U城轨交通RBAN RAIL TRANSITDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2019.01.011基于中低速磁浮列车自动驾驶系统设计方案杨 绚1 张 菊2 张 荐3(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．南京铁道职业技术学院，南京 210031；3.北京交通运输职业学院，北京 100096)摘要：基于对北京中低速磁浮交通示范线S1线信号工程的研发，分析中低速磁浮ATO系统主要功能并对接口进行设计。采用分阶段控车结合自学习停车策略实现控车，攻克磁浮列车制动性能不稳定和存在制动延时的难点问题。通过北京S1线ATO系统现场测试验证该设计方案可行。关键词：中低速磁浮；ATO；控车 中图分类号：U284.48+2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2019)01-0046-03Design of Automatic Train Operation System of Mid-low Speed Maglev TrainYang Xuan1, Zhang Ju2, Zhang Jian3（1. Beijing National Railway Research & Design Institute of Signal & Communication Group Co., Ltd., Beijing 100070, China）（2. Nanjing Institute of Railway Technology, Nanjing 210031, China）(3.Beijing Vocational College of Transportation, Beijing 100096, China)Abstract: Based on the project of Beijing S1 mid-low speed maglev transportation demonstration line, analyzes the main functions and interfaces of the mid-low speed maglev ATO system. A phased-control vehicle combined with a self-learning parking strategy is used to control the vehicle and overcome the problem of unstable brake performance and brake delay of the maglev train. The design scheme is verifi ed to be feasible by the ATO system site test on the Beijing S1 line.Keywords: mid-low speed maglev; ATO; train control1 概述ATO系统利用感应环线进行双向通信，交叉点实现位置校正，具有抗干扰能力强，测速测距精度高等北京S1线是北京首条中低速磁浮示范线，于特点[1]。2017年底投入运营，其列车自动控制系统是基于交叉感应环线的移动闭塞控制系统。中低速磁浮列2 ATO系统分析车自动驾驶系统（简称ATO系统）实现列车自动ATO系统通过测速测距单元实时获取当前列车驾驶功能，保证列车安全、平稳、准时运行，不仅速度和距离，利用交叉点进行位置校正，实现精确测可以提高乘坐舒适度，还能起到节约能源的作用。速和精确定位。根据ATP目标信息计算ATO控车46铁路通信信号工程技术(RSCE） 2019年1月，第16卷第1期URBAN RAIL TRANSIT城轨交通曲线，最终生成控制命令输出至车辆，实现列车速度线路限速线路限速的自动调整，控制列车自动驾驶和精确停车。其功能还包括车门控制、响应地面控制命令、节能控制、ATP目标速度命令速度命令速度与目标距离计算实际速度差值控制模型级位自诊断和记录报警等[2]。图2 控车流程示意图车载ATO系统运行在车载ATP系统的安全防Fig.2 Schematic diagram of train control flow护下。ATP从通信和I/O接口两个层面对ATO的3.1 精确停车方案行为进行卡控，确保在不满足自动驾驶条件或ATO磁浮列车不同于轮轨列车，轮轨列车制动主要靠发生故障时，可以切掉ATO所有输出。车载ATO轮轨黏着方式，而磁浮列车是通过制动夹钳侧面抱轨通过CAN总线和ATP、人机界面连接，通过RS-而产生摩擦力的方式[5]。由于侧面抱轨方式受侧面空间485总线与列车管理系统（TMS）连接，通过电压控的，仅仅通过使用空气压力无法满足磁浮列车的制列车输出级位，通过开关量接口实现与车辆的I/O制动性能，磁浮列车采用增压缸进行空气压力的放大，交互[3]。关键接口及交互信息如图1所示。通过电空制动相结合的方式进行控制，优先使用电制驾驶模式授权、发车授权移动授权、车门安全状态动，利用机械制动补充，以满足其制动需求。中低速列车定位、报警速度目标距离、目标速度磁浮列车制动过程中，制动夹向轨道移动过程会引入ATP不同程度的制动延时，且不同的外界环境，例如温度ATO工作模式ATO维护信息或湿度发生变化，都可能导致制动延时不尽相同。