城市軌道交通專用通信設(shè)各維護(hù)課程列車運(yùn)行控制

原理與技術(shù)應(yīng)用國(guó)外高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng)1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理2列車運(yùn)行控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用3主要內(nèi)容２.１列車運(yùn)行系統(tǒng)概述２.２列控系統(tǒng)基本原理２.２.１列控系統(tǒng)的構(gòu)成２.２.２列控系統(tǒng)信息傳遞２.２.３速度監(jiān)督原理２.２.４測(cè)速方法列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理高速鐵路采用列控系統(tǒng)的必要性隨著列車速度的提高，為了保證行車安全，高速鐵路必須以機(jī)車信號(hào)作為行車的憑證，司機(jī)可以正確的識(shí)別信號(hào)，正確地理解信號(hào)，然后還要及時(shí)正確地執(zhí)行。列控系統(tǒng)的現(xiàn)狀目前投入使用的列控系統(tǒng)主要包括有：TVM430和TVM300、日本鐵路ATC和數(shù)字ATC、德國(guó)LZB80、歐洲ETCS等系統(tǒng)設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)的重要性與發(fā)展方向列車的開環(huán)控制變?yōu)殚]環(huán)控制、實(shí)現(xiàn)了以車載設(shè)備為主的行車方式、通信信號(hào)一體化是現(xiàn)代鐵路的重要發(fā)展趨勢(shì)、故障安全作為最重要的技術(shù)條件。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理２.１列車運(yùn)行系統(tǒng)概述列控系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成示意圖列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理２.２.１列控系統(tǒng)的構(gòu)成列控系統(tǒng)通常是由地面控制中心或無線閉塞中心、軌道電路、地面點(diǎn)式信號(hào)設(shè)備、車地傳輸設(shè)備和車載速度控制設(shè)備構(gòu)成，用于控制列車運(yùn)行速度保證行車安全和提高運(yùn)輸能力的控制系統(tǒng)地面設(shè)備功能：１、檢測(cè)列車的位置２、根據(jù)前行列車的位置和進(jìn)路的情況確定列車的限制速度３、向列車傳遞限制速度信息、線路信息車載設(shè)備功能：１、接收限制速度信息并顯示２、對(duì)列車運(yùn)行的速度進(jìn)行監(jiān)督，超過限制速度自動(dòng)減速，以保證列車在限速點(diǎn)前速度降到限速值下列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理地面控制中心：是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心，列控中心根據(jù)列車的運(yùn)行位置，前后列車之間的運(yùn)行間隔距離產(chǎn)生列控系統(tǒng)所需要的地面信息，包括列車的目標(biāo)速度、列車到目標(biāo)點(diǎn)的距離、線路的坡度和系列的準(zhǔn)許速度等地面信息傳輸通道根據(jù)列控中心的信息進(jìn)行編碼，并通過地面?zhèn)鬏斖ǖ腊l(fā)送給機(jī)車上的車載設(shè)備。列控車載設(shè)備：它接收點(diǎn)式、軌道或無線傳輸?shù)男畔?，根?jù)預(yù)先輸入的列車參數(shù)（總重量、制動(dòng)力、換長(zhǎng)）實(shí)時(shí)計(jì)算列車當(dāng)前運(yùn)行允許速度，生成速度控制曲線，在司機(jī)顯示器顯示，列控車載設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)列車當(dāng)前運(yùn)行速度并在司機(jī)室顯示器顯示，司機(jī)根據(jù)顯示器上的目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、允許速度和實(shí)際速度控制列車運(yùn)行。當(dāng)列車的實(shí)際速度超過允許速度，列控車載設(shè)備自動(dòng)控制制動(dòng)裝置，列車制動(dòng)減速，保證列車在停車點(diǎn)前停車或者在限速點(diǎn)前速度降到限速值以下。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理列控系統(tǒng)車地間傳輸媒介主要包括：軌道電路無線傳輸點(diǎn)式設(shè)備

