基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)的列車(chē)控制系統(tǒng)

陳豪

摘要：應(yīng)答器在軌道交通列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛運(yùn)用，本文對(duì)應(yīng)答器傳輸技術(shù)的列車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：應(yīng)答器，傳輸，控制系統(tǒng)，運(yùn)行模式

Abstract: the response in rail transit train operation to be automatic control system has been widely used in this paper, the response of the train control system transmission technology is discussed in this paper.

Key words: the response, transmission, the control system, the mode of operation

中圖分類(lèi)號(hào)：TL503.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

我國(guó)最早在上海軌道交通1號(hào)線(xiàn)的ATC系統(tǒng)中，采用了應(yīng)答器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)在車(chē)站的定位停車(chē)控制。利用應(yīng)答器傳輸技術(shù)可以構(gòu)成點(diǎn)式ATP（列車(chē)自動(dòng)保護(hù)）、ATO（列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行）及列車(chē)控制系統(tǒng)。

一、應(yīng)答器的基本特性

應(yīng)答器主要分歐洲標(biāo)準(zhǔn)的“歐標(biāo)”、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的“美標(biāo)”及日本標(biāo)準(zhǔn)的“日標(biāo)”等產(chǎn)品。目前在我國(guó)使用較為廣泛的主要是歐式應(yīng)答器。

應(yīng)答器按照其功能分，可分為有源應(yīng)答器和無(wú)源應(yīng)答器兩種。無(wú)源應(yīng)答器也叫固定應(yīng)答器，通過(guò)專(zhuān)用讀寫(xiě)工具寫(xiě)入信息后未經(jīng)再次修改其信息一直保持不變。有源應(yīng)答器又稱(chēng)為可編程應(yīng)答器，可以一次寫(xiě)入存儲(chǔ)多條信息以供調(diào)用其中一條使用。

應(yīng)答器采用全封閉防塵、防水、防鹽堿、防磕碰等技術(shù)，在車(chē)-地間兩線(xiàn)圈耦合瞬間，利用電感耦合激磁振蕩原理產(chǎn)生電能，觸發(fā)應(yīng)答器發(fā)射電路工作，將應(yīng)答器中存儲(chǔ)的信息循環(huán)發(fā)送出去，直到列車(chē)離去而停止發(fā)送（電感耦合斷開(kāi)，電能耗盡）。

二、點(diǎn)式ATP系統(tǒng)基本構(gòu)成

利用有源應(yīng)答器可以向列車(chē)傳遞地面不同信息條件特點(diǎn)，可以構(gòu)成簡(jiǎn)單點(diǎn)式ATP甚至點(diǎn)式ATO防護(hù)系統(tǒng)，也即基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)的列車(chē)控制系統(tǒng)。

點(diǎn)式ATP系統(tǒng)主要由有源應(yīng)答器設(shè)備、地面電子單元（LEU）、計(jì)軸軌道電路或其他類(lèi)型軌道電路設(shè)備、防護(hù)信號(hào)機(jī)、地面聯(lián)鎖設(shè)備、車(chē)載應(yīng)答器接受單元、車(chē)載電子地圖、車(chē)載測(cè)速電機(jī)、車(chē)載計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成（圖）。

地面聯(lián)鎖設(shè)備根據(jù)控制中心ATS指令或者值班員人工辦理指令，排列相關(guān)進(jìn)路、鎖閉有關(guān)道岔、檢查進(jìn)路空閑狀態(tài)、開(kāi)放相應(yīng)信號(hào)機(jī)顯示，同時(shí)將進(jìn)路鎖閉開(kāi)放條件等信息傳送至LEU；地面有源應(yīng)答器接受電子單元指定的信息格式，在列車(chē)跨越地面應(yīng)答器時(shí)通過(guò)觸發(fā)將信息發(fā)送給車(chē)載應(yīng)答器接收單元；車(chē)載計(jì)算機(jī)設(shè)備接收到地面控制信息后，結(jié)合車(chē)載電子地圖信息，計(jì)算生成一次制動(dòng)曲線(xiàn)，指導(dǎo)車(chē)載信號(hào)設(shè)備或司機(jī)駕駛列車(chē)運(yùn)行，以確保行車(chē)安全。

三、計(jì)軸設(shè)備應(yīng)用及列車(chē)位置檢測(cè)

