城市轨道交通列车辅助防撞系统的应用
地铁列车防撞预警系统方案研究
地铁列车防撞预警系统方案研究作者：陈大旭来源：《科学与信息化》2019年第20期摘要地铁作为现代城市的重要公共交通工具，地铁列车的运行安全关系到人民群众的生命财产安全。
当地铁列车ATP防护切除后，缺少设备层面安全防护，列车运行存在一定的安全风险。
针对此场景，本文研究了基于列车自主定位结合列车间直接通信的地铁列车防撞预警系统方案，从技术原理、系统结构及系统功能几方面进行阐述。
关键词地铁列车；ATP切除；防撞预警；运行安全引言随着城市化进程的不断深入，城市人口的日益增加，我国城市轨道交通迅速发展。
地铁列车运行安全关系到人民群众的生命财产安全，为提高地铁列车运营安全和效率，地铁线路基本都装备了符合SIL4标准的CBTC信号系统。
正常情况下，列车运行安全由ATP（列车超速防护）系统保障，但当信号系统受干扰、设备故障、人为失误造成ATP功能失效时，此时行车组织只依靠调度指挥、司机人工驾驶，无设备层面的防护，存在一定安全风险。
因此，有必要研究在ATP故障切除情况下的列车防碰撞预警系统方案。
1 列车防撞预警系统技术原理1.1 列车碰撞预警逻辑判断列车运行是一个动态过程，根据危险程度不同，将预警区域分为I级预警区域和II及预警区域。
系统实时监测列车位置，计算列车间距，按照不同预警级别，给出相应的预警提示/指令。
列车施加紧急制动后要保证列车在此范围内必须能够停下来的最小距离为列车最短制动距离，系统选择此距离作为预警的最低阀值S1。
1.2 主要技术特点（1）列车定位。
本方案采用惯性导航系统（INS， Inertial Navigation System）实现列车自主定位，惯导系统是一种不向外部辐射能量、也不依赖于外部信息的自主式导航系统，是一种高安全性的连续定位方式。
惯性导航的基本工作原理是通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
地铁车辆应急驾驶防碰撞系统设计方案探讨
道交通列车辅助防撞系统方案研究：城市轨道交通研究，2014）， 其运行安全收到高度重视。目前地铁信号系统普遍采用ATP（Automatic train protection 列车自动防护）系统防护列车运行安全，确 保列车与前车保持距离，避免碰撞。然而，由于城市轨道交通系统 高度复杂，实际线路运营中信号系统故障时有发生（周庆灏，李素 莹，上海轨道交通1号线“12·22”列车侧面冲撞事故分析与反思： 城市轨道交通研究，2012），为了使故障对运营的影响将至最低， 运营中往往采取切除ATP由司机驾驶列车运行的方式。
图1 系统结构示意图 3.2 系统关键技术 3.2.1 列车间通信
本系统通过无线通信技术实现列车间通信功能，系统工作在 2.4GHz频率，可灵活配置信道。无线通信采用的是信号扩频通信机 制，它广泛应用于军事通信系统中，具有在低信噪比、复杂电磁环 境中稳定工作的优点。此外，它还具有抗干扰能力强、抗多径性能 好等特点，可在轨道交通线路中，尤其是复杂隧道路段（中华人民 共和国住房和城乡建设部.GB 50157-2013 地铁设计规范[S].北京： 中国计划出版社，2013）（弯道、坡度）情况下稳定通信。 3.2.2 列车间测距
本系统通过在线路中布置无源电子标签，在列车上安装配套的RFID 接收天线，实现列车位置定位功能。RFID工作在UHF频段，具有抗干扰能 力强、工作稳定等特点，当列车高速运行时可稳定识别地面电子标签；同 时，地面电子标签采用无源方案，具有施工方便，维护简单等特点。 3.3 系统工作原理 3.3.1 列车间通信、测距原理
能化子系统，它与列车智能化网络系统联网，传输应急驾驶防碰撞 相关信息，可在车载信号系统切除或失效的情况下，实时测量本车 与前方同轨道运行的其他列车的距离，并为司机提供安全距离预警 信息，预防列车碰撞事故发生。
列车辅助预警系统在地铁车辆上的应用
列车辅助预警系统在地铁车辆上的应用作者：王师来源：《世界家苑·学术》2017年第07期摘要：文章主要针对在地铁车辆上应用辅助预警系统，使得能够对车辆的安全运营起到一定的保护和预警作用，也为后续的车辆设计起到一定的借鉴作用。
关键词：预警；紧急一、概述当前轨道交通已经成为城市的重要交通方式，随之而来就是如何确保轨道交通的安全运营和安全行驶。
除了通过列车控制中心的总体指挥外，还需要车辆自身拥有能够预判紧急情况即将发生的功能，因此列车辅助预警系统应运而生。
二、系统构成列车辅助预警系统有四部分组成，雷达探测系统、电源及车辆信号对接系统、显示终端系统和RFID信息读写系统。
1辅助预警系统结构列车辅助追踪预警系统包括系统主机、显示终端、测距天线、RFID天线、RFID标签，如图2所示。
其中，在每列车头、尾两端各设一套独立的设备，均包括系统主机、示警终端、测距天线、RFID天线等；RFID标签安装于出库段铁勒.正中。
三、原理与功能1辅助预警系统原理前、后列车通过无线射频信号的发送和接收建立查询一应答式测距机制。
主要工作步骤如下：在ATP切除后，后车受控司机室（头端）的设备向前发送主动测距信号。
前车未受控司机室（尾端）的设备收到主动测距信号后，经过信号鉴别和数据校核，若符合预定通信协议，则向后车发送被动应答信号。
后车接收前车发射的被动应答信号，经过信号鉴别和数据校核，若符合预定通信协议，则进行距离解算。
后车通过计算发送主动测距信号至收到前车测距应答信号的时间差△t，通过L=V×At/2估算车距（其中V为光速，△t为射频信号的传输时间）。
后车显示终端实时显示前车距离，若发现存在碰撞风险则提前发出声光示警，供驾驶员参考。
对于停车库内列车，追踪预警设备处于“静默”状态，不发射也不接收任何信号。
对于正线运行列车，无论ATP是否被切除，未受控司机室的追踪预警设备都处于“被动应答”状态，但只有在接收到正确的问询信号后，才发射应答信号。
轨道车(gyk)距离报警防撞设备的应用研究
(1) 系统通过测距天线测量本车与车站或站场内的其他 车辆距离信息，通过多点均衡计算.对车辆间距离精确计算， 实现防撞预警；