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理２.２.２列控系統(tǒng)信息傳遞方式點(diǎn)式設(shè)備主要包括點(diǎn)式應(yīng)答器和點(diǎn)式環(huán)線兩種在歐洲ETCS1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中利用點(diǎn)式設(shè)備提供全部空車信息，在歐洲ETCS2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中主要提供列控系統(tǒng)的輔助信息，如里程標(biāo)、線路數(shù)據(jù)、切換點(diǎn)等。在CTCS2、CTCS3標(biāo)準(zhǔn)中，由應(yīng)答器向車載設(shè)備傳輸定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速信息等。點(diǎn)式傳遞方式是在地面某些固定點(diǎn)，如閉塞分界點(diǎn)處，從地面向車上傳遞信息，這種制式傳遞信息的量很大。缺點(diǎn)：機(jī)車只有通過地面應(yīng)答器點(diǎn)處才能得到列車運(yùn)行前方的信息，這一信息將一直保持到下一個(gè)地面點(diǎn)。后續(xù)列車接收到的地面信息不能隨著前行列車的位置及時(shí)改變。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理點(diǎn)式應(yīng)答器

應(yīng)答器的地面設(shè)備包括：無源應(yīng)答器、有源應(yīng)答器和地面電子單元LEU。結(jié)構(gòu)如下：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理點(diǎn)式應(yīng)答器無源應(yīng)答器：它不與任何設(shè)備相連，所存放的數(shù)據(jù)往往是預(yù)先固定的。通常向列控車載設(shè)備提供的信息包括線路速度、坡度、軌道電路參數(shù)、信號(hào)點(diǎn)類型等。有源應(yīng)答器：它通過與LEU的連接，即可以發(fā)送實(shí)時(shí)變化的信息，也可發(fā)送固定的信息，這些信息包括：進(jìn)站和出站口的臨時(shí)限速，進(jìn)路坡度、軌道電路參數(shù)、信號(hào)點(diǎn)類型等。信心傳輸?shù)倪^程：應(yīng)答器內(nèi)部寄存器按照協(xié)議以數(shù)碼形式存放實(shí)現(xiàn)列車速度監(jiān)控及其他行車功能必要的數(shù)據(jù)。當(dāng)列車駛過地面應(yīng)答器，且車載應(yīng)答器天線與地面應(yīng)答器對(duì)準(zhǔn)時(shí)，車載應(yīng)答器首先應(yīng)以一定的頻率，通過電磁感應(yīng)方式將能量傳遞給地面應(yīng)答器，地面應(yīng)答器的內(nèi)部電路在接受到來自車上的能量（27.095Hz）后即開始工作，將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以某種調(diào)制方式（移頻鍵控FSK）仍通過電磁感應(yīng)傳至車山。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理點(diǎn)式接收器為連續(xù)式機(jī)車信號(hào)的輔助設(shè)備，其用途：

1、為連續(xù)式機(jī)車信號(hào)的自動(dòng)接通及接收上、下行載頻的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；

