自动化博览_中国科普博览

自动化列车的焦点

　　自动化技术在交通领域的另一个主要阵地，即为在列车控制方面的应用。自80年代中期起,快速信号处理技术如微型计算机、传感器和无线电通信技术等,就已冲击了传统的铁路信号传输领域。此外,对列车控制也提出了新的要求。经过众多的信号传输系统工程师的努力,一种新的发展趋势已逐渐形成。

　　列车信号装置由于在长期的使用过程中,不断改进,已具有可靠的性能。虽然如此,目前正在推广的新型列车控制系统,采用不同的方法对那些传统的装置进行改进。尽管其着重点不尽相同,但有关这些工作共同要求的一些基本情况可概括如下：(1)降低成本。目前的铁路线,即使一天中只有少数几列车通过,也不得不安装一定数量的道边信号装置。如果通车列数超过规定范围,还需要按比例增加道边信号设备。这样不但提高了安装成本,而且还增加了维护费用,同时也给铁路管理带来了压力。因此,希望通过改变列车控制系统的结构,使运输能力主要由车辆的数量控制,而不受路边信号装置功能和布置的影响。达到这个目的的一个方法就是要尽可能地减少道边信号装置。(2)提高性能。近年来,许多国家为了运行高速列车,对改进信号传输系统的要求随之提高。另外,在大城市地区的城间列车和通勤列车混合运营的线路上,对更高密度运营的要求也很强烈。从技术上讲,可以通过加强现有道边信号装置来解决这些问题。然而如果只是为了让少数几列车以更高速度运行,或者在某一天中很短的时间内,控制较多的列车通过,而改建大量道边信号装置,显然是不可取的,所以就需要一个新的列车控制系统。(3)增强功能。直达车是客运的一种。考虑到未来社会老龄人口逐步增多,大枢纽站交通拥挤的情况,增加出发地到目的地的直达车的数量无疑会提高服务质量。但仅仅为连通每个OD(出发地—目的地)线而开通大量直达列车是很不经济的,而且还会增加城市区域的运输负担。通过列车控制系统解决这个问题的方法是,允许列车在不停的状态下,非常容易地进行列车对接和拆编。新型列车控制系统的另一个功能是向司机提供各种信息如：车速限制、水平交叉道口及制动地点。在交通拥挤时,控制系统会给出列车固定运行速度命令,防止因加速和制动造成的能量损失,这对繁忙线路尤其有效。(4)高安全性。通常应用于行车密度较低的线路上的信号传输系统，比主干线铁路上的简单。应该提高系统安全性的原因是,即使没有机械安全误差,系统也不足以避免和防止人为失误。如果能开发一种可用于不同线路上的具有相同结构的新型列车控制系统,那么系统的设计、安装及操作等各个步骤就可实现统一,从而可带来诸如降低成本、防止出错等许多有效的结果。高速线路在安全性上有一个弱点,即不能有效地防止线路外的危险障碍物以及暴雨、暴风和地震等多种自然灾害。

　　综上所述,对控制系统的要求可归纳如下：(1)地面系统功能简单,并且不受个别列车特性的影响,如最高速度、制动特性及车长等。(2)沿线布置的控制设备的间隔距离尽可能远。(3)建议系统尽可能采用通用器件,避免个别线路采用特殊器件。(4)配备通信线路,以便地面系统向车上控制系统发出紧急制动命令或行车控制命令。

　　下述方案是能够满足上述要求的控制系统的一般结构方式,其中A～C是有关功能方面的,D和E是有关实现方法的。A、地面系统向列车发出指令,包括列车允许到达的地点及通过限速；车上控制系统根据地面系统的指令、列车制动特性及线路坡度,计算出安全行车速度曲线,并将列车的运行速度控制在该曲线限定范围以内。B、信号信息可显示在司机室操纵台上,从而可以取消道边信号装置。C、地面控制系统根据车上系统测量、以无线电发送的列车位置信号对每列车进行跟踪,并根据列车位置数据和前方线路状态,对列车进行指令控制。D、地面及车上系统的逻辑运算及控制,均采用微型计算机进行集中处理。E、无线电通信系统采用通用元器件及标准模型结构。

先进的自动摆式列车

　　展望未来列车控制系统在发展过程中,可能最终到达C级阶段的共有4条分支。这里按其产生的时间顺序,对这4条分支的形成进行研究。现在,新型列车控制系统正沿几个分支发展,它们能否最后走到一起或是中途停止尚不可知。但它们的方向是完全一致的：即增强现有列车控制系统的功能,并使其具有独立性。正如汽车和飞机有多种发动机位置和牵引方式一样,铁路部门也可以有多种列车控制系统。系统规范的标准化问题是个矛盾的统一体：既要成本低,又要可靠性高,还要结构灵活简单,以利于将来的发展。由于其它级别的控制系统只能满足众多要求中的一部分,所以要解决本文所指出的问题,则要寄希望于下个世纪初在运营线路上采用C级列车控制系统。