地鐵牽引制動指令信號問題研究

楊帆

摘 要：為了更好地提高地鐵車輛的制動力和牽引力等指令信號的抗干擾能力，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，需要對地鐵的制動、牽引傳輸、變換和屏蔽等方案進(jìn)行分析，指出相關(guān)設(shè)計的重點(diǎn)及其注意事項。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；PWM信號；牽引指令；調(diào)制器

中圖分類號：U270.35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0047-01

地鐵列車具有實際容量大、行車密度強(qiáng)等特點(diǎn)，同時地鐵列車的啟動和停止動作比較頻繁，車站與車站之間的間距也比較短。列車的制動力和牽引力可以在列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式下進(jìn)行改變。在手動模式下，司機(jī)可以通過司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出指令，傳輸信號到達(dá)相應(yīng)的BCU裝置和DCU系統(tǒng)來對車輛進(jìn)行制動和牽引。如何更好地對制動和牽引指令進(jìn)行傳輸是整個設(shè)計中需要考慮和研究的重要問題。

1 有關(guān)制動和牽引指令的傳輸

地鐵的制動和牽引等信號的產(chǎn)生、變換、傳輸和接收等相關(guān)原理如圖1所示。

制動力和牽引力指令的整個傳輸過程分為三個不同的步驟：①制動力和牽引力的指令要依據(jù)列車相關(guān)控制膜的不同分為列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式；②相應(yīng)的編碼器的電流要在4～20 mA范圍內(nèi)，電壓要在0～10 V范圍內(nèi)，并直接轉(zhuǎn)換為PWM 的相關(guān)指令傳輸給列車的制動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)；③車輛的制動系統(tǒng)和牽引控制單元在接收到制動和牽引指令后對PWM信號進(jìn)行解碼，最后依照制動力和牽引力的PWM實際值進(jìn)行制動和牽引。

2 制動和牽引指令的傳輸和產(chǎn)生設(shè)計

2.1 制動和牽引指令的產(chǎn)生

地鐵的制動指令和牽引指令可以依據(jù)駕駛模式的不同分為兩個主要來源，分別是ATO和ATP兩種。但是，通常情況下人們更關(guān)注手動的司機(jī)駕駛模式。當(dāng)使用手動駕駛模式時，其制動力和牽引力的指令主要是由司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出。級位可分為惰行位、牽引位、常用制動位、快速制動位等，其中最重要的就是常用制動位和牽引位兩種。通過相應(yīng)的操作性系統(tǒng)對制動和牽引指令進(jìn)行手動控制。

目前，司控器直接到編碼器的指令采用了0～10 V的電壓來對信號進(jìn)行傳輸，另外，還有采用4～20 mA的信號對其進(jìn)行傳輸?shù)那闆r。其中，電壓的實際信號比較容易實現(xiàn)的，但采用電壓的方式對整體信號進(jìn)行傳輸會更容易受到干擾，進(jìn)而給數(shù)據(jù)造成影響，所以在利用電壓進(jìn)行傳輸時，對EMC的設(shè)計就必須要注意兩個耦合性騷擾，即要將編碼器控制在司機(jī)可以控制的下方和采用屏蔽性雙絞線接地。

2.2 有關(guān)制動指令與牽引指令的變換

司控器的實際牽引指令要傳遞給相應(yīng)的編碼器，再由編碼器將相應(yīng)的指令變?yōu)楦叩恼{(diào)制器。在實際中編碼器的變換性原理如圖2所示。

脈寬的實際調(diào)節(jié)器在輸入的時候電流只有4～20 mA，當(dāng)電流信號轉(zhuǎn)化為PWM信號后，PWM的信號頻率一般只有幾百赫茲，幅值也只有幾十伏。

2.3 制動指令和牽引指令的接收

制動指令和編輯器的牽引指令在轉(zhuǎn)化為更高的PWM信號時，也會將電流傳遞給制動列車線和牽引列車線。因為列車線比較長，電流同時也會經(jīng)過騷擾的源頭，例如輔助逆變器、VVVF等，所以PWM的信號就會耦合噪聲電壓。

2.4 PWM信號的傳輸線

PWM信號傳輸線在耦合電壓時只能直接改變PWM 信號的幅度，而不能直接改變PWM信號的寬度，但PWM信號可以通過相應(yīng)的接收端將電路整形并消除電路的噪聲，所以PWM信號的實際抗干擾能力還是比較強(qiáng)的。

PWM信號在下降或上升的時候，電壓的實際變化率比較大。PWM信號具有較強(qiáng)的諧波，其在傳輸時有較強(qiáng)的電磁性騷擾源。

3 結(jié)束語

總之，我國地鐵車輛的制動指令和牽引指令直接關(guān)系到列車的運(yùn)營安全。因此，在設(shè)計這些指令的時候，就要充分考慮到它們對電磁的抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)