(2) 系统集成了无线射频技术、信号分析、数据处理等技 术.可有效便捷地运用于轨道车距离判断并进行声音图像警 报警；
(3) 通过对系统的车辆的信号的收集，可以显示多辆车 辆的信息，可以针对性地选择防撞车辆.接收多个车辆的距 离，通过算法做到动态智能防撞。 2.2设计原则
不同距离的报警图像和语音处理： 当其他轨道车被选为防撞对象时,主机就实时显示该轨
道车的距离。每次语音报警分别报两遍。进入10车、5车、3 车(110 m、55 m、33 m)的时候，自动报10车、5车、3车，主机 屏幕并显示对应的10车、5车、3车。进入11m开始显75保 留一位小数用于精确显示,11 m,5 m、2 mJ m是重点报警距
现场交流
上海铁道增刊2019年第2期
227
GYK)距憲报警B印董设备的应用研奔
周志强中国铁路上海局集团有限公司电务部
摘 要 通过研制轨道车距离报警防撞设备，获取轨道 车之间的的距离并进行相应判断，开发轨道车调车连挂 作业预警的车载系统.及时地进行语音图像艮警，预防事 故发生。 关键词 轨道车；距离；报警；防撞;设备
(1)可靠性和安全性原则 系统采用安全可靠的元器件，和严谨的电路设计，使整
个系统的架构简单而稳定、可靠性强,特别适应复杂恶劣工 作环境。电路设计充分利用了集成电子信息技术、无线射频 技术、智能报警技术等相关成熟技术，无论是恶劣天气还是 黑夜,或是隧道内都可以方便灵活使用。主机工作时能同时 接收工作环境下多个车辆的相对距离,通过软件编程计算做 到动态智能防撞控制，确保轨道车行车安全。
地铁列车辅助预警系统
地铁列车辅助预警系统作者：高鹏超来源：《今日自动化》2018年第01期摘要：城市轨道交通信号系统故障情况下的运营效率和安全无法保障，如果能有一套列车辅助预警系统能在信号系统故障情况下辅助司机驾驶列车或者行调组织管理列车，会大幅提高运营效率并保障行车安全。
文中介绍了采用列车辅助预警系统的必要性、功能需求和关键技术等内容，希望能为地铁运营效率和安全提升提供参考。
关键词：地铁列车；信号故障；辅助预警；运输效率提升中图分类号：U298 文献标识码：A 文章编号：2095-6487 （2018） 01-0100-020 引言城市轨道交通信号系统是实现列车快速、高密度、有序运行的关键系统，是城市轨道交通调度指挥和安全运营的中枢神经。
信号系统虽然可靠性较高，但作为一种系统设备，其必然存在自身设备故障、人员误操作等故障情况，在信号系统出现故障时，司机人工驾驶或行车调度组织管理行车效率低下，且不能保证行车安全，此时如果能有一套辅助系统，在信号系统故障时提供给司机或者行车调度所需重要信息，辅助其进行行车或者组织管理工作，保障行车安全和效率，提高运营服务水平，显得越来越具有现实意义。
1 必要性分析随着城市轨道交通线路网络化运营的快速发展，对城市轨道交通的载客能力要求越来越高。
信号系统是保障行车效率和安全的关键系统，信号系统列车自动控制系统（ATc系统）分为ATP子系统、ATO子系统、ATS子系统以及联锁子系统。
其中ATP子系统的主要功能是监督及控制列车在安全状态下运行，实现超速和运行间隔等安全防护；ATO子系统是在ATP防护下，实现列车自动驾驶，确保达到计划的行车间隔和旅行速度；ATS子系统是实现对运行列车的监督和控制，并辅助调度人员对全线列车进行管理；联锁子系统是实现道岔、信号机、计轴间的正确逻辑关系及进路控制的安全设备，是确保行车安全的基础设备[1]。
在實际运营中，难免会出现一些信号系统故障，会对运营造成不同程度的影响。
城市轨道及地铁车辆防撞预警系统浅析
城市轨道及地铁车辆防撞预警系统浅析摘要：在ATP切除的情况下，列车辅助追踪预警系统实时测量本车与同方向运行的前车的距离，与预设阈值比较后，为司机提供安全距离声光警示，防止列车追尾。
关键字：城市轨道车辆 ATP 防撞预警引言：随着城市的发展需求，越来越多的车市使用上城市轨道及地铁车辆，为了保证城市轨道及地铁车辆在密集的运行期间及车辆故障时的安全避让，在列车上使用了辅助追踪预警系统，该系统适应最高运行速度120km/h及以下的轨道车辆，有完全独立于信号系统和无线通信系统，符合轨道交通车载电子设备相关标准，不对车辆其他设备产生干扰。
可以实时追踪本车运行前方同一股道的列车，测量本车与前车的相对距离，在司机室提供信息显示，包括安全距离两级声光警示（即危险距离预警和要求驾驶员紧急制动两级警示），预留紧急制动请求功能，系统判定处于危险车距时发出紧急制动请求。
设备工作状态显示，故障信息显示等，并具备驾驶员警示确认功能，能够识别列车上行、下行，测距功能不受相反方向运行列车的干扰，可以识别ATP切除开关的位置，ATP切除条件下自动启动系统报警功能。
1.原理介绍1.SDS-TWR测距方法本系统采用2.4G的定位测距方案，其中底层调制技术采用片上CSS核心技术。
传统的无线定位技术采用RSSI信号强度检测方法，该方法采用信号衰减进行测量，理论测量的精确距离范围在80米以内，80米以外甚至将无法获得粗略的距离信息；在实际使用中，由于环境等因素的影响，达到3米精度左右精确测量的最大范围将在15-30米。
在环境障碍、遮挡等典型情况下，测距误差极大，无法满足城轨列车多隧道和弯道情况下的定位需求。
CSS基于时间系统，在测量精度1ns的情况下，无线电检测精度将达到0.3米，而实际使用中，由于前端多路径到达波检测、时间偏差等原因影响，误差可以控制在0.6-1.5米；在测量距离上，射频功率0dBm时可以达到100m，且只要信号到达，就可以利用信号测距。
轨道车防撞系统研究
轨道车防撞系统研究轨道车是轨道交通基础设施建设和维护的重要工具。
实际维护中，两辆轨道车朝着同一方向分别进行独立作业，在两车不知彼此定位信息时，极有可能发生相撞事故。
针对此，文章设计并研制了一套轨道车定位防撞系统，该系统采用GPS定位和车轮定位相结合的方式，实时获取列车位置信息，同时，通过GSM 通信技术，将轨道车实时位置信息发送给监管中心，必要时监管中心分别向两车发出减速、停车信号，防止轨道车相撞。