基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)點(diǎn)式列車(chē)控制系統(tǒng)的列車(chē)位置檢測(cè)，采用計(jì)軸設(shè)備。計(jì)軸設(shè)備是利用列車(chē)輪對(duì)通過(guò)計(jì)軸磁場(chǎng)區(qū)時(shí)引起計(jì)軸磁場(chǎng)區(qū)的磁通量發(fā)生變化，判定列車(chē)輪對(duì)通過(guò)該計(jì)軸點(diǎn)，同時(shí)計(jì)數(shù)；利用某一區(qū)段兩端設(shè)立的計(jì)軸設(shè)備可以判定列車(chē)是否占用某區(qū)段或者出清某區(qū)段，達(dá)到代替軌道電路占用、出清功能。計(jì)軸設(shè)備的區(qū)段長(zhǎng)度一般沒(méi)有限制，只要兩端計(jì)軸設(shè)備可以用光纖通信即可。計(jì)軸設(shè)備在地鐵城軌交通中得到大量應(yīng)用。

列車(chē)具體位置可以利用車(chē)載測(cè)速電機(jī)結(jié)合車(chē)載電子地圖判定，利用無(wú)源應(yīng)答器向列車(chē)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)，用以消除列車(chē)測(cè)速積累的誤差。

四、地—車(chē)信息傳遞

任何列車(chē)控制系統(tǒng)都需要地—車(chē)信息傳輸通道，點(diǎn)式列控系統(tǒng)也不例外。

點(diǎn)式列控系統(tǒng)是利用有源和無(wú)源應(yīng)答器向列車(chē)傳遞控制信息的。有源應(yīng)答器一般向列車(chē)傳遞進(jìn)路變化條件或信號(hào)開(kāi)放條件的變化信息；無(wú)源應(yīng)答器向列車(chē)傳遞線(xiàn)路曲線(xiàn)、坡度、線(xiàn)路坐標(biāo)、線(xiàn)路長(zhǎng)度、道岔型號(hào)、固定限速點(diǎn)、以及橋、涵、隧道、特殊區(qū)段等固定的特定信息。列車(chē)車(chē)載計(jì)算機(jī)利用列車(chē)出發(fā)時(shí)初始化定位設(shè)備確定列車(chē)開(kāi)始出發(fā)時(shí)在車(chē)載電子地圖上的具體位置，結(jié)合車(chē)輛測(cè)速電機(jī)測(cè)量列車(chē)所走行的距離，可以確定列車(chē)所在的具體位置。因測(cè)速電機(jī)存在測(cè)速誤差，故需要應(yīng)答器提供絕對(duì)位置坐標(biāo)信息機(jī)型列車(chē)位置誤差校正。

五、列車(chē)運(yùn)行模式

基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)點(diǎn)式列車(chē)控制系統(tǒng)的列車(chē)運(yùn)行模式可以分為ATO自動(dòng)駕駛模式、ATP監(jiān)控人工駕駛模式、ATP限制人工駕駛模式及非限人工駕駛模式等。

ATO自動(dòng)駕駛模式要求地面有源應(yīng)答器設(shè)備布置較密，每架信號(hào)機(jī)前方需冗余重復(fù)設(shè)置至少兩臺(tái)有源應(yīng)答器，能夠及時(shí)向車(chē)載信號(hào)設(shè)備提供進(jìn)路變化信息，一次投資成本較高。

列車(chē)車(chē)載信號(hào)設(shè)備接收的有源應(yīng)答器信息一般僅提供地面一段進(jìn)路條件信息：列車(chē)接收到有源應(yīng)答器允許行車(chē)信息后，僅能按線(xiàn)路條件生成一次制動(dòng)模式曲線(xiàn)，指導(dǎo)列車(chē)在下一點(diǎn)有源應(yīng)答器前停車(chē)；司機(jī)轉(zhuǎn)變駕駛模式改為非限人工駕駛模式，接地面信號(hào)顯示要求駕駛列車(chē)通過(guò)新的地面有源應(yīng)答器，接收新的變動(dòng)信息后生成新的一次制動(dòng)模式曲線(xiàn)；司機(jī)轉(zhuǎn)變非限人工駕駛模式為點(diǎn)式ATP模式，則列車(chē)按新的ATP控制曲線(xiàn)行駛。由此可以看出，點(diǎn)式ATP系統(tǒng)的列車(chē)運(yùn)行是一段接一段走走停停，在進(jìn)路較多的情況下，列車(chē)運(yùn)行不能連貫、需頻繁起動(dòng)停車(chē)，給列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)不便。

