車輪旋轉(zhuǎn)計數(shù)。因此需在軸承蓋上安裝信號發(fā)生器。車輪每轉(zhuǎn)一周，發(fā)生器輸出一定數(shù)量的脈沖或方波信號，對信號發(fā)生器輸出信號計數(shù)，測出脈沖或方波的頻率即可得出列車運行速度。V列車實際運行速度，km/hD機車輪徑N脈沖速度傳感器車輪每轉(zhuǎn)1圈的脈沖數(shù)f測出的傳感器輸出的脈沖頻率10 霍爾脈沖速度傳感器由鋁盤和霍爾傳感器探頭組成。鋁盤外緣有規(guī)則粘接了若干磁鋼片，鋁盤安裝在機車動輪軸頭的頂端，傳感器探頭安裝在軸箱蓋上。 據(jù)采用的霍爾元件不同，一個探頭可以輸出一路或兩路速度信號。

7、霍爾脈沖傳感器是采用霍爾效應(yīng)原理測量轉(zhuǎn)速的。當(dāng)磁鋼片在霍爾元件下方時，霍爾元件可以探測到霍爾電勢，不在下方時就無霍爾電勢。當(dāng)鋁盤轉(zhuǎn)動時，霍爾元件就會產(chǎn)生與鋁盤轉(zhuǎn)速成正比的霍爾電勢脈沖，通過對比脈沖分析計算就可測得鋁盤轉(zhuǎn)速。 霍爾傳感器示意圖113、多普勒雷達(dá)測速多普勒雷達(dá)測速裝置該方法利用多普勒效應(yīng)測量列車的運行速度。 在車頭位置安裝多普勒雷達(dá)，雷達(dá)向地面發(fā)送一定頻率的信號，并檢測反射回來的信號。由于列車的運動會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，所以檢測的信號頻率與發(fā)射的信號頻率是不完全相同的。如果列車在前進(jìn)狀態(tài)，反射的信號頻率高于發(fā)射信號頻率；反之，則低于發(fā)射信號頻率。而且，列車的運行速度越快，兩個信號之間的

8、頻率差越大。通過測量兩個信號之間的頻率差就可以獲取列車的運行方向和即時運行速度。多普勒效應(yīng)：物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高 （藍(lán)移blue shift）；當(dāng)運動在波源后面時，會產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低 （紅移red shift）；波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)波紅（藍(lán)）移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速。12 雷達(dá)傳感器和測速電機一起用于速度和距離的測量。通過使用雷達(dá)傳感器，可以提高速度測量的精度。如將F=24.125GHz微波輻射到軌道，然后經(jīng)過反射后被雷達(dá)傳感器檢測到。根據(jù)多普勒

9、效應(yīng)，將會發(fā)生隨列車速度變化的頻率漂移，由此檢測實際列車速度和行駛距離，并且不受車輪空轉(zhuǎn)/打滑的影響。多普勒雷達(dá)測速方法對于列車測速的精度和頻率要求都比較高。采用此種方法的設(shè)備相對于采用脈沖速度傳感器方法的較為復(fù)雜，如果地面不平導(dǎo)致電波的散射較厲害時，測量難度會加大。但它的優(yōu)點在于克服了車輪磨損、空轉(zhuǎn)、滑行等造成的誤差，可以連續(xù)測速。13二、速度控制速度控制模式： 在城市軌道交通領(lǐng)域中，列車運行自動控制系統(tǒng)主要是依靠控制列車運行的速度來實現(xiàn)的。其特點是列車從地面獲取信息和命令，控制列車運行，確保在安全的前提下實現(xiàn)最小列車運行間隔。 從列車速度控制方式的角度，列車運行自動控制系統(tǒng)可分為階梯式控制

