三峡库区船舶交通流分析及预测外文翻译资料

 2022-09-15 15:08:29

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第三章 交通信息工程

第一单元，自动列车控制系统

基于通信的列车控制系统（CBTC）

与传统的信号传输和控制系统相比,基于通信的列车控制系统在运输、轻轨、通勤、运费和城际客运服务等方面有许多优势,包括安全得到提高更快的平均速度最低限度的设施影响高可用性提高吞吐量更近的间距较低的生命周期成本更好的资产利用率。

过去五年，技术研发和试点项目资金获得了巨大的投资，这确保了新的设施与调度方式能够避免系统扩展造成的额外费用或风险。

因为最近对哈蒙企业的收购和对人才和数据的集成，通用电气运输系统集团（GETS）提出了两个在CBTC领域领先的系统：火车增量控制系统（ITCS）和先进自动列车控制系统（AATS）

火车增量控制系统（ITCS）

作为对现有设施的提升，一个独立的新设施，或者一个对黑暗领域的附加物，ITCS把获得联邦铁路管理局批准的列车直接控制添加进很多操作里：通勤、运费或者乘客。

具备了无线道口报警激活系统和创新定位显示系统，ITCS成为了PTC和乘客服务的答案。

ITCS是PTC的重要形式，它提供了：高速客运服务混合货运和客运服务快速执行（所有形式的）

快速的服务，安全性的增强和良好的记录是ITCS的基石。

ICTS概述

ITCS自从它在1995年被开发和2000年四月开始收费服务操作以来就是一个重要的火车控制系统。

美国铁路公司和诺福克南方靠ITCS的日常运转来维持在密歇根州西南的火车监督的全面执行和延续。

ITCS对很多领域来说是一个额外增量，从黑暗领域到全部列车集中控制（CTC）或者列车信号领域。

高速客运服务

为了占据高速，ITCS运用了创新的无线道口阶段报警激活计划将报警时间提高到125公里每小时，同时增加了安全。每一段的道口报警装置不断更新每一列靠近列车的安全位置，来确保在任何速度下都处于安全状态下。

客货运操作

客运和货运列车都同时无缝的按操作穿过ITCS区域。

美国铁道管理局（FRA）介入

美国铁道管理局是开发和运用ITCS的团队成员之一，并且仍是为ITCS追求更多机会和角色的积极参与者。

速度执行

ITCS强制执行了很多类型的速度限制：公民速度限制火车头/火车速度限制信号速度的执行即时速度（工作区域）

环境意识

ITCS有运动机构提供随车交货来保证各种类型通道的交通顺畅。而不用工程师介入。ITCS持续的监控信号、开关、路口来提供即时信息给在区域内行驶的火车头。每过6秒所有的信号方面、开端位置和路口位置就会被发到所有的火车上。这增加了工程师信心，并提高了安全。

先进自动列车控制系统（AATC）

先进的自动列车控制系统面向运输操作时是一个融合通信、控制、定位技术的前沿。最初是被设计为支持加利福尼亚的海湾地区快速运输（BRAT）系统。AATC轻易的支持了交通、通勤甚至运费的应用程序。

AATC提供了持续的速度控制、列车追踪、信号操作和更近的列车间距。

AATC概述

AATC是重要的端对端列车控制系统，它提供了更近的列车间距重要的速度控制将安装和调试对服务收益的影响降到了最低最少的道旁设备，不用安装和维护标签、信标和循环适用于自动列车操作（ATO）

紧密的列车间隔，可靠性，持续的服务，和最小的安装影响是AATC的特征原则。

AATC技术

AATC利用无线定位技术来沟通和定位系统中的每一列火车。

交流100%冗杂和极度可靠，每半秒钟火车信息就由道旁控制器收集，速度控制信息也被转发给每一列火车。在这种方式下， 车辆可以维持非常紧密的运行， 这都得益于简单
的电子科学。

对应用现行机车信号控制系统的铁道，车载控制器可以被配置为在AATC区域外时遵循机车信号速度从而实现机车控制和AATC之间的无缝连接。

高效的操作

通过不断的速度/刹车控制和能量管理算法，AATC提供了更快的运行时，更舒适的旅途，在维护和能源消费方面有意义的节省。

适用性

对地铁操作和所有形式的地表轨道操作，带有中央调度接口、远程跟踪和诊断的AATC适合执行所有的火车控制功能。

第二单元

磁悬浮导轨在山梨县测试线

在连接东京和大阪的3小时行程时间的轨道落成前，日本年国家铁路的工程师和研究者们就立下了两座城对一条超高速轨道的新控制系统发展的研究开始于1964年东海道新干线落成仪式的两年前。市间的1小时行程的新目标。