列车牵引制动状态ATO控制命令目的地、下一站车门控制命令ATO模式状态中低速磁浮列车的停车精度关键在于控车策略ATO故障信息手柄状态能够适应磁浮列车牵引制动性能，为适应电制动与空人机显示车门状态界面ATO司机号气制动不同的制动特性，以及不同外界环境下的制动车门控制命令牵引制动牵引制动惰行输出延时，将站台停车分3个阶段进行ATO控车，使得列车识别号控车级位输出报站信息停车过程更加可控[6]。阶段一：当列车进入站台前，车辆接口控制列车速度降低至较低水平；阶段二：当列车到达TMS继电器停车点前配置距离S_INERTIA时，采用制动2档—图1 关键接口及交互信息示意图Fig.1 Schematic diagram of key interfaces and interactive information惰行—制动1档进行控车；阶段三：最后一段距离（如5 m左右）时，采取持续减速，直至停车。在3 ATO控车方案第二阶段中，施加制动2档直至速度降至配置值V_ATO在控车过程中考虑当前限速和由ATP获STOP时开始施加惰行，惰行一定时长后施加制动1取的目标速度，若按照参考加速度，足够在目标距离档，施加制动1档到达最后阶段3，使用制动2档—内达到目标速度，则使用当前限速作为ATO控车的惰行—制动1档的制动方式，中间增加惰行过程，可命令速度。否则，使用目标速度作为ATO控车的命以有效减小制动延时带来的影响。在第三阶段，根据令速度重新计算加速度，输出恰当极位，确保不超速速度距离实时计算级位，计算过程中增加制动延时带不逾越。在控车过程中，考虑命令速度和实际速度差来的距离补偿[7,8]。停车过程ATO控车数据曲线如值，实时调整级位，形成负反馈回路[4]。控车流程示图3所示，其中红线表示控车速度，紫线表示ATP意如图2所示。限速，黄线表示控车距离。在满足ATS运营计划要求的前提下，ATO系统为避免磁浮列车各车辆制动性能差距性，以及通过采取减少列车牵引、制动切换频率的控车策略，同一列车制动性能的不稳定性对精确停车的影响，在实现低功耗的自动控车功能，实现节能运营。列车停车过程中加入自学习过程，实时调整控车相关No.1 杨 绚，张 菊，张 荐：基于中低速磁浮列车自动驾驶系统设计方案47U城轨交通RBAN RAIL TRANSIT数据—时间曲线1001 000策略及可靠性研究[J].计算机应用，2010，30（12）：3419-3422.80800)hYu Jianzhi，Chen Yongsheng.Control Strategy and /m60600mk/Reliability Study of Maglev Automatic Train Operation (/离度40400距System[J].Journal of Computer Applications，2010，30速20阶段一阶段二阶段三200（12）：3419-3422.00[2]杨光，唐祯敏.基于 MATLAB 的磁浮列车自动驾9 300 9 400 9 500 9 600 9 700 9 800驶控制系统的仿真[J].铁路计算机应用，2007，图3 控车数据曲线16（6）：49-51.Fig.3 Train control data curveYang Guang，Tang Zhenmin.Simulation of Maglev ATO 参数。参考前数次停车的停车精度，停车误差均值Control System Based on MATLAB[J].Railway Computer 为100 cm，50 cm或30 cm时，不同程度地减小S_Application，2007，16（6）：49-51.INERTIA和V_STOP值，当停车误差均值为-100，[3]罗恒钰，徐洪泽.基于参考模型的ATO自适应控-50或-30时，不同程度地增大S_INERTIA和V_制算法研究[J].铁道学报，2013，35（7）：68-72.STOP值。Luo Hengyu， Xu Hongze.Study on Model Reference 通过北京S1线中低速磁浮现场试验，对车载Adaptive Control of ATO[J].Journal of the China ATO精确停车功能进行验证，通过验证，ATO现有控Railway Society，2013，35（7）：68-72.制策略有效消除不同工况下制动力的差异性，最大程[4]罗仁士，王义惠，于振宇，等.城轨列车自适应度降低车辆制动性能造成的影响，停准率达到99.35%。精确停车控制算法研究[J];铁道学报，2012，34ATO精确停车现场试验数据统计如表1所示。（5）：59-.表1 S1线ATO停车精度数据统计Luo Renshi，Wang Yihui， Yu Zhenyu， et al.Adaptive Tab.1 ATO stop precision data statistics of line S1Stopping Control of Urban Rail Vehicle[J].Journal of the China Railway Society，2012，34（5）：59-.车号停车误差停车误差停准率/%（≤50 cm）（±100～±50 cm）（±50 cm）[5]张箱，张昆仑，连级三.