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    軌道交通自動(dòng)化應用現狀與發(fā)展
    點(diǎn)擊數:5622    更新時(shí)間:2013/8/1 17:49:02    收藏此頁(yè)

       鐵路自動(dòng)化主要包含信號控制系統、隧道監控系統、機車(chē)車(chē)輛、電力監控系統、站控系統、線(xiàn)路設備監控、鋪路/養路機械等七個(gè)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(chē)站聯(lián)鎖設備、區間閉塞設備、編組站駝峰控制系統、行車(chē)調度控制系統和改造以及由機車(chē)信號和超速防護系統組成的列車(chē)運行控制系統組成。
       隨著(zhù)列車(chē)速度的不斷提高,傳統信號控制系統得到迅速發(fā)展,計算機聯(lián)鎖已經(jīng)逐漸取代繼電器聯(lián)鎖,成為車(chē)站聯(lián)鎖設備發(fā)展的方向。技術(shù)引進(jìn)使得各種先進(jìn)的計算機聯(lián)鎖技術(shù)廣泛應用,比如Siemens的SICAS聯(lián)鎖、Alcatel的VCC聯(lián)鎖、Alstom的VPI聯(lián)鎖、USSI的MICROLOCK聯(lián)鎖、Westinghouse的SESTRACE聯(lián)鎖、Bombardier的EBILOCK聯(lián)鎖技術(shù)。一批系統集成商也迅速成長(cháng),比如中國通號集團、北京交大微聯(lián)科技有限公司、合肥工大高科信息技術(shù)有限責任公司、卡斯柯信號有限公司、北京和利時(shí)系統工程股份有限公司、北京唐吉森自動(dòng)化設備技術(shù)公司等。
       區間閉塞設備從最原始的路簽閉塞已經(jīng)發(fā)展到無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞。ZPW-2000A自動(dòng)閉塞系統的應用加快了鐵路自動(dòng)閉塞制式的統一,大幅度減少了調諧區死區長(cháng)度,實(shí)現了對調諧單元的斷線(xiàn)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(fā)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(wú)絕緣自動(dòng)閉塞系統采用了DSP技術(shù),使系統調諧區檢查的問(wèn)題得到較好的解決。  
       編組站駝峰控制系統實(shí)現了路網(wǎng)性編組站駝峰自動(dòng)化。目前,駝峰信號控制系統正向綜合自動(dòng)化系統發(fā)展,其控制技術(shù)包括車(chē)輛溜放進(jìn)路、溜放速度及機車(chē)推峰速度等的自動(dòng)控制。在編組站采用駝峰解體作業(yè)過(guò)程控制系統、駝峰調車(chē)場(chǎng)尾部平面調車(chē)計算機聯(lián)鎖系統、編組站各車(chē)場(chǎng)計算機聯(lián)鎖系統、編組站車(chē)輛信息管理系統、樞紐調度監督系統、編組站車(chē)輛實(shí)時(shí)跟蹤系統、編組站實(shí)時(shí)信息網(wǎng)、站內調車(chē)無(wú)線(xiàn)指揮系統等先進(jìn)技術(shù)和設備,可實(shí)現編組站調度、管理、作業(yè)的全盤(pán)綜合自動(dòng)化。
       行車(chē)調度控制系統(CTC)也由原來(lái)的繼電系統、半導體分立元件、集成電路時(shí)代發(fā)展到現在以計算機技術(shù)和現代通訊技術(shù)為基礎的微機自動(dòng)化時(shí)代。高速鐵路由于速度快、發(fā)車(chē)間隔小等特點(diǎn),普遍采用新型的分散自律調度集中系統技術(shù),分為網(wǎng)絡(luò )安全防護和調度命令無(wú)線(xiàn)傳輸系統兩個(gè)方面,無(wú)線(xiàn)設備得到快速應用。
       列車(chē)運行控制系統(CTCS)已由列車(chē)自動(dòng)停車(chē)時(shí)期發(fā)展到了列車(chē)超速防護時(shí)期,這一問(wèn)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(dòng)化、現代化方向邁進(jìn)。