2、連續(xù)式機(jī)車信號(hào)的自動(dòng)切換；

3、設(shè)置限速點(diǎn)；

4、設(shè)置絕緣停車點(diǎn)。結(jié)構(gòu)如下：

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理點(diǎn)式環(huán)線軌道電路列控系統(tǒng)信息基于軌道電路傳輸是傳統(tǒng)方式。CTCS2標(biāo)準(zhǔn)、U/T系統(tǒng)、日本ATC系統(tǒng)等均采用軌道線路。利用軌道電路，通過機(jī)車上安裝傳感器可以連續(xù)地接收到地面?zhèn)鬟f的信息，接收的信息可以隨前行列車位置的變化而變化。連續(xù)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的工作原理：由軌道電路或軌間環(huán)線向車載設(shè)備連續(xù)傳遞限速信息，車載連續(xù)信息接收模塊接收該信息并解調(diào)傳遞給安全計(jì)算機(jī)；同時(shí)安全計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)速測(cè)距提供的列車實(shí)際運(yùn)行速度信息和定位信息，生成制動(dòng)模式曲線，來監(jiān)督列車的運(yùn)行。根據(jù)地對(duì)車提供的信息不同和車載設(shè)備的不同工作模式，列控系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行速度的控制模式又可分為速度模式和目標(biāo)距離速度控制模式。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理軌道電路分類模擬軌道電路ZPW-2000A（UM）車載設(shè)備中的軌道電路信息接收模塊用于接收軌道電路信息，采用冗余結(jié)構(gòu)，STM具有同時(shí)接收不同載頻的功能，可根據(jù)應(yīng)答器信息或司機(jī)操作鎖定上下行或單載頻。STM將接收的載頻、解調(diào)后的信息發(fā)送給安全計(jì)算機(jī)（VC）。數(shù)字編碼軌道電路目前國(guó)內(nèi)使用的數(shù)字編碼軌道電路有法國(guó)的UM2000，城市軌道交通中還采用了聯(lián)合道岔和信號(hào)公司（USS）的AF900/902/904數(shù)字編碼軌道電路和西門子公司的FTGS（數(shù)字頻率軌道電路）。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理AF902/904系統(tǒng)由軌旁設(shè)備和信號(hào)設(shè)備室內(nèi)的處理設(shè)備構(gòu)成。軌旁設(shè)備由軌道耦合單元、導(dǎo)接線和軌道一線構(gòu)成，室外的處理設(shè)備構(gòu)成如圖所示：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理AF902/904數(shù)字編碼軌道電路室內(nèi)的處理設(shè)備構(gòu)成如下圖所示：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理系統(tǒng)工作原理：系統(tǒng)工作AF902/904軌道耦合單元將軌道信號(hào)和組匣上的發(fā)送和接收單元連接起來。并提供了軌道電路載頻的調(diào)諧功能。耦合單元內(nèi)部包括兩個(gè)完全獨(dú)立和隔離的耦合電路，每一個(gè)電路包括自己的變壓器和跳線可調(diào)的電容組，用于實(shí)現(xiàn)和軌道一線相匹配的頻率調(diào)諧。當(dāng)一列車分路了軌道電路，軌面?zhèn)魉偷男盘?hào)被阻斷了。這個(gè)狀態(tài)通過AF902/904區(qū)段報(bào)告給相應(yīng)的聯(lián)鎖MICORLOLII系統(tǒng)。當(dāng)該列車同時(shí)又進(jìn)入相鄰軌道電路，則兩段電路均被視為占用。當(dāng)列車出清軌道電路區(qū)段時(shí)，接收的信號(hào)門限被恢復(fù)，AF902/904系統(tǒng)會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)。車載ATP設(shè)備通過感應(yīng)器接收和解碼該數(shù)據(jù)幀，完成列車控制功能。與軌道邏輯處理器（軌道MICROLOKII）的接口是一個(gè)雙向的串行數(shù)據(jù)鏈路，與列車之間的通信接口是一個(gè)單向的鏈路，只有列車接收的功能。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理列車的車載ATC系統(tǒng)會(huì)適時(shí)將車載的濾波器轉(zhuǎn)換到正確的頻率范圍上，從而實(shí)現(xiàn)列車只接收正確載頻的數(shù)據(jù)幀一量接收到下一軌道電路區(qū)段載頻的通知，相應(yīng)的濾波器被以電路選擇方式實(shí)現(xiàn)以準(zhǔn)備好對(duì)即將進(jìn)入?yún)^(qū)段的采用預(yù)定8種載頻之一進(jìn)行調(diào)制的安全數(shù)據(jù)幀的接收和譯碼。正線軌道電路的布置如圖所示，軌道電路機(jī)車信號(hào)載頻應(yīng)用中顯示的兩套分別由三種載頻循環(huán)使用的規(guī)則。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理FTGS是遙供音頻無絕緣軌道電路（F-遠(yuǎn)程供電、G－軌道電路、T－音頻、S－西門子公司）以電氣絕緣節(jié)為界劃分區(qū)段，采用FSK－移頻鍵控調(diào)制模式。FTGS按以下順序進(jìn)行空閑檢測(cè)：

