雷达 速度传感器
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轨道交通控制与安全
国家重点实验室(北京交通大学)
STATE KEY LAB OF RAIL TRAFFIC CONTROL & SAFETY
车载设备基本功能
列车接口
速度检测 记录器 列车接口 人机界面
车 载 安 全 计 算 机
速度监控 测速功能 安全 制动 模型 计算 制动输出 显示功能
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列车运行控制系统
第八讲列控车载设备（1） 速度测量与列车定位
唐涛 教授
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二、列车测速与定位
列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG的距离。
列车经过LRBG后，进行定位
列车估计前端位置至LRBG的距离 与该距离对应的置信区间，从而确
LRBG 方向 orientation 反向 正向
模式控制
显示输出
记录功能
定位功能
其他安全防护
特有功能
应答器
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轨道电路
无线闭塞中心
地面设备接口
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二、列车测速与定位
速度和位置是描述列车运动状态的重要信息 为防止列车超速且与前行列车保持安全距离，必须可靠、精确地确定列车 的速度和位置
应答器定位修正
在线路上每隔一定距离的固定位置铺设应答器，该应答器组称为最近相关 应答器组（LRBG），从而对列车的绝对位置进行校正； 应答器安装的间隔距离取决于系统能够容忍的定位误差极限，当需要定位 误差减小时可以增加应答器的数量，但随之带来的是成本的提高。
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静态曲线 列车数据
列车运行防护
最低值 动态曲线 比较
制动实施
车载设备
车地信息传输
行车许可
线路数据 行车许可 生成 进路信息
空气间隙
轨道占用检测
传送
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列控系统基本组成
tk ve (tk ) ve (t0 ) ae dt t0 tk vn (tk ) vn (t0 ) an dt t0 tk v (t ) v (t ) a dt u 0 u u k t0
tk ve dt 0 ( h N ) cos t0 tk vn dt 0 M h t0 tk h h v dt 0 u t 0
d) 相对于 LRBG 的列车方向
反向 正向 激活驾驶台
c)
LRBG 标识号
a)
估计的运行距离
定欠读误差/过读误差
LRBG标识号 相对于LRBG朝向的列车朝向 相对于LRBG的列车前端的位置 列车速度 列车完整性信息 相对于LRBG朝向的列车运行方向
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c) LRBG 标识号 a)
加速度计
光纤陀螺仪
速度信息
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位置信息
惯性测量单元
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基于轮轴测速+应答器的测速定位系统原理
测速定位误差主要来自于两个方面：
1、计数误差：主要由车轮空转、滑行、蠕滑等造成；
典型测速定位传感器
脉冲速度传感器：即随着列车运行，传感器输出脉冲信号，通过
传感器输出脉冲计数可以计算车轮的转速，进而确定列车运行速 度及位置。
V= π×D×φ=Δn× π×D÷N
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主要内容
车载设备基本组成
列 控 系 统 车 载 设 备
测速与定位
速度监控基本原理
人机界面
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列控系统关键功能模块
列车占用检查 行车许可生成 地车信息传输
G F’ F θ
前进方向
车轮蠕滑
由于轮轨的接触为弹性接触，所以列 车在运行时可能出现轮对的蠕滑现象，尤 其是在曲线线路上。由于蠕滑率非常低， 实践证明，与影响测量精度的其它因素相 比，蠕滑所产生的误差可以忽略不计。
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当车轮的角加速度小于 列车打滑
amax R
时，
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典型测速定位传感器
应答器： 利用车载天线通过应答器时
接收场强信号变化，产生的Attention 信号，提供准确定位置信号。
Valid Distance 1m Antenna
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估计的运行距离 LRBG 方向 正向 反向
b)置
信区间
过读 误差
欠读 误差
d)
相对于 LRBG 的列车方向 正向 反向 激活驾驶台
b) 置信
区间
过读 误差
欠读 误差
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列车速度实际就是 列车沿轨道经向运行 的线速度； 列车沿轨道的一维 线速度的积分即为列
车走行的距离。
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二、列车测速与定位
位置坐标系
以应答器作为系统中描述位置参考坐标系 每个应答器组的坐标原点由应答器组内编 号为1的应答器（称为位置参考点）给出 将组内应答器编号增加的方向定义为每个 应答器组的正向 列车、限速点等均以应答器坐标系为进行 位置描述
列车运行防护 测速定位 其他防护功能
列控 车载 设备 地车 信 息 传 输
地车信息传输（车载）
其他列车信息 列车位置信息 行车许可信息 其他地面信息
地车信息传输（地面） 列车占用检查 行车许可生成 其他地面设备
列控 地面 设备
其他功能
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典型测速定位传感器
轮轴速度传感器：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车的走行距
离，根据测量得到的列车走行距离测算出列车运行速度
V= π×D×φ
D为车轮直径
φ为车轮转速
列车速度测量转换为检测 车轮转速和列车轮径。
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典型测速定位传感器 列车轮径检测： 随着列车走行，列车轮径会逐渐磨耗，且会定期铣轮； 轮径修正方法： （1）人工输入法
（2）设置标准长度的轮径校准点
D= d÷V
d
DW1
DW2
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由此测量得到的列车速度应当包含如下三个部分：
V VR VP VD
VR
VP
VD
为列车真实运行速度，
因空转或滑行造成的轮对运行的速度误差，空转时为正，滑行时为负，
车轮轮径误差对速度测量造成的影响。
一、列控车载设备组成
车载安全计算机、
连续信息通信模块 如无线通信单元、
无线电 台
车载设备
DMI
记录器
轨道电路信息接收器、
点式信息通信模块 测速测距单元 列车接口单元 人机界面 记录单元
无线通信模块
车载安全计算机
列车接口
列车
应答器传输 模块
轨道电路信息 读取器
测速测距 单元1
应答器天线
轨道电路接收天线
R
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