地铁牵引制动指令信号问题研究

杨帆

摘 要：为了更好地提高地铁车辆的制动力和牵引力等指令信号的抗干扰能力，保证信号传输的稳定性和可靠性，需要对地铁的制动、牵引传输、变换和屏蔽等方案进行分析，指出相关设计的重点及其注意事项。

关键词：地铁列车；PWM信号；牵引指令；调制器

中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0047-01

地铁列车具有实际容量大、行车密度强等特点，同时地铁列车的启动和停止动作比较频繁，车站与车站之间的间距也比较短。列车的制动力和牵引力可以在列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式下进行改变。在手动模式下，司机可以通过司控器方向的手柄和级位手柄发出指令，传输信号到达相应的BCU装置和DCU系统来对车辆进行制动和牵引。如何更好地对制动和牵引指令进行传输是整个设计中需要考虑和研究的重要问题。

1 有关制动和牵引指令的传输

地铁的制动和牵引等信号的产生、变换、传输和接收等相关原理如图1所示。

制动力和牵引力指令的整个传输过程分为三个不同的步骤：①制动力和牵引力的指令要依据列车相关控制膜的不同分为列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式；②相应的编码器的电流要在4～20 mA范围内，电压要在0～10 V范围内，并直接转换为PWM 的相关指令传输给列车的制动系统和牵引系统；③车辆的制动系统和牵引控制单元在接收到制动和牵引指令后对PWM信号进行解码，最后依照制动力和牵引力的PWM实际值进行制动和牵引。

2 制动和牵引指令的传输和产生设计

2.1 制动和牵引指令的产生

地铁的制动指令和牵引指令可以依据驾驶模式的不同分为两个主要来源，分别是ATO和ATP两种。但是，通常情况下人们更关注手动的司机驾驶模式。当使用手动驾驶模式时，其制动力和牵引力的指令主要是由司控器方向的手柄和级位手柄发出。级位可分为惰行位、牵引位、常用制动位、快速制动位等，其中最重要的就是常用制动位和牵引位两种。通过相应的操作性系统对制动和牵引指令进行手动控制。

目前，司控器直接到编码器的指令采用了0～10 V的电压来对信号进行传输，另外，还有采用4～20 mA的信号对其进行传输的情况。其中，电压的实际信号比较容易实现的，但采用电压的方式对整体信号进行传输会更容易受到干扰，进而给数据造成影响，所以在利用电压进行传输时，对EMC的设计就必须要注意两个耦合性骚扰，即要将编码器控制在司机可以控制的下方和采用屏蔽性双绞线接地。

2.2 有关制动指令与牵引指令的变换

司控器的实际牵引指令要传递给相应的编码器，再由编码器将相应的指令变为更高的调制器。在实际中编码器的变换性原理如图2所示。

脉宽的实际调节器在输入的时候电流只有4～20 mA，当电流信号转化为PWM信号后，PWM的信号频率一般只有几百赫兹，幅值也只有几十伏。

2.3 制动指令和牵引指令的接收

制动指令和编辑器的牵引指令在转化为更高的PWM信号时，也会将电流传递给制动列车线和牵引列车线。因为列车线比较长，电流同时也会经过骚扰的源头，例如辅助逆变器、VVVF等，所以PWM的信号就会耦合噪声电压。

2.4 PWM信号的传输线

PWM信号传输线在耦合电压时只能直接改变PWM 信号的幅度，而不能直接改变PWM信号的宽度，但PWM信号可以通过相应的接收端将电路整形并消除电路的噪声，所以PWM信号的实际抗干扰能力还是比较强的。

PWM信号在下降或上升的时候，电压的实际变化率比较大。PWM信号具有较强的谐波，其在传输时有较强的电磁性骚扰源。

3 结束语

总之，我国地铁车辆的制动指令和牵引指令直接关系到列车的运营安全。因此，在设计这些指令的时候，就要充分考虑到它们对电磁的抗干扰能力。

参考文献

[1]唐金金.基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究[D].北京：北京交通大学，2012.

