无线通信列车自动控制系统研究

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摘要：随着我国科学技术水平的不断提高，基于无线通信的列车自动控制系统得到进一步发展，同时不断拓展系统使用范围。列车自动控制系统是轨道佳通信号系统的主要发展趋势，融合先进的科学技术和设计理念，有利于提高轨道交通运行效率，同时还可以保障交通运行的安全性。通过分析无线通信的列车自动控制系统的施工，进一步完善我国的轨道交通体系。

关键词：无线通信；列车自动控制系统；施工工艺

基于无线通信的列车自动控制系统具有先进性，可以保障列车运行的安全性和准时性，同时还具有较快的速度，因此需要加强研究基于无线通信的列车自动控制系统。这一系统利用列车定位技术和无线通信技术等创新传统的信息传输方式，利用双向传输模式，保障信息传输的连续性。当前轨道交通发展的主要方向就是基于无线通信的列车自动控制系统，因此这一系统在我国具有良好的发展前景，通过利用这一系统可以提高城市化发展进程，有效缓解城市交通拥堵问题，提高城市居民生活的便利性。

1基于无线通信的列车自动控制系统的工作原理和特点

1.1工作原理

基于无线通信的列车自动控制系统运行阶段，启动轨道旁接入点之后，将会和无线接入控制器交换数据信息，以此作为轨旁接入点的运行内容，如果出现非法侵入的无线接入控制器和轨旁接入点，系统可在完成识别工作之后停止运行。在实际工作过程中，轨旁接入点可以利用天线发送信息，车载移动终端接收信息之后，同时保障信号强度在车载移动终端接入阈值以上，移动终端将传输有关轨旁接入点的信息，此外轨旁接入点也会发送认证信息，完成并联接入之后即可实现通信。另外，利用基于无线通信的列车自动控制系统，车载控制单元利用数据库信息数据，可以确定列车的实际位置，同时利用速度传感器计算列车行驶距离等；利用轨旁区域控制器可以接收列车运行请求，根据列车实际位置发布工作命令。轨旁区域控制器接收工作指令之后，将会向轨旁连锁装置发送工作命令信息，转变信号机工作状态为允许信号[1]。深入研究基于无线通信的列车自动控制系统的原理，掌握相关的关键技术，有利于开展基于无线通信的列车自动控制系统施工和调试工作。管理人员深入掌握基于无线通信的列车自动控制系统原理性知识，有利于进一步理解施工和调试工作，更加合理地安装相关设备，同时还可以提高设备调试效率。管理人员可以勇于创新，增加工艺的多种造型，以提高工艺的美观性，如果工作现场存在较多的不确定因素，则需要合理调整工作方案，以便管理人员可以更加快速地处理问题。熟练掌握基于无线通信的列车自动控制系统的原理性知识和硬件设备，提高设备安装和联调联试的效率，不仅可以节省工作时间，而且还可以减少财力和物力的投入量。

1.2特点

近些年，我国不断发展自动化技术，并且在人们的日常生活中广泛应用，在列车行驶过程中应用，其可以提高人们出行的安全性，减少列车调度时间，提升整体工作的便利性。以下是基于无线通信的列车自动控制系统的特点：1.2.1列车可以根据不同的运行区段采取不同的闭塞控制模式，保障列车自动控制模式符合该区段的特点，最优化利用列车自动控制系统[2]。1.2.2在利用列车自动控制系统的过程中，可以人性化地设定系统，为人们提供针对性的服务内容，最大程度地满足人们的出行要求，规避传统运行模式的不足，促使更多的人认可列车自动控制系统。1.2.3列车自动控制系统在我国处于初期发展阶段，具有巨大的发展潜力，通过利用新技术和新理念，可以创新改革列车自动控制系统，促使列车自动无线通信的列车自动控制系统施工研究吴永深（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）摘要：随着我国科学技术水平的不断提高，基于无线通信的列车自动控制系统得到进一步发展，同时不断拓展系统控制系统更加符合我国交通运输特征[3]。

2基于无线通信的列车自动控制系统的优势

2.1安全性

基于无线通信的列车自动控制系统利用传统信号传输系统的设计理念，同时坚持安全性和可靠性的设计原则，将安全网关设置在网络入口部位，进而提高整体网络的安全性。通过发送认证信息，有效隔绝非法信息，提高整体系统运行的安全性，利用动态加密措施，避免泄漏重要的信息。利用调频技术，在车场和线路交叉部位可以产生多个频率，避免各个频率之间相互干扰。通过总结工作经验，利用IEEE无线数据通信控制系统，Wi-Fi和蓝牙设备之间不会相互干扰[4]。