10、和速度距離模式曲線控制兩種。階梯式控制分超前式和滯后式兩種。速度-距離模式曲線控制分分段曲線控制和目標(biāo)-距離控制。14 1、階梯式控制模式 階梯式控制模式是按照制動性能最差列車安全制動距離要求，以一定的速度等級將軌道劃分成若干固定區(qū)段。一旦這種劃分完成，每一列車無論其制動性能如何，其最小追蹤距離至于其運行速度、區(qū)段劃分有關(guān)，對于制動性能好的列車其運力將得不到充分的發(fā)揮。所以，這種速度控制模式一般用在運量不大，運行速度不高的固定閉塞線路，如，日本新干線ATC和法國TVM-300就分別用的這種模式中的超前式控制和滯后式控制。152、速度-距離模式曲線控制 在速度-距離模式曲線控制中，列控地面設(shè)備向

11、車載設(shè)備傳送目標(biāo)、線路參數(shù)、限制信息等信息，列控車載設(shè)備依據(jù)列車制動模型實際計算當(dāng)前最大允許速度，并與列車運行比較，實時監(jiān)控列車運行速度。由于車載設(shè)備按本車實際性能實時計算控制模式曲線，可以根據(jù)列車實際性能自行控制其追蹤間隔，使各個列車的性能得到充分的發(fā)揮。其中的曲線式分級速度控制模式只適用于運行一種性能列車的情況。而對中、高速混跑運行的線路，如果列車制動性能相差較大，采用這種模式要想達(dá)到較高的通過能力是比較困難的。法國TVM-430列車控制系統(tǒng)就是采用這種控制模式。目標(biāo)-距離控制模式適用于各種不同性能列車和不同運行速度的混合線路。16超前速度控制模式超前速度控制模式示意圖17滯后速度控制模式

12、滯后速度控制模式示意圖18目標(biāo)-距離模式曲線控制方式目標(biāo)-距離模式曲線控制方式 19三、閉塞技術(shù) 列車運行自動控制系統(tǒng)是依靠控制列車運行速度的方式來保證列車按照空間間隔制運行的。運行列車間必須保持的空間間隔首先是滿足制動距離的需要，同時還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嗔亢痛_認(rèn)信號時間內(nèi)的運行距離。列車間的追蹤運行間隔越小，運輸能力就越大。由此可見，閉塞技術(shù)是解決縮小列車運行間隔提高線路的運輸效率并保證列車安全運行的問題，目前用于城市軌道交通系統(tǒng)的閉塞方式有三種：固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞和移動閉塞。20 固定閉塞：由于以固定的閉塞分區(qū)為單位作為追蹤列車間的安全間隔，現(xiàn)已不適合城市軌道交通發(fā)展的要求。 準(zhǔn)移動閉塞

13、：閉塞分區(qū)是用軌道電路或計軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。在城市軌道交通中使用較普遍。 移動閉塞：代表目前閉塞技術(shù)的發(fā)展方向，正在發(fā)展完善之中。在我國城市軌道交通系統(tǒng)中已有應(yīng)用，如武漢輕軌一期、廣州地鐵3 號線、北京地鐵10號線等。21 移動閉塞 、準(zhǔn)移動閉塞與固定閉塞比較固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞制動的起點某一分區(qū)邊界變化動態(tài)變化制動的終點某一分區(qū)邊界某一分區(qū)邊界動態(tài)變化追蹤目標(biāo)點閉塞分區(qū)始端閉塞分區(qū)始端前車尾部空間間隔長度固定不固定動態(tài)變化系統(tǒng)組成簡單較復(fù)雜簡單功能簡單較強大強大列車定位技術(shù)軌道電路/計軸軌道電路/計軸列車自身定位列車定位精度一個軌道分區(qū)，幾百米幾十米幾

14、米地-車信息傳輸模擬軌道電路，單向傳輸數(shù)字軌道電路，單向傳輸環(huán)線/無線/波導(dǎo)管等，雙向傳輸?shù)?車傳輸信息量小，十幾個信息較大，幾百個信息內(nèi)大，達(dá)到幾兆正線間隔最小2.5分鐘達(dá)到90秒最小70秒易實施性難難容易技術(shù)先進(jìn)性落后較先進(jìn)先進(jìn)22閉塞制式固定閉塞準(zhǔn)移動閉塞移動閉塞成熟度成熟成熟較成熟初期投入成本小較大較大全生命周期成本小大較大國家可持續(xù)發(fā)展有優(yōu)勢（非大運量交通）優(yōu)勢不明顯優(yōu)勢明顯（可實現(xiàn)跨越式發(fā)展）維護量大大小管理要求（人員和水平）低較高高RAMS低較高高智能化程度低較高高互聯(lián)互通的支撐性弱較強強23移動閉塞技術(shù)的優(yōu)勢 基于通信的移動閉塞列車控制技術(shù)是發(fā)展方向，代表了國際最先進(jìn)水平?？蓪?/p>