标签：轨道车防撞GPS定位GSM数据传输0 引言轨道车主要用于轨道交通施工、设备维护、紧急救援、定期检查等工作，其安全运行关系到整个轨道交通运输系统。
随着我国新建轨道交通线路增多，列车的运行密度加大，从而增加了相关设备的维护工作。
由于线路设备维护作业增多，需要上线维护轨道车增加，导致多个地方相继发生轨道车在作业过程中出发生相撞，因此，必须有一定的技术手段来确保行车安全。
本文从实际工程应用的角度研究出一种基于“GPS定位+GSM数据传输+线路里程定位”的轨道车防撞系统，该系统通过GPS定位和车轮定位相结合的方式，实时获取轨道车位置信息，在获取轨道车位置信息后，通过GSM通信技术发送给监管中心，监管中心对两辆轨道车的位置对照数据库进行分析，得出两车相距，同时做出决策，如果两车相距较近时，则迅速分别向两车发出减速、停车信号，达到预防轨道车防撞目的。
实际线路上的试验表明，该系统可有效防止轨道车相撞，从一定程度上保证了轨道交通运营和维护的安全。
1 防撞系统测量原理及构成1.1 测量原理轨道车防撞系统通过GPS设备在车辆运行过程连续获取轨道车当前位置，通过光电编码速度传感器及数据库定位技术，精确定位车辆位置，经数据处理设备实时处理、保存并通过GSM模块实时发送相关数据到轨道车及轨道车监管中心。
安装有防撞系统的轨道车在运行过程中，每輛车的位置由GPS模块和车轮定位模块得到，并以公里标的形式来表示，实现对车辆的定位，定位信息有：车辆运行速度、工区号、行驶方向、公里标、所在位置前后接触网支撑杆号。
轨道交通信号系统设计及其应用
轨道交通信号系统设计及其应用随着城市交通的不断拥堵，轨道交通成为了越来越多城市的交通主力。
为了提高轨道交通的安全性、准点率和效率，轨道交通信号系统设计及其应用愈发重要。
一、轨道交通信号系统的基本原理轨道交通信号系统是为了控制列车行驶安全而设计的，它由两部分组成：车载设备和地面设备。
1. 车载设备车载信号设备包括列车控制装置、列车自动防护系统和列车接收器。
列车控制装置用于控制列车运行速度和位置，保证列车间的安全距离。
列车自动防护系统能够检测列车之间的距离和速度，自动刹车以避免撞车事故。
列车接收器接收地面信号系统发送的指令，通过显示设备向驾驶员提供必要的信息。
2. 地面设备地面信号系统由位置监测设备、信号机、道岔控制器、电力区间设备等组成。
位置监测设备能够通过电气方式将列车位置传输到主机。
信号机通过灯光和标志向列车驾驶员传达指令。
道岔控制器用于控制车轨相对位置的变化。
电力区间设备用于实现列车自动化运行。
二、轨道交通信号系统的应用轨道交通信号系统在实际应用中有如下优点：1. 提高列车行驶安全性轨道交通信号系统能够实现对列车的精准控制，保障列车行驶的安全性。
比如，当列车行驶速度过快或者距离太近时，信号系统能够自动刹车避免事故发生。
2. 提高轨道交通准点率信号系统能够有效控制列车行驶速度和位置，保证列车之间的间隔，提高列车的准点率。
3. 降低轨道交通能耗信号系统能够准确控制列车行驶速度，避免启动和停车频繁，降低轨道交通能耗。
4. 具有灵活性传统的信号系统存在限制，但是新型的信号系统可以更灵活地控制列车行驶，使其更加高效便捷。
三、轨道交通信号系统的未来发展目前，国内外大型城市正竞相推进轨道交通的建设，轨道交通信号系统的发展也受到了更多关注。
未来，轨道交通信号系统将会在以下方面得到进一步发展：1. 更加自动化随着技术的进步，自动驾驶列车正在逐渐普及。
轨道交通信号系统也会更加自动化，在未来的应用中，列车可能不再需要驾驶员。
浅谈轨道车智能防撞系统的研究
_研>^>探，讨.浅谈轨道车智能防撞系统的研究西安局集团公司宝鸡工务机械车监造项目部何苗摘要：本文针对轨道车作业区间防撞的需求和事故类型，设计了一种基于“GPS定位+轮径脉冲 (激光）测距+电台通讯+GSM数据传输”方式的轨道车智能防撞系统，详细的介绍了系统的功能和实现方案，并对其中的制动距离算法和软件枢架流程进行了细致的阐述。
关键词：轨道车；防碰撞；GPS;智能识别. w ■ —1—0刖目天窗作业期间，连挂编组的轨道车脱钩后每辆车分别独立工作，相互之间不能准确掌握对方的位置和速度信息，主要由人工进行判断。
在隧道、夜晚或其他能见度不好的情况下，极有可能因为误判而发生相撞事故，造成财产等不必要的损失。
同时，在作业区间内，还存 在人员或机具作业的现象，也是产 生碰撞事故的原因之一。
为降低事 故的发生，保证劳动者和机车等财产安全，可采用既有成熟的技术设计开发一套智能防碰撞系统，运用 在日常的轨道车区间作业中。
1系统总体方案本防撞系统基于“GPS定位+ 轮径脉冲（激光）测距+电台通讯+ GSM数据传输”方式实现，在编组 车辆摘钩作业后，根据获得相邻车辆的速度和距离信息，通过预警算法计算出车辆刹车的安全距离，当相邻两车距离小于安全距离时，进行声音播报，提示司机存在相撞风险，注意行车安全，杜绝轨道车作业时的安全隐患。
图1智能防碰撞系统框架2系统功能及实现2.1系统功能系统主要由以下两个子系统构成：防撞预警）、GPS模块、电台、显示器和工控机组成，负责实时采集、分析轨道车距离和速度等的数据，根据防撞算法进行防撞预警，并将相关数据上传到地面管理子系统。
地面管理子系统：主要由服务器（中心服务器、数据库服务器）以及客户端组成，负责用户交互、轨道车管理和防撞数据统计分析等。
2.1.1自动编组功能轨道车起机后，系统自动开启。
通过数传电台获得其他车辆的GPS、速度等信息，与本车GPS和速度信息进行比较。
如果两个G PS之间的距离小于500米，并且所有车的速度差值也小于3km/h，则认为车辆为同一编组。
地铁列车碰撞姿态辅助保护装置的设计与优化