a、幅值計(jì)算，檢測(cè)接收回來的電壓

b、調(diào)制檢測(cè)，檢測(cè)接收回來的電壓的中心頻率是否正確

c、編碼檢測(cè)，檢測(cè)接收回來的電壓所帶的位模式是否正確。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理FTGS數(shù)字頻率軌道電路結(jié)構(gòu)如下（下一頁ＰＰＴ上）軌旁盒：是連接電氣與室內(nèi)設(shè)備的中間設(shè)備，是軌道電路室外的發(fā)送、接收設(shè)備。每個(gè)軌旁盒有一根電纜與室內(nèi)設(shè)備連接，有四根電纜與電氣節(jié)相連，另有一個(gè)地線。軌旁盒一般可以分為左右兩部分，對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置。每部分都由一個(gè)調(diào)諧單元（S棒和調(diào)整短路棒使用的調(diào)諧單元型號(hào)不同）和一個(gè)轉(zhuǎn)換單元組合成；一部分作為一個(gè)區(qū)段的發(fā)送端時(shí)，則另一部分作為相鄰一個(gè)區(qū)段的接收端。每一部分的調(diào)諧單元接電氣節(jié)，轉(zhuǎn)換單元接室內(nèi)設(shè)備。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理FTGS標(biāo)準(zhǔn)型軌道電路結(jié)構(gòu)及工作原理方向轉(zhuǎn)換板：標(biāo)準(zhǔn)區(qū)段和道岔區(qū)段，由LZB根據(jù)進(jìn)路的方向直接控制方向轉(zhuǎn)換板上的繼電器來轉(zhuǎn)換方向；中間饋電式區(qū)段LZB提供進(jìn)路的方向信息給中間饋電轉(zhuǎn)換板，再由中間饋電轉(zhuǎn)換板根據(jù)區(qū)段占用情況和進(jìn)路方向，控制方向轉(zhuǎn)換方向，實(shí)現(xiàn)發(fā)送端電纜與接收端電纜之間的轉(zhuǎn)換，使軌道電路的發(fā)送方向始終迎著列車的運(yùn)行方向。在板上可以調(diào)整個(gè)方向各接收端的接收電壓。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理放大濾波板：

放大濾波板把發(fā)生器發(fā)來的調(diào)制音頻電壓提升到所需要的電平，并通過帶通濾波器送到軌道饋入點(diǎn)，每種頻率都有自己專用的放大濾波板。放大濾波板上的放大器設(shè)計(jì)為帶變壓器退耦的推挽放大器，由發(fā)送板的輸出信號(hào)（方波）驅(qū)動(dòng)，輸出經(jīng)放大后的信號(hào)（方波）。方波被饋送到發(fā)送濾波器，變成正弦波經(jīng)電纜匹配電阻輸送到方向轉(zhuǎn)換板。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理發(fā)送濾波器輸入的信息：

