机械毕业设计952交叉电缆回线型TWC系统技术研究0830.docx
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机械毕业设计952交叉电缆回线型TWC系统技术研究0830
交叉电缆回线型TWC系统技术研究
RESEARCHOFTECHNOLOGYFORCROSSOVER-STYLETWCSYSTEM
学科(专业):
控制工程
作者姓名:
指导教师姓名:
答辩日期:
年月
交叉电缆回线型TWC系统技术研究
摘要
本文通过对车地通信TWC系统的分析,确定TWC系统的原理和采用的关键技术。
并进一步确定相关系统技术参数,包括轨旁环线、车载天线发送信号和接收信号的频率F、环线电阻值R、电感L、电容C以及耦合单元电路元件电阻和电容的参数;制定TWC系统测试、维护技术方案,以规范TWC维护流程,方便系统维护。
提出TWC系统维护建议,从而提高维护技术水平,提升系统的可靠性,减少交叉电缆回线型TWC车地通信故障。
前期,对交叉电缆回线型TWC系统进行技术分析,初步了解其所采用的关键技术、信息传输流程和系统实现原理。
收集交叉电缆回线型TWC故障及发生问题的记录,对其进行分类、归纳、分析。
选择典型车站测试TWC系统参数值,包括环线的几何值和电路参数。
选择典型列车,对车载系统(天线)测量,包括物理参数。
对现场检测到的数据,根据电磁感应原理、谐振电路理论、传输线理论进行分析。
其次,搭建实验室模拟环境进行实验,铺设190米长的轨旁环线,设计制作检测车,模拟现场环境进行测试、实验。
对模拟环境实验数据进行总结分析,得到参数和结论,并用于解释现场出现的问题和现象。
将研究的结果,返回现场进行实验,验证其合理性。
修正研究结果和参数。
最后,通过分析系统采用的关键技术,编制行之有效的维护方案。
关键词:
车地通信,程序停车,连续传输模式,耦合单元
RESEARCHOFTECHNOLOGYFORCROSSOVER-STYLETWCSYSTEM
ABSTRACT
Throughtheanalysisoftrain-waysidecommunicationTWCsysteminthisarticle,determinetheprinciplesandkeytechnologiesofTWCsystems.Tofurtheridentifyrelevantsystemparameters,includingwaysideloop,carborneantennassendsignalsandreceivesignaloffrequency,loopresistance,inductance,capacityC,resistanceandcapacitanceofcouplingunitandcomponentparameters.EstablishTWCsystemstestandmaintenanceprojectinordertostandardizeTWCmaintenanceprocedureandconvenientforsystemmaintenance.ThisstudymakethesuggestionofTWCsystemmaintenance,therebyimprovethelevelofmaintenancetechnology,stepupsystemreliability,reducecrossoverloopstyleTWCcommunicationfault.
Prophase,technicalanalyzeonthecrossovercablelinestylebacktoTWCsystem,understandthekeytechnology,informationtransferprocessandsystemimplementprinciple.CollecttherecordofcrossovercablelinestylebacktoTWCfaultsandoccurredissues,thenclassify,sumup,analyze.SelecttypicalstationtestTWCsystemparametervalues,includinglinkgeometryvaluesandcircuitparameters.Selectatypicaltrain,measureon-vehiclesystem(antenna)includingphysicalparameters.Analyzedatawhichisdetectedonsceneaccordingtoelectromagneticinductionprinciple,resonantcircuitstheoryandtransmissionlinetheory.
Second,buildalab,dosimulationenvironmenttestwhichlay190metersoftracklink,designinspectioncar,simulateliveenvironment.Aimatexperimentdata,makeasummaryanalysis,calculateparameterandmakeaconclusion.Tovalidatethestudyresultrationality,returnsceneandre-test.Correctthestudyresultsandparameters.Finally,drawupaneffectiveplanformaintenanceaccordingtothekeytechnologyanalysissystemused.