15、現(xiàn)雙向、連續(xù)通信，且信息量大。進(jìn)一步縮短行車間隔，提高載客量?？梢怨?jié)省基建投資 (短車、高密度、短站臺)。最大限度減少不必要的制動、平衡全線加速（或減速、停站時間等）實現(xiàn)節(jié)能。支持無人駕駛?？煽啃愿?。 通過對三種閉塞制式的比較，可以看出相比其他兩種閉塞形式移動閉塞具有諸多優(yōu)點。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，軌道交通所承擔(dān)的運輸任務(wù)也將不斷加大，這要求在軌道交通運行控制中不斷縮小行車間隔，提高運行速度，以達(dá)到提升運輸能力的目的，由此必然需要更安全有效的線路閉塞技術(shù)，移動閉塞具有諸多優(yōu)點，可以在保證行車安全的基礎(chǔ)上使線路運輸能力得到很大的提升，所以，在閉塞技術(shù)中移動閉塞是目前主要的發(fā)

16、展方向。24移動閉塞主要技術(shù)特征線路沒有被固定劃分的閉塞分區(qū)。列車間的間隔是動態(tài)的、并隨前一列車的移動而移動。該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下的所需制動距離、加上安全余量計算和控制的，確保不追尾。采用速度-目標(biāo)距離控制模式（一次控制模式）。制動的起始和終點是動態(tài)的。后行列車從最高速開始制動的計算點是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計算決定的。目標(biāo)點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時變化的 。軌旁設(shè)備的數(shù)量與列車運行間隔關(guān)系不大。25移動閉塞基本原理 移動閉塞系統(tǒng)中列車和軌旁設(shè)備必須保持連續(xù)的雙向通信。列車不間斷地向軌旁控制器傳輸其標(biāo)識、位置、方向和速度，軌旁控制器根據(jù)來自

17、列車的信息計算、確定列車安全行車間隔，并將相關(guān)信息（如先行列車位置、移動授權(quán)等）傳遞給列車，控制列車運行。 基于移動閉塞的ATC系統(tǒng)通過車地之間雙向、連續(xù)、高效的信息通道，使車載信號設(shè)備的信息能夠和地面軌旁設(shè)備信息進(jìn)行交換，從而有效地確定列車位置，并計算出前后列車間的相對距離。列車間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動距離，加上設(shè)定的安全距離計算和控制的，最終確定前后列車的安全追蹤間隔。 列車定位（列車位置報告）、軌道空閑檢測及車-地雙向通信是實現(xiàn)移動閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)。 列車追蹤是一個軌旁的安全功能。該功能根據(jù)列車的位置報告，計算線路可變空閑狀態(tài)，為移動授權(quán)提供依據(jù)。 26移動閉塞的基本原理 列

18、車定位（列車位置報告）、軌道空閑檢測及車地雙向通信是實現(xiàn)移動閉塞技術(shù)的基礎(chǔ)。 列車追蹤是一個軌旁的安全功能。該功能根據(jù)列車的位置報告，計算線路可變空閑狀態(tài)，為移動授權(quán)提供依據(jù)。移動閉塞速度控制曲線示意圖 移動閉塞系統(tǒng)的速度曲線是連續(xù)的，不是階梯形的。因為系統(tǒng)信息傳遞不依靠軌道電路，線路不用被固定劃分成閉塞分區(qū)，列車間的間隔是動態(tài)的，并隨著前一列車的移動而移動，制動的起始點和終點是動態(tài)的，列車間隔確保不追尾。27移動閉塞列車定位 列車定位是移動閉塞的基礎(chǔ)。要實現(xiàn)閉塞區(qū)間的動態(tài)移動，首先必須實時、準(zhǔn)確地掌握列車的位置信息，確定列車間的相對距離。系統(tǒng)不斷地將該距離與所要求的運行間隔距離相比較，確定列