FSK信號(hào)：由發(fā)送板送入，經(jīng)調(diào)制的FSK方波信號(hào)。發(fā)送濾波器輸出的信息：

FSK正弦波信號(hào)：經(jīng)過電橋，送入方向轉(zhuǎn)換板，此信號(hào)是已經(jīng)放大和濾去高次諧波的相應(yīng)頻率的正弦波。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理發(fā)送板：發(fā)送板由一個(gè)帶調(diào)制器的石英晶體振蕩器（晶振，頻率為16.336MHz）組成，通過一個(gè)可變頻的數(shù)字分頻產(chǎn)生9.5kHz到16.5kHz音頻電壓。發(fā)送板上另一個(gè)插塞-位模式插塞，與另一個(gè)存儲(chǔ)芯片相連，提取出位模式編碼的“并行”編碼，然后轉(zhuǎn)為“串行”編碼，用此串行位模式編碼對(duì)軌道電路音頻電壓進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生移頻鍵控信號(hào)“FSK“，并送至廣大濾波板輸入端。在串行位模式編碼進(jìn)行調(diào)制前要經(jīng)過一個(gè)選擇開關(guān)，此開關(guān)是由報(bào)文轉(zhuǎn)換板控制，當(dāng)軌道“空閑”時(shí)，開關(guān)接通位模式編碼，向廣大濾波板輸出調(diào)制后位模式；當(dāng)軌道“占用”時(shí)，由報(bào)文轉(zhuǎn)換板提供一個(gè)觸發(fā)脈沖，轉(zhuǎn)換器截止了位模式的輸出，切換為輸出ATP報(bào)文。ATP報(bào)文同樣會(huì)對(duì)軌道電路音頻電壓進(jìn)行頻率調(diào)制，再輸出。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理接收1板

接收1板用來檢測(cè)軌道電路頻率及電壓幅值，把從軌道上接收回來的信號(hào)分為兩個(gè)通道，分別進(jìn)行頻率及電壓幅值的檢測(cè)。在軌道空閑時(shí)送一個(gè)14.8V控制電壓給接收2板，同時(shí)把經(jīng)廣大和調(diào)頻的振蕩信號(hào)送給解調(diào)器；當(dāng)軌道占用時(shí)送一個(gè)“占用”信息給報(bào)文轉(zhuǎn)換板。該板對(duì)應(yīng)于每一個(gè)運(yùn)行方向以及軌道電路的長(zhǎng)度和電氣節(jié)的類型設(shè)定了響應(yīng)值，使得對(duì)應(yīng)每一個(gè)頻率有相應(yīng)的接收1板。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理接收2板

接收2板設(shè)計(jì)為雙通道，它將接收1板的輸出信號(hào)，發(fā)送板的時(shí)鐘信號(hào)和解調(diào)板進(jìn)行位模式檢查后產(chǎn)生的TTL電平進(jìn)行動(dòng)態(tài)“與”運(yùn)算，并提供穩(wěn)定的電壓驅(qū)動(dòng)輸出到繼電器板。同時(shí)有時(shí)鐘脈沖放大器放大脈沖信號(hào)提供給與門進(jìn)行運(yùn)算。解調(diào)板

解調(diào)板設(shè)計(jì)為雙通道，用于檢測(cè)接收到音頻信號(hào)的頻率及解調(diào)出位模式編碼。它由接收1板靶，當(dāng)軌道電路被占用時(shí)，解調(diào)器的驅(qū)動(dòng)被切斷；當(dāng)軌道空閑時(shí)，解調(diào)板將接收到的位模式與內(nèi)部參考位模式（由代碼插件決定）進(jìn)行比較，一致時(shí)，輸出低電平給接收2板。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理繼電器板繼電器板為雙通道，每個(gè)通道有一個(gè)K50型緩吸緩放繼電器，兩通道是一樣的，聯(lián)鎖實(shí)時(shí)檢查開關(guān)狀態(tài)，兩組繼電器的開關(guān)狀態(tài)需要一致。觀察上繼電器接點(diǎn)的或落下，可判斷相應(yīng)軌道電路牌空閑或占用狀態(tài)。它發(fā)送“軌道占用”或“空閑”信號(hào)到聯(lián)鎖，根據(jù)具體的項(xiàng)目發(fā)送給LZB。報(bào)文轉(zhuǎn)換板報(bào)文轉(zhuǎn)換板完成FTGS的位模式和ATP報(bào)文之間的轉(zhuǎn)換，列車占用軌道區(qū)段時(shí)，發(fā)送ATP報(bào)文，并使發(fā)送方向迎著列車方向；由于LZB系統(tǒng)要利用FTGS軌道電路發(fā)送ATP報(bào)文給列車，在有列車占用軌道區(qū)段時(shí)，F(xiàn)TGS的拉模式無效，同時(shí)，ATP報(bào)文被激活；發(fā)送板執(zhí)行一個(gè)報(bào)文轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行開關(guān)切換，再通過一個(gè)光耦合器，ATP報(bào)文就從報(bào)文轉(zhuǎn)換板傳送到發(fā)送板。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理無線傳輸?shù)姆绞娇梢苑譃橐幌聝深悾夯冢茫拢裕玫牧锌叵到y(tǒng)、基于ＧＳＭ－Ｒ的列控系統(tǒng)基于ＣＢＴＣ的列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理無線傳輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理GSM－R移動(dòng)通信原理GSM－R網(wǎng)的原理結(jié)構(gòu)：基站子系統(tǒng)BSS：主要負(fù)責(zé)與一定覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)MS進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS：負(fù)責(zé)端到端的呼叫、用戶數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)性管理和與固定網(wǎng)絡(luò)的連接基于ＧＳＭ－Ｒ的列控系統(tǒng)構(gòu)成框圖采用GSM-R無線傳輸信息的優(yōu)點(diǎn)：

