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[摘要]：主要研究了将感应无线车上测址技术应用于具有强电磁干扰的磁浮测速定位系统，并研究“实时电子计数脉冲+地址计算测速”的双重速度检测方法。对提高感应回线测速定位系统的可靠性和抗干扰能力进行了一系列的实验、验证测试，为低速磁浮测速定位系统的工程化奠定了坚实的基础。
[关键词]：中低速磁浮 测速 定位
中图分类号：TM383.3 文献标识码：TM 文章编号：1009-914X（2012）26-0312-01
磁浮列车由于与轮式列车的本质不同，无法通过测试车轮的转角来确定车辆运行速度、方向和位置。因此，低速磁浮列车速度和位置检测系统成为磁浮列车安全运行控制的一项关键技术。
1 系统设计
1.1 检测距离的延伸
感应无线车上测址技术用于焦炉机车定位时，一个检测单元的最大长度为409.6米，这在焦炉现场已经足够，但对于磁浮列车来说，显然远远不够，必需延长绝对位置检测距离，并且要将累积误差降到最低。针对这个问题，将地面的载波信号发射装置采用分站方式。每个地面站用四根电缆连（总长409.6米，即一个地址发射单元），这样，整个线路就会由n个站连接起来，站与站之间并无物理上的连接，而是通过给每个站一个唯一的编码来进行位置识别，车载控制器通过接收到的站号进行软件处理，使没任何物理连接的相邻两站的地址连接起来，这样机车就能得到轨道上的任何一处的绝对位置。站号采用二进制编码，如果用三位，就可以分配给8个站。以低速磁浮试验线工程为例，岔道加正线整个长度为1900米，共设6个站，每帧地址数据里就包含有3位站号信息。地址数据的检测周期为6mS，每位码元约用167uS，那么每个检测周期站号所占时间为0.5mS。
1.2 冗余设计
为提高磁浮测速定位系统的可靠性，进行了一系列冗余设计：
硬件冗余：磁浮列车的两个端车上各安装一套相互独立却完全一致的地址及速度检测系统，系统正常时，该两套装置检测的速度完全一致，检测的绝对地址为一固定差值（两端车的距离），列车上的牵引系统、ATP系统可同时取用两组数据，在对数据进行纵向比较的同时进行横向比较，可有效的滤除非法数据，保证系统的稳定可靠；当一套系统出现异常时，经过故障诊断码及逻辑判断，可去除异常数据，仍能保证系统的正常运转。地面站的地址和速度载波发射装置采用两套完全独立的装置（包括电源部分），分别为主载波和副载波，当主载波正常工作时，副载波处于待机状态，当发射装置的故障检测电路检测到主载波异常时，切换电路会自动切换到副载波，同时向机车发送副载波工作代码，载波显示板显示出现故障的信号通道。绝对地址检测和速度脉冲检测（从地面系统到车载系统）采用完全独立的物理通道，载波信号采用不同的频率，相互不影响。
软件冗余：绝对地址获取的速度与速度脉冲获取的速度互为参照，当发现异常时，可及时告之。
1.3 抗干扰设计
天线箱：绝对地址检测天线箱和速度脉冲检测天线箱的接收回路采用了谐振电路，大大的提高了信噪比，有效的抑制了各种电磁干扰从前级的串入。天线接收回路如下图所示：
当线圈感应的信号频率偏移谐振电路的中心频率时，其强度会大幅度降低，这就有效的抑制了杂散频率的干扰，提高了信噪比。经過在现场的反复测试，我们又在谐振接收回路后加了两级滤波电路，并反复调整电路参数（Q值、放大倍数和信号门限），天线箱的最后一级为信号转换电路，天线箱最后输出的信号为一TTL电平的方波，使天线箱的抗干扰能力得到大大的加强。
1.4 可靠性设计
地面站：载波发生器的故障检测电路采用检测输出回路的输出电流的方式，当负载开路或功放模块损坏时，能及时可靠的检测到，切换电路动作将工作载波切换到副载波，同时通过故障代码告知车载系统。
车载柜：车载控制柜里的接口板是连接车载系统各部件的纽带，无论是从天线箱输入到控制器的信号还是控制器输出到牵引控制系统的信号，在接口板上都进行了光电隔离。控制器到ATP系统和机车网络控制系统的通信接口也加了光电隔离器，这样就减少了各部件之间的相互影响，有效的控制了系统出故障时的损坏范围。