2.2兼容性

在实际工作中，利用开放式信号标准可以降低通信成本，实现兼容性目标。当前主要是利用IEEE标准，在连续传输数据包的过程中，可以提高组合和无缝拆封的便利性。当前也可以兼容信号开放标准和IEEE标准，利用IEEE媒体接入控制层可以实现无线移动，同时还可以高效地连接移动无线信号。基于无线通信的列车自动控制系统主要是利用IEEE自有频段，另外也可以利用其他频段。

2.3灵活性

基于无线通信的列车自动控制系统利用列车定位技术，无须利用轨道电路，可以节省列车运行过程的间隔时间，降低设备工作压力，减少设备使用量，提高列车定位的精确性，同时运行不同模式的列车；简化无线设备安装、部署工作，将移动无线设备安装在每台列车上，实现车与地的通信。虽然需要定制一部分特殊设备，但是其他的设备购买都十分方便。另外，数据传输系统具有较大的容量，在实际工作中可以全面满足信息传输要求，为企业IP或者媒体IP提供数据[5]。

3基于无线通信的列车自动控制系统的组成部分

3.1ATP系统

在列车自动控制列车信号的过程中，ATP系统发挥着重要的作用。ATP系统可以控制列车运行的安全性，控制列车的速度和列车之间的距离，避免发生超速问题，提高列车运行的安全性，在高速运行阶段监督列车运行的安全性。另外，ATP系统可以实时开展安全检查工作，避免发生安全事故。与此同时，利用ATP系统的过程中需要结合实际情况，不断调整整个系统。虽然在列车自动控制中ATP系统发挥着重要的作用，但是ATP系统的使用效率相对较低，在后续发展过程中需要解决这一问题。以下是ATP系统的详细功能：3.1.1速度监督：ATP系统可以实时比较分析列车实际运行速度和限制速度，如果列车实际速度超过了限制速度，系统将会发出警报，同时发出制动工作指令，并且启动制动器制动列车，保障列车在允许的行驶速度范围内[6]。3.1.2超速防护：发挥出超速防护功能，有利于保障列车运行的安全性，在限制速度范围内安全的运行。列车限制速度包括临时限速和固定限速两种类型，固定限速信息包括列车最大运行速度允许值和区间最大匀速允许值，通常是在系统设计过程中设置。在特殊情况下，例如：在施工现场发生临时性危险，则可以利用临时限速的方式适当降低列车运行速度。3.1.3测速、测距：利用ATP系统可以测定列车实际运行速度和距前方目标点距离。ATP系统在测速阶段主要是利用车载设备自测和系统测量，以此测定列车即时速度。其中，车载设备自测主要是利用路程脉冲发生器和测速发生器等，系统测量是利用雷达测速和卫星测速等方式[7]。

3.2ATO系统

在列车自动控制中，ATO系统也发挥着重要的作用，ATO系统包括列车设备和计算机设备以及列车识别系统等部分。在列车自动控制过程中，ATO系统主要发挥着协调作用，有利于调整和规划列车形式情况。如果列车发生事故，ATO系统可以疏散人员，快速地传输信息，避免发生更加严重的安全事故。在实际应用阶段，ATO系统的使用率更高一些，利用ATO系统可以高效地控制列车，避免浪费资源。ATO系统详细功能分析如下：3.2.1列车自动驾驶：利用ATO系统可以实时比较列车即时运行速度和列车最大允许运行速度等，从而实时调整列车在线运行速度，保障列车运行的安全性，避免相互转换牵引和制动等模式。通过ATO系统检测，如果列车安全条件符合标准，系统将会发出启动命令，转入列车的牵引驱动状态，实现列车加速[8]。3.2.2列车无人自动折返，这是ATO系统一种特殊的驾驶模式，列车处于这一工作模式，将锁闭列车所有控制台，在这一工作过程中司机无须干预，处于自动运行状态。

4ATS系统

在列车自动控制中，可以利用上述两个系统优化列车运行，为了避免发生安全问题，保护人们的生命财产安全，同时还需要利用ATS系统。根据列车自动控制系统设计ATS系统，以原有的安全监测为基础，再设置安全监测屏障，可以进一步增强列车自动运行系统的使用性能，使列车运行的安全性得到提高[9]。