第 54 卷第 10 期2023 年 10 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.10Oct. 2023地铁列车碰撞姿态辅助保护装置的设计与优化许平1, 2，郭维年1, 2，于洋洋3，杨丽婷1, 2，姚曙光1, 2，阳程星1, 2，胡正维1, 2，车全伟1, 3(1. 中南大学 轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙，410075；2. 中南大学 交通运输工程学院，湖南 长沙，410075；3. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛，266111)摘要：为提高地铁列车耐撞性，降低碰撞姿态造成的二次损伤，提出一种控制列车碰撞姿态的辅助保护装置(抱轨装置)。
首先，设计抱轨装置的几何结构并定义抱轨装置的力学特性，采用动力学方法建立8编组地铁列车的碰撞模型；其次，结合实验验证仿真模型的准确性，研究抱轨装置对列车碰撞姿态的影响；再次，提出3种不同的抱轨装置安装方案，对比分析得到经济且有效的方案；最后，基于EN15227:2008标准对方案进行耐撞性评估，基于多目标遗传算法对抱轨装置的设计参数进行优化。
研究结果表明：当钩状抱轨装置安装在车体质心正下方时，在满足控制列车碰撞姿态的要求的前提下，可以不占用车体太大的空间，满足EN15227:2008中耐撞性考核指标，是经济且有效的方案；当距离车体质心的纵向相对位移d install =10 000 mm ，抱轨装置静止阶段距离x 1=9.47 mm ，抱轨装置线性阶段刚度k 1=5 000 N/mm 时，列车的车体和轮对的最大垂向抬升量最小，取到最优值，最大轮对位移抬升量d max =13.87 mm ，列车车体最大俯仰角θ =3.12°。
关键词：地铁列车；辅助保护装置(抱轨装置)；耐撞性；垂向抬升量；俯仰角中图分类号：U270.2 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）10-4171-18Design and optimization of auxiliary protection device for subwaytrain collision attitudeXU Ping 1, 2, GUO Weinian 1, 2, YU Yangyang 3, YANG Liting 1, 2, YAO Shuguang 1, 2,YANG Chengxing 1, 2, HU Zhengwei 1, 2, CHE Quanwei 1, 3(1. Key Laboratory of Traffic Safety on Track Ministry of Education, Central South University,Changsha 410075, China;2. School of Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;3. CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Co. Ltd., Qingdao 266111, China)Abstract: To improve the crashworthiness of subway trains and reduce the secondary damage caused by the collision attitude, an auxiliary protection device(rail-holding device) was proposed to control the collision attitude收稿日期： 2022 −12 −10； 修回日期： 2023 −03 −15基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51675537)；湖南省科学技术领军人才项目(2019RS3018) (Project(51675537) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2019RS3018) supported by the Leading Talents of Science and Technology Program of Hunan Province)通信作者：郭维年，博士，从事列车碰撞安全保护、空气动力危机行车安全研究；E-mail ：*******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.10.034引用格式： 许平, 郭维年, 于洋洋, 等. 地铁列车碰撞姿态辅助保护装置的设计与优化[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(10): 4171−4188.Citation: XU Ping, GUO Weinian, YU Yangyang, et al. Design and optimization of auxiliary protection device for subway train collision attitude[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(10): 4171−4188.