《格雷母线技术详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《格雷母线技术详解（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-1-格雷母格雷母线线技技术说术说明明书书一、格雷母一、格雷母线线位置位置检测检测基本原理基本原理格雷母线位置检测包括地址地址编码发编码发射器，地址射器，地址编码编码接收器，格雷母接收器，格雷母线线，天，天线线箱箱四个部分。格雷母线长度可依工程需要而定，多根格雷母线可拼接以满足工程需要。格雷母线位移传感器以相互靠近的扁平状的格雷母线和天线箱之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置。1、格雷母、格雷母线线的的结结构构格雷母线外形如图 1 所示图 1 格雷母线外形图格雷母线由电缆芯线、模芯和电缆护套构成。电缆芯线有两种，即基准线（R 线）和地址线（G0 线G9
2、 线），基准线用于获取标准信号，地址线用于检测地址。各对地址线按不同步长规律编排，每隔一定长度（步长）交叉一次，设格雷母线的最小步长为 W，则 G0、G1、G2G8、G9 步长分别为 1W、2W、4W、8W256W、512W，基准线 R 在整个格雷母线段中不交叉，格雷母线芯线展开如图 2 所示。-2-图 2 格雷母线芯线展开图2、格雷母、格雷母线线位置位置检测检测工作原理工作原理格雷母线位置检测有两种检测地址，即绝对地址和精密地址。2.1、 、绝对绝对地址地址通过格雷母线 G0、G1等地址线直接解析出的地址叫做绝对地址，也叫“大地址”。格雷母线位置检测有两种工作方式：第一种：地上检测方式，地址
3、地址编码发编码发射器和天射器和天线线箱箱安装在移动站，通过天天线线箱箱发射地址信号，地址地址编码编码接收器接收器安装在固定站上，在固定站完成地址检测。第二种：车上检测方式，地址地址编码发编码发射器射器安装在固定站，通过格雷母线芯线发射地址信号，天天线线箱箱、地址地址编码编码接收器接收器安装在移动站上，移动站直接检测到地址。选择那一种地址检测工作方式要根据控制系统的需求来考虑决定。如果控制系统的重心在移动站上，则采用车上检测方式较好；如果控制系统的重心在固定站，则采用地上检测方式较合适。2.1.1、地上、地上检测检测方式工作原理方式工作原理-3-如图 3 所示，我们通过一个最小的地址检测系统来描
4、述地上检测方式工作原理，该系统格雷母线仅由一对交叉线和一对平行线组成。图图 3 地上地上检测检测方式工作原理方式工作原理当移动站的天线箱线圈中通入交变电流时，在天线箱附近会产生交变磁场，由于天线箱离格雷母线很近（约 80 毫米），故格雷母线近似处在一个交变的、均匀分布的磁场中,因此每对格雷母线芯线会产生感应电动势。由移动站天天线线箱箱发射的地址信号通过电磁耦合方式传送到格雷母线的交叉线和平行线上，并通过交叉线和平行线把信号传送到固定站的地址地址编码编码接收器接收器。地址地址编编码码接收器接收器对接收到的信号进行相位比较。如图 3 中地址“0”的交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，那么定义移
5、-4-动站地址为“0”；如图 3 中地址“1”的交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，那么移动站地址为“1”。2.1.2、 、车车上上检测检测方式工作原理方式工作原理如图 4 所示，我们以 4 个地址的检测系统为例来描述车上检测方式：图图 4 车车上上检测检测方式工作原理方式工作原理如图所示，固定站的地址地址编码发编码发射器射器以同频率分时方式分别将信号送给格雷母线标准线、交叉线 1、交叉线 2，并通过电磁耦合方式把信号传送到移动站的天天线线箱箱。-5-移动站的地址地址编码编码接收器接收器按顺序接收信号后，将两对交叉线的信号分别与平行线（标准线）信号进行相位比较，如果交叉线的信号相位与平行线
