第3讲 测速及速度控制模式

2.2 速度－目标距离模式曲线控制
速度－目标距离模式曲线控制采取的制动模 式为连续式一次制动速度控制的方式，根据目标 距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动 曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。连续式一 次速度控制模式若以前方列车占用的闭塞分区入 口为追踪目标点，则为准移动闭塞；若以前方列 车的尾部为追踪目标点，则为移动闭塞。
区的长度是以最坏性能的列车为依据并结合线路
参数来确定的。分级速度控制又可分为阶梯式和
分段曲线式。
1、阶梯式分级速度控制
V4 V3 速度控制曲线
V2 列车运行曲线
V1 5G 5 4G 4 3G 3 2G 2 1G 1 0G 0
超前速度控制方式示意图
2、阶梯式分级速度控制
V4 V3 V2
V4 V3
速度控制曲线
测速发电机工作原理
测速发电机是速度信号电机的代表，其工作原理实质上 是一种将转速变换为电信号的机电磁元件，其输出电压与转 速成正比。从工作原理上讲，它属于“发电机”的范畴。 输出电动势与转速成比例的微型电机。测速发电机的绕 组和磁路经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系， 即E＝kn，其中k是常数。改变旋转方向时输出电动势的极性
车的速度、距离、方向信息和保证列车安全都是必需的。
每个驾驶室/车载计算机单元配置一个测速电机，也就是说 每列车需要装备两个测速电机。
测速发电机工作原理
测速发电机安装在车轮外侧，发电机所产生交流电 压的频率与列车速度（主轮的转速）成正比。经过频率 －电压的变换，把列车实际运行的速度变换为电压。 为了确保发电机线圈断线的故障-安全，在频率变换 电路中使机车速度为零时也产生一定的频率，这样就可 以区分机车速度为零还是故障。当频率为零时（或某频
脉冲速度传感器OPG
将一块半导体或导体材料，沿Z方向加以磁场， 沿X方向通以工作电流I，则在Y方向产生出电动势， 称为霍尔电压。
Z Y X B B
VH
+ + b
+ B+ Fe Fm
+ EH
+ V I b
H
- - - BFe Fm
EH
V I
H
d
- -
- A-
-
-
d
+ +
+ A+
+
+
脉冲速度传感器OPG
1.1 测速的作用
地面设备接收到控制命令后完成相应操作。
列车根据控制命令，结合列车的速度信息、位 置信息、线路地理及列车状况等信息，对列车 上的各种设备进行具体的控制。 由此可见，几乎所有ATC功能的实现都需要列
车的速度信息的支撑。
1.2 常用测速方法
常用的测速方法有以下几种： 1. 2. 3. 测速发电机 脉冲速度传感器 多普勒雷达
运行方向和即时运行速度。
多普勒雷达测速
多普勒雷达测速
雷达传感器和测速电机一起用于速度和距离的测量。
通过使用雷达传感器，可以提高速度测量的精度。如将 F=24.125GHz微波辐射到轨道，然后经过反射后被雷达传 感器检测到。根据多普勒效应，将会发生随列车速度变化 的频率漂移，由此检测实际列车速度和行驶距离，并且不 受车轮空转/打滑的影响。
此方法对于列车测速的精度和频率要求都比较高。采 用此种方法的设备相对于采用脉冲速度传感器方法的较为 复杂，如果地面不平导致电波的散射较厉害时，测量难度 会加大。但它的优点在于克服了车轮磨损、空转、滑行等 造成的误差，可以连续测速。
2. 速度控制模式
速度控制模式分类
在城市轨道交通领域中，列车运行自动控
理是对车轮旋转计数。
霍尔效应（Hall Effect）是一种磁电效应，是德 国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性 质时发现的。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍 尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率
响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，
在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的 应用。
即相应改变。当被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检
测出输出电动势，即能获得被测机构的转速，故又称速度传 感器。测速发电机广泛应用于各种速度或位置控制系统。