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)of trains. Firstly, the geometric structure of the rail-holding device was designed and the mechanical properties of the rail-holding device were defined, and the collision model of an 8-group subway train was established by the kinetic method. Secondly, it was combined with experiments to verify the accuracy of the simulation model, and then the effect of the rail-holding device on the collision attitude of the train was studied. Thirdly, three different installation schemes for the rail-holding device were proposed, and the economic and effective scheme was obtained by comparative analysis. Finally, based on the EN15227:2008 standard, the scheme was evaluated for collision resistance, and the design parameters of the rail-holding device were optimized based on the multi-objective genetic algorithm. The results show that when the hook-shaped rail-holding device is installed directly below the center of mass of the car body, on the premise of meeting the requirements of controlling the collision attitude of the train, it can also not take up too much space in the car body, and meets the EN15227:2008 collision resistance assessment indexes, which is an economical and effective solution. When the relative longitudinal displacement from the center of mass of the train body d install =10 000 mm, the distance of the stationary phase of the rail-holding device x 1=9.47 mm, and the rigidity of the linear phase of the rail-holding device k 1=5 000 N/mm, the maximum vertical lift of the train body and the wheelset is minimized, and the optimal value is obtained, and meanwhile, the maximum wheelset displacement lift d max =13.87 mm, and the maximum pitch angle of the train body θ=3.12°.Key words: subway train; auxiliary protection device(rail holding device); crashworthiness; vertical uplift; pitch angle随着城轨列车技术的不断发展，列车采取的主动防护措施也在不断提高，大大降低列车碰撞事故发生的频率，但由于极端复杂环境的存在，还是会不可避免地造成列车碰撞事故，一旦发生碰撞事故将带来重大的生命和财产损失[1−2]。
地铁列车防撞预警系统方案研究
1.2 主要技术特点 （1）列车定位。本方案采用惯性导航系统（INS, Inertial Navigation System）实现列车自主定位，惯导系统是一种不向 外部辐射能量、也不依赖于外部信息的自主式导航系统，是一 种高安全性的连续定位方式。惯性导航的基本工作原理是通过 测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把 它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、 偏航角和位置等信息。由于惯性导航系统随着时间的增加，存 在累积误差，需在轨道上一定距离设置定位信标（存储有其所 在位置的精确位置信息），以修正列车的定位误差。 （2）列车间无线通信。本方案需相邻列车间直接通信， 系统控制无线通信模块采用两个无线频段同步发送和接收信息 帧数据。并对接收的双频信息进行比较判断，获取相邻列车准 确状态信息。无线通信频率可选用900MHZ和490MHZ。为减少 信道冲突发生可能性，可采取无线传输模块对外广播的间隔时 间使用随机数，每次广播完成后都重新生成；每次广播的时间 远远小于广播的平均周期等措施[1]。
车防碰撞预警系统方案。
1 列车防撞预警系统技术原理
பைடு நூலகம்
1.1 列车碰撞预警逻辑判断
列车运行是一个动态过程，根据危险程度不同，将预警区
域分为I级预警区域和II及预警区域。系统实时监测列车位置，
计算列车间距，按照不同预警级别，给出相应的预警提示/指
(完整word)西安地铁列车自动防护系统的分析与应用
西安地铁列车自动防护系统的分析与应用学生姓名：学号：专业班级:指导教师：摘要列车自动防护（ATP）系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障。
本文主要是结合西安地铁2号线阐述基于无线移动闭塞列车自动防护(ATP)子系统的轨旁、车载主要设备的体系结构、主要性能、系统功能、工作原理及数据通信网络设计技术方案,为城市轨道交通信列车自动防护系统即ATP是列车自动控制系统的一部分,它的作用是确保列车快速运行的安全。