车载控制系统送给牵引控制系统的速度脉冲是采用纯硬件对速度脉冲载波解码还原出来的，脉冲的产生只与检测到的载波的相位有关，而载波相位只与电缆的编制有关，所以速度脉冲是一个纯硬信号，不会有软件原因带来的误差和错误。
车载控制器与机车其他系统的通信报文中包含有测速定位系统本身的诊断代码，当系统有异常情况时，即能通过诊断代码及时发现。
低速磁浮测速定位系统是在感应无线车上测址技术的基础上发展来的，它传承了感应无线车上测址技术的许多优点。但由于磁浮系统的特殊的工况环境，磁浮现场的强电磁干扰、磁浮线路的延长、回线铺设面的大量的铁质轨枕和铁网、磁浮系统对速度脉冲的高可靠性要求，这些都对测速定位系统提出了更加严格的要求。
采用全新的速度检测方法
在编码电缆里增加了一对专门用来速度检测的对线，该对线的最小分度为100mm，机车在移动的过程中，最多100mm就能产生一个速度脉冲，其精度只与电缆有关。速度脉冲载波采用调相方式，所以信号的强弱变化及其他信号很难对它造成干扰，提高了速度检测的精确性和稳定性。
感应回线的拉紧装置（钢丝绳）绝缘处理
感应回线的拉紧装置为两根与回线里信号对线成平行分布的钢丝绳组成，由于电缆安装后，钢丝绳固定于金属轨枕上，钢丝绳形成了一个个大的闭环，通过其于回线之间的分布电容，对回线里的信号进行吸收衰减。特别是大的G线，因为耦合更紧密，对信号的衰减也更明显。进行绝缘处理后，钢丝绳不再是闭环，并且与大地绝缘，其对信号的衰减也大大降低了。
3结论
低速磁浮测速定位系统在试验线上的测试表明，程绝对位置检测：在磁浮列车的全线，只要铺满感应回线，就能进行绝对位置检测，检测精度为100mm，并且经过站与站之间的安装位置的适当调节，不会有累积误差，这为机车的全程控制管理奠定了基础。
参考文献：
刘进，吴汶麟. 轨道交通列车定位技术[J].城市轨道交通研究，2001，4（1）：30-34.
龙志强，任永平，刘曙生，等. 基于交叉感应回线的磁浮列车测速定位系统[J].传感器技术，2001，20（7）：51-55.
陈新，周俊，林必毅. 地铁列车定位技术的研究[J].微计算机信息，2009，25（24）：117-118.
[关键词]：中低速磁浮 测速 定位
中图分类号：TM383.3 文献标识码：TM 文章编号：1009-914X（2012）26-0312-01
磁浮列车由于与轮式列车的本质不同，无法通过测试车轮的转角来确定车辆运行速度、方向和位置。因此，低速磁浮列车速度和位置检测系统成为磁浮列车安全运行控制的一项关键技术。
1 系统设计
1.1 检测距离的延伸
感应无线车上测址技术用于焦炉机车定位时，一个检测单元的最大长度为409.6米，这在焦炉现场已经足够，但对于磁浮列车来说，显然远远不够，必需延长绝对位置检测距离，并且要将累积误差降到最低。针对这个问题，将地面的载波信号发射装置采用分站方式。每个地面站用四根电缆连（总长409.6米，即一个地址发射单元），这样，整个线路就会由n个站连接起来，站与站之间并无物理上的连接，而是通过给每个站一个唯一的编码来进行位置识别，车载控制器通过接收到的站号进行软件处理，使没任何物理连接的相邻两站的地址连接起来，这样机车就能得到轨道上的任何一处的绝对位置。站号采用二进制编码，如果用三位，就可以分配给8个站。以低速磁浮试验线工程为例，岔道加正线整个长度为1900米，共设6个站，每帧地址数据里就包含有3位站号信息。地址数据的检测周期为6mS，每位码元约用167uS，那么每个检测周期站号所占时间为0.5mS。
1.2 冗余设计
为提高磁浮测速定位系统的可靠性，进行了一系列冗余设计：
