轨道交通中对自动控制系统的实际应用

轨道交通中对自动控制系统的实际应用

作者：周全 陈映云

来源：《科学与财富》2015年第27期

摘 要：随着我国经济的快速提高，相应的科技水平也在稳步的提升。由于科技水的发展使得自动化技术在各个领域的应用越来越广泛。这些年来我国未来加快城市建设，在交通事业的拖入越来越大，城市轨道交通的应用也是越来越多。基于这种情况，文章以轨道交通为研究对象简要探讨了自动控制方面的信息传输在轨道交通中的实际利用。 关键词：轨道交通；自动控制；信息传输； 应用 引言

在过去我国在轨道交通方面的运行控制中主要采用的是半自动或者是自动闭塞的方式，在实际的控制中一般都是通过轨道之间的电缆还有轨道的电路实现控制以及地面上列车的信息传递和数据的交换控制。可是进行年来我国在铁路方面的积水水平不断提高使得列车的整体速度得到了大力的提高还有加上站点之间的距离越来越近，为了在最大程度上保证列车的行车安全，得到更高质量的服务，在数据的传输控制中一定要做好相应自动化控制，以此来提高轨道交通中的信息传输效率。自动化控制的无线传输方式在交通轨道的运行中有着很大的应用前景，而这种自动控制也是保证轨道交通安全的重要保证。 CBTC双向数据传输通道

在列车在运行和停靠时与地面的信息交换方式一般是利用CBTC的一下几种方式：感应回线、查询/应答器、泄露电缆、还有列车的无线通信系统等。正是通过以上的信息传输方式来实现对轨道交通的实际自动化控制。一下就来详细的对这几种方式进行分析。 （一）查询/应答器技术

这里的能够实现查询和应答的技术实际上是靠电磁感应原理，这是一种高速的点式的一种设备可以对数据进行适时的传输，可以在相应的地点实现地面和列车的信心交换。一般情况下地面的应答器会设置在轨道的道床上，相应的机车上就要设定查询器。而在现在使用的应答器有两种一种是有缘的一种是无缘的。在对信息存放中两种应答器有所不同无源应答器采取的是内部存储器安装一定的协议进行数码式的信息传送和对基础数据的存放。一旦有列车驶过无源应答器就会和车上的查询器相互的对准，这个时候车上的应答器根据一定频率采用电磁感应的原理将能量传达给地面的应答器；在接收到能源之后地面的应答器会自己启动其内部的逻辑电路，然后将内部的信息通过天线转发给车上的查询器。与无源应答器相比，有缘的应答器是有线路编码器写入具体的运行指令以及各种有效的轨道信息，它可以利用自身的能源来完成信息传送。查询/应答器技术的最大缺点是只能进行点式传送的方式。为了解决这个问题，人们开

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始采取设计了ETCS的回线系统同时将同轴的漏泄电缆在轨道上固定，这样可以通过同轴漏泄电缆实现半连续的双向信息传输方式。 （二）轨道交叉回线

所谓的交叉回线就是在两轨道之间设置上交叉型的感应回线，一条线要固定在轨道的中央还有一条要在轨道的腰部下方，就这样每隔一段固定的距离实现一次交叉。这样的交叉回线最大作用是可以对列车进行定位，同时还可实现列车和地面的双向信息通信。而轨道间的信息传输一般都采用频移按键控制，其对信息的传输速率根据实际的技术指标而定。采用交叉回线的列车速度控制可以分为两类：累就是在控制的中心来接受沿途中出现的信号有道岔的具体位置还有列车的其他信息，进而计算出在其管辖的范围内列车运行时的最大的允许速度，在通过电缆将这个信息传达给列车，最终实现对列车的速度控制；另一类就是在控制中心把相应的信息传达给机车，有机车内部的计算机系统自己算成适合的最大速度，然后对机车速度实现调整。 （三）漏泄电缆