ATP主要由车载设备和轨旁电路组成.轨旁电路的功能是检测轨道的空闲和占用，并把数据发送给车载设备.车载设备接收轨旁电路的数据，通过控制计算机的计算生成列车的速度曲线，在人际交互界面上显示最大允许速度，实际速度，目标距离，目标速度,车门指令等数据。
当列车运行速度大于最大允许速度时，若在规定时间内未降到最大允许速度以下则实施紧急制动.由于车载设备在列车防护方面具有突出作用，因此基于各种类型系统的避错技术和容错技术应运而生，使列车运行的可靠性与安全性大幅提升，号控制系统提供技术参考。
ATP是一种带速度控制的列车自动防护系统,是原来线路上信号设备的补充.它是由车载设备和地面信号共同组成的闭环高安全系统，是地面连锁向车载设备的延伸，在此基础上实现以车载设备为主的行车方式。
它符合故障导向安全的原则，将地面和车载设备按一个系统统一设计，同步进行技术更新和强化改造,以保证整个系统的高安全、高可靠,并实行统一技术标准,采用系统化设计和模块产品强调通用兼容性。
ATP系统是确保列车运行安全的关键设备,它由轨旁设备和车载设备所组成，列车通过轨旁电路的检测和车载设备的运算产生目标速度，保证列车在不超过该目标速度情况下运行，从而也保证了后续列车与先行列车之间的安全间隔距离。
轨旁设备通过轨旁感应器提供轨道空闲/占用资讯及路线资讯(包括弯道、坡度、限速等)送至车上。
车上设备接收来自地面之资讯，并由控制电脑整合车上资讯（包括载重、煞车能力、列车长度及列车种别等）形成ATP允许运转速度，显示于ATP司机员操作面盘，提供司机员运转列车操控之准则。
地铁车辆应急驾驶防碰撞系统设计方案探讨
地铁车辆应急驾驶防碰撞系统设计方案探讨摘要：在日常运营中，主要由信号系统监督列车的行车安全。
当信号系统故障时，列车的运行主要依赖于驾驶员对运行规章的严格执行以及对运行线路前方的目视瞭望。
在地面轨道交通线路中，天气因素也会影响驾驶员的可视距离，对安全行车提出了不小的挑战。
因此，有必要研究一套与信号系统完全独立，能全天时、全天候工作的地铁车辆应急驾驶防碰撞系统。
关键词：地铁车辆应急；驾驶防碰撞；系统设计方案1.常见的地铁故障以及处理措施1.1常见系统的故障等级划分反馈传感器装置安装在地铁车辆的每个系统部件和必要部件中，易于控制和诊断车辆故障诊断系统，收集、分析、转储和显示每个车辆部件的故障数据。
在牵引系统中，根据故障的程度，第一次严重故障(1级)影响地铁列车的正常运行发生碰撞，它分为必须立即返回现场处理的故障。
出现此级别的故障，列车必须到达最近的车站，疏散乘客，清空列车，然后返回车辆维修基地。
第二，中度故障(2级)允许列车保持现状，在响应服务机构的请求完成运行图中指定的交通路线后，返回车辆第三类维修基地:轻微故障(3级)。
地铁列车应运营机构的要求完成当天列车运行图中规定的交通路线后，允许返回车辆维护基地。
1.2常见的系统故障牵引系统中常见的故障是溢出、碰撞、过热保护和指令错误的常见原因。
所有这些故障都通过传感器通过系统网络反馈给车辆显示器，列车驾驶员在驾驶时发现并处理了这些故障。
过电流可具体分为直流过电流和逆变器过电流，DC电流从逆变器中的LH1电流传感器牵引到DCU模块，在通过车载网络系统反馈到车辆显示器的过程中，是指LH1电流传感器和DCU模块传输过程中产生电流过电流的情况，一般指逆变器过电流，指>的情况；1050A主要是切断，牵引逆变器中，LH3电流传感器、LH4电流传感器、DCU模块、脉冲分配板、IGBT驱动板，IGBT逆变器过程中存在问题，如果正常，IGBT正向传输过程中，LH3电流传感器、LH4电流传感器、DCU模块、脉冲分配板、IGBT驱动板，此外，在逆变器从IGBT、IGBT驱动板、脉冲分配板传输到DCU模块的过程中，通过车载网络系统反馈到车载显示器的过程中，瞬时值>为:2100A产生过电流。
城市轨道交通列车辅助防撞系统的应用
城市轨道交通列车辅助防撞系统的应用作者：潘亦欣，沈拓，邓奇来源：《科技视界》 2015年第18期潘亦欣1 沈拓2 邓奇3（1.上海轨道交通维护保障有限公司车辆分公司，中国上海 200444；2.同济大学交通运输工程学院，中国上海 201804；3.上海申通地铁集团技术中心，中国上海 201103)【摘要】近年来，随着上海城市轨道交通网络的大发展，地铁运营公里数、列车数的不断增加，轨道交通运营方逐步把关注焦点从确保市民基本的出行延伸到如何安全、快速、高效地运送乘客。
本文在对上海轨道交通7号线列车新安装的第一代辅助防撞系统原理、特点分析的基础上，结合列车发生追尾、出轨等事故的原因，提出了对列车辅助防撞系统的应用及改进建议，以提高轨道交通列车的运行安全。
【关键词】列车；防撞；无线射频※基金项目：上海市科委科技攻关计划（12231200103）；上海申通地铁集团有限公司科研计划（JS-KY13R049-1）。
0 引言随着上海城市公共交通网络的大发展，尤其是轨道交通网络化运营的时代到来，给轨道交通网络的运营方申通地铁集团带来了较大的挑战。
目前，上海地铁的客流由2012年的721.1万增加到了901.8万。
随着运营公里数的增加与客流量的攀升，作为城市公共交通的骨干，同时面对新员工、新列车、新技术等问题，如何确保安全、快速、高效地运送乘客对于运营公司也是一个较大的挑战。
其中运营安全问题就显得尤为重要，特别是在当自动化行车设备：列车自动控制系统（ATC）出现故障的情况下的行车安全保障，如何避免类似2011年9月27日上海地铁10号线发生列车追尾等事故就显得尤为必要。
本文以城市轨道交通辅助防撞系统以及其应用为例，进行详细论述。
文中所提到的辅助防撞系统是依托申通地铁集团技术中心、维保有限公司车辆分公司及同济大学等单位共同努力下，自2011年至今研制进行研制的。
2013年10月，第一代轨道交通列车辅助防撞系统在上海轨道交通7号线07A01型电动列车上进行装车试验。
浅谈轨道交通综合安防系统的应用
浅谈轨道交通综合安防系统的应用发布时间：2021-05-24T07:29:37.281Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：肖晨[导读] 在轨道交通建设的过程中，安全是首先要考虑的核心问题。