将东京和大阪在一小时连接起来需要500km/h的速度。500km/h对利用轮子和轨道间附着的传统铁路来说很难实现。使用无附着机制驱动（克服轮与轨间的摩擦力是铁道工程师们长久存在的梦想）的超高速运输系统。磁悬浮（MGLV）运输系统，一个超导磁铁和直流电机技术的结合产物，实现了超高速行驶，安全，较小的环境影响，最少的养护管理。

自1970年以来磁悬浮在铁路技术研究所(RTRI)采用超导技术研究和发展。在基本的实验室测试验证了高速运行的可行性后，实验的测试运行车辆ML100和车载超级导电磁铁于1962年10月的日本铁道百年纪念日在铁路技术研究所下属的国立市研究所向公众开放。在这次演示后，1975年一条7公里长的测试轨道在宫崎县开始动工，在倒T形轨道上的ML500试运行开始于1977年。无人驾驶的ML500在1979年获得了517km/h的速度纪录。导轨随后被更改为U型导轨。实验用MLU001成立于1980年。在这些实验后，磁悬浮发展开始受到政府补贴。载人的两厢车辆MLU001在1987年被注册400.8km/h的速度。日本国家铁路私有化和分裂后，测试车辆MLU002N于1993年亮相，MLU002N 1994年在宫崎县的磁悬浮测试轨道上达到了431km/h的速度记录，并在1995年1月达到了411km/h的载人试运行速度记录。

山梨县的实验路线建设

为了克服宫崎县实验轨道的局限性，一个新的磁悬浮测试线准备以待。一个交通运输部为了磁悬浮发展设立的特别委员会讨论并决定了山梨县作为新测试线的最佳候选人。1990年，交通运输部批准了山梨县实验路线建设作为国家计划，并正式地提名铁路技术研究所（RTRI），日本中央铁路公司，日本铁路建设公共公司作为计划执行的3个负责人。这项提名确立了磁悬浮运转的可行性将由这条路线上的实验结果决定。山梨县的试验线路坐落在东京西部约100km处。测试线设计的最小曲率半径8000m，最大坡度为4%。两个火车组将在路线上运行从而测试550km/h的最大运行速度。试验线的一段将设为双轨， 从而能够研究两列车以１０００ｋｍ／ ｈ的相对速度相遇时的相互影响。山梨县实验路线概况在Fig3.1中展示。

作为一个实验装置，山梨县测试线将包含不同的系统并行来对功能、花费、可靠性进行比较。

借助于计算机及高速光纤通信网络， 试验线的设备能够快速地处理来自车辆及线路边设施的海量数据。在原始方案里，测试线被设计为42km长。但为了尽快获得磁悬浮实现的远景也因为购买土地的困难，一段18.4km长的测试线被指定优先建设部分如Fig3.2所示。工作也在这一部分测试线上开始了。1994年占整个测试线80%的隧道钻好了，1995年夏天，一套3厢列车装置被送到了，秋天变电站开始供电。建设进入到最后一步。1997年春天，试运行将在山梨县测试线上开始。经过3年的测试，在2000年，我们摸清了磁悬浮的商业化前景。

磁悬浮发展的主题

铁路技术研究所的磁悬浮研究是多元化的。磁悬浮表现出对可用技术的广泛组合。即使一个瓶颈也会否认它的实现。元素技术被利用在山梨县测试线基本建立，并在宫崎县测试轨道得到确认。首先，研究侧重于低温状态下超导磁体的稳定性，因为如果磁体失效，所有三股势力悬浮、推进和导向都将消失。超级导电状态突然崩溃的现象（淬火）被从很多方面进行了分析和测试。严格的测试在机械振动和电磁干扰的条件下重复进行。结论中，在低温恒温器中为超导线圈添加热发生器被量化为应对措施。表3-1表现了主要特征。