[1]唐金金.基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法與系統(tǒng)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了更好地提高地鐵車輛的制動力和牽引力等指令信號的抗干擾能力，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，需要對地鐵的制動、牽引傳輸、變換和屏蔽等方案進(jìn)行分析，指出相關(guān)設(shè)計的重點(diǎn)及其注意事項。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；PWM信號；牽引指令；調(diào)制器

中圖分類號：U270.35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0047-01

地鐵列車具有實際容量大、行車密度強(qiáng)等特點(diǎn)，同時地鐵列車的啟動和停止動作比較頻繁，車站與車站之間的間距也比較短。列車的制動力和牽引力可以在列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式下進(jìn)行改變。在手動模式下，司機(jī)可以通過司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出指令，傳輸信號到達(dá)相應(yīng)的BCU裝置和DCU系統(tǒng)來對車輛進(jìn)行制動和牽引。如何更好地對制動和牽引指令進(jìn)行傳輸是整個設(shè)計中需要考慮和研究的重要問題。

1 有關(guān)制動和牽引指令的傳輸

地鐵的制動和牽引等信號的產(chǎn)生、變換、傳輸和接收等相關(guān)原理如圖1所示。

制動力和牽引力指令的整個傳輸過程分為三個不同的步驟：①制動力和牽引力的指令要依據(jù)列車相關(guān)控制膜的不同分為列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式；②相應(yīng)的編碼器的電流要在4～20 mA范圍內(nèi)，電壓要在0～10 V范圍內(nèi)，并直接轉(zhuǎn)換為PWM 的相關(guān)指令傳輸給列車的制動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)；③車輛的制動系統(tǒng)和牽引控制單元在接收到制動和牽引指令后對PWM信號進(jìn)行解碼，最后依照制動力和牽引力的PWM實際值進(jìn)行制動和牽引。

2 制動和牽引指令的傳輸和產(chǎn)生設(shè)計

2.1 制動和牽引指令的產(chǎn)生

地鐵的制動指令和牽引指令可以依據(jù)駕駛模式的不同分為兩個主要來源，分別是ATO和ATP兩種。但是，通常情況下人們更關(guān)注手動的司機(jī)駕駛模式。當(dāng)使用手動駕駛模式時，其制動力和牽引力的指令主要是由司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出。級位可分為惰行位、牽引位、常用制動位、快速制動位等，其中最重要的就是常用制動位和牽引位兩種。通過相應(yīng)的操作性系統(tǒng)對制動和牽引指令進(jìn)行手動控制。

目前，司控器直接到編碼器的指令采用了0～10 V的電壓來對信號進(jìn)行傳輸，另外，還有采用4～20 mA的信號對其進(jìn)行傳輸?shù)那闆r。其中，電壓的實際信號比較容易實現(xiàn)的，但采用電壓的方式對整體信號進(jìn)行傳輸會更容易受到干擾，進(jìn)而給數(shù)據(jù)造成影響，所以在利用電壓進(jìn)行傳輸時，對EMC的設(shè)計就必須要注意兩個耦合性騷擾，即要將編碼器控制在司機(jī)可以控制的下方和采用屏蔽性雙絞線接地。

2.2 有關(guān)制動指令與牽引指令的變換

司控器的實際牽引指令要傳遞給相應(yīng)的編碼器，再由編碼器將相應(yīng)的指令變?yōu)楦叩恼{(diào)制器。在實際中編碼器的變換性原理如圖2所示。

脈寬的實際調(diào)節(jié)器在輸入的時候電流只有4～20 mA，當(dāng)電流信號轉(zhuǎn)化為PWM信號后，PWM的信號頻率一般只有幾百赫茲，幅值也只有幾十伏。

2.3 制動指令和牽引指令的接收

制動指令和編輯器的牽引指令在轉(zhuǎn)化為更高的PWM信號時，也會將電流傳遞給制動列車線和牽引列車線。因為列車線比較長，電流同時也會經(jīng)過騷擾的源頭，例如輔助逆變器、VVVF等，所以PWM的信號就會耦合噪聲電壓。

2.4 PWM信號的傳輸線

PWM信號傳輸線在耦合電壓時只能直接改變PWM 信號的幅度，而不能直接改變PWM信號的寬度，但PWM信號可以通過相應(yīng)的接收端將電路整形并消除電路的噪聲，所以PWM信號的實際抗干擾能力還是比較強(qiáng)的。

PWM信號在下降或上升的時候，電壓的實際變化率比較大。PWM信號具有較強(qiáng)的諧波，其在傳輸時有較強(qiáng)的電磁性騷擾源。

3 結(jié)束語

總之，我國地鐵車輛的制動指令和牽引指令直接關(guān)系到列車的運(yùn)營安全。因此，在設(shè)計這些指令的時候，就要充分考慮到它們對電磁的抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)