19、車的安全運行速度?？梢哉f，沒有準(zhǔn)確的列車定位，就沒有移動閉塞。 1、軌道電路或輪軸傳感器 2、應(yīng)答器 (里程標(biāo)) 3、衛(wèi)星定位 (GPS) 4、無線定位 5、環(huán)線 (交叉) 定位 6、輔之以車載測速計程28四、列車定位 列車位置信息在列車自動控制技術(shù)中具有重要的地位，幾乎每個子功能的實現(xiàn)都需要列車的位置信息作為參數(shù)之一。所以說列車定位是列車控制系統(tǒng)中一個非常重要的環(huán)節(jié)，使得調(diào)度指揮和行車控制一體化新的綜合自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能，更加有效地提高行車效率和安全度。 目前，在世界各國軌道交通列車自動控制系統(tǒng)中使用的列車定位方式主要有軌道電路定位、計軸器定位、測速定位、查詢應(yīng)答器定位、交叉感應(yīng)回線定

20、位、衛(wèi)星定位（包括GPS定位和GNSS定位）、擴頻無線電定位、慣性定位、信標(biāo)極距定位等種類。29 列車位置信息在列車自動控制技術(shù)中具有重要的地位，幾乎每個子功能的實現(xiàn)都需要列車的位置信息作為參數(shù)之一。列車定位是列控系統(tǒng)中一個非常重要的環(huán)節(jié)。為保證安全列車間隔提供依據(jù)。為列車自動防護(ATP)子系統(tǒng)提供準(zhǔn)確位置信息，作為列車計算速度曲線、列車在車站停車后打開車門以及站內(nèi)屏蔽門的依據(jù)。為列車自動運行(ATO)子系統(tǒng)提供列車精確位置信息，作為實施速度自動控制的主要參數(shù)。為列車自動監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)提供列車位置信息，作為顯示列車運行狀態(tài)的基礎(chǔ)信息。301、軌道電路定位 在線路設(shè)計時，根據(jù)用戶對列車運

21、行密度的要求，將整個線路用S棒分割成若干個軌道區(qū)段，并對所有軌道區(qū)段進(jìn)行統(tǒng)一編號。對線路地形及線路設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化描述后形成線路地圖，儲存在軌旁和/或車載計算機中。 對軌道電路占用狀態(tài)的連續(xù)跟蹤，就實現(xiàn)了對列車在線路中所處位置的連續(xù)跟蹤。 31軌道電路定位的特點優(yōu)點：1）、軌道電路原理簡單，安全性較高。既可以實現(xiàn)列車定位，又可以檢測軌道的完好情況，滿足故障-安全原則。2）、軌道電路采用列車的運行軌道鋼軌作為列車定位的信息傳輸通道，這個通道同時又可以作為列車ATC信息傳輸?shù)耐ǖ?，?jié)省了大量設(shè)備，具有較高的性價比。 3）、技術(shù)成熟。軌道電路是目前使用最多、使用時間最長的列車定位方法，經(jīng)過幾十年的發(fā)展

22、，積累了豐富的施工、維護經(jīng)驗。 4）、地理環(huán)境適應(yīng)性強，在隧道、地下都可以使用該方法。5）、適用速度范圍寬，無論高速還是低速均可使用該方法。 缺點：1）、定位誤差大。由它所實現(xiàn)的定位是以軌道電路長度。作為最小定位單元，車在區(qū)段的始端還是終端是無法判斷的。在需要對列車實施精確控制的場合，必須輔之以其他的列車定位方式，如測速定位、設(shè)置信標(biāo)等。2）、傳輸距離有限。軌道電路的電氣特性是與傳輸?shù)男畔㈩l率相關(guān)的，頻率越高，傳輸衰耗越大，信息傳輸距離越短。3）、設(shè)備維護量大。繼電器使用壽命有限(平均為1萬次左右)，因此維護費用較大。為了保證軌道電路的良好電氣特性，需要經(jīng)常進(jìn)行測試與調(diào)整。 322、計軸定位