〔编辑：王霞〕

摘 要：为了更好地提高地铁车辆的制动力和牵引力等指令信号的抗干扰能力，保证信号传输的稳定性和可靠性，需要对地铁的制动、牵引传输、变换和屏蔽等方案进行分析，指出相关设计的重点及其注意事项。

关键词：地铁列车；PWM信号；牵引指令；调制器

中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0047-01

地铁列车具有实际容量大、行车密度强等特点，同时地铁列车的启动和停止动作比较频繁，车站与车站之间的间距也比较短。列车的制动力和牵引力可以在列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式下进行改变。在手动模式下，司机可以通过司控器方向的手柄和级位手柄发出指令，传输信号到达相应的BCU装置和DCU系统来对车辆进行制动和牵引。如何更好地对制动和牵引指令进行传输是整个设计中需要考虑和研究的重要问题。

1 有关制动和牵引指令的传输

地铁的制动和牵引等信号的产生、变换、传输和接收等相关原理如图1所示。

制动力和牵引力指令的整个传输过程分为三个不同的步骤：①制动力和牵引力的指令要依据列车相关控制膜的不同分为列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式；②相应的编码器的电流要在4～20 mA范围内，电压要在0～10 V范围内，并直接转换为PWM 的相关指令传输给列车的制动系统和牵引系统；③车辆的制动系统和牵引控制单元在接收到制动和牵引指令后对PWM信号进行解码，最后依照制动力和牵引力的PWM实际值进行制动和牵引。

2 制动和牵引指令的传输和产生设计

2.1 制动和牵引指令的产生

地铁的制动指令和牵引指令可以依据驾驶模式的不同分为两个主要来源，分别是ATO和ATP两种。但是，通常情况下人们更关注手动的司机驾驶模式。当使用手动驾驶模式时，其制动力和牵引力的指令主要是由司控器方向的手柄和级位手柄发出。级位可分为惰行位、牵引位、常用制动位、快速制动位等，其中最重要的就是常用制动位和牵引位两种。通过相应的操作性系统对制动和牵引指令进行手动控制。

目前，司控器直接到编码器的指令采用了0～10 V的电压来对信号进行传输，另外，还有采用4～20 mA的信号对其进行传输的情况。其中，电压的实际信号比较容易实现的，但采用电压的方式对整体信号进行传输会更容易受到干扰，进而给数据造成影响，所以在利用电压进行传输时，对EMC的设计就必须要注意两个耦合性骚扰，即要将编码器控制在司机可以控制的下方和采用屏蔽性双绞线接地。

2.2 有关制动指令与牵引指令的变换

司控器的实际牵引指令要传递给相应的编码器，再由编码器将相应的指令变为更高的调制器。在实际中编码器的变换性原理如图2所示。

脉宽的实际调节器在输入的时候电流只有4～20 mA，当电流信号转化为PWM信号后，PWM的信号频率一般只有几百赫兹，幅值也只有几十伏。

2.3 制动指令和牵引指令的接收

制动指令和编辑器的牵引指令在转化为更高的PWM信号时，也会将电流传递给制动列车线和牵引列车线。因为列车线比较长，电流同时也会经过骚扰的源头，例如辅助逆变器、VVVF等，所以PWM的信号就会耦合噪声电压。

2.4 PWM信号的传输线

PWM信号传输线在耦合电压时只能直接改变PWM 信号的幅度，而不能直接改变PWM信号的宽度，但PWM信号可以通过相应的接收端将电路整形并消除电路的噪声，所以PWM信号的实际抗干扰能力还是比较强的。

PWM信号在下降或上升的时候，电压的实际变化率比较大。PWM信号具有较强的谐波，其在传输时有较强的电磁性骚扰源。

3 结束语

总之，我国地铁车辆的制动指令和牵引指令直接关系到列车的运营安全。因此，在设计这些指令的时候，就要充分考虑到它们对电磁的抗干扰能力。

参考文献

[1]唐金金.基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究[D].北京：北京交通大学，2012.

