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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
时间:2015-06-29  点击量:

 

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。由于列车在运行过程中存在空转、滑行现象,为此,以轮轴旋转推算速度必然会产生一定偏差。二类是随着卫星测速、雷达测速等无线技术的发展和应用,开始提出的,并逐步受到重视。由于无线测速与定位已不能分开并利用外加信号直接测量车体的速度和位置,因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这种方法不从车轮旋转中获取信息,因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的偏差,虽然其正确、精密程度还受到无线电波的传播特性等因素的一定影响,但比较利用轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法改进多了,将成为未来列车测速的首选。 
 
雷达测速就是利用多普勒效应原理,向移动体上发射一定频率的电磁波,反射波与入射波之间会产生频差,这个频差与移动体的速度成正比,这就是多普勒效应。在列车头上安装雷达,它始终向轨面发射电磁波,由于列车和轨面之间有相对运动,因此在发射波和反射波之间产生频差,通过测量频勉强可以以计较出列车的运行速度,并累计求出走行距离。 
 
再说说列车定位,有许多方法可以使列车定位。如:当了解了初始点,利用列车测速信息可以获取列车位置信息,采用GPS技术不仅可以获得列车速度也能够获取列车位置信息,通过地面设备向列车输送传播信息时,地面设备的位置也能够使列车获取位置信息。GPS测速定位方式。GPS(全球定位系统)是美军70年代在子午仪(Transit)系统上发展起来的全球性卫星导航系统,它是目前技术上最成熟并应用于现场的一种卫星导航和定位系统,能在全球规模内,在任何时刻、天气前提下为用户提供持续不断的高精度程度的三维位置、速度和时间信息。 列车定位还可以综合采用几种方法获取,并互相误正融合以计算出相对精确的列车位置信息。前边所述的轮轴传感方法也可以获取列车位置信息,可是由于列车的车轮空转、滑行等因素,必然性的会产生累计偏差,因此,一般列控系统采用地面固定的设备来对累计偏差举行纠正,这些个地面固定安置的设备称为地面绝对信标,可以作为地面绝对信标的定位方法包括:有轨道电路绝缘节定位方法,是利用闭塞分区的分界点,即在线路上固定位置的绝缘节,其两边输送传道的信息差别,通过列车接收信息的变化相识过绝缘节的机会,把绝缘节的物理位置作为绝对信标来获取列车位置信息。 
 
有计轴器定位方法,与轨道绝缘节设置相同,计轴传感器安置也是固定的,通过计轴器检测的列车占用或者出清对应计轴区段也能够获取列车位置信息。 有查询应答器方法,其不仅物理安装位置固定,它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标。 
 
还有轨道环线定位方法,轨道感应环线的两根电缆每隔1个轨道长度(100m)要相互交织一次,交织回线将交变电信号送到沿线路铺设的交织回线上,在回线上产生交变电磁力场,车载设备在经过每个交织时可以检测到信号相位的变化,当列车驶过1个交织点时,利用信号相位的变化引发地址码加1,由车载计算机按照地址码计较出列车的具体位置,就能够用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记载举行偏差修正,减少由于车轮滑行及空转造成的位置偏差。

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