城市轨道交通自动控制系统应用

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摘要：近些年，随着我国经济的不断发展及城市化水平的不断提高，城市轨道交通越来越受到人们的关注，城市轨道交通的发展水平直接影响了人们日常出行，对于整个城市的交通建设也具有重要的影响。因此，不断开发新技术以促进城市交通健康发展是至关重要的。文章就自动控制系统在城市轨道交通中的应用进行详细探讨，以供同行参考。

关键词：自动控制系统；城市轨道交通；应用

引言

随着我国城市化水平的不断推进，我国城市人口不断攀升，同时城市的规模也在不断地扩大，从而导致城市交通出现了较大的变化，在一定程度给我国的城市交通带来了较大的挑战。自动控制系统作为一种先进的技术，广泛应用于城市轨道交通并且能够显著缓解城市轨道交通问题，能够促进城市轨道交通的健康发展。

1自动控制系统的定义

自动控制系统是指用一些能够自动控制的装置，使其在机械设备运行过程中能够对某些关键参数进行自动控制，当受到外界的干扰时而偏离正常范围时，不需要人为控制的条件下能够自动回到正常的参数范围内。自动控制系统主要是由控制器和被控制对象组成的，但在实际的应用过程中，要完成对一个较为复杂的自动控制系统还需要各种执行部件、测量元件以及定值元件等等。对于自动控制系统而言，按照控制原理不同可分为开环控制系统与闭环控制系统。开环控制系统是指自动控制系统的输出只受到系统输入的影响，其控制精度比较差同时抗干扰能力也不强，开环控制系统是基于时间顺序进行逻辑控制的，因此也被称为顺序控制系统；闭环控制系统又称为反馈控制系统，它是建立在根据系统反馈信息进行综合控制的，简言之就是根据输出结果与理想结果进行对比，进行偏差控制，从而具有良好的控制精度。

2自动控制系统闭塞制式分析

自动控制系统按照闭塞制式分类，可分为固定闭塞式、准移动闭塞式，下面对两种闭塞的工作原理及技术经济特点进行简单分析。

2.1固定闭塞式

固定闭塞式的控制原理是，列车采用传统的多种信息来模拟无绝缘轨道线路，根据列车行驶线路情况、固定的速度等级以及列车的特点来确定闭塞分区的长度。最小的行车间距就是列车闭塞分区，同时这种制式的控制方式需要采用阶梯式控制。这种固定闭塞式利用的是模拟信号来进行轨道信息处理，或者部分路段采用数字信号，但在电路传输的过程中仍然使用的是模拟信号，因此这种传输方式具有较大缺点，就是抗干扰能力差、承载的信息量有限。不能够实现对列车的连续控制，而是需要将速度分为若干等级，并且需要设备保护区段，来完成对列车的自动控制。这种制式的自动控制系统硬件组成较多，应用软件较少。部分设备的功率较大，能耗高，但由于这种自动控制系统技术比较成熟，并且技术实现比较简单，工程造价也容易控制。固定闭塞式早在80年代就引入了我国，并且已经在我国大部分的城市轨道交通中得到了应用，现阶段，整个系统的国产率非常高，从而降低了整个系统的生产成本。

2.2准移动闭塞式

准移动闭塞式的控制原理是通过数字式无绝缘轨道电路列车控制系统来完成的，整个过程的数据传输都是以数字信号为基础的。因此，在整个信号传输、信号处理都是采用数字化的方式进行，数字化传输不仅具有较强的抗干扰能力，而且传输信息量较大，从而实现了车载设备对列车车速的连续控制。这种模式的自动控制系统能够实现地面轨道电路与列车之间大信息量的传递，包括目标车速、目标距离以及各种电路标号等等，列车仍然以闭塞分区为最小的行车安全距离，但在实际运行时可根据目标车速或目标距离进行动态调节。准移动闭塞式的自动控制系统硬件组成比较复杂，而且软件也占据有非常重要的地位，因此整个系统的安装过程比较复杂，对系统的维护与保养成本增加。并且对维护人员的要求较高，其应当具备通信工程和计算机等相关知识。