1.在各種列車混跑的區(qū)間，由于軌道電路信息量的局限，無法向列車傳遞軌道電路長(zhǎng)度信息，因此，由軌道電路限定的閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)成固定長(zhǎng)度，從而根據(jù)兩列列車相隔幾個(gè)閉塞分區(qū)獲得列車間的距離。而GSM-R的信息量大，足以傳送前方列車的距離信息，可以構(gòu)成隨列車速度、線路參數(shù)改變的優(yōu)化列車間隔。

2.在使用軌道電路時(shí)，閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度與該區(qū)段列車的最大運(yùn)行速度有關(guān)。隨著列車運(yùn)行速度的提高或制動(dòng)性能的改善，固定長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)限制了運(yùn)輸能力的過一步提高，對(duì)于無線控制系統(tǒng)來說，列車速度提高或制動(dòng)性能的改善，對(duì)應(yīng)的僅是程序參數(shù)的改變，系統(tǒng)發(fā)展、完善十分簡(jiǎn)單。

3.無線列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)由于無固定的閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，所以對(duì)于任何類型的列車都可以提高運(yùn)行速度。

4.GSM-R的應(yīng)用可以取消地面固定信號(hào)機(jī)及軌道電路，可以節(jié)省大量的安裝、維護(hù)費(fèi)用。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理基于ＧＳＭ－Ｒ的列控系統(tǒng)影響列車運(yùn)行的因素:列車牽引力、列車阻力、列車制動(dòng)力列車牽引力：是使列車產(chǎn)生前進(jìn)運(yùn)行，并可以司機(jī)根據(jù)需要來控制的外力。它是由機(jī)車產(chǎn)生，領(lǐng)先機(jī)車動(dòng)輪與鋼軌的黏著作用在機(jī)車動(dòng)輪踏面上的外力。