[1]唐金金.基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法與系統(tǒng)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了更好地提高地鐵車輛的制動力和牽引力等指令信號的抗干擾能力，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，需要對地鐵的制動、牽引傳輸、變換和屏蔽等方案進(jìn)行分析，指出相關(guān)設(shè)計的重點(diǎn)及其注意事項。

關(guān)鍵詞：地鐵列車；PWM信號；牽引指令；調(diào)制器

中圖分類號：U270.35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0047-01

地鐵列車具有實際容量大、行車密度強(qiáng)等特點(diǎn)，同時地鐵列車的啟動和停止動作比較頻繁，車站與車站之間的間距也比較短。列車的制動力和牽引力可以在列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式下進(jìn)行改變。在手動模式下，司機(jī)可以通過司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出指令，傳輸信號到達(dá)相應(yīng)的BCU裝置和DCU系統(tǒng)來對車輛進(jìn)行制動和牽引。如何更好地對制動和牽引指令進(jìn)行傳輸是整個設(shè)計中需要考慮和研究的重要問題。

1 有關(guān)制動和牽引指令的傳輸

地鐵的制動和牽引等信號的產(chǎn)生、變換、傳輸和接收等相關(guān)原理如圖1所示。

制動力和牽引力指令的整個傳輸過程分為三個不同的步驟：①制動力和牽引力的指令要依據(jù)列車相關(guān)控制膜的不同分為列車自動駕駛（ATO）模式和手動駕駛（ATP）模式；②相應(yīng)的編碼器的電流要在4～20 mA范圍內(nèi)，電壓要在0～10 V范圍內(nèi)，并直接轉(zhuǎn)換為PWM 的相關(guān)指令傳輸給列車的制動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)；③車輛的制動系統(tǒng)和牽引控制單元在接收到制動和牽引指令后對PWM信號進(jìn)行解碼，最后依照制動力和牽引力的PWM實際值進(jìn)行制動和牽引。

2 制動和牽引指令的傳輸和產(chǎn)生設(shè)計

2.1 制動和牽引指令的產(chǎn)生

地鐵的制動指令和牽引指令可以依據(jù)駕駛模式的不同分為兩個主要來源，分別是ATO和ATP兩種。但是，通常情況下人們更關(guān)注手動的司機(jī)駕駛模式。當(dāng)使用手動駕駛模式時，其制動力和牽引力的指令主要是由司控器方向的手柄和級位手柄發(fā)出。級位可分為惰行位、牽引位、常用制動位、快速制動位等，其中最重要的就是常用制動位和牽引位兩種。通過相應(yīng)的操作性系統(tǒng)對制動和牽引指令進(jìn)行手動控制。

目前，司控器直接到編碼器的指令采用了0～10 V的電壓來對信號進(jìn)行傳輸，另外，還有采用4～20 mA的信號對其進(jìn)行傳輸?shù)那闆r。其中，電壓的實際信號比較容易實現(xiàn)的，但采用電壓的方式對整體信號進(jìn)行傳輸會更容易受到干擾，進(jìn)而給數(shù)據(jù)造成影響，所以在利用電壓進(jìn)行傳輸時，對EMC的設(shè)計就必須要注意兩個耦合性騷擾，即要將編碼器控制在司機(jī)可以控制的下方和采用屏蔽性雙絞線接地。

2.2 有關(guān)制動指令與牽引指令的變換

司控器的實際牽引指令要傳遞給相應(yīng)的編碼器，再由編碼器將相應(yīng)的指令變?yōu)楦叩恼{(diào)制器。在實際中編碼器的變換性原理如圖2所示。

脈寬的實際調(diào)節(jié)器在輸入的時候電流只有4～20 mA，當(dāng)電流信號轉(zhuǎn)化為PWM信號后，PWM的信號頻率一般只有幾百赫茲，幅值也只有幾十伏。

2.3 制動指令和牽引指令的接收

制動指令和編輯器的牽引指令在轉(zhuǎn)化為更高的PWM信號時，也會將電流傳遞給制動列車線和牽引列車線。因為列車線比較長，電流同時也會經(jīng)過騷擾的源頭，例如輔助逆變器、VVVF等，所以PWM的信號就會耦合噪聲電壓。

2.4 PWM信號的傳輸線

PWM信號傳輸線在耦合電壓時只能直接改變PWM 信號的幅度，而不能直接改變PWM信號的寬度，但PWM信號可以通過相應(yīng)的接收端將電路整形并消除電路的噪聲，所以PWM信號的實際抗干擾能力還是比較強(qiáng)的。

PWM信號在下降或上升的時候，電壓的實際變化率比較大。PWM信號具有較強(qiáng)的諧波，其在傳輸時有較強(qiáng)的電磁性騷擾源。

3 結(jié)束語

總之，我國地鐵車輛的制動指令和牽引指令直接關(guān)系到列車的運(yùn)營安全。因此，在設(shè)計這些指令的時候，就要充分考慮到它們對電磁的抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)

[1]唐金金.基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法與系統(tǒng)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.

〔編輯：王霞〕