LuXinYuan
(ControlEngineering)
SupervisedbyJianminQian
KEYWORDS:
Train-to-WaysideCommunication,ProgrammedStation-stop,CTM,CouplingUnit
1前言
上海地铁二号线是上海轨道交通网络中的一条重要线路。
一期工程于2000年开通,并于2006年底西延伸工程通车,目前的最大客流已达百万人次。
到2010年4月,已延伸至浦东国际机场和虹桥国际机场。
二号线的信号系统(ATC系统)是基于数字轨道电路的准移动闭塞系统,该系统由美国US&S信号公司提供。
系统中车地通讯子系统(TWC)信息的传输是通过交叉电缆回线来实现的,环线铺设在站台区域、折返线等处,它是ATS系统车地通信和程序定位停车的重要设备。
同时,TWC提供了列车曲线式停车功能,提高了乘客乘车舒适度。
二号线ATC系统投用以来,轨旁ATC与车载ATC子系统之间的密切性日益体现了出来,特别是车地通信系统(TWC)重要性进一步显现。
二号线车地通信系统(TWC)是中央、轨旁和列车信息交换系统,也是列车ATO运行、中央时刻表调整的重要环节。
因此,TWC子系统运行质量将直接影响到二号线整体运营质量。
上海地铁二号线投入运行以来,随着时间的推移,出现一些问题和故障。
例如,有些站台的发车表示器时常发生不亮的现象,司机不能及时发车,经常造成列车晚点,给正常运营制造了麻烦。
其中最突出的是龙阳路下行、人民广场下行和静安寺上行等站台。
通过回放和报警信息查询,发现以上几个站台每天大约有十几次,甚至二十次以上的通信丢失,导致发车表示器不亮,影响列车正点运营。
经过分析认为,这些现象的发生,问题主要集中在车地通信系统(TWC)上。
据统计,二号线整个信号系统发生的故障中,与车地通信有关的故障占30%左右。
在2010年开始的二号线西西、东延伸工程,新列车调试中,TWC的调试出现了许多问题,车地通信不稳定,不可靠,为列车的调试造成了困难,严重影响了整个调试周期。
TWC作为信号的一部分,其技术和知识产权完全归外方公司(US&S)所有。
由于合同和技术保密的原因,系统供应商US&S公司并不提供系统关键技术参数,造成对系统故障的分析诊断、设备测试与维护的困难。
由于没有有效的技术手段,使维护人员仅凭个人的经验、想象进行排故,造成系统的维护无标准、随意性、效率低、水平低等问题。
这些问题的存在,使得维护人员不能科学、有效的对系统进行维护,影响了系统的可靠性,乃至线路的正常运营。
作为上海地铁通号公司的技术人员,在2009年已经进行了摸底工作,对发生的问题认真观察并记录,如:
有问题车站的具体站点、发生问题的次数。
并对系统中的相关设备进行测试,取得了一些测试数据,如:
轨旁耦合单元的检查,相关的环线电流、相位、耦合板的电路参数。
随着设备服务期的延长,设备逐步老化,由此引起的问题和造成的故障也会随之增加。
二号线东到浦东国际机场,西到虹桥机场的线路延伸工程项目调试正在进行中,目前,二号线贯穿全市,连接两大机场及虹桥综合交通枢纽,最高单日客流133万人次,其重要性不言而喻。
所以,对二号线TWC系统进行研究,弄清关键技术,取得相关技术参数,为系统维护制定维护规程,为设备维修提供技术手段。
提升维护的有效性,并减少由此引起的故障,使设备能够安全、可靠的运行,为二号线的正常运营提供有力的技术保障。
2TWC系统原理与问题分析
2.1TWC车地通信系统作用
TWC(Train-to-WaysideCommunication)中文名称叫车-地通信,是列车运行自动控制(ATC)系统不可或缺的一部分。
TWC顾名思义就是列车与轨旁设备之间的相互通信,车地通信系统主要功能是实现车与地之间非安全信息的传输,功能表现为列车在站台的指定位置定点停车,同时在列车运行过程中让中央控制室不间断地监督列车的运行状态,并发出不同指令调整列车的运行状态。
一旦正线TWC不稳定将会造成列车晚点和停站精度产生偏差,也会使中央控制室无法及时掌握列车运行的参数,如列车追踪等,这将影响到地铁的快速、准点运营,给广大的乘客带来不便。
2.2TWC车地通信系统组成
二号线TWC系统由车载电路板、车载TWC天线、轨旁TWC交叉电缆回线,轨旁室外耦合单元以及轨旁室内电路板、传输线、本地工作站和中央控制室组成一个完整的链路。
(如图1所示)
图1车地通信链路图
图2车地通信系统框图
图3车地通信系统示意图
图4TWC现场照片a.轨旁环线
图4TWC现场照片b.六编组列车停站
图4TWC现场照片c.八编组列车停站
图4TWC现场照片d.车载天线
图4TWC现场照片e.轨旁耦合单元(外)
图4TWC现场照片f.轨旁耦合单元(内)
a.轨旁PCB板b.车载PCB板
c.车载天线d.轨旁耦合单元
图5轨旁和车载PCB板、车载天线和轨旁耦合单元
2.3信息传输流程
2.3.1TWC系统架构图
TWC系统分成两大部分:
轨旁和车载。
系统架构图如图6所示。
图6TWC系统架构图
TWC系统实现车地双向通信,信息传输通道有两个环节组成:
有线电缆传输和无线电磁耦合。
传输线传输的是RS485数字信号,车地无线通信信号是FSK(频移键控的模拟信号),上行和下行信道采用相同的频率。
2.3.2上行通信(轨旁车载)信息流程图:
图7上行通信信息流程图
2.3.3下行通信(车载轨旁)
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