列車阻力：在列車運(yùn)行中產(chǎn)生的、始終存在的、與列車運(yùn)行方向相反、阻止列車運(yùn)行且不能被操縱的外力叫列車運(yùn)行阻力，簡(jiǎn)稱列車阻力，以字母W表示。作用在機(jī)車和車輛上的阻力，分別叫做機(jī)車和車輛阻力。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理２.２.３速度監(jiān)控原理制動(dòng)力的形成：列車制動(dòng)力和牽引力形成的基本原理是相同的都是領(lǐng)先輪軌間的黏著作用。形成牽引力時(shí)有由動(dòng)力裝置作用于輪對(duì)的力矩M，該力矩通過鋼軌與動(dòng)輪的靜摩擦力產(chǎn)生向前的推進(jìn)力F，與列車運(yùn)行方向相同。形成制動(dòng)力時(shí)，輪對(duì)作用于動(dòng)輪的靜摩擦力B，其與列車運(yùn)行方向相反。牽引力、制動(dòng)力的形成如圖所示。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理列車制動(dòng)力制動(dòng)力：是人為施加的、根據(jù)需要大小可調(diào)節(jié)的、與列車運(yùn)行方向相反的列車阻力。列車制動(dòng)的目的是調(diào)節(jié)列車速度或使列車停車。列車制動(dòng)作用方式可可分為常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)兩種。由于牽引力F、列車運(yùn)行阻力W、列車制動(dòng)力B都是隨著列車運(yùn)行速度而變化的，故其合力C也隨速度而變。列車的運(yùn)行速度決定于合力的大小和方向。 當(dāng)C>0時(shí)，即合力作用方向與列車運(yùn)行方向相同，列車加速運(yùn)行； 當(dāng)C<0時(shí)，即合力作用方向與列車運(yùn)行方向相反，列車減速速運(yùn)行； 當(dāng)C=0時(shí)，列車勻速運(yùn)行。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理制動(dòng)距離：是指從司機(jī)施行制動(dòng)時(shí)起到預(yù)定速度為止列車所運(yùn)行的距離。制動(dòng)有效距離是從制動(dòng)初速度Ｖ０到末速度Ｖｍ所行駛的距離，這時(shí)列車作非勻減速運(yùn)動(dòng)，將制動(dòng)過程中的速度變化范圍（Ｖ０～Ｖｍ）分成若干速度間隔，按列車運(yùn)行方程式求出各速度間隔列車列車行駛的距離，則各速度間隔行駛距離的總和，即為列車制動(dòng)有效距離Ｓｅ，則有：

(m)式中，

——速度間隔的初速和末速，km/h；

——換算摩擦系數(shù)

——列車換算制動(dòng)率

——常用制動(dòng)系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理列車制動(dòng)距離的計(jì)算分級(jí)速度控制：以一個(gè)閉塞分區(qū)為單位，根據(jù)列車運(yùn)行的速度分級(jí)，在一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)只控制一個(gè)速度等級(jí)并且只按照一種速度判斷列車超速，對(duì)列車進(jìn)行速度控制。它可以分為兩大類：階梯式分級(jí)速度控制和曲線式分級(jí)速度控制。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理速度監(jiān)控的基本原理階梯式分級(jí)速度控制之超前速度控制：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理階梯式分級(jí)速度控制它是根據(jù)列車運(yùn)行的速度等級(jí)分級(jí)，每一個(gè)閉塞分區(qū)給出一段速度控制曲線，對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行速度控制。如下圖所示：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理曲線式分級(jí)速度控制目標(biāo)距離模式曲線：是根據(jù)目標(biāo)速度、線路參數(shù)、列車參數(shù)、制動(dòng)性能等確定的反映列車允許速度與目標(biāo)距離間關(guān)系的曲線。目標(biāo)距離模式曲線反映了列車在各個(gè)位置的允許速度值。列控車載設(shè)備根據(jù)目標(biāo)距離模式曲線實(shí)時(shí)給出列車當(dāng)前的允許速度、當(dāng)列車實(shí)際速度超過當(dāng)前允許速度時(shí)，自動(dòng)實(shí)施常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)，確保列車在停車點(diǎn)前停車。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理目標(biāo)距離模式曲線制動(dòng)模式曲線的計(jì)算基于以下三個(gè)方面的數(shù)據(jù)：

列車的制動(dòng)性能參數(shù)：由車輛供應(yīng)商以制動(dòng)減速度的方式提供，制動(dòng)減速度數(shù)據(jù)至少包含緊急制動(dòng)減速度參數(shù)和最大常用制動(dòng)減速度參數(shù)。

線路坡度數(shù)據(jù)：線路坡度數(shù)據(jù)來自地面應(yīng)答器的數(shù)據(jù)信息包[ETCS-21]。

LMA的位置和限速信息：LMA的位置和限速的起點(diǎn)確定了制動(dòng)模式曲線的主要部分，制動(dòng)模式曲線從LMA前一定距離開始到降速起點(diǎn)（起模點(diǎn)）之間，根據(jù)列車制動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算。在此之外的制動(dòng)模式曲線根據(jù)目標(biāo)速度和頂棚速度確定。LMA的位置通過軌道電路信息推算，并與從應(yīng)答器接收的線路信息結(jié)合形成。限速信息來自于應(yīng)答器數(shù)據(jù)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理速度距離曲線的計(jì)算方法：