    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(cháng)隧道的分布式現場(chǎng)總線(xiàn)控制模式。前者布線(xiàn)復雜,造價(jià)較高,由中控室對現場(chǎng)設施進(jìn)行控制與管理;后者施工方便,不但造價(jià)較低,而且可靠性較高,其又可分為全分布式現場(chǎng)總線(xiàn)控制和集中式現場(chǎng)總線(xiàn)控制。全分布式現場(chǎng)總線(xiàn)控制模式,中控室對現場(chǎng)設施不直接進(jìn)行控制,由現場(chǎng)各種設施的控制器進(jìn)行控制。分布式現場(chǎng)總線(xiàn)控制模式從網(wǎng)絡(luò )構成來(lái)看,一般分3個(gè)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(shí)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(fēng)速及列車(chē)檢測器組成。
        目前隧道監控系統是典型的傳統自動(dòng)化控制系統。根據隧道長(cháng)度的不同,所構成的系統規模也有較大差異:在特長(cháng)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(chǎng)條件較好的工況下,往往是用經(jīng)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(dòng)化系統
       機車(chē)車(chē)輛
    雖然電氣化鐵路的建設成本很高,但是由于電力動(dòng)車(chē)組和電力機車(chē)的運作成本比內燃機車(chē)低,而且電氣化列車(chē)的加速性能及再生制動(dòng)能力都比較好,因此十分適合在乘客密集的客運線(xiàn)上使用。絕大部分的高速鐵路都是以電力推動(dòng),因為它們所需要的大動(dòng)能很難完全由放在車(chē)上的發(fā)動(dòng)機直接產(chǎn)生。電力機車(chē)的供電電壓很高,可以減少饋線(xiàn)用銅量。隨著(zhù)接觸網(wǎng)供電電壓的升高和人們對節能的要求逐步升高,電動(dòng)機的調速技術(shù)迅速發(fā)展,目前,先進(jìn)的VVVF技術(shù)已經(jīng)廣泛用在電力機車(chē)電機上。
       由于鐵路機車(chē)及車(chē)輛由專(zhuān)門(mén)機車(chē)車(chē)輛廠(chǎng)提供,自動(dòng)化系統通過(guò)這些OEM廠(chǎng)商進(jìn)入市場(chǎng),中國目前發(fā)展的高速鐵路機車(chē)車(chē)輛技術(shù)主要為龐巴迪、西門(mén)子和阿爾斯通體系,生產(chǎn)企業(yè)則主要是南、北車(chē)集團旗下的制造廠(chǎng)。
       電力監控系統
    作為電氣化鐵路發(fā)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(chē)安全運行的必要條件。
       站控系統
       車(chē)站監控系統主要包括對車(chē)站、區間的通風(fēng)、空調、給排水、照明以及自動(dòng)扶梯等設備進(jìn)行自動(dòng)化監控和管理,以確保鐵路環(huán)境的安全和舒適。
    其主要組成部分有:(1)中央控制室:進(jìn)行全線(xiàn)的環(huán)境狀況和設備運行狀態(tài)的監控,必要的時(shí)候給車(chē)站控制室發(fā)布控制命令;(2)車(chē)站控制室:進(jìn)行本站所轄環(huán)境和設備運行狀況的監測,并對本站所轄設備進(jìn)行控制;(3)就地(現場(chǎng))控制設備:部署在設備機房?jì)鹊目梢灾苯舆M(jìn)行操控的設備。
      

        車(chē)站監控主要包括:MCS(主控系統)、EMCS(環(huán)境監控系統)、MCC/IMCC(馬達控制中心/智能化的馬達控制中心)
       線(xiàn)路設備監控
    高速鐵路的運行速度快,隨之而來(lái)的安全問(wèn)題也越來(lái)越突出,這就需要一套相對完善的系統對鐵路沿線(xiàn)的相關(guān)設備進(jìn)行監控,包括環(huán)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(wǎng)絡(luò )。
       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(chǎn)線(xiàn)、機械化養路車(chē)、焊軌機等種類(lèi)。這些機械現在越來(lái)越向大型化、自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展。

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