测速发电机工作原理
现代的列车控制功能需要监督列车的速度和确定列车 与参考点的距离，同时应提供有用的与列车加速度、速度、 车轴旋转方向有关的数据。因此，电子测速电机得到了使 用，它安装在车轴上，快速的检测转速(数/分)的变化和旋 转的方向。 测速电机给ATP功能提供输入信息。该信息对于计算列
基本原理是对车轮旋转计数。因此需在轴承盖上 安装信号发生器。车轮每转一周，发生器输出一定数
量的脉冲或方波信号，对信号发生器输出信号计数，
测出脉冲或方波的频率即可得出列车运行速度。
V=π ×D׃×3.6/N （km/h）
脉冲速度传感器OPG
霍尔脉冲速度传 感器由铝盘和霍尔传 感器探头组成 。铝盘 外缘有规则粘接了若 干磁钢片 ，铝盘安装
2.2 速度－目标距离模式曲线控制
列车运行曲线
速度控制曲线
5G
5
4G
4
3G
3
2G
2
1G
1
0G
0
速度－目标距离模式曲线控制方式
课堂讨论：
速度信息在城市轨道交通ATC系统中的 作用是什么？列车测速方法有哪些？如何实 施对列车的速度控制？
Question？
多普勒雷达测速
在车头位置安装多普勒雷达，雷达向地面发送一定 频率的信号，并检测反射回来的信号。由于列车的运动
会产生多普勒效应，所以检测的信号频率与发射的信号
频率是不完全相同的。如果列车在前进状态，反射的信 号频率高于发射信号频率；反之，则低于发射信号频率。 而且，列车的运行速度越快，两个信号之间的频率差越 大。通过测量两个信号之间的频率差就可以获取列车的
测速原理及速度控制模式
主讲人：刘晓娟
Contents
1 3
测速原理及技术 速度控制模式
2
1. 测速原理及技术
1.1 测速的作用
城市轨道交通中的列车速度信息在ATC系 统中具有重要的地位。
对列车的控制需要检测列车的速度，并由即时 速度测算出列车位置，将这些信息汇集到控制 中心。 控制中心根据线路上的列车流量的情况，生成 对车流中各列车和地面设备的控制命令。
V2 列车运行曲线
V1 5G 5 4G 4 3G 3 2G 2 1G 1 0G 0
滞后速度控制方式示意图
2、曲线式分级速度控制
曲线式分级速度控制根据列车运行的速度
分级，每一个闭塞分区给出一段速度控制曲线，
对列车运行进行速度控制。从最高速至零速的
列车控制减速线为分段曲线组成的一条不连贯
曲线组合，列车实际减速运行线只要在控制线 以下就可以了，万一超速碰撞了速度控制线， 设备自动引发紧急制动。
率以下），设备就可以报警或自动停车。
测速发电机工作原理
测速发电机所产生的频率
ƒ=
1 3 .6
×
V Z D
频率－电压变换原理
多 谐 发电机 振 荡 器 微 分 电 路 单 稳 态 电 路 形 整 平 滑 电 路 去 比 较 电 路
测速发电机工作原理
脉冲速度传感器OPG
采用霍尔效应原理实现的一种测速方法。其基本原
勒认为，物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产
生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频 率变得较高 (蓝移，blue shift)。在运动的波源后面，产生
相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 (红移，red
shift)。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红/ 蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
制系统主要是依靠控制列车运行的速度来实现 的。其特点是列车从地面获取信息和命令，控 制列车运行，确保在安全的前提下实现最小列 车运行间隔。
从列车速度控制方式的角度，列车运行自
动控制系统可分为分级速度控制和速度－目标
距离模式曲线控制两种。
2.1 分级速度控制
分级速度控制是以一个闭塞分区为单位，根 据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控 制。分级速度控制系统的列车追踪间隔主要与闭 塞分区的划分、列车性能和速度有关，而闭塞分
磁钢片
霍尔元件
铝盘
在机车动轮轴头的顶
端wk.baidu.com传感器探头安装 在轴箱盖上。
多普勒雷达测速
利用多普勒效应测量列车的运行速度。 多普勒效应（Doppler effect）是为纪念奥地利物理学 家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。多普