1、立项背景

与国铁和城轨相比，空轨工程环境及列车运行环境发生了很大变化：一是工程环境及电磁环境与传统轨道交通完全不一样；二是轮轨关系与传统轨道交通完全不一样，三是车辆走行轮采用橡胶轮在钢制轨道梁内走行面上运行；三是车辆构造特殊，转向架位于车厢上方狭窄的轨道梁内，车厢悬挂于轨道梁下方。

因此，该项目根据空轨的运营需求、工程环境、车辆驱动技术、车辆走行特征及运行工况等因素，重点对关系列车安全控制的列车测速定位及列车占用轨道检测关键技术进行研究，以支撑工程建设和商业运营。

2、内涵和主要做法

（1）内涵

该项目以管理创新和技术创新为主线。管理创新方面，实现管理思想、组织形式、和管理方法等创新；技术创新方面，提出适于悬挂式单轨交通列车安全控制的列车测速定位及列车占用轨道检测成套技术。

（2）主要做法

该项目研究采用分析现状（需求、问题）、设定目标、提出方案、细化方案、确定方案、制定对策、实施对策、测试验证等规范流程和质量控制方法，按照《中铁二院科学技术研究管理办法》开展研究和试验工作，实现既定研究目标和应用目标。

3、原理或机理

（1）列车测速定位系统的工作原理如下图所示。

利用速度传感器测定的实时、连续的速度信号，可计算出列车实时位置，具体公式如下： EMBED Equation.3 
。其中： EMBED Equation.3 
--初始位置； EMBED Equation.3 
--列车速度测量时间间隔； EMBED Equation.3 
--时刻 EMBED Equation.3 
上测得列车的实时速度。

（2）新型电磁计轴系统的工作原理如下图所示。通过采用涡流磁场感应电磁计轴传感器实现列车轮轴的计数，从而实现列车占用/出清轨道检查。

 EMBED Visio.Drawing.11 


（3）光纤计轴系统的工作原理如下图所示。通过采用光纤光栅传感器对车轮传递地轨道梁的压力应变进行检测实现列车轮轴的计数，从而实现列车占用/出清轨道检查。

4、创新亮点和值得学习借鉴之处

（1）管理创新

1）管理思想创新。该项研究以解决实际工程需求为牵引，为创新研究团队制定具体实施策划指明方向；

2）组织形式创新。根据技术创新攻关需求组建创新团队，通过发挥团队优势实现技术创新。

3）管理方法创新。充分发挥创新团队成员的自主性和创造性，运用质量管理的理论和方法开展技术创新活动，通过方法创新提高技术创新水平。

（2）技术创新

在全面分析空轨运营需求、工程环境、车辆驱动技术、车辆走行特征及运行工况等因素基础上，研究提出了以下新技术：

1）首次提出了采用霍尔传感器与空轨车辆驱动电机接口实现列车的连续测速技术，获取列车速度控制和安全防护必需的速度参数。

2）提出了基于速度传感器+信标的列车组合定位技术，通过试验确定了车载读取天线和轨道梁信标的的动态耦合技术，实现列车定位信息可靠获取。

3）研发了基于涡流磁场感应技术的新型电磁计轴系统，实现列车占用/出清轨道区段的可靠检查。

4）首次提出了采用光纤布拉格光栅传感器实现空轨车辆计轴技术，研发了光纤计轴系统；采用基于光栅中心波长漂移检测的寻峰算法来提高列车车轮压力应变检测的准确度，实现列车占用/出清轨道区段的可靠检查。相对于目前的电磁计轴检查技术，该技术在抗电磁干扰、绿色节能、免维护等方面具有明显优势，通过空轨的试验应用，可进一步推广到其他新制式交通。

4、实施应用前后效果（益）情况对比

（1）管理水平提升

（2）技术水平提升

创新团队通过该项目研究，掌握了如下创新技术：

适用于空轨列车的测速定位技术；

适用于空轨列车的基于涡流磁场感应计轴的轨道占用检测技术；

适用于空轨列车的基于光纤光栅传感计轴的轨道占用检测技术。

研究成果已获授权发明专利1项、实用新型专利6项、软件著作权1项；编制标准规范两部；发表论文2篇。

（3）经济效益的提升

工程名称

测速设备费

（万元）

定位设备费

（万元）

占用检测设备费

（万元）

设备费合计

（万元）

工程设计费

（万元）

云南石林空轨

32

151.4

616

799.4

24

四川大邑空轨

72

323.4

966

1361.4

41

陕西韩城空轨

96

423

1078

1597

48

四川乐山至峨眉山空轨

224

1049

2702

3975

120

合计

424

1946.8

5362

7732.8

233

（4）社会效益的提升

应用单位类型

应用前情况

应用后效果

业主单位

业主单位不具备该系统设备的建设、运维经验。

通过与业主单位交流培训，使其掌握了该系统的建设运维技术。

设计单位

对关键参数掌握不准，导致设计结果不满足控车需求甚至可能产生安全隐患风险；或者采用过于保守的方案，导致投资成本过高。

设计单位依据标准规范开展工程设计，既能保证开通后线路运营的可靠性、安全性，又能降低建设成本。

设备厂商

设备厂商没有具体的技术标准依据，对产品功能要求和技术指标把握不准，难以设计、制造出满足工程需要的装备。

设备厂商据依据标准规范可设计、制造出满足工程特点和运营需求的装备。

5、可推广应用范围

目前国内悬挂式单轨交通尚未建立相关行业标准。该项目研究的空轨列车测速定位系统及轨道占用检测系统技术成果可用于工程设计、产品研制、施工安装和运营维护等全产业链，指导设计单位、设备厂商、施工单位和业主单位开展全寿命周期各阶段相关工作。