為了避免列車(chē)走走停停的弊端，可以在信號(hào)機(jī)前方列車(chē)制動(dòng)距離范圍內(nèi)冗余有源應(yīng)答器，提前向列車(chē)傳遞信號(hào)變化信息，及時(shí)更新車(chē)載信號(hào)設(shè)備的信息內(nèi)容，避免列車(chē)在信號(hào)開(kāi)放情況下停車(chē)，方便司機(jī)駕駛，減少中間停車(chē)。（冗余設(shè)置信標(biāo)改善列車(chē)一次制動(dòng)模式曲線(xiàn)示意圖）

若列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)性能發(fā)生變化，有可能會(huì)出現(xiàn)列車(chē)停車(chē)時(shí)候越過(guò)地面應(yīng)答器位置。當(dāng)前方信號(hào)變化時(shí)，車(chē)載計(jì)算機(jī)設(shè)備因已經(jīng)越過(guò)了地面有源應(yīng)答器點(diǎn)而不能更新新的數(shù)據(jù)內(nèi)容，故需司機(jī)人工確認(rèn)信號(hào)開(kāi)放狀況，人工轉(zhuǎn)化駕駛模式（將ATO自動(dòng)駕駛模式或ATP監(jiān)控人工駕駛模式轉(zhuǎn)為非限人工駕駛模式），人工駕駛模式以線(xiàn)路規(guī)定速度運(yùn)行；直至列車(chē)越過(guò)下一個(gè)有源應(yīng)答器，車(chē)載計(jì)算機(jī)重新接收到新的信息內(nèi)容后方可將駕駛模式轉(zhuǎn)為ATO自動(dòng)駕駛模式或ATP監(jiān)控人工駕駛模式，按新模式控制曲線(xiàn)駕駛列車(chē)運(yùn)行。

六、與屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)控制

在點(diǎn)式列控系統(tǒng)中也可以安裝屏蔽門(mén)，關(guān)鍵是要解決列車(chē)與地面通信信道問(wèn)題。

利用站臺(tái)區(qū)增設(shè)的無(wú)源應(yīng)答器進(jìn)行列車(chē)精確定位，點(diǎn)式ATO設(shè)備控制列車(chē)停準(zhǔn)在規(guī)定停車(chē)窗內(nèi)，停車(chē)精度可達(dá)±300mm。列車(chē)停穩(wěn)后，向連鎖設(shè)備送出列車(chē)已經(jīng)停穩(wěn)即將打開(kāi)列車(chē)們的信息，連鎖設(shè)備則將該信息送至屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)，通知屏蔽門(mén)設(shè)備同時(shí)打開(kāi)屏蔽門(mén)。當(dāng)列車(chē)停站時(shí)間已到，ATS系統(tǒng)會(huì)向聯(lián)鎖系統(tǒng)、車(chē)載信號(hào)計(jì)算機(jī)設(shè)備發(fā)出關(guān)門(mén)信息，聯(lián)鎖設(shè)備則將關(guān)門(mén)信息送至屏蔽門(mén)系統(tǒng)，通知屏蔽門(mén)關(guān)閉；屏蔽門(mén)系統(tǒng)在關(guān)閉屏蔽門(mén)并鎖閉后再向聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)出屏蔽門(mén)已經(jīng)關(guān)閉信息，聯(lián)鎖系統(tǒng)將信息傳送至列車(chē)。列車(chē)可以繼續(xù)運(yùn)行。

在列車(chē)停車(chē)區(qū)域內(nèi)只要提供車(chē)—地信息傳輸通道，如電纜交叉感應(yīng)環(huán)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電臺(tái)等設(shè)備即可以與屏蔽門(mén)系統(tǒng)構(gòu)成通信聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

結(jié)束語(yǔ)

利用應(yīng)答器、測(cè)速電機(jī)、計(jì)軸、車(chē)載計(jì)算機(jī)等設(shè)備可以構(gòu)成基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)的點(diǎn)式列車(chē)控制系統(tǒng)。只要提供車(chē)—地通信通道，還可以與屏蔽門(mén)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在點(diǎn)式列控系統(tǒng)區(qū)域正常使用屏蔽門(mén)，既可確保行車(chē)安全，也可以保證站臺(tái)乘客人身安全。