3自动控制系统在城市轨道交通中的应用

自动控制系统在列车运行中的应用。自动控制系统主要由两个子系统组成，分为是列车自动监控系统（AutomaticTrainSupervision，简称ATS）、列车自动保护系统（AutomaticTrainProtection，简称ATP），这两个子系统通过信息网络构成一种闭环式系统，从而实现地面控制、列车控制以及中央控制的结合。下面分别对上述的两种子系统进行详细分析。（1）列车自动监控系统（ATS）主要是负责对列车的运行进行和控制的系统，列车自动监控系统主要是由车载ATS系统、车站ATS系统以及监控中心ATS设备构成。监控中心和车站之间通过网络将数据进行双向传输，列车与车站之间通过车-地进行信息交换，从而构成完整的自动监控系统。列车的自动监控系统主要包括的功能有列车时刻表的编辑和调整；列车运行图的控制；列车折返模式控制及自动折返控制；列车运行目的、运行等级以及跳停的控制；列车在停车、开关车门以及各种车载设备的监控等等。在列车实际运行过程中，管理级别的ATS系统与列车自动保护系统共同作用，在监控中心或调度中心授权的下属车站对列车运行的整个过程进行遥控控制。通过对这些功能的监控和调节使列车行驶过程中更加安全，并且还能提高乘客的乘车体验。（2）列车自动保护系统（ATP）简言之就是确保列车在运行时速度不超过设定目标速度的一种安全控制系统，它是确保列车行驶安全，防止出现超速的关键系统，该系统又被称为列车超速防护系统。其主要的工作原理是，自动保护系统通过不断读取设置与轨道旁的ATP地面设备，将速度信息或距离信息不断的传输到车辆的ATP系统中，进而不断调节与现行列车和后续列车之间的安全距离。自动保护系统同ATS系统一样，也是通过轨道线路或交叉感应线环不断发送车辆检测信息，以确保前方轨道段的空闲或者占用情况，当检测到前方轨道被占用时，ATP系统则会立即反馈速度信息或距离信号，这时车载ATP系统则通过对信息的解读，再结合列车的实际运行速度、制度效率以及各种条件补偿，实现对列车超速的控制，此时会结合列车的自动运行系统（ATO），从而完成对列车车速的自动控制。

4自动控制系统在轨道交通信号中的应用

随着我国城市的不断发展，城市轨道交通线路越来越复杂，轨道交通信号则显得尤为重要。城市轨道交通信号作为控制系统和交通信号的集合体，负责对城市轨道交通的调度指挥、列车间距、列车车辆进站以及维护管理等多项任务。对于现代的城市轨道交通系统而言，一般是由自动控制系统与信号控制系统组成的，只有这样才能保证城市轨道交通的安全、有序运行。

4.1城市轨道交通信号系统应具备的功能

城市轨道交通信号系统必须具有一定的自动控制功能，特别是在出现一些特殊的情况下能够对交通信号有一个全局的把控，从而做出科学合理的判断，这需要多个板块共同协作才能完成。其次，信号系统还应当具有自动监控的功能，正在运行的列车能够按照预定的运行路线进行运行，并且列车的运行状态能够实时进行监控，调度员只需选择当日的日程表，然后对列车下达发车指令既可。最后，城市轨道交通信号系统应当具有较为完善的人工智能控制，不需要过多的人员进行干预，可以在预设值的默认程序进行列车的交通指挥，从而保证列车具有高度的自动化和有序化。

4.2城市轨道交通信号系统存在的问题

由于我国在城市轨道交通起步较晚，导致交通信号系统主要存在以下四方面的问题。一是，缺乏高端专业人才。由于我国在交通信号系统起步、缺乏高端专业人才的问题，导致我国在此方面自主研发的能力较为薄弱，并且所用的设备多为进口，这就无形中使后期的维护保养成本增加；二是，由于我国没有专业的管理团队或者后期维护保养做得不到位，从而导致交通信号容易受到天气、电磁波等干扰，使得交通信号轻度减弱甚至中断的现象发生，最终使得城市轨道交通信号无法正常工作；三是，信号传输速率不高。由于信号传输速率受限，导致交通信号出现延迟的现象，也就使对列车的指挥和控制存在延迟，从而无法保证列车能够井然有序的运行；四是，城市轨道交通信号存在错报误报的现象，这种现象对轨道交通的正常运行影响十分严重，因此还需要进一步提高交通信号的准确性。

5结束语

综上所述，自动控制系统能够为城市轨道交通带来诸多的好处。随着科技的不断发展，自动控制系统会逐渐向移动闭塞式方向发展。随着我国城市进程的不断推进，城市轨道交通作为一种非常便捷的出行方式会越来越受到人们的重视，而自动控制系统能够使轨道交通更加有序、显著缓解交通压力、提高轨道交通运行安全系数、预防发生安全事故。因此，加大自动控制系统在城市轨道交通中的应用具有重要的意义。

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作者：王欣瑞 章继 单位：昆明铁道职业技术学院