試論列車定位技術(shù)在城市軌道交通中的應用

王會江

摘要：在我國城市人口不斷增加的大背景下，城市問題日益突出，主要包括城市交通荷載量大和交通擁堵的問題。軌道交通具有車站間距近和運行密度高的特點，對列車運行的安全性提出了更高要求。文章根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗，探究了列車定位技術(shù)在城市軌道交通中應用的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：列車定位技術(shù)；城市軌道交通；城市問題；交通荷載量；交通擁堵；鐵路交通 文獻標識碼：A

中圖分類號：U284 文章編號：1009-2374（2016）17-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.043

城市軌道交通的優(yōu)點是安全、可靠、速度快、舒適和節(jié)能環(huán)保等。世界各國都通過城市軌道解決城市交通問題。技術(shù)人員在控制列車的過程中，定位技術(shù)非常重要。列車的準確定位關(guān)系到列車的安全運行，如果定位準確，運輸效率會提升。列車每個系統(tǒng)的運行都要考慮列車的位置信息，因為列車位置信息是重要的參數(shù)。通過列車定位技術(shù)可以更好地控制和調(diào)度列車，因此獲取列車速度和位置信息的重要保障就是技術(shù)人員以更加認真的態(tài)度面對工作。現(xiàn)階段，在我國城市軌道交通中，列車定位技術(shù)應用非常廣泛。

1 我國城市軌道交通中列車定位技術(shù)概述

列車定位指的是技術(shù)人員通過已有的技術(shù)設備，對列車實際地理位置，掌握運行速度和運行狀態(tài)等關(guān)鍵信息，并通過傳輸媒介向交通指揮部門傳送相關(guān)信息。列車定位意義重大。根據(jù)列車定位技術(shù)可以向控制中心提供列車的實時位置。指揮人員和控制中心調(diào)度值班人員可以掌握列車的運行位置，恰當安排列車的運行密度。如有必要，技術(shù)人員可以按照實時客流、通過扣車和跳停等方式控制列車的運行密度。通過列車定位技術(shù)可以提供列車所處的位置，從而得到列車的準確位置，向信號控制系統(tǒng)和檢測終端傳輸，以此為依據(jù)信號控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制指令。

2 列車定位技術(shù)在城市軌道交通中的應用

技術(shù)人員科學使用列車定位技術(shù)，可以準確得到鐵路網(wǎng)絡中列車的位置。現(xiàn)階段，多種列車定位方式被廣泛應用于國內(nèi)外軌道交通列車自動控制系統(tǒng)中。以下具體分析列車定位技術(shù)的類型：

2.1 通過軌道點位定位列車

現(xiàn)階段，軌道電路定位法是我國常用的列車定位技術(shù)。鐵路線路上有兩根鋼軌，這兩根鋼軌是軌道電路的導體。導體經(jīng)過引線連接信號，設備接收信號，這樣就形成了電氣回路。如果車沒有占用軌道區(qū)段，接收端接收發(fā)送端的信息。如果列車進入軌道區(qū)段，車輪可以造成兩根鋼軌短路。接收端不能順利接收發(fā)送的信息，接收端在失磁的情況下會落下，對列車進行檢測。在線路運行時，列車運行的軌道會出示“占用標示”，對軌道電路的占用情況進行連續(xù)跟蹤，從而準確獲得列車的

位置。

2.2 通過電子計軸技術(shù)獲得準確的列車定位

電子計軸定位可以對電磁感應信息進行檢測，將計軸點安裝在軌道區(qū)段的分界點上，通過計軸技術(shù)檢測電磁感應信號。技術(shù)人員能準確判斷列車的輪軸數(shù)量和運行方向。如果車輪駛過計軸點位置，就會形成脈沖信號，將電纜作為介質(zhì)向控制中心傳輸。控制中心的技術(shù)裝置檢測車輪位置，最后按照計數(shù)，獲取列車出清和占用狀況，從而使列車在軌道運行中的定位更加準確。

2.3 通過信標技術(shù)對軌道交通中的列車進行定位

地面信標的安裝非常重要，其安裝位置有兩根鋼軌，有兩種信標，包括無信源和有信源。每個信標的編號都是唯一的，其位置信息也是特定的。在車載上安裝接收功能的信標，可以讀取信標天線。如果列車越過信標。車載信標天線會在地面上傳遞信標能量，這個過程可以通過電磁感應傳遞。地面信標在接收到能量后被激活，內(nèi)部電路會展開工作。技術(shù)人員通過調(diào)節(jié)電磁感應將存儲位置傳送至車載信息處理系統(tǒng)，通過解析數(shù)據(jù)獲取列車的位置。

2.4 通過測速定位列車

測速定位建立在列車測量的基礎上，通過測速定位可以及時獲得列車運行距離。測速定位包括多普勒雷達法和輪速法。輪速法需要遵循一定的工作原理，將旋轉(zhuǎn)式光柵安裝在旋轉(zhuǎn)式外側(cè)。在列車的運行過程中，旋轉(zhuǎn)的輪軸可以帶動光柵發(fā)生轉(zhuǎn)動，在光柵兩邊安裝發(fā)光裝置。光柵在旋轉(zhuǎn)的過程中，光電傳感器會接收“光脈沖信號”，這一信號來自于發(fā)光裝置，經(jīng)過轉(zhuǎn)化后這一信號會轉(zhuǎn)為脈沖信號，在車載計數(shù)器上傳送。車載計數(shù)器可以計數(shù)這個脈沖信號。技術(shù)人員檢測這個信號可以判斷車輪的轉(zhuǎn)角。通過車輪的轉(zhuǎn)角，得出列車的位移。