23、計軸技術(shù)是以計算機為核心，輔以外部設(shè)備，利用統(tǒng)計車輛軸數(shù)來檢測相應(yīng)軌道區(qū)段占用或空閑狀態(tài)的技術(shù)。 33計軸系統(tǒng)工作原理 電子計軸器列車定位系統(tǒng)主要包括室內(nèi)和室外兩部分：室內(nèi)部分包括信號處理電路和計數(shù)器處理電路；室外部分主要包括地面?zhèn)鞲衅?、電纜盒、傳輸電纜等。 計軸點是計軸系統(tǒng)的車輪識別點。它位于軌道區(qū)段分界點處。裝在這個位置上的傳感元件、軌旁設(shè)備、電纜接線盒組成一個功能單元，稱為計數(shù)點。因車輪作用而在計數(shù)點中形成的脈沖或信號經(jīng)由區(qū)間電纜傳送至位于控制中心計數(shù)單元。 通過對區(qū)段兩端傳感器計數(shù)值的比較就可以得到占用情況并判斷出列車的位置。 就其功能而言，電子計軸器是與軌道電路相同。電子計軸器本身不

24、具備向列車傳輸信息的通道，機車上要獲取位置信息必須要另外增加信道。34計軸定位特點 計軸定位技術(shù)的關(guān)鍵在于車輪識別點(計軸點)的可 靠工作，要求車輪識別點能夠適應(yīng)列車高速運行的機械應(yīng)力、牽引電流、磁軌制動造成的電磁干擾等。 計軸定位繼承了軌道電路定位的很多特點，和前述的軌道電路法一樣，這種方法的定位安全性較高，精度較差，通常也需與測速裝置結(jié)合起來使用。 由于不依賴于軌道電路，對環(huán)境的適應(yīng)性更強，維護量相對較?。坏荒茏鳛檐?地通信的通道，也無法檢測斷軌故障。 353、查詢-應(yīng)答器列車定位 基于應(yīng)答-查詢器的定位方法也是廣泛采用的列車定位方式，它可以點式地給出列車定位信息。 36查詢應(yīng)答器工作原

25、理 在地面應(yīng)答器內(nèi)存儲地理位置信息，機車上的查詢器經(jīng)過耦合以后，就可以得到列車的精確位置。顯然，為了準(zhǔn)確定位就必須大量設(shè)置地面應(yīng)答器。 采用應(yīng)答器定位技術(shù)的信息傳遞是間斷的，即當(dāng)列車從一個信息點獲得地面信息后，要到下一個信息點才能更新信息，若期間地面情況發(fā)生變化，就無法立即將變化的信息實時傳遞給列車。因此，應(yīng)答器定位技術(shù)往往作為其他定位技術(shù)的補充手段。如與測速設(shè)備配合，用地面應(yīng)答器來校準(zhǔn)因測速設(shè)備產(chǎn)生的累積誤差。37查詢應(yīng)答器定位的特點 可以提供準(zhǔn)確的初始位置信息。 精度是可以調(diào)節(jié)的，根據(jù)不同的精度需要安裝應(yīng)答器，但是精度的提高是以犧牲成本為代價的。 維護量大，沿線分布大量的應(yīng)答器，需要大量的

26、人工，且不便于設(shè)備的維護保養(yǎng)和線路的養(yǎng)護。 查詢應(yīng)答器既可以實現(xiàn)列車定位，也可以作為點式信息傳輸?shù)耐ǖ?，提供?地通信。384、測速定位 測速定位就是通過不斷測量列車的即時運行速度， 對列車的即時速度進(jìn)行積分(或求和)的方法得到列車的運行距離。由于測速定位獲取列車位置的方法是對列車運行速度進(jìn)行積分或求和，故其誤差是累積的，而且測得的速度值誤差對最終距離值的誤差影響也非常直接。利用該種定位方法的關(guān)鍵在于兩點：速度測量的準(zhǔn)確性和求位移算法的合理性。測速定位法總體來說屬于相對定位，它無法獲取列車的初始位置，要獲得列車的絕對位置僅僅依靠這種方法本身幾乎是不可能的。 395、交叉感應(yīng)回線定位 通常采用的