制動(dòng)模式曲線的計(jì)算從LMA之前一定距離（保護(hù)距離）開始，至少直到列車的當(dāng)前位置由CSM區(qū)和TSM區(qū)兩部分組成。制動(dòng)模式曲線的GSM區(qū)根據(jù)列車制動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算；制動(dòng)模式曲線的CSM區(qū)根據(jù)目標(biāo)速度和頂棚速度確定。模式曲線的計(jì)算應(yīng)在車輛額定減速度的基礎(chǔ)上，考慮制動(dòng)性能下降時(shí)的最不利減速度，至少從列車當(dāng)前位置開始，逐點(diǎn)計(jì)算LMA前一定距離（保護(hù)距離）處的制動(dòng)曲線。減速度的取值應(yīng)考慮不同速度、不同坡度對(duì)減速度的影響。同時(shí)，在模式曲線的計(jì)算過程中應(yīng)該考慮制動(dòng)空走時(shí)間的影響。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理制動(dòng)模式曲線計(jì)算：前方目標(biāo)點(diǎn)為停車點(diǎn)時(shí)，當(dāng)通過軌道電路信息并結(jié)合應(yīng)答器給定的的描述取得前方停車點(diǎn)信息后，列控車載設(shè)備產(chǎn)生緊急制動(dòng)模式曲線和常用制動(dòng)模式曲線。對(duì)緊急制動(dòng)產(chǎn)生以距離軌道電路末端L1m處為終點(diǎn)的制動(dòng)模式，對(duì)常用制動(dòng)產(chǎn)生以距離軌道電路末端L2m處為終點(diǎn)的制動(dòng)模式。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理前方目標(biāo)點(diǎn)為限速點(diǎn)時(shí)，應(yīng)答器上傳靜態(tài)限速或限速的位置和限速值，列控車載設(shè)備產(chǎn)生到指定限速起點(diǎn)前一定距離的制動(dòng)模式曲線，計(jì)算模式曲線也應(yīng)考慮坡度，如下圖所示（靜態(tài)限速度模式曲線）：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理常用的測(cè)速方法有：測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖式速度傳感器（路程脈沖傳感器和光電式傳感器）、雷達(dá)測(cè)速測(cè)速發(fā)電機(jī):它安裝在車輪外側(cè)，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生交流電壓的頻率與列車速度成正比，然后經(jīng)過頻率—電壓的變換，把列車實(shí)際運(yùn)行速度轉(zhuǎn)換為電壓。按一下這個(gè)公式計(jì)算：ｆ－測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率ＨｚＶ－列車速度km/h

Z－發(fā)電機(jī)的此輪Ｄ－車輪直徑mn

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理２.２.４測(cè)速方法它的基本原理：是對(duì)車輪旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，因此需在軸承上安裝信號(hào)發(fā)生器。車輪每轉(zhuǎn)一周，發(fā)生器輸出一定數(shù)量的脈沖方波信號(hào)，對(duì)發(fā)生器輸出信號(hào)計(jì)數(shù)，測(cè)出脈沖或方波的頻率即可得出列車運(yùn)行速度。設(shè)機(jī)車輪徑為D，脈沖速度傳感器車輪每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)為N，測(cè)出的傳感器輸出脈沖頻率為f，則列車實(shí)時(shí)運(yùn)行速度為:

V=3.14*D*f*3.6/N（km/h）

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理脈動(dòng)式速度傳感器列車運(yùn)行控制系統(tǒng)原理霍爾脈沖速度傳感器由鋁盤和霍爾傳感器探頭組成。鋁盤外緣有規(guī)則粘接了若干磁鋼片，鋁盤安裝在機(jī)車動(dòng)輪軸頭的頂端。根據(jù)采用的霍爾元件不同，一個(gè)探頭可以輸出一吃點(diǎn)從路