硬件冗余：磁浮列车的两个端车上各安装一套相互独立却完全一致的地址及速度检测系统，系统正常时，该两套装置检测的速度完全一致，检测的绝对地址为一固定差值（两端车的距离），列车上的牵引系统、ATP系统可同时取用两组数据，在对数据进行纵向比较的同时进行横向比较，可有效的滤除非法数据，保证系统的稳定可靠；当一套系统出现异常时，经过故障诊断码及逻辑判断，可去除异常数据，仍能保证系统的正常运转。地面站的地址和速度载波发射装置采用两套完全独立的装置（包括电源部分），分别为主载波和副载波，当主载波正常工作时，副载波处于待机状态，当发射装置的故障检测电路检测到主载波异常时，切换电路会自动切换到副载波，同时向机车发送副载波工作代码，载波显示板显示出现故障的信号通道。绝对地址检测和速度脉冲检测（从地面系统到车载系统）采用完全独立的物理通道，载波信号采用不同的频率，相互不影响。
软件冗余：绝对地址获取的速度与速度脉冲获取的速度互为参照，当发现异常时，可及时告之。
1.3 抗干扰设计
天线箱：绝对地址检测天线箱和速度脉冲检测天线箱的接收回路采用了谐振电路，大大的提高了信噪比，有效的抑制了各种电磁干扰从前级的串入。天线接收回路如下图所示：
当线圈感应的信号频率偏移谐振电路的中心频率时，其强度会大幅度降低，这就有效的抑制了杂散频率的干扰，提高了信噪比。经過在现场的反复测试，我们又在谐振接收回路后加了两级滤波电路，并反复调整电路参数（Q值、放大倍数和信号门限），天线箱的最后一级为信号转换电路，天线箱最后输出的信号为一TTL电平的方波，使天线箱的抗干扰能力得到大大的加强。
1.4 可靠性设计
地面站：载波发生器的故障检测电路采用检测输出回路的输出电流的方式，当负载开路或功放模块损坏时，能及时可靠的检测到，切换电路动作将工作载波切换到副载波，同时通过故障代码告知车载系统。
车载柜：车载控制柜里的接口板是连接车载系统各部件的纽带，无论是从天线箱输入到控制器的信号还是控制器输出到牵引控制系统的信号，在接口板上都进行了光电隔离。控制器到ATP系统和机车网络控制系统的通信接口也加了光电隔离器，这样就减少了各部件之间的相互影响，有效的控制了系统出故障时的损坏范围。
车载控制系统送给牵引控制系统的速度脉冲是采用纯硬件对速度脉冲载波解码还原出来的，脉冲的产生只与检测到的载波的相位有关，而载波相位只与电缆的编制有关，所以速度脉冲是一个纯硬信号，不会有软件原因带来的误差和错误。
车载控制器与机车其他系统的通信报文中包含有测速定位系统本身的诊断代码，当系统有异常情况时，即能通过诊断代码及时发现。
低速磁浮测速定位系统是在感应无线车上测址技术的基础上发展来的，它传承了感应无线车上测址技术的许多优点。但由于磁浮系统的特殊的工况环境，磁浮现场的强电磁干扰、磁浮线路的延长、回线铺设面的大量的铁质轨枕和铁网、磁浮系统对速度脉冲的高可靠性要求，这些都对测速定位系统提出了更加严格的要求。
采用全新的速度检测方法
在编码电缆里增加了一对专门用来速度检测的对线，该对线的最小分度为100mm，机车在移动的过程中，最多100mm就能产生一个速度脉冲，其精度只与电缆有关。速度脉冲载波采用调相方式，所以信号的强弱变化及其他信号很难对它造成干扰，提高了速度检测的精确性和稳定性。
感应回线的拉紧装置（钢丝绳）绝缘处理
感应回线的拉紧装置为两根与回线里信号对线成平行分布的钢丝绳组成，由于电缆安装后，钢丝绳固定于金属轨枕上，钢丝绳形成了一个个大的闭环，通过其于回线之间的分布电容，对回线里的信号进行吸收衰减。特别是大的G线，因为耦合更紧密，对信号的衰减也更明显。进行绝缘处理后，钢丝绳不再是闭环，并且与大地绝缘，其对信号的衰减也大大降低了。
3结论
低速磁浮测速定位系统在试验线上的测试表明，程绝对位置检测：在磁浮列车的全线，只要铺满感应回线，就能进行绝对位置检测，检测精度为100mm，并且经过站与站之间的安装位置的适当调节，不会有累积误差，这为机车的全程控制管理奠定了基础。
参考文献：
刘进，吴汶麟. 轨道交通列车定位技术[J].城市轨道交通研究，2001，4（1）：30-34.
龙志强，任永平，刘曙生，等. 基于交叉感应回线的磁浮列车测速定位系统[J].传感器技术，2001，20（7）：51-55.
陈新，周俊，林必毅. 地铁列车定位技术的研究[J].微计算机信息，2009，25（24）：117-118.