第4讲 列车定位技术.
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机来处理多个相邻计轴点的数据，即具有与多个计数点相 连的中央处理机。
计轴定位特点
计轴定位技术的关键在于车轮识别点(计轴点)的可 靠工作，要求车轮识别点能够适应列车高速运行的机械应 力、牵引电流、磁轨制动造成的电磁干扰等。 计轴定位继承了轨道电路定位的很多特点，和前述的轨道 电路法一样，这种方法的定位安全性较高，精度较差，通 常也需与测速装置结合起来使用。 由于不依赖于轨道电路，对环境的适应性更强，维护量相 对较小；但不能作为车 - 地通信的通道，也无法检测断轨 故障。
传感器1 轨道区段 传感器2
电缆盒
室外
电缆盒
控制中心 位置信息
计轴系统工作原理
电子计轴器列车定位系统主要包括室内和室外两部分： 室内部分包括信号处理电路和计数器处理电路；室外部分主 要包括地面传感器、电缆盒、传输电缆等。 计轴点是计轴系统的车轮识别点。它位于轨道区段分界点处。 装在这个位置上的传感元件、轨旁设备、电缆接线盒组成一 个功能单元，称为计数点。因车轮作用而在计数点中形成的 脉冲或信号经由区间电缆传送至位于控制中心计数单元。 通过对区段两端传感器计数值的比较就可以得到占用情况并 判断出列车的位置。 就其功能而言，电子计轴器是与轨道电路相同。电子计轴器 本身不具备向列车传输信息的通道，机车上要获取位置信息 必须要另外增加信道。
地图，储存在轨旁和/或车载计算机中。
对轨道电路占用状态的连续跟踪，就实现了对列车在线路中 所处位置的连续跟踪。
轨道电路定位的优点
轨道电路原理简单，安全性较高。既可以实现列车 定位，又可以检测轨道的完好情况，满足故障-安全原则。 轨道电路采用列车的运行轨道———钢轨作为列车定位 的信息传输通道，这个通道同时又可以作为列车 ATC信息
S型联接音频轨道电路
接收器2 L2
U2
接收器3 L3
U3
C2
f1
C3 n
f2
m
f3
C1
C2
L1 发送器1 发送器2
L2
音频轨道电路的级联方式
最大300m 最大300m
运行方向
1
1
桥接线
2
2
基于轨道电路的列车定位
列车1 列车2
TC1
TC2
TC3 TC为轨道电路
TC4
TC5TC6ຫໍສະໝຸດ 在线路设计时，根据用户对列车运行密度的要求，将整个线 路用S棒分割成若干个轨道区段，并对所有轨道区段进行统 一编号。对线路地形及线路设备进行数字化描述后形成线路
列车定位技术要求
可靠性和安全性：定位系统与列车自动控制系统的其他
子系统相互独立，其具有连续正常工作的能力，并能够
检测和报告本身发生的失效和故障。 可维护性：定位系统的设计和使用必须综合考虑预防性 维护和校正性维护等因素，从而使定位系统的生命周期 成本最小。
故障-安全性：当定位系统出现故障时，系统不能验出"
列车定位技术
主讲人：刘晓娟
Contents
1 3
列车定位的作用和要求
2
常用列车定位方法
列车定位的作用
列车位置信息在列车自动控制技术中具有重要的 地位，几乎每个子功能的实现都需要列车的位置信息作为 参数之一。列车定位是列控系统中一个非常重要的环节。 为保证安全列车间隔提供依据。
为列车自动防护(ATP)子系统提供准确位置信息，作为列车 计算速度曲线、列车在车站停车后打开车门以及站内屏蔽 门的依据。 为列车自动运行(ATO)子系统提供列车精确位置信息，作为 实施速度自动控制的主要参数。
传输的通道，节省了大量设备，具有较高的性价比。
技术成熟。轨道电路是目前使用最多、使用时间最长的 列车定位方法，经过几十年的发展，积累了丰富的施工、
维护经验。
地理环境适应性强，在隧道、地下都可以使用该方法。 适用速度范围宽，无论高速还是低速均可使用该方法。
轨道电路定位的缺点
定位误差大。由它所实现的定位是以轨道电路长度 作为最小定位单元，车在区段的始端还是终端是无法判断 的。在需要对列车实施精确控制的场合，必须辅之以其他 的列车定位方式，如测速定位、设置信标等。
3、查询-应答器列车定位
基于应答-查询器的定位方法也是广泛采用的列车定 位方式，它可以点式地给出列车定位信息。
