机械毕业设计952交叉电缆回线型TWC系统技术研究0830Word文档下载推荐.docx

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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

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）