采用漏泄同轴电缆的最大好处是它可以解决在高速运行中通信时出现的多普勒效应、多径干扰同时还可以解决各种的同频干扰的问题，并且也具有很高的可靠性能。一旦控制中心发出了信号一般会通过电缆的导线将电磁波传出，这些电磁波可以通过导体槽将信号辐射出去，这样在外部就会产生相应的漏泄场，这样列车就可以从中获取变频能量，就实现了地面信息和列车的实际传输。与此同时从列车上发射出的电磁波，也可以在电缆的外部产生一定的漏泄场，通过耦合的办法再次进入到电缆的内部，这样就会将机车机车上的信息传递到控制中心。为了实现真正的双向传输同时还需要延长通信距离，可以在各个阶段上插入实现双向的中继器，利用中继器的增益效果，这样就可以很好的解决在信息传输中出现的信号衰减问题。 （四）列车无线通信系统

在类车的无线信息传输系统一共拥有上下行4MHZ的宽带频率、而铁路的无线电频率可以达到900MHz，这样的宽带频率是整个系统的专用通信系统，可以最大程度上提高效率也可以降低在运行中的运营费用由很高的可靠性，最重要的是不管是怎样的铁路环境都可以进行通信网络的自由信息转换。在我国的火车控制系统中采用的是GSM的网络控制系统，在整个轨道的沿线处还有不同的车站内部都相应的设置了大量的蜂窝小区，同时根据通信的容量大小以及实际的用户密度，在每一个小区的内部都装备了一个甚至更多的基地收发系统。这里的基地台控制主要负责和其他的蜂窝小区相连接，这里利用了BSC和移动交换中心相互连接，其中的MSC可以提供内部的信息系统接口时间和其他的网络接口相连接。可以对网络的各个参与方进行相应的管理，实现这个功能的主要是VLB的数据控制系统。在整个网络系统中有一个位置存储器它具有很强大的功能储存了大量的信息不仅可以对国内的地址进行设置同时还可以对国际上的地址进行相应的设置，而且还在很大程度上支持在国际间的信息通信。在这个系统中还有一个新的网络元件GCR，它的强大之处在于可以支持语言的广播还有语音间的呼叫业务。

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（五）扩频多址

对于列车上的扩频主要是增加宽带来实现降低信噪比，这样就可以以相同的信息效率来保证真实的可靠的信息传输。在这个过程中就算信号被所有的噪声所淹没，也只是需要稍微的加宽频率带宽就可以实现信息的再次可靠的运行和传输。可见它具有很强的抗干扰能力同时还有很强的隐蔽性能，在实际的应用中还可以对码分多址以及多径干扰有很好的抗性。扩频多址的实现方法有两种一种是直接的顺序控制还有就是采取跳频的方法。直接接受的方法可以接受相应模式的信号，同时还可以恢复原来信号的模型；跳频法是在信息发送后在一定的时间内改变传输的频率，可以模仿信息的发送者和收信者的频道，实现信号的保护。这样就可以对各个方位传输的信号加以保护，来实现列车的运行信息传输安全。 结语

实现轨道交通的自动化控制，可以在很大程度上保证，这个交通系统的高效合理的运行，同时还能在最大程度上保证列车的安全运行。在自动控制中信息的安全传输关系到整个轨道交通安全，所以应该加大对方面的研究，提高自动控制技术实现轨道交通的安全可靠运行。 参考文献

[1]崔伟峰. 基于城市轨道交通监控组态系统的逻辑控制器在实际维护中的问题研究[D]. 上海交通大学， 2013.

[2]潘秀丽. 自动控制系统在城市轨道交通中的应用[J]. 通讯世界， 2015， （5）. 作者简介：

陈映云，女，1973年6月9日，汉，籍贯：广东省湛江市，学历：硕士研究生，职称：经济师，主要研究方向：智能交通。

周全，男，1973年7月10日，汉，籍贯：湖北省武汉市，学历：博士研究生，职称：工程师，主要研究方向：自动控制，智能交通。