多普勒效應是速度測量的原理，將多普勒雷達安裝在車頭位置，雷達向地面發(fā)送頻率信號。如果列車運行速度較快，兩個信號的頻率差也比較大。技術(shù)人員測量兩個信號頻率差后，可以得到列車的運行方向和速度。通過列車運行速度的積分，可以得到準確的列車運行距離，從而準確獲得列車的位置。測速定位包括雷達法和輪速法等。測速法的原理指的是將旋轉(zhuǎn)式光柵安裝在列車外側(cè)，并將光電傳感器和發(fā)光器安裝在兩側(cè)。在光柵的旋轉(zhuǎn)過程中。發(fā)光裝置會產(chǎn)生脈沖信號，光電傳感器可以接收脈沖信號，并對脈沖信號進行轉(zhuǎn)化，形成電脈沖信號，輸送至車載計數(shù)器。技術(shù)人員檢測該信號后，準確確定車輪轉(zhuǎn)角。技術(shù)人員可以通過車輪轉(zhuǎn)角得出列車運行的距離。

多普勒測速原理是常用的列車速度測量原理，在車頭位置安裝多普勒雷達，雷達會向地面發(fā)送信號，并檢測反射信號。根據(jù)多普勒速度測量原理，如果列車的狀態(tài)是運行的，反射信號頻率較高。如果列車狀態(tài)不是前進，反射信號比發(fā)射信號頻率低。通過測量兩個信號的頻率差，就可以準確得到列車的運行速度、運行方向、運行距離和運行位置。

2.5 通過無線擴頻定位列車

無線擴頻定位可以準確定位和跟蹤列車，通常采用的是偽碼測距技術(shù)。無線擴頻要按照相關(guān)原理開展工作。技術(shù)人員可以在地面沿線設立無線基站，無線基站發(fā)送帶有位置信息的擴頻信號。列車接收擴頻信息，技術(shù)人員求得列車信息和列車的時間差。技術(shù)人員可以以時間差為參數(shù)，求出無線基站的距離，從而得到列車在軌道網(wǎng)絡中的準確位置。

2.6 在交叉環(huán)線的基礎上定位列車

技術(shù)人員可以將交叉感應線敷設在兩根鋼軌之間，在軌道中央的道床上固定一條線，在鋼軌的頸部下方固定另一條線，它們每隔一段距離交叉。中央回線和天線是相似的，列車每經(jīng)過一個電纜交叉時，通過車載設備可以對環(huán)線內(nèi)信號的相位變化進行檢測，并計數(shù)相位變化次數(shù)，確定列車的運行距離，從而更準確地定位

列車。

3 城市軌道交通中幾種列車定位方式比較

軌道電路定位具有方便、經(jīng)濟和可靠性的優(yōu)勢，既可以定位列車，也可以對軌道的完好情況進行檢測。軌道電路的長度決定定位精度，如果定位精確度不夠，無法構(gòu)成移動閉塞。計軸定位方式相似于軌道定位，主要是對區(qū)段信息的檢測，從而確定列車位置。但是這種方式也有一定的缺點，即外界其他金屬物品會對其產(chǎn)生干擾，顯示占用狀態(tài)。列車定位測速是一種相對定位方式，這種定位方式是一種典型的增長式定位，有累計誤差的缺點。如果對定位精度有更高要求，可以通過其他方法校正位置信息。查詢應答器定位方式有自身優(yōu)點，地面應答器安裝點有較高的定位精度、較低的維修費用、較長的使用壽命，面對惡劣條件可以保持工作的穩(wěn)定性。但是也有一定的缺點，即只能獲取點式定位信息，在投資規(guī)模和設置間距上存在矛盾。技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況將列車定位技術(shù)運用于城市軌道交通中。

4 列車定位技術(shù)在城市軌道交通中的應用

常用軌道交通和行車效率、行車安全密切相關(guān)。傳統(tǒng)的軌道電路對列車區(qū)段的占用情況進行監(jiān)控，這種技術(shù)設備具有容易安裝，技術(shù)原理簡單，技術(shù)含量低和單套設備投資成本低的特點。因此應用廣泛。但是軌道區(qū)段對行車效率有決定作用。如果區(qū)段過長，會對行車的通過效率產(chǎn)生嚴重影響。在區(qū)段過短的情況下，設備的安裝數(shù)量會增加，也使維修作業(yè)和維護工作量增加。傳統(tǒng)的軌道電路極會被外界自然環(huán)境影響，可能會偏移電氣指標。

軌道交通運營具有較高的車次密度。區(qū)間戶外發(fā)生故障，如果無法給維修人員足夠的搶修時間，設備發(fā)生故障會影響運營。在軌道交通系統(tǒng)中點位信標技術(shù)的成功應用已經(jīng)有多年，列車不論是自動駕駛還是人工駕駛，都要對站臺屏蔽門和車門實現(xiàn)有效聯(lián)動，保證乘降的方便性，在此發(fā)揮重要作用的是定位信標。地面信標對信息量的存儲較大，可以保證停車的準確性和高密度。在軌道交通新建線路中普遍采用的是計軸設備，計軸設備可以克服軌道電路受惡劣環(huán)境影響的不足。技術(shù)人員通過計算機對軸點發(fā)送的信息進行處理，從整體上保證了可靠性和安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國交通事業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展，列車定位技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于軌道交通中。通過列車定位技術(shù)可以對列車位置進行準確定位。文章首先簡要概述列車定位；其次分析列車定位技術(shù)和定位方式；最后探究列車定位技術(shù)在城市道路軌道中的應用。希望通過本文的研究對軌道交通中列車定位技術(shù)應用水平的提高有所幫助。

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（責任編輯：小 燕）