为了保障交通的安全性，需要构建完善的安全防范系统，确保交通环境、运营管理都能得到良好的保障。
无锡地铁集团有限公司运营分公司江苏无锡 214000摘要：随着交通行业的发展，城市交通的压力在不断加大，为了缓解交通压力，轨道交通逐渐成为城市中比较常见的交通方式。
轨道交通不仅具有环保、低能的特点，可以满足可持续发展的要求，同时还具有便捷安全的特点，为人们的出行提供了保障。
为了全面确保轨道交通的安全性，需要应用综合安防系统，本文就此进行了相关的阐述和分析。
关键词：轨道交通；综合安防系统；地铁在轨道交通建设的过程中，安全是首先要考虑的核心问题。
为了保障交通的安全性，需要构建完善的安全防范系统，确保交通环境、运营管理都能得到良好的保障。
城市轨道交通以地铁为主，在比较狭小的地下空间中运营，具有十分密集的人流，很容易遭到破坏，进而引起安全问题。
因此，地铁监控建设需求在不断增长，监控摄像的分布范围和数量也在不断扩大，但单纯依靠自值班人员很难随时发现安全问题，智能化、自动化的发展是安全防护的必然要求。
一、轨道交通综合安防系统架构（一）安防网络子系统对于综合安防系统来说，网络子系统是不可或缺的传输平台，主要负责车站的本地数据和主变电所本地数据之间的交换，同时也可以将数据传输到控制中心。
该系统将核心交换机设置在OCC控制中心，将汇聚层交换机、接人交换机设置在各个车站之中。
主变电所中也会设置汇聚层交换机，与附近车站进行连接。
（二）安防集成管理子系统集成管理子系统用于集成管理，是系统中十分重要的管理平台，可以对视频监控、门禁、告警、联网安检等系统进行控制，同时也可以联动控制各个系统。
该系统也可以和综合监控系统进行连接，根据系统规划网段进行接入设置，实现管理和监控的联动应用。
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城市轨道交通列车辅助防撞系统的应用作者：潘亦欣沈拓邓奇来源：《科技视界》2015年第18期【摘要】近年来，随着上海城市轨道交通网络的大发展，地铁运营公里数、列车数的不断增加，轨道交通运营方逐步把关注焦点从确保市民基本的出行延伸到如何安全、快速、高效地运送乘客。
本文在对上海轨道交通7号线列车新安装的第一代辅助防撞系统原理、特点分析的基础上，结合列车发生追尾、出轨等事故的原因，提出了对列车辅助防撞系统的应用及改进建议，以提高轨道交通列车的运行安全。
【关键词】列车；防撞；无线射频0 引言随着上海城市公共交通网络的大发展，尤其是轨道交通网络化运营的时代到来，给轨道交通网络的运营方申通地铁集团带来了较大的挑战。
目前，上海地铁的客流由2012年的721.1万增加到了901.8万。
随着运营公里数的增加与客流量的攀升，作为城市公共交通的骨干，同时面对新员工、新列车、新技术等问题，如何确保安全、快速、高效地运送乘客对于运营公司也是一个较大的挑战。
其中运营安全问题就显得尤为重要，特别是在当自动化行车设备：列车自动控制系统（ATC）出现故障的情况下的行车安全保障，如何避免类似2011年9月27日上海地铁10号线发生列车追尾等事故就显得尤为必要。
本文以城市轨道交通辅助防撞系统以及其应用为例，进行详细论述。
文中所提到的辅助防撞系统是依托申通地铁集团技术中心、维保有限公司车辆分公司及同济大学等单位共同努力下，自2011年至今研制进行研制的。
2013年10月，第一代轨道交通列车辅助防撞系统在上海轨道交通7号线07A01型电动列车上进行装车试验。
1 列车辅助防撞系统的原理及特点第一代列车辅助防撞系统采用无线射频技术，在列车行驶过程中，对运行方向实时测量本车与同一运行方向的前车之间的距离，在列车ATP（列车自动防护系统）关闭后，参照预先设定的车距阀值，评估列车与前车之间追尾的风险，为列车驾驶员提供相应级别的声、光警示，避免追尾碰撞事故的发生。
该系统的应用在很大程度上避免列车发生追尾的可能，提高了地铁列车行驶的安全性，同时也为列车ATP（列车自动防护系统）关闭后，运行速度的提高，降低对运营线路的影响，起了至关重要的作用。
本文将对第一代列车辅助防撞系统的原理、特点进行介绍，并对列车发生追尾、出轨等事故的原因进行分析，从而对列车辅助防撞系统的应用与改进提出建议[1]。
1.1 辅助防撞系统的原理辅助防撞系统主要由系统主机、射频天线、示警终端以及列车控制系统各小型电器组成，分别安装于列车头尾两司机室内，在有电源供电情况下，车头、车尾的辅助防撞设备都处于工作状态。
如图1所示，在列车司机室处于受控情况下，安装于司机室的系统主机通过司机室上部的天线，不断实时向前方发送无线扩频信号，若前方有列车存在且该车车尾司机室处于未受控状态，该司机室的辅助防撞系统在收到后车发来的信号后会转发应答信号，后车收到前车的应答射频信号，依据电磁波传输延时时间T，按照车距D=V*△T/2公式（V为电磁波在空气中的传播速率），计算出两列列车之间的距离。
图1 列车辅助防撞系统测距原理当列车ATP（列车自动防护系统）关闭后，辅助防撞系统计算出前、后两车相应的距离，会在司机室显示终端上显示出两列车的车距（图2），并根据不同的间距以不同的声、光提醒方式（详见表1），提醒司机进行列车的制动控制[2]。
1.2 辅助防撞系统的特点第一代列车辅助防撞系统原理简单、抗干扰能力强、测距准确、不同方向互不干扰，但是由于列车不同方向频段不同，也造成了对向运行的列车以及在道岔区域的列车无法实施相互探测，防撞保护功能。
1.2.1 辅助防撞系统优点（1）抗干扰能力强列车辅助防撞系统主要依靠扩频通信原理进行信息数据的收发工作，扩频通信传输信息所用信号的带宽远大于信息本身带宽，具有抗干扰能力强、抗多径干扰性好的特点，可以提高信号传输的抗干扰性。
（2）测距准确列车辅助防撞系统测距耗时约10ms左右，在1s时间内可以进行多次测距数据计算，并对距离数据做统计分析，系统主机会选择信号最高的数据进行距离数值的输出，确保测量数据的准确性。