〔编辑：王霞〕

摘 要：为了更好地提高地铁车辆的制动力和牵引力等指令信号的抗干扰能力，保证信号传输的稳定性和可靠性，需要对地铁的制动、牵引传输、变换和屏蔽等方案进行分析，指出相关设计的重点及其注意事项。

关键词：地铁列车；PWM信号；牵引指令；调制器

中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0047-01

地铁列车具有实际容量大、行车密度强等特点，同时地铁列车的启动和停止动作比较频繁，车站与车站之间的间距也比较短。列车的制动力和牵引力可以在列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式下进行改变。在手动模式下，司机可以通过司控器方向的手柄和级位手柄发出指令，传输信号到达相应的BCU装置和DCU系统来对车辆进行制动和牵引。如何更好地对制动和牵引指令进行传输是整个设计中需要考虑和研究的重要问题。

1 有关制动和牵引指令的传输

地铁的制动和牵引等信号的产生、变换、传输和接收等相关原理如图1所示。

制动力和牵引力指令的整个传输过程分为三个不同的步骤：①制动力和牵引力的指令要依据列车相关控制膜的不同分为列车自动驾驶（ATO）模式和手动驾驶（ATP）模式；②相应的编码器的电流要在4～20 mA范围内，电压要在0～10 V范围内，并直接转换为PWM 的相关指令传输给列车的制动系统和牵引系统；③车辆的制动系统和牵引控制单元在接收到制动和牵引指令后对PWM信号进行解码，最后依照制动力和牵引力的PWM实际值进行制动和牵引。

2 制动和牵引指令的传输和产生设计

2.1 制动和牵引指令的产生

地铁的制动指令和牵引指令可以依据驾驶模式的不同分为两个主要来源，分别是ATO和ATP两种。但是，通常情况下人们更关注手动的司机驾驶模式。当使用手动驾驶模式时，其制动力和牵引力的指令主要是由司控器方向的手柄和级位手柄发出。级位可分为惰行位、牵引位、常用制动位、快速制动位等，其中最重要的就是常用制动位和牵引位两种。通过相应的操作性系统对制动和牵引指令进行手动控制。

目前，司控器直接到编码器的指令采用了0～10 V的电压来对信号进行传输，另外，还有采用4～20 mA的信号对其进行传输的情况。其中，电压的实际信号比较容易实现的，但采用电压的方式对整体信号进行传输会更容易受到干扰，进而给数据造成影响，所以在利用电压进行传输时，对EMC的设计就必须要注意两个耦合性骚扰，即要将编码器控制在司机可以控制的下方和采用屏蔽性双绞线接地。

2.2 有关制动指令与牵引指令的变换

司控器的实际牵引指令要传递给相应的编码器，再由编码器将相应的指令变为更高的调制器。在实际中编码器的变换性原理如图2所示。

脉宽的实际调节器在输入的时候电流只有4～20 mA，当电流信号转化为PWM信号后，PWM的信号频率一般只有几百赫兹，幅值也只有几十伏。

2.3 制动指令和牵引指令的接收

制动指令和编辑器的牵引指令在转化为更高的PWM信号时，也会将电流传递给制动列车线和牵引列车线。因为列车线比较长，电流同时也会经过骚扰的源头，例如辅助逆变器、VVVF等，所以PWM的信号就会耦合噪声电压。

2.4 PWM信号的传输线

PWM信号传输线在耦合电压时只能直接改变PWM 信号的幅度，而不能直接改变PWM信号的宽度，但PWM信号可以通过相应的接收端将电路整形并消除电路的噪声，所以PWM信号的实际抗干扰能力还是比较强的。

PWM信号在下降或上升的时候，电压的实际变化率比较大。PWM信号具有较强的谐波，其在传输时有较强的电磁性骚扰源。

3 结束语

总之，我国地铁车辆的制动指令和牵引指令直接关系到列车的运营安全。因此，在设计这些指令的时候，就要充分考虑到它们对电磁的抗干扰能力。

参考文献

[1]唐金金.基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究[D].北京：北京交通大学，2012.

〔编辑：王霞〕