6、的信号相位相同，那么定义地址为“0”；如果相位相反，定义地址为“1”。上图 4 中地址 1 的两对交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，因此地址 1 为“00”。地址 2 中的第一对交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，第二对交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，因此地址 2 为“01”。从上面的分析可以看到，格雷母线用一对地址线可以检测到 2 个地址，用二对地址线可以检测到 4 个地址。实际上，用 n 对地址线可以检测到 2n个地址。根据电磁学理论：=S*B 其中: 为磁通量，S 为线圈面积，B 为电磁强度。e=N*d/dt 其中：e 为感应电压，N 为线圈的匝数。 理论上讲，只要将格
7、雷母线最小步长 W 取得足够小，格雷母线定位精度就可以做得很高，但在工程上由于格雷母线芯线、天线箱尺寸误差、机车摆动，磁场分布不均匀性，以及外界干扰等因素，格雷母线最小步长 W 取值受到一定限制。W 取得太小，电磁感应面积变小，地址检测的信噪比低，造成地址不稳定。根据工程经验，W=200 毫米较好。格雷母线最小步长 W 根据定位精度来确定，电缆长度由格雷母线芯线的数量和最小步长 W 确定。一般来说：绝对定位精度 =W/2 （其中 W 为格雷母线最小步长）格雷母线长度 L=2n* （其中 n 为格雷母线芯线的数量）通过上面的分析我们知道当格雷母线最小步长 W=200 毫米时，大地址的检测精度为：
8、=W/2=200/2=100 毫米。-6-如果格雷母线地址线为 10 对（G0-G9），当 W=200 毫米时，则格雷母线长度为:L=210*100(毫米)=102.4 米。地址线 G0 步长 200 毫米，在 100 毫米开始交叉；G1 步长 400 毫米，在 200 毫米开始交叉；G2 步长 800 毫米，在 400 毫米开始交叉，；G8 步长 51.2 米，在 25.6米交叉一次,；G9 步长 102.4 米，在 51.2 米交叉一次。2.2、 、精密精密地址地址在绝对地址的基础上，对大地址进行细分获得高精密地址。精密地址检测方法是在格雷母线中增加一对地址线 L0,L0 交叉间隔跟 G0
9、 一样，只是错开半个步半个步长长， ，如图 5 所示： 图 5 精密地址检测方法与绝对地址一样，精密地址也分为车上检测方式和地上检测方式。两种工作方式原理相同，这里以地上检测方式为例。如图5所示，G0，0两对线的交叉间距一致，均为200毫米，且错开100毫米，其中线为标准信号线，不交叉。当移动站的天线箱线圈中通入交变电流时，地址线G0、L0产生的感应电动势如下：泙 V0*0/ (1)-7- V1*1/ (2) =S*B . . (3) V0、V1电缆芯线G0、L0上感应电动势信号幅度；0、1通过电缆芯线G0、L0的磁通变化量； N格雷母线芯线圈数，在这里； B磁场强度；S磁场作用在电缆芯线G0
10、、L0上的有效面积 ； 设0是磁场作用在芯线G0上的有效面积，1是磁场作用在芯线0上的有效面积，为电缆的宽度，为格雷母线芯线的最小步长。当移动站上的天线箱按图5中方式移动时（移动距离为X，X100毫米）。 则: V0=-d0/dt=-BdS0/dt=-Bd(HW-2HX)/dt (4)V1=-d1/dt=-BdS1/dt=-Bd(2HX)/dt (5) 在同一时间间隔内，由(4)/(5)得： V0V1W/2X -1 (6)格雷母线安装好后,当天线箱信号源不变时,由式 (6)可知, 当X100毫米范围内, V0V1与X成线性关系。由于G0、0的交叉间距相同且错开100毫米，故在100毫米间距的每