磁浮列车机械制动控Tr0191198.91制系统的研究[J].西南交通大学学报，2002，37Tr02250199.60Tr03261398.86（4）： 412-416.Tr04223199.55Zhang Xiang， Zhang Kunlun， Lian Jisan.Simulation Study Tr07261199.62on the Control Systems of Mechanical Braking of Maglev 汇总1086799.35Trains[J].Journal of Southwest Jiaotong University，4 总结2002，37（4）： 412-416.本文在分析ATO系统功能的基础上，完成[6]刘智勇.高速磁浮列车安全速度曲线算法及紧急ATO控车功能及站内停车功能在磁浮列车动力学特制动控制研究[D].杭州：浙江大学，2004.性下的深化研究，形成我国中低速磁浮交通运行控制[7]吴良坤.高速磁浮列车牵引切断系统的研究[D].系统技术创新能力，对城市轨道交通ATO系统的发北京：北京交通大学，2007.展起到参考作用。[8]杨光.高速磁浮列车最优速度曲线及其跟踪控制研究[D].北京：北京交通大学，2007.参考文献[9]孙晓光.一种适用于中低速磁浮的测速测距系[1]于建志，陈永生.磁浮列车自动驾驶系统控制统研究[J].铁路通信信号工程技术， 2018，15（9）：67-71.48铁路通信信号工程技术(RSCE) 2019年1月URBAN RAIL TRANSIT城轨交通DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2019.01.012基于LTE的有轨电车车地通信全业务承载方案研究张昌鹏(成都轨道交通集团有限公司，成都 610000)摘要：国内轨道交通项目中LTE综合承载信号列控、语音集群、视频及数据中的部分业务案例较多，全业务承载国内尚无开通案例。通过对LTE技术及原理的分析研究，结合抗干扰、基站布置及时隙配比等方面的规划，为有轨电车全业务承载提供合理可行的方案，并提出优化建议。关键词：轨道交通；车地通信；全业务承载；方案中图分类号：U285.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2019)01-0049-05Research on Train-ground Communication Full Service Carrying Scheme of Tram Based on LTEZhang Changpeng（Chengdu Rail Transit Group Co., Ltd., Chengdu 610000, China）Abstract: There are many cases of LTE integrated traffi c signal control, voice clustering, video and data in China's rail transit projects, but there is not open case of full service carrying. Through the analysis and research of LTE technology and principles, combined with the planning of anti-interference, base station layout and slot ratio, this paper provides a reasonable and feasible plan for tram full service carrying, and puts forward some suggestions for optimization.Keywords: rail transit; train-ground communication; full service carrying; scheme1 概述站、对外交通枢纽、常规公交、非机动车形成一体化的绿色交通体系。城市轨道交通是提高城市经济建设步伐的必要城市轨道交通的安全运行和舒适体验，离不开保障，同时也是反映城市综合实力的一项重要指标。专用的车地无线通信系统。由于列车在地面轨道上高有轨电车通过与地铁的结合，可起到加密补充公共交速行进，最高行车速度约70 km/h，车辆与控制中通功能及区域内骨干公共交通功能，并与轨道交通车心之间只能通过无线方式进行通信，因此，安全可靠***********************************************Sun Xiaoguang.Research on Speed and Distance 2018，15（9）：67-71.Measurement System of Medium-Low-Speed Maglev （收稿日期：2018-04-27）Train[J].Railway Signalling & Communication Engineering，（修回日期：2018-06-15）铁路通信信号工程技术(RSCE) 2019年1月，第16卷第1期49