27、方法是在兩根鋼軌之間敷設(shè)交叉感應(yīng)回線：一條線固定在軌道中央的道床上，另一條線固定在鋼軌的頸部下方，它們每隔一定距離作交叉，中央回線就像一個天線。當(dāng)列車駛過一個交叉點時，通過車載設(shè)備檢測環(huán)線內(nèi)信號的相位變化，并對相位變化的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。利用信號極性的變化引發(fā)地址碼加1，由機車控制中心根據(jù)地址碼計算出列車的地理位置，并對從列車轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化的里程記錄進(jìn)行誤差修正。 406、GPS定位 利用GPS實現(xiàn)列車定位已是一種比較成熟的技術(shù)。 只要在列車兩端安裝GPS接收機和差分誤差信息接收器，接收多顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星發(fā)送來的定位信息，就可以計算出自己確切的位置，從而通過導(dǎo)航衛(wèi)星實現(xiàn)列車的精確定位。 衛(wèi)星發(fā)射出無線電信

28、號，該信號包括載波信號、測距碼。待定位的物體(如列車)上的接收器可以同時接收四顆以上衛(wèi)星的信號，根據(jù)測定這些信號傳播的單程時間延遲或相位延遲，進(jìn)而確定從觀測點至GPS衛(wèi)星間的距離，就可計算出觀測點位置。417、無線擴頻列車定位 擴展頻譜通信（Spread Spectrum Communication） 簡稱擴頻通信，其特點是傳輸信息所用的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬。擴頻通信技術(shù)在發(fā)送端以擴頻編碼進(jìn)行擴頻調(diào)制，在接收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信。這一過程使其具有諸多優(yōu)良特性：抗干擾性能好，隱蔽性強、干擾小，易于實現(xiàn)碼分多址和抗多徑干擾。擴頻通信是以各用戶使用不同的擴頻編碼來共用同一頻率。采用擴頻通信多址方式

29、的頻譜利用率高于采用頻分多址方式的頻譜利用率。而且擴頻碼分多址還易于解決增加新用戶的問題。 在地面沿線路設(shè)置無線基站，無線基站不斷發(fā)射帶 有其位置信息的擴頻信號。列車接收到由無線基站發(fā)送的擴頻信息后，求解列車與信息之間的時鐘差，并根據(jù)該時鐘差求出與無線基站之間的距離，同時接收3個以上無線基站的信息就可以求出列車的即時位置?？梢钥闯?，擴頻無線電定位與GPS定位原理幾乎完全一樣，只是將衛(wèi)星“挪”到了地面，由無線基站實現(xiàn)了GPS衛(wèi)星的功能。428、IPS列車定位 IPS是慣性列車定位系統(tǒng)(Inertial Positioning System) 的英文簡寫 。它根據(jù)牛頓力學(xué)定律,通過測量列車的加速度

30、，將加速度進(jìn)行一次積分后得到列車的運行速度，再進(jìn)行一次積分即可得到列車的位置(包括經(jīng)度、緯度和高度)，從而實現(xiàn)了對列車的定位。 IPS定位的顯著優(yōu)點是環(huán)境適應(yīng)性強，它不受天氣、電磁場等影響，屬于一種高安全性的定位方式。它隨時可以采集列車的位置信息(連續(xù)采集、連續(xù)積分)，在小范圍內(nèi)其測量精度也較高，而且用該種方法獲取的信息種類較多，如列車的方向、位置、速度等。 這種方法是一種相對定位方式，必須獲得列車的初始位置信息后方可得到列車的即時位置 。 與其他相對定位方式一樣，它也存在誤差積累的缺陷。所以，這種定位方式一般都是與其他定位方式，如查詢一應(yīng)答器定位、GPS定位等結(jié)合起來使用，可以作為提高定位精

