轨道交通中对自动控制系统的实际应用

　　摘要：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。

　　关键词：轨道交通;自动控制系统;实际应用

　　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。

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　　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 自动控制系统中的闭塞系统应用分析

　　在自动控制系统中存在固定闭塞系统与移动闭塞系统两种，以下分别展开分析。

　　2.1 固定闭塞系统

　　在列车自动控制系统中，固定闭塞系统主要采用无绝缘性轨道电路，而用于传输信号的主要载体就是钢轨，大部分模拟信号数据在这里传播，不过它的抗干扰能力相对较差。从系统运行机理来看，它主要通过相对固定的线路模式结合对闭塞分区实际长度的有效判断来作为最小实际行车间隔，并对应每一段闭塞分区给出同一时间下的数据传送信息代码，即最大速度码，它作为列车行车入口与出口的速度码存在。

　　以闭塞分区的出口为例，它的检查方式就结合列车速度监控展开，考察列车的车载设备运行能力，并对它的惩罚性制动管理机制进行调整优化，确保列车行车绝对安全。根据实践运营经验来看，这一固定闭塞系统是比较适用于>2min以上的追踪运行间隔列车管控任务的，而且它已经在国内高铁领域得到广泛应用，像北上广以及大连等大型城市的轨道交通系统都已经成功开通运行该系统。而目前，我国国产的列车自动控制系统也已经上线，随着国产转化率的日益提升，我国城市轨道交通的实际投资成本也在逐年减小。

　　2.2 移动闭塞系统

　　移动闭塞系统并不依靠列车轨道电路实施信息传递工作，这一点与固定闭塞系统区别较大，它所采用的是“列车定位”与“车地通信”技术，可通过车载系统以及列车轨道附近所部署的通信设备完成列车自动控制与监督，例如远程监控列车的实际运行速度、制动曲线尤其是是列车的实际位置等等。

　　该系统采用到了准移动闭塞系统，且弥补了传统准移动闭塞系统的“跳跃式”缺陷问题，在功能应用灵活性上表现突出且缩小了列车的行车间隔，保证列车运用效率达到最高。该系统中的通信知识、信号管理以及计算机应用技术等等相对成熟，且对系统提出了更高的功能要求，目前在我国上海、北京等城市轨道交通线路中已经正式开通运营并获得成功。

　　3 自动控制系统中的信号控制系统应用分析

　　在列车自动控制系统中还存在一大关键分支技术即信号控制系统，它安全、可靠、先进且能够有效集成列车自动控制系统的所有子系统模块，包括列车自动监控ATS系统、列车自动防护ATP系统、计算机联锁故障安全系统以及列车自动运行ATO系统。自动控制系统的优势就在于运行高速率和高密度，可满足不间断运行技术要求，且拥有标准化软件设计与管理能力，满足通信模块器件衔接与微处理器标准化管理过程。

　　在列车自动控制系统还囊括了故障——安全基本原则，它可实现运输安全，并独立于软硬件开发确保软件应用的广泛适应性。在国内，列车信号控制系统是完全遵循欧盟CENELEC标准的，它被定义为“面向未来的设计”，它的技术应用扩展能力与信号系统维护能力都是传统设备所无法比拟的。

　　3.1 信号控制系统的基本配置组成

　　目前国内城市交通自动控制系统所采用的是由西门子公司所生产的信号控制系统产品，它的基本配置包括了中央及本地操作VICOSOC系统、LZBATO/ATO系统以及连续列车控制系统，所有系统均可保证故障安全及高可用性，同时满足微机联锁基本条件。就以VICOSOC系统为例，它专门执行本地控制层相关功能，例如在列车运行沿线的轨道旁层分布SICAS以及LZB系统，结合全部连锁与轨旁层发挥ATP功能，同时在车载层还专门配备了LZB车载系统，满足列车自动运行ATO及列车自动保护ATP功能需要。

　　3.2 信号控制系统的日常应用

　　信号控制系统是列车日常运营的核心系统之一，该系统可保证停车精度始终控制在0.5m以内，且拥有相对高级的速度监督系统可规避越限运行问题，即在间隔控制作业不利情况下依然能有效控制列车不会出现碰撞事故，这还得益于它的自动紧急制动系统。从它的信号自动化控制功能作用发挥来看，它是能够实现基于列车经济策略运营下的自动驾驶标准的，整个控制过程可帮助列车节能至少20%，且有效减少车辆损耗以满足优化路线利用率的应用目标。同时它还能缩短列车运行间隔，保证行车情况的动态化精准匹配，例如可保证90s以内的列车追踪间隔，大大降低了列车碰撞事故发生率。

　　从信号控制系统的安全保证应用来看，它就遵循安全相关功能与非安全相关功能的情绪区分，提出了严格的控制层次优化目标，在满足特殊要求基础上还能实现非安全功能与安全功能的优化联动。再一点就是对安全功能的执行效率提升，由于该系统对安全相关设备故障进行了设计原则约束，可保证在正常防护控制体系下禁用系统，并在非常时期对列车采用控制约束更加严格的人工程序，保护列车运行安全。另外，它的联锁功能、ATC轨旁功能、传输功能以及列车自检功能也都具有一定的安全应用标准，这一点也已经获得了德国权威机构“地铁公共运行安全”的官方认证。

　　结语

　　综上所述，现代自动控制系统表现出了它在城市轨道交通中的应用优越性，为列车轨道的动态信号传输与安全预防管护提供了行之有效的智能化、个性化应用功能内容，满足了城市轨道交通的高效化、经济化日常运行技术性、实用性要求，为未来的城市轨道交通系统发展优化指明了新方向。

　　参考文献

　　[1]郜春海,王伟,李凯,等.全自动运行系统发展趋势及建议[J].都市快轨交通,2018(1):51-57.

　　[2]王伟.面向互联互通的全自动运行系统[J].铁路技术创新,2016(4):56-60.

　　[3]闫宏伟,燕飞.城市轨道交通全自动运行系统及安全需求[J].都市快轨交通,2017,30(3):50-55.

　　作者：周平