5基于无线通信的列车自动控制系统的核心内容

5.1基于无线通信的列车自动控制系统的工作原理和功能

基于无线通信的列车自动控制系统的最小单元并不是闭塞分区，其主要是利用新型移动闭塞技术。这一技术在指令信息传输阶段无须利用轨道电路，可以直接利用无线通信技术实现车地通信。列车在运行阶段可以实时传输列车的位置信息，方便控制中心操控。基于无线通信的列车自动控制系统在实时控制列车的过程中，需要综合利用列车自动监控和自动运行以及自动防护等子系统。CI系统指的是连锁子系统，连锁子系统可以保障列车通信设备运行的安全性，在列车行驶阶段可以准确地连锁轨道和信号机等区段。ATO系统指的是最高层次环节，有利于提高列车运行效率和安全性，保障列车运行的综合效益。ATS系统指的是列车自动监控系统，可以保障列车运行的稳定性，提高整体服务水平，保障列车运输的效率。

5.2车地无线通信

首先需要建立车地无线通信方案，车地通信关系到列车运行的安全性，为了保障技术应用效果，在车地通信中可以利用WLAN技术，根据ATC系统构建车地通信的局域网，开放公共信号之后，可以实现列车运行信息的双向传输。因为利用的设备具有较小的体积，同时可以控制整体建设成本，因此其得到广泛利用；但是这种方式的覆盖难度较大，同时缺乏安全性。除此之外，还可以利用TD-LTE技术，这种技术主要是利用国际通用标准，数据下载速度非常快。TD-LTE技术中融合各种先进的技术，可以更加高效地传输数据，同时具有很强的抗干扰性，可以保障无线通信运行的安全性。通过对比我们可以明确得知，TD-LTE技术可以更好地满足车地通信的需求，在实际发展过程中我们要不断完善这项技术，在城市轨道交通建设中推广利用。

5.3车地无线通信传输方案

基于无线通信的列车自动控制系统利用单独天线方式和漏泄同轴电缆方式以及波导管方式传输无线信息，同时也可以组合其中两种方式。利用天线天台，辐射符合标准的无线接入点信号，保障天线信号传播特性满足自由空间要求。天线方式传输距离可以达到400m以上，但由于轨道交通路线将会穿越不同的区域，涉及较多的弯道和坡道，无线场强覆盖难度因此增加。另外，无线电台具有较小的体积，可以更加灵活地安装无线电台，但是其也存在干扰问题，需要加强测试现场场强。利用漏泄同轴电缆方式，在漏泄同轴电缆内传输AP发出的无线信号。利用漏泄同轴电缆方式，可以保障传输特性和衰减特性，同时整体传输距离比较远，可以均匀地覆盖沿线无线场强，利用方向性分布方式。另外，安装漏泄同轴电缆的过程中并没有提出较高的要求，完成安装调试工作之后整体维护工作难度比较低，整体工作量也比较少[10]。利用波导管方式，在波导管内传输AP发出的无线信号，在波导管上开孔，在开孔中泄漏无线信号，以此和车载无线设备通信。波导管具有良好的波导管物理特征和衰减特征，同时可以实现远距离传输，均匀地覆盖沿线无线场强，利用方向性分布方式，提高整体抗干扰能力。波导管传输距离要优于漏泄同轴电缆，列车无须切换各个AP，可以保障无线传输的连续性和可靠性。

6结语

研究应用基于无线通信的列车自动控制系统，可以保障列车的综合效益，对比传统的信息系统，基于无线通信的列车自动控制系统的施工成本比较低，维护管理工作难度也比较低，同时可以高效地传输数据，并且不断改进和发展这项技术，在社会发展过程中将会不断拓展基于无线通信的列车自动控制系统的发展空间，促进我国城市轨道可持续发展，满足人们的出行要求，缓解当前城市的交通压力。

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[4]张琪琪，程晓旭，高文秀.自动控制在地铁自动驾驶控制系统中的应用[J].山东工业技术，2019（4）：139+147.

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[6]南洋.城轨列车运行自动控制实践教学系统的设计与开发[J].现代制造技术与装备，2018（4）：169-170.

[7]栾维磊.基于无线通信的列车自动控制系统施工技术研究[J].中小企业管理与科技，2018（4）：148-149.

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[10]阳露，张子凡.城市轨道交通列车自动控制系统国内外规范对比[J].四川建材，2017（4）：128+130.

作者：吴永深 单位：中车青岛四方机车车辆股份有限公司