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

1、 年 月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

2、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ABSTRACTThrough the analysis of train-w

3、ayside communication TWC system in this article, determine the principles and key technologies of TWC systems. To further identify relevant system parameters, including wayside loop, carborne antennas send signals and receive signal of frequency, loop resistance, inductance, capacity C, resistance a

4、nd capacitance of coupling unit and component parameters. Establish TWC systems test and maintenance project in order to standardize TWC maintenance procedure and convenient for system maintenance. This study make the suggestion of TWC system maintenance, thereby improve the level of maintenance tec

5、hnology, step up system reliability, reduce crossover loop style TWC communication fault. Prophase, technical analyze on the crossover cable line style back to TWC system, understand the key technology, information transfer process and system implement principle. Collect the record of crossover cabl

6、e line style back to TWC faults and occurred issues, then classify, sum up, analyze. Select typical station test TWC system parameter values, including link geometry values and circuit parameters. Select a typical train, measure on-vehicle system （antenna） including physical parameters. Analyze data

7、 which is detected on scene according to electromagnetic induction principle, resonant circuits theory and transmission line theory. Second, build a lab, do simulation environment test which lay 190 meters of track link, design inspection car, simulate live environment. Aim at experiment data, make

8、a summary analysis, calculate parameter and make a conclusion. To validate the study result rationality, return scene and re-test. Correct the study results and parameters. Finally, draw up an effective plan for maintenance according to the key technology analysis system used.LuXinYuan（Control Engin

9、eering） Supervised by Jianmin QianKEYWORDS: Train-to-Wayside Communication, Programmed Station-stop, CTM, Coupling Unit1 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

10、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

11、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

12、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

13、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。2 TWC系统原理与问题分析2.1 TWC车地通信系统作用 TWC（Train-to-Wayside Communication）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

14、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。2.2 TWC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。（

15、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4 TWC现场照片 a.轨旁环线图4 TWC现场照片 b.六编组列车停站图4 TWC现场照片 c.八编组列车停站图4 TWC现场照片 d.车载天线图4 TWC现场照片 e.轨旁耦合单元（外）图4 TWC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2.3.1 TWC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6 TWC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）