接收与校 验模块
车载查询器天线
机车
地面应答器
地面
查询应答器工作原理
在地面应答器内存储地理位置信息，机车上的查询 器经过耦合以后，就可以得到列车的精确位置。显然，为 了准确定位就必须大量设置地面应答器。 采用应答器定位技术的信息传递是间断的，即当列车从一
为列车自动监控(ATS)子系统提供列车位置信息，作为显示 列车运行状态的基础信息。
列车定位技术要求
精确性：列车定位系统的精确性需满足两种不同的要求，
一个是列车在同一轨道上纵向的定位精确性，另一个是
列车在不同轨道之间的横向的定位精确性。 连续性：定位系统必须具有执行列车定位而不发生任何 间断的能力，即在时间上有很好的可用性。 覆盖性：不管列车运行在任何地理区域，定位信息必须 不间断地提供给ATC系统，即在空间上有良好的可用性。
无车"的通报信息，而必须有保证列车安全的相应措施。
1. 轨道电路定位
轨道电路是最简单的列车定位设备，其优点是无需对当
前设备做大的改动即可实现列车定位。
它的定位精度取决于轨道电路的长度。 轨道电路分为机械绝缘和电气绝缘两种类型。 目前城市轨道交通系统中普遍采用 “S棒”进行电气隔 离的数字音频轨道电路。 利用数字音频轨道电路对列车进行定位是目前城市轨道 交通系统中应用最为普遍的技术手段。
计轴点常见故障及处理方法
一般来说，计轴点的故障主要有两类：设备故障导 致不能计数或计数故障导致计数出错。 计数点故障。解决的方案是取消该计轴点，而将与该计轴 点相连的两个区间合并为一个区间。 计数错误。解决的方案是连续比较出错计数点前后相邻多 个技术点的计数结果。
构成具有纠错功能计轴设备的前提是有一台中央计轴计算
传输距离有限。轨道电路的电气特性是与传输的信息频率
相关的，频率越高，传输衰耗越大，信息传输距离越短。 设备维护量大。继电器使用寿命有限 ( 平均为 1万次左右)， 因此维护费用较大。为了保证轨道电路的良好电气特性， 需要经常进行测试与调整。
2、计轴定位
计轴技术是以计算机为核心，辅以外部设备，利用 统计车辆轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态 的技术。
计轴定位特点
计轴定位技术的关键在于车轮识别点(计轴点)的可 靠工作，要求车轮识别点能够适应列车高速运行的机械应 力、牵引电流、磁轨制动造成的电磁干扰等。 计轴定位继承了轨道电路定位的很多特点，和前述的轨道 电路法一样，这种方法的定位安全性较高，精度较差，通 常也需与测速装置结合起来使用。 由于不依赖于轨道电路，对环境的适应性更强，维护量相 对较小；但不能作为车 - 地通信的通道，也无法检测断轨 故障。
传感器1 轨道区段 传感器2
电缆盒
室外
电缆盒
控制中心 位置信息
计轴系统工作原理
电子计轴器列车定位系统主要包括室内和室外两部分： 室内部分包括信号处理电路和计数器处理电路；室外部分主 要包括地面传感器、电缆盒、传输电缆等。 计轴点是计轴系统的车轮识别点。它位于轨道区段分界点处。 装在这个位置上的传感元件、轨旁设备、电缆接线盒组成一 个功能单元，称为计数点。因车轮作用而在计数点中形成的 脉冲或信号经由区间电缆传送至位于控制中心计数单元。 通过对区段两端传感器计数值的比较就可以得到占用情况并 判断出列车的位置。 就其功能而言，电子计轴器是与轨道电路相同。电子计轴器 本身不具备向列车传输信息的通道，机车上要获取位置信息 必须要另外增加信道。
地图，储存在轨旁和/或车载计算机中。
对轨道电路占用状态的连续跟踪，就实现了对列车在线路中 所处位置的连续跟踪。
轨道电路定位的优点
轨道电路原理简单，安全性较高。既可以实现列车 定位，又可以检测轨道的完好情况，满足故障-安全原则。 轨道电路采用列车的运行轨道———钢轨作为列车定位 的信息传输通道，这个通道同时又可以作为列车 ATC信息
S型联接音频轨道电路
接收器2 L2
U2
接收器3 L3
U3
C2
f1
C3 n
f2
m
f3
C1
C2
L1 发送器1 发送器2
L2
音频轨道电路的级联方式
最大300m 最大300m
运行方向
1
1
桥接线
2
2
基于轨道电路的列车定位