（3）不同方向，互不干扰如图3所示，在通信的过程中，系统采用了扩频通信原理，上行列车使用f1频点通信，下行方向使用f2频点，运行方向不同的列车采用不同频段，可以阻止不同方向运行列车之间的通信，消除了相邻股道对象列车之间的干扰。
（4）曲线段探测距离长采用无线扩频通信原理的列车辅助防撞系统无线探测信号有一定的衍射能力，后车的部分无线信号能够衍射到地表传播，通过弯道，到达前车并有效接收。
前车的应答、回收信号，射频发射功率、天线散角和方向性特征等和后车完全相同。
根据无线电波传输的可逆性，也能通过弯道被后车接收。
2013年底，在上海轨道交通7号线正线，进行了多次两车追踪试验、弯道追踪试验，在环境最为恶劣的隧道至高架弯道区段时的探测距离超过了400米，充分验证了列车无线探测信号可以确保列车追踪的稳定性。
1.2.2 辅助防撞系统缺点（1）硬件费用贵每台列车辅防撞系统的主机都安装有通讯模块，通讯模块上的通讯芯片由于采用特殊频段，需要特别定制，所以硬件设备的费用较为昂贵，占防撞系统主机成本的50%，造成了每个司机室仅安装一个用于上行方向或下行方向的通讯芯片。
若使用2.4GHz公共频段的通信频率以代替特殊频段实现无线通讯，可以降低列车辅助防撞系统硬件定制的费用，但是可能发生与诸如轨旁设备、公共WiFi设备等其他无线通信设备的通信干扰，影响辅助防撞系统设备的正常工作。
（2）上下行列车无法互相探测为了避免相邻股道的对象列车影响，运行方向不同的列车采用不同频段，这样的设计虽然避免了不同方向运行列车之间的通信，但是若两列车在同一股道相向而行（如图4），就有发生碰撞的可能。
若两列车在不同股道往同一股道同一方向运行（如图5），若A车经过道岔向侧股运行，B车直股运行时车尾未通过道岔，就可能发生两车碰擦事故。
2 列车追尾原因分析与预防2014年5月，韩国首尔、美国纽约、中国北京先后发生了列车追尾、出轨等事故，如何避免事故发生。
笔者参照全面质量管理中的人、机、料、法、环五个影响因素对列车发生事故的原因进行分析（图6）[3]。
人、机、料、法、环是全面质量管理理论中的五个影响产品质量的主要因素的简称。
人，指制造产品的人员；机，指制造产品所用的设备；料，指制造产品所使用的原材料；法，指制造产品所使用的方法；环，指产品制造过程中所处的环境。
人员，是社会生产的主体，地铁列车的操纵、控制都是由驾驶员来进行操控。
驾驶员的经验以及心理、生理反映的不同，都会在列车的操控中对列车的安全运营产生不同的影响。
有的驾驶员驾龄长，无论是对所驾驶列车的运行环境，还是车况性能都非常熟悉，即使没有ATC （列车自动控制系统）控制保护，他也知道驾驶到什么方位需要进行牵引加速，到了哪点需要制动减速慢行。
另外，不同心理、生理状态的人员对发生紧急情况后的反映也不相同，所以说在列车驾驶过程中，人员的操作失误、判断偏差、经验不足或是故意为之，使得人成为列车安全有序运行的第一要素。
机器，是指生产中使用的设备、工具等辅助生产用具。
列车驾驶过程中，列车的控制、制动、通信系统的工作状态正常与否，任何系统的小故障都会成为列车发生重大故障的导火线，影响着列车运行的安全。
料，指物料、半成品、配件。
我们可以把其理解为列车辅助行车设备、轨旁信号设备、中央控制系统，若列车运行时，发生信号灯故障，应该显示红灯，却显示绿灯，或是该显示红灯时不显示，若前方有列车运营，就可能发生列车追尾的事故。
法顾名思义，法则。
指生产过程中所需遵循的规章制度。
在运营规则中，列车调度员、驾驶员按照列车运营规则排进路，列车驾驶员应按照列车的驾驶规定操控列车，做到相应的监控防护动作。
环，是指环境。
地铁列车的运营收到了轨道环境以及天气因素的影响。
当列车在地下隧道区间内运行，部分区间由于隧道结构影响，驾驶员视野不够开阔，无法发现临近列车；当列车行驶到地面或高架车站，同样会受到自然环境的影响，若遇到雨、雪、雷电、雾霾等恶劣天气，可能会影响列车的运行安全。
上述不同的因素，都可能影响列车安全运行，所以说对任何一个因素的处置操作不当，都可能使得事件升级发生事故[4]。
以上海地铁10号线列车追尾等事故为例进行分析[5]：2011年9月27日14时37分，地铁10号线1005和1016号列车在豫园站至老西门站下行区间百米标176处发生一起追尾事故。
事故直接原因是由于行车调度员在未准确定位故障区间内全部列车位置的情况下，违规发布电话闭塞命令；接车站值班员在未严格确认区间线路是否空闲的情况下，违规同意发车站的电话闭塞要求，导致1005号列车与1016号列车发生追尾碰撞。
事故发生时，系统以电话闭塞方式进行运营，14时35分，1005号列车持路票从豫园站发车。
14时37分，1005号列车以54公里/小时的速度行进到豫园站至老西门站区间弯道时，发现前方有列车（1016号）停留，随即采取制动措施，但由于惯性仍以35公里/小时的速度与1016号列车发生追尾碰撞。
从上分析，由于弯道导致列车司机目视距离减小，由于车速过高，最终导致追尾事故。
若采用辅助防撞系统，系统可以提前对隧道弯道内停留的1016号列车进行预警，提醒后车司机提前制动减速，从而避免事故的发生。
4 总结轨道交通列车辅助防撞系统的应用，将有效地提高列车ATP（列车自动防护）系统关闭后，列车运行中的安全性。
本文对第一代轨道交通列车辅助防撞系统进行了原理及功能介绍，以及现有应用状况进行了概述。
指出通过安装列车辅助防撞系统能有效提高列车运行安全。
【参考文献】[1]陈勇，黄席樾，杨尚罡.汽车防撞预警系统的研究与开发[J].计算机仿真，2006， 23（12）：239-243.[2]钟震宇，钟泽宇.汽车激活测距防撞语音报警系统的设计与研究[J].太原理工大学学报，2008，39：204-208.[3]尤建新，杜学美，张建同.质量管理学[M].北京：科学出版社，2008：157-158.[4]李志忠.列车追尾事故的故障树分析兼谈复杂系统安全[J].工业工程与管理，2011，16（4）：1-8.[5]地铁10号线“9，27”事故调查组.地铁10号线“9·27”事故调查报告[R].2011-12-16.[责任编辑：邓丽丽]。