同时，低温恒温器必须轻巧且具有稳健型。同时，车载制冷系统使氦气蒸发重新液化的低温恒温器也要小而轻。这些目标已经被高效地实现了。

磁悬浮导轨

Fig3.3展示了山梨

测试线导轨的基本结构。带线圈的导轨对应着传统铁路中的轨道。导轨配置的精确度直接影响机车的行驶平顺性。导轨配置的高精度需求导致了成本增加。然而追求舒适性和成本效率的同时成本增加也试图保持在同一水平。在试图减少导轨成本的努力下，三条不同类型的导轨在山梨测试线建成。第一种类型是梁型，梁型采用带线圈的预应力混凝土箱，预应力混凝土箱在one-site工厂制作然后线圈被附加在箱上。预应力混凝土箱梁被安放在导轨上的混凝土承座上。梁长为12.6m。板型由带线圈的平板组成。板的长度也是12.6m.这些板在one-site工厂建造同时线圈也在那被附上了。在导轨上，这些板被附在侧壁上。第三种是直接附加型，线圈被直接附加在导轨的侧壁上。

安装线圈时， 在竖直及水平方向均对安装准确度有plusmn;４ｍｍ 的要求。这项线圈安装要求的精确度需求源于行驶平顺性的要点并适用于每一种类型的导轨。线圈安装的准确性在导轨的每一项实例中都被检查。虽然三种类型导轨的安装方法不同，但精确度需求都被充分维持了。两组电流转换设备被安装在了山梨测试线。因为根据计划，两个火车组将同时运行。每组电流转换设备由一个转换器和三个逆变器组成。两组转换设备都配备了一个由PWM控制的GTO逆变器。

协作/合作的可能性

为了理解高速行驶中的机车运动，山梨测试线将进行多次速度超过500km/h的测试。测试运行数据被处理并制成表格进行分析。空气动力现象和车辆行为被用不同的方法进行分析和模拟。尽管推动和导向系统不同，这些磁悬浮运行资料对传统轨道机车在高速状态下的设计和分析是有用的。以已发表的磁悬浮测试结果和分析为基础，世界范围的关于高速车辆行为的协作与合作成为可能。

第三单元

全球定位系统

全球定位系统概述

GPS是一个卫星导航系统

GPS是由美国国防部（DOD）投资和控制的。虽然世界范围内有很多GPS的民间使用者，但它是由美国军方设计和操作的。

GPS提供特殊的能被GPS接收器处理的加密卫星信号，使它能推算出位置、速度和时间。四个 GPS卫星信号被用来计算目标的三维坐标同时抵消与接收器的时间差。

空间端

系统的空间段由GPS卫星组成。这些航天器（SVs）从宇宙发送无线信号。The nominal GPS Operational Constellation由24颗环地周期为12小时的人造卫星组成。通常都有多于24颗的卫星因为新卫星被发射去替代老卫星。人造卫星绕地轨道基本每天重复一次（随着地球转到它们下方）。轨道高度是相同的，卫星重复经过相同的轨道和configuration的任一点几乎都是24小时（早4分钟）。

控制端

控制段由一个遍布于世界各地的追踪站系统组成。主控制设施位于科罗拉多施里弗空军基地(以前猎鹰空军基地)，这些监控站测量来自每个纳入轨道模型的人造卫星的信号。模型计算精确的轨道数据（星历）并为每一个人造卫星进行航天器时钟校正。主控站向每一个航天器上传星历和时钟资料。这些航天器用无线信号向GPS接收器传递轨道星历表的分支。

用户端

GPS的客户端由GPS接收器和用户社区组成。GPS接收器把航天器信号转换为位置、速度和时间估算。需要四个人造卫星来计算X,Y,Z（位置）和时间四维。GPS接收器被用于导航、定位、dissemination 和其他研究。

三维空间导航是GPS的初始功能，导航接收器被制作用于飞机、船舶、地面车辆和个人手持。精确定位可能使用GPS为远程接收器提供参考位置的修订和相对定位的数据。测量学、测地控制和板块构造研究就是例子。时间和频率散布，基于飞行器搭载的精密时钟并由监控站控制，是GPS的另一个用处。天文台、电信设施和实验室标准可以由特殊目的的GPS接收器设置为精确时间信号或控制准确的频率。

研究项目已经使用全球定位系统(GPS)信号来测量大气参数

联邦无线电导航计划中指定的GPS定位服务

精确定位服务（PPS）

授权用户使用加密设备和装备特殊键和接收器使用精确的定位系统。美国和同盟的军队，某些美国代理，由美国政府批准的被选中的民间使用者可以使用PPS。

PPS可预测的精度包括：22米水平精度27.7米垂直精度200纳秒的时间精度。

标准定位服务（SPS）

全球民用用户

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