11、个位置总有一个V0V1比值对应，且这个比值不受环境噪音和接收信号电平波动的影响。理论上如果将 V0V1 比值无限细分，可以获得非常高的检测精度，但是由于工艺条件的限制，地址细分数不可能很大，根据工程经验，细分数取 20 较好。例如，如果格雷母线得到的大地址精度为 100 毫米, 细分数为 20，则精密地址精度=100/20=5 毫米.-8-二二、格雷母、格雷母线线通信定位装置特点通信定位装置特点（1）非接触非接触工作方式：工作方式：非接触工作方式，无滑脱和磨损等故障；（2）绝对绝对位置位置检测检测： ：能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达 5 毫米，可以实现移动机车自动行走和全自动
12、操作；（3）通信适用通信适用范范围围广广： ：通过电磁耦合来进行通信,不受环境条件限制，接收灵敏度高。例如在隧道内空间电磁波便很难传送 ，格雷母线能实现通信；（4）不受无管会管制不受无管会管制；数据通信的载频为低频，所产生的电磁场只限于几米范围，不需要向无管会申请即可使用；（5）兼容性好：兼容性好：位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备；（6）抗干抗干扰扰能力能力强强： ：使用交叉扭绞结构及相位检测技术，天线箱与格雷母线两者间隙从 30 毫米到 300 毫米均可正常工作，不受环境噪音和接收信号电平波动的影响，能够在诸如铁矿石
13、场等恶劣环境条件中长期可靠的工作；（7）适用于适用于恶恶劣的工劣的工业环业环境境： ：耐酸、碱腐蚀，防护等级IP67，使用寿命长。三、三、格雷母格雷母线线位移位移传传感器感器1、 、格雷母格雷母线线位移位移传传感器部件感器部件图图 格雷母格雷母线线电缆电缆： ：格雷母线电缆由芯线、模芯和护套构成。护套使用氯丁橡胶材料，格雷母线电缆长度由 25.6 米、51.2 米、102.4 米、204.8 米多种规格，多根格雷母-9-线电缆可通过段间箱连接拼接以满足工程需要。 地址地址编码发编码发射器：射器：产生地址载波信号。内含发振器、功率放大器、阻抗匹配器 等，以同频率分时方式分别将地址信号送给格雷母线
14、基准线和地址线。 地址地址编码编码接收器：接收器：完成机车位置检测和数据通信。内含地址检测单元、通信控 制单元等，通过可编程逻辑电路全硬件方式实现地址解析，速度快，可靠性高。 天天线线箱：箱：与格雷母线单匝线圈形成互感，完成地址检测和感应通信。格雷母线 位移传感器有两类天线箱，天线箱 1 用于地址检测，天线箱 2 用于感应通信。 感感应应通信通信单单元：元：内含发信机、收信器等，实现地面站和移动站之间的双向数 据传递。信息使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率 4800bps 或 9600bps，通信误码率：10-7。 安装安装辅辅件：件：用于现场固定格雷母线电缆2、格、格
15、雷母雷母线线技技术术的的应应用用2.1、 、地上地上检测检测方式方式格雷母线地上检测方式典型设备配置如图 6 所示。-10-图 6 地上检测设备配置图。格雷母线地上检测方式设备清单如下：序号设备名称设备型号安装位置说明 1地址编码接收器AFC- DAS01固定站解析地址信号、通信控制2格雷母线AWC- EC100固定站接收地址编码的电磁感应信号,长 度可变,单根长度可变，多根可用段 间箱拼接 3始端箱AWC-BS01固定站格雷母线起始端接线箱 4终端箱AWC-BZ01固定站格雷母线结束端接线箱 5段间箱AFC-BD01固定站拼接多根格雷母线，单根时不用 6格雷母线支架AFC-ZJ01固定站固定格雷母线，每 2 米一个 7地址编码发射器AFC- DAF01移动站合成并放大地址编码信号8天线箱AFC- DTR01移动站生成并发射地址编码的电磁感应信 号地上地上检测检测方式方式的特点：的特点： 移动站天线箱 1 为地址信号“发射天线”，固定站格雷母线芯线为地址信号“接收天线”； 地址编码接收器在地面站，由地面站检测移动站的地址。2.2、 、