31、度的手段或用來解決某些定位方法固有的缺陷。 439、航位推算系統(tǒng)定位 航位推算系統(tǒng)定位(Dead Reckoning，簡稱DR),該定位方法基于相對位置修正。由于列車的運動可以看作是在二維平面上的運動，因此如果 已知車輛的起始點和初始航行角，通過實時測量和遞增積累列車的行駛距離和航向角的變化，就可以實時推算列車的位置。44航位推算系統(tǒng)原理航位推算系統(tǒng)由測量航向角的傳感器和測量距離的傳 感器構(gòu)成。典型的航位推算系統(tǒng)包括位移和航向傳感器。常用的位移傳感器有加速度計、里程計等，航向傳感器為陀螺。這些傳感器都稱為慣性傳感器。陀螺測得的是角速度，需積分得出角度。加速度計的情況也類似，需2次積分才得到位移

32、。從成本、應(yīng)用環(huán)境和現(xiàn)實條件等方面考慮，一般采用角速度陀螺和里程儀組成了航位推算系統(tǒng)。航位推算系統(tǒng)傳感設(shè)備能夠測量出正在行駛的車輛的運行距離、速度和方位，在短時間內(nèi)這些傳感器的精度較高，但如果時間長就需采取措施，以避免累積誤差。 4510、地圖匹配定位地圖匹配是一種基于軟件技術(shù)的定位修正方法。 其基本思想是將列車定位軌跡與數(shù)字地圖中的道路網(wǎng)信息聯(lián)系起來，并由此確定列車相對于地圖的位置。地圖匹配技術(shù)的應(yīng)用基于以下兩條假設(shè)：用于匹配的數(shù)字化地圖包含高精度的道路位置坐標(biāo)，以及被定位列車正在道路上行駛。 要得到精確的地圖匹配結(jié)果，下列三個基本要素必須加以考慮：距離要素，即當(dāng)前估計位置到所匹配路段的距離

33、應(yīng)為最短；方向要素，即相鄰兩匹配位置的連線具有與對應(yīng)估計位置連線最接近的方向；連通性要素，即如果前一時刻的匹配結(jié)果在某一路段，則當(dāng)前時刻的匹配結(jié)果應(yīng)在同一路段。46地圖匹配定位原理當(dāng)上述條件滿足時，就可以把定位數(shù)據(jù)和列車運行 軌跡同數(shù)字地圖中的道路位置信息相比較，通過適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R別和匹配過程，確定出列車最可能的行駛路段以及列車在該路段中的最大可能位置。一般認(rèn)為用于匹配的數(shù)字地圖誤差不應(yīng)超過15m。由于陸地車輛在除進(jìn)入停車場等地之外的絕大多數(shù)時間內(nèi)都處于路網(wǎng)中，因此應(yīng)用地圖匹配技術(shù)的條件是滿足的。采用地圖匹配技術(shù)不僅可以滿足導(dǎo)航功能的需要，還可以利用較高精度的道路信息來修正定位系統(tǒng)的誤差，從而使

34、得系統(tǒng)性能得到改善。其精度取決于地圖的精度和地形的變化情況。47五、CBTC CBTC是基于通信的列車控制系統(tǒng)，借助于先進(jìn)的車地?zé)o線通信技術(shù)，使得列車運行擺脫對傳統(tǒng)軌道電路的依賴，甚至可以突破新型數(shù)字軌道電路行車運行間隔的瓶頸，實現(xiàn)真正意義的移動閉塞，行車間隔大大縮減，增加系統(tǒng)在線實時性，從而提高運行與安全性。CBTC以列車與地面的傳輸信息方式來劃分，分無線、環(huán)線、漏纜及波導(dǎo)管等幾種。 CBTC系統(tǒng)是一個連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣涌刂葡到y(tǒng)，利用高精度的列車定位（不依賴軌道電路），實現(xiàn)雙向連續(xù)、大容量的車地通信，能夠執(zhí)行ATP、ATO、ATS。常見的CBTC系統(tǒng)一般由車載設(shè)備、軌旁設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、控制中心組成。 CBTC目前完全被國際上少數(shù)幾個公司壟斷，帶環(huán)線的CBTC技術(shù)最成熟的是阿爾卡特，無線CBTC技術(shù)最成熟的是龐巴迪（已有較好的開通業(yè)績）。