列车控制在轨道交通中应用范文

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基于通信的列车控制技术是指通过高精度列车定位系统，同时结合双向大容量车-地数据通信和车载等安全功能处理器，从而达到对列车进行自动控制的目的。这种技术不仅可以实现大容量、双向车-地数据传输，同时还可以实现列车的移动闭塞，具有显著优势。在基于通信的列车控制技术中主要运用的无线移动车-地通信技术具有高度的可靠性与安全性，并在我国各大城市轨道交通的运输中逐渐运用。

1基于通信的列车控制技术的系统结构

基于通信的列车控制技术系统主要是在计算机技术基础上，对列车的运行实现连续控制与监测，从而实现移动闭塞的一种方式。基于通信的列车控制技术在运用过程中最为重要的是车载设备与轨旁设备间的实时双向通信功能的实现，因此，这种系统结构大大减少了城市轨道旁的设备,并在安装维修上比较简便[1]。接下来，介绍一种基于通信的列车控制技术系统的典型结构。该结构如下图所示。从图中可以看出，在这个典型的系统结构中，主要包含了两种类型的设备，分别是基于通信的列车控制技术的地面设备和基于通信的列车控制技术的车载设备。这两种设备构成了整个系统的核心部分，它们主要是运用“数据通信网络”进行有机连接。图中的“联锁”功能模块是一个单独的部分，它与基于通信的列车控制技术的地面设备进行连接[2]。此外，在充分考虑到线路长度问题之后，在系统中又设计了相邻的CBTC地面设备模块。与此同时，该系统结构中还考虑到了ATS功能的实现，因此在系统中设计了ATS模块。一方面，在数据通信网络的基础上，基于通信的列车控制技术的地面设备向车载设备传输相应的控制信息，并以此对列车的运行情况进行及时地控制。另一方面，在数据通信网络的基础上，基于通信的列车控制技术的车载设备也向地面设备及时地传输列车的运行信息，这样便形成了一个封闭式的信息传输与控制的网络系统。其中，地面设备与车载设备进行连接的中间媒介就是车-地通信网络。

2移动闭塞

所谓的移动闭塞就是指在前面的列车与后面的列车之间的最小安全追踪间隔距离单元不是预先设定的固定值，而是随着列车的不断行驶以及列车速度的不断变化，进而引起两者之间发生变化的闭塞方式。因此，这种方式可以对行驶中列车的位置和速度进行连续性检测。相比固定闭塞方式而言，移动闭塞是以列车运行的实际速度、制动曲线以及运行中的位置为基础，对相邻列车之间的安全距离进行动态性的计算。这种方式不仅可以将相邻列车之间的距离大大降低，同时使列车具有了更大的调整能力。基于通信技术的列控系统的列车速度控制曲线，如下图所示。在上图中可以看出，相邻列车之间的间隔是不断变化的，图中的曲线主要是针对后面列车的控车一次抛物线制动曲线而言，两辆列车之间的制动终点是同一点，主要是在后面列车当下行驶速度的基础上，所需要的制动距离，同时再加上相应的安全余量计算出的。一般来说，为了保障列车不会发生追尾事故，那么列车位置的分辨率应该保持在10米之内[3]。可以看出，移动闭塞可以使运行中的列车的间隔大大减小，从而提升了轨道线路的通过能力。

基于通信的列车控制技术主要是运用车-地之间高速的通信能力使列车的命令能够在车辆与地面之间进行双向交换。同时，移动闭塞将系统中的基于通信的列车控制技术的地面设备与受控制的列车进行密切联系，并动态性地计算出相邻车辆之间的安全距离。可以看出，基于通信的列车控制技术系统在实现移动闭塞上的关键在于无线车-地通信。

3基于通信的列车控制技术中的车-地通信技术

从车-地通信技术信息的传输方式上来说，通常可以分为两种方式，其一，基于感应电缆环线传输方式。其二，基于无线通信传输方式。这种传输方式依据具体条件的不同又可以分为不同类型，其中，依据无线通信调制方式，可以分为三种方式:分别是跳频扩频、直接序列扩频以及正交频分复用。为了符合车-地双向通信的要求，基于无线通信的列车控制技术系统必须在列车运行线路沿线覆盖无线场强。目前，主要有三种方式可以采用，分别是无线电台、漏泄同轴电缆、裂缝波导管。接下来，对这三种方式进行详细介绍。

第一，无线电台方式。为了保障通信质量的可靠性，通常无线电台需要分别在两个位置进行设置。一种是设置于地下线路段，间隔200米左右，另一种是设置于地面和高架线路，间隔300米左右。无线电台方式具有显著优点，即它的体积比较小，在安装上比较简便，受到其他因素的干扰比较小，同时安装与维护相对比较方便。但是，无线电台方式也具有不足之处。这种方式在隧道中传输信息的时候，会受到隧道弯道和坡道的影响，再加上隧道中对传输信息的反射情况比较严重，因此在运用过程中需要综合考虑多径干扰问题。此外，当无线电台安装在地面或是高架线路的时候，必须要保障线路的周围不能有比较密集的高大建筑物，如果有密集的高大建筑物，那么传输信息就很容易出现反射和衍射的现象，进而影响传输信息的质量。

第二，漏泄同轴电缆方式。这种方式在同轴电缆外导体上开有一定形状和间距的槽，因此，在同轴电缆中内外导线之间，可以使电磁场中的能量得到有效的积聚。其中，有一部分能量会从同轴电缆中的槽孔泄漏到空间中,这样泄漏的部分能量就会与附近的移动电台天线组合成无线通道。

漏泄同轴电缆方式具有显著优点，即对地形的适应能力比较强，场强相对比较稳定，传输信息的速率比较高，能够节省频率资源等，因此，在数字化的移动车辆通信上，这种方式相对就比较有优势。但是，这种方式也有不足之处，即它对电缆上开槽的尺寸长度与形状上有一定的要求，同时它的收发与中继设备的使用相对比较复杂，投入成本比较高等。

第三，裂缝波导管方式。这种方式在材料上主要运用的是铝合金材料，在铝合金上每隔一段距离就会刻上大约宽为2mm，长为3mm的裂缝，这样就可以使无线电波漏泄出来[4]。裂缝波导管方式具有显著优点，首先，这种方式的物理特性相对其它两种方式而言比较稳定；其次，这种方式适合于远距离的信息传输；再者，这种方式抗干扰的能力比较强；其四，这种方式比较适合在地下隧道中使用；其五，这种方式大大降低了列车AP之间的漫游和切换，从而使无线通信的连续性得到保障。

4结语

综上所述，基于通信的列车控制技术主要是运用高精度的列车定位和高速的车-地数据通信，运用基于通信的列车控制技术的车载设备与地面设备达到对列车控制的目的，这样列车之间能够保持相对较小的间隔，从而在满足营运的基本要求之上，大大缩短了列车的行驶时间，提高了列车的运行效率，并降低了站台的长度与候车的空间，进而降低了城市轨道交通建设中的投资成本。虽然，我国当前的基于通信的列车控制技术运用还在不断改进中，但是它将会成为城市轨道交通发展的一个重要方向。

作者：冯飞彦 单位：武汉市市政工程质量监督站