列车1 列车2
TC1
TC2
TC3 TC为轨道电路
TC4
TC5TC6ຫໍສະໝຸດ 在线路设计时，根据用户对列车运行密度的要求，将整个线 路用S棒分割成若干个轨道区段，并对所有轨道区段进行统 一编号。对线路地形及线路设备进行数字化描述后形成线路
列车定位技术要求
可靠性和安全性：定位系统与列车自动控制系统的其他
子系统相互独立，其具有连续正常工作的能力，并能够
检测和报告本身发生的失效和故障。 可维护性：定位系统的设计和使用必须综合考虑预防性 维护和校正性维护等因素，从而使定位系统的生命周期 成本最小。
故障-安全性：当定位系统出现故障时，系统不能验出"
列车定位技术
主讲人：刘晓娟
Contents
1 3
列车定位的作用和要求
2
常用列车定位方法
列车定位的作用
列车位置信息在列车自动控制技术中具有重要的 地位，几乎每个子功能的实现都需要列车的位置信息作为 参数之一。列车定位是列控系统中一个非常重要的环节。 为保证安全列车间隔提供依据。
为列车自动防护(ATP)子系统提供准确位置信息，作为列车 计算速度曲线、列车在车站停车后打开车门以及站内屏蔽 门的依据。 为列车自动运行(ATO)子系统提供列车精确位置信息，作为 实施速度自动控制的主要参数。
传输的通道，节省了大量设备，具有较高的性价比。
技术成熟。轨道电路是目前使用最多、使用时间最长的 列车定位方法，经过几十年的发展，积累了丰富的施工、
维护经验。
地理环境适应性强，在隧道、地下都可以使用该方法。 适用速度范围宽，无论高速还是低速均可使用该方法。
轨道电路定位的缺点
定位误差大。由它所实现的定位是以轨道电路长度 作为最小定位单元，车在区段的始端还是终端是无法判断 的。在需要对列车实施精确控制的场合，必须辅之以其他 的列车定位方式，如测速定位、设置信标等。
3、查询-应答器列车定位
基于应答-查询器的定位方法也是广泛采用的列车定 位方式，它可以点式地给出列车定位信息。
接收与校 验模块
车载查询器天线
机车
地面应答器
地面
查询应答器工作原理
在地面应答器内存储地理位置信息，机车上的查询 器经过耦合以后，就可以得到列车的精确位置。显然，为 了准确定位就必须大量设置地面应答器。 采用应答器定位技术的信息传递是间断的，即当列车从一
为列车自动监控(ATS)子系统提供列车位置信息，作为显示 列车运行状态的基础信息。
列车定位技术要求
精确性：列车定位系统的精确性需满足两种不同的要求，
一个是列车在同一轨道上纵向的定位精确性，另一个是
列车在不同轨道之间的横向的定位精确性。 连续性：定位系统必须具有执行列车定位而不发生任何 间断的能力，即在时间上有很好的可用性。 覆盖性：不管列车运行在任何地理区域，定位信息必须 不间断地提供给ATC系统，即在空间上有良好的可用性。
无车"的通报信息，而必须有保证列车安全的相应措施。
1. 轨道电路定位
轨道电路是最简单的列车定位设备，其优点是无需对当
前设备做大的改动即可实现列车定位。
它的定位精度取决于轨道电路的长度。 轨道电路分为机械绝缘和电气绝缘两种类型。 目前城市轨道交通系统中普遍采用 “S棒”进行电气隔 离的数字音频轨道电路。 利用数字音频轨道电路对列车进行定位是目前城市轨道 交通系统中应用最为普遍的技术手段。
计轴点常见故障及处理方法
一般来说，计轴点的故障主要有两类：设备故障导 致不能计数或计数故障导致计数出错。 计数点故障。解决的方案是取消该计轴点，而将与该计轴 点相连的两个区间合并为一个区间。 计数错误。解决的方案是连续比较出错计数点前后相邻多 个技术点的计数结果。
构成具有纠错功能计轴设备的前提是有一台中央计轴计算
传输距离有限。轨道电路的电气特性是与传输的信息频率
相关的，频率越高，传输衰耗越大，信息传输距离越短。 设备维护量大。继电器使用寿命有限 ( 平均为 1万次左右)， 因此维护费用较大。为了保证轨道电路的良好电气特性， 需要经常进行测试与调整。
2、计轴定位
计轴技术是以计算机为核心，辅以外部设备，利用 统计车辆轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态 的技术。