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      軌道交通自動化應用現狀與發展

      作者: 發布時間:2021/8/9 15:33:44 點擊:

         鐵路自動化主要包含信號控制系統、隧道監控系統、機車車輛、電力監控系統、站控系統、線路設備監控、鋪路/養路機械等七個子系統。
      信號控制系統
         傳統的鐵路信號控制系統主要包括車站聯鎖設備、區間閉塞設備、編組站駝峰控制系統、行車調度控制系統和改造以及由機車信號和超速防護系統組成的列車運行控制系統組成。
         隨著列車速度的不斷提高,傳統信號控制系統得到迅速發展,計算機聯鎖已經逐漸取代繼電器聯鎖,成為車站聯鎖設備發展的方向。技術引進使得各種先進的計算機聯鎖技術廣泛應用,比如Siemens的SICAS聯鎖、Alcatel的VCC聯鎖、Alstom的VPI聯鎖、USSI的MICROLOCK聯鎖、Westinghouse的SESTRACE聯鎖、Bombardier的EBILOCK聯鎖技術。一批系統集成商也迅速成長,比如中國通號集團、北京交大微聯科技有限公司、合肥工大高科信息技術有限責任公司、卡斯柯信號有限公司、北京和利時系統工程股份有限公司、北京唐吉森自動化設備技術公司等。 
         區間閉塞設備從最原始的路簽閉塞已經發展到無絕緣移頻自動閉塞。ZPW-2000A自動閉塞系統的應用加快了鐵路自動閉塞制式的統一,大幅度減少了調諧區死區長度,實現了對調諧單元的斷線檢查和對拍頻信號干擾的保護,大大提高了傳輸的安全性。在控制設備上,用單片微機和數字信號處理芯片代替晶體管分立元件和小規模集成電路,提高了發送移頻信號頻率的精度和接收移頻信號的抗干擾能力。新型的ZPW-2000R型無絕緣自動閉塞系統采用了DSP技術,使系統調諧區檢查的問題得到較好的解決。   
         編組站駝峰控制系統實現了路網性編組站駝峰自動化。目前,駝峰信號控制系統正向綜合自動化系統發展,其控制技術包括車輛溜放進路、溜放速度及機車推峰速度等的自動控制。在編組站采用駝峰解體作業過程控制系統、駝峰調車場尾部平面調車計算機聯鎖系統、編組站各車場計算機聯鎖系統、編組站車輛信息管理系統、樞紐調度監督系統、編組站車輛實時跟蹤系統、編組站實時信息網、站內調車無線指揮系統等先進技術和設備,可實現編組站調度、管理、作業的全盤綜合自動化。
         行車調度控制系統(CTC)也由原來的繼電系統、半導體分立元件、集成電路時代發展到現在以計算機技術和現代通訊技術為基礎的微機自動化時代。高速鐵路由于速度快、發車間隔小等特點,普遍采用新型的分散自律調度集中系統技術,分為網絡安全防護和調度命令無線傳輸系統兩個方面,無線設備得到快速應用。
         列車運行控制系統(CTCS)已由列車自動停車時期發展到了列車超速防護時期,這一問題在高速鐵路系統中尤為重要,鐵路信號控制系統正向真正意義上的數字化、信息化、自動化、現代化方向邁進。
      隧道監控系統
         當前隧道監控模式主要分為兩種:一種是適用于短隧道的集散式控制模式,一種是適用于長隧道的分布式現場總線控制模式。前者布線復雜,造價較高,由中控室對現場設施進行控制與管理;后者施工方便,不但造價較低,而且可靠性較高,其又可分為全分布式現場總線控制和集中式現場總線控制。全分布式現場總線控制模式,中控室對現場設施不直接進行控制,由現場各種設施的控制器進行控制。分布式現場總線控制模式從網絡構成來看,一般分3個層次:上層為中央計算機系統,即本地控制中心,中間是由各區域控制器組成的控制層,下層為各種檢測設備和控制及誘導設備組成的設備層。
         鐵路隧道監控系統一般由中心站、隧道外控制室、隧道內系統分站和傳感器等四部分組成。系統中心站實行雙機熱備,全天候監控。隧道內由系統分站、電源箱、傳感器、風速及列車檢測器組成。
          目前隧道監控系統是典型的傳統自動化控制系統。根據隧道長度的不同,所構成的系統規模也有較大差異:在特長隧道以及隧道變電站中一般需要選用高性能雙機熱備冗余的PLC,如Omron的CS1 D系列、Schneider的Quantum系列、Rockwell Automation的ControlLogix系列和Siemens的S7-400 417系列;而在短隧道以及現場條件較好的工況下,往往是用經濟型的PLC做主控,比如Omron的CS1系列、Siemens的S7-300系列等。
      隧道監控系統中主要自動化系統
         機車車輛
      雖然電氣化鐵路的建設成本很高,但是由于電力動車組和電力機車的運作成本比內燃機車低,而且電氣化列車的加速性能及再生制動能力都比較好,因此十分適合在乘客密集的客運線上使用。絕大部分的高速鐵路都是以電力推動,因為它們所需要的大動能很難完全由放在車上的發動機直接產生。電力機車的供電電壓很高,可以減少饋線用銅量。隨著接觸網供電電壓的升高和人們對節能的要求逐步升高,電動機的調速技術迅速發展,目前,先進的VVVF技術已經廣泛用在電力機車電機上。
         由于鐵路機車及車輛由專門機車車輛廠提供,自動化系統通過這些OEM廠商進入市場,中國目前發展的高速鐵路機車車輛技術主要為龐巴迪、西門子和阿爾斯通體系,生產企業則主要是南、北車集團旗下的制造廠。
         電力監控系統
      作為電氣化鐵路發展的新趨勢,高速鐵路對電力系統提出了新的要求,主變電站、牽引供電系統、變配電系統的SCADA成為保障列車安全運行的必要條件。
         站控系統
         車站監控系統主要包括對車站、區間的通風、空調、給排水、照明以及自動扶梯等設備進行自動化監控和管理,以確保鐵路環境的安全和舒適。
      其主要組成部分有:(1)中央控制室:進行全線的環境狀況和設備運行狀態的監控,必要的時候給車站控制室發布控制命令;(2)車站控制室:進行本站所轄環境和設備運行狀況的監測,并對本站所轄設備進行控制;(3)就地(現場)控制設備:部署在設備機房內的可以直接進行操控的設備。
        

          車站監控主要包括:MCS(主控系統)、EMCS(環境監控系統)、MCC/IMCC(馬達控制中心/智能化的馬達控制中心)
         線路設備監控
      高速鐵路的運行速度快,隨之而來的安全問題也越來越突出,這就需要一套相對完善的系統對鐵路沿線的相關設備進行監控,包括環境監控系統、DCC數據監控系統、公安信號、視頻、安防監控設備、消防系統等等,完成這些繁雜子系統需要高速率、高可靠性、高穩定性的通信網絡。
         鋪裝、養路機械
      鋪裝和養護機械主要包括鋪軌機、架橋機、軌排生產線、機械化養路車、焊軌機等種類。這些機械現在越來越向大型化、自動化程度更高的方向發展。


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