轨道交通智能低压控制系统的设计与应用

发表时间:2020/8/11   来源:《科学与技术》2020年第8期   作者:张遐飞
[导读] 在大数据背景下,在很大程度上促进我国城市轨道交通领域的发展
        摘要:在大数据背景下,在很大程度上促进我国城市轨道交通领域的发展,为轨道交通网的调查和分析提供便利条件和技术支撑。尽管目前我国大数据体系尚未建立完善,在具体实践过程中缺乏实践性和真实性,但是在大数据的进一步发挥中,能够实现多种研究方法的融合和交叉,实现技术在准确度和成本上的优势,完善城市轨道交通规划和设计。基于此,本文主要分析了轨道交通智能低压控制系统的设计与应用。
        关键词:轨道交通;配电系统;智能化
引言
        轨道交通规模的拓展对其低压配电系统运作稳定性、可靠性提出了新的要求,但是我国有关于低压智能控制系统的研究起步时间相对较晚,如今如何实现对低压配电系统中馈线以及相关电气系统的网络化、智能化、模块化控制,就成为了广大从业者的技术难题。轨道交通系统在满足基本的交通运输功能时,应该根据公众需求以及节能需求,提高电气设备运作稳定性,降低设备运作能耗。
1智慧轨道交通概述
        目前我国城市市政管理体制越发成熟,就运营管理改革而言,智慧城市轨道交通运营与管理是一个非常重要的方向,近些年来各类智能化设备以及新型技术的应用极大促进了我国城市轨道交通的发展,但仍旧存在稍许问题亟待解决。例如,在一些小型城市,轨道交通的信息化技术应用以及信息化体系建设仍然处于发展阶段,一些与轨道交通信息技术相关的应用不成熟,且这些系统多是通过一单个单元来实现的,不能满足智慧轨道交通的发展理念。因此,在构建智慧轨道交通模型的过程中,该系统需要同时满足多个部门在信息和数据分析方面的要求。
2城市轨道交通供电系统组成
        城市轨道交通供电系统是由高压输电网、主变电所降压、配电网络和牵引变电所降压、整流等环节组成,不仅为列车的牵引提供电能,且为车站、车辆段、区间、调度中心等提供所需的照明、动力和测试维修等所需电能。供电系统主要由各变电所(牵引变电所、降压变电所)、动力电缆、接触网或轨、电力监控等系统构成。供电系统可靠正常的持续运行状态对整个轨道交通的运行安全具有决定性影响[1]。
3智慧轨道交通系统构建与设计
        3.1系统平台建构
        智慧轨道交通包括三个研究步骤:首先,收集客流数据、视频监控数据以及轨道交通运营过程中产生与列车运行关键组成部分相关的监控数据;其次,搭建大数据平台,整合各种类型与轨道交通相关的信息数据,进行合并、整合、共享等,最终形成城市轨道交通大数据平台;最后,利用人工智能技术对采集到的信息数据进行智能分析,为轨道交通的部署决策提供支持。智慧轨道交通主要分为四个研究方向:轨道交通大数据平台、轨道交通运营智能监控技术、轨道交通运营智能调度技术、智慧轨道交通软件开发。
        3.2大数据平台
        城市轨道交通大数据平台是智慧城市建设的基础,并为其他研究提供数据支持,城市智慧轨道交通大数据平台分为以下三个步骤。首先,将与轨道交通相关的列车信息、车站、车辆等视频监控数据接入车载传感器,然后,使用Hadoop、Spark和其他框架融合最初分布在不同系统中的数据,以便大数据可以更好地发挥其价值。最终,该平台可以通过服务接口的形式为大数据的智能分析和应用提供数据支持[2]。
4轨道交通智能低压系统
        从我国轨道交通的运营管理模式上来看,供电车间主要负责运营维护,同时对除三级负荷总开关、母联断路器、进线断路器之外的馈线进行短程监控,在运行过程中,无法实时掌控电气设备的运作情况。所以,传统的低压系统运维工作人员往往要花费大量时间对设备的运作情况进行调查,工作量相对较大。并且,因电气设备多采用传统的继电器或者接触器来实现控制,所以整个控制系统的稳定性、可靠性相对较差。随着智能技术、电气自动化控制技术的发展,控制元件、监控元件从单一的测量显示仪表,发展为集合通信模块、输出模块、输入模块的综合智能元件。


        应用智能控制元件的电气系统,更能够实现对电气设备的过载、缺相、定时限热、反时限热、堵转、接地、欠载、欠电压、过电压、故障报警保护,同时还能够采用多样化的启动方式控制电气设备。以电动机控制为例,可实现直接启动、三角启动、星三角启动、软启动、双速控制等,同时可对电气系统中供电回路的监控、故障分析、故障告警等,因系统功能的丰富,大幅度提升了系统的可靠性、安全性以及自动化程度。而轨道交通的智能低压系统如下:
        4.1 环控电控智能低压系统
        环控电控智能低压系统主要在综合保护、综合测量、综合监控的基础上,结合变频器、软启动实现对所有馈出回路的有效监控、测量。轨道交通环控电控智能低压系统,能够实现对电动机的综合性保护,同时在该系统中还设置有独立的通信控制系统,可对相关电气设备信息的运作信息进行采集、归纳、整理,并实时将信息数据上传至轨道交通机电设备自动化控制系统PLC 中。尤其是在火灾等紧急情况下,轨道交通车站BAS 根据车站自动报警系统的命令来控制各种环控设备,同时将相关控制信息下发至智能低压系统[3]。
        4.2 降压变电所智能控制
        轨道交通降压变电所智能控制系统具有遥控、遥信、遥测等功能,可实现对断路器(进线)、母联断路器、三级负荷开关的控制,该部分主要由以太网、PLC、智能开关、智能化数字仪表构成,同时由断路器来实现对三级负荷、母联断路器、断路器(进线)的开关控制,由智能化数字仪表来实现对其他馈线回路的控制。如今,绝大部分地区的轨道交通车站均采用了该种控制方式。
5大数据背景下城市轨道交通的发展趋势
        5.1 实现多种研究方法的融合和交叉
        大数据的广泛应用,不仅创新出多种研究方法,而且还在很大程度上扩大了研究的范围。比如,网络数据的调查和研究需要有专业的人员进行计算才能检查其准确性。但是各种学科之间存在不同的性质,因此,需要将各个学科的优势发挥出来,实现融合和交叉,进而促进大数据在城市轨道交通中的应用。
        5.2 实现技术在准确度和成本上的优势
        大数据和其他技术相对比,具有强大的存储功能,能够在城市轨道交通建设中发挥巨大的作用。而且城市轨道交通数据具有复杂性,要求获取的数据具有一定的联系性,因此采用大数据技术能够将城市交通情况基本还原。另外,交通领域的大数据调查需要有较高的专业性,保证数据的准确性,不仅能够满足居民的出行需求,还能带来良好的经济效益,而且一般采用集中化管理的方式对各种交通数据进行管理,能够有效减少人力成本的投入[4]。
        5.3 城市轨道交通规划和设计
        在城市轨道交通建设的过程中,为了确保大数据系统能够正常运行,需要根据实际工作情况建立完善的管理制度,协调各部门之间的关系,建立数据共享平台,实现大数据组网。对于轨道交通建设来说,大数据的建设在保证其便捷性基础上,还要明确其应用价值。而且,大数据库中的信息多种多样,需要能够从其中快速获取想要应用的信息,就需要建立完整的网络体系,保证大数据的优势能够充分发挥出来,结合社会发展情况、土地利用规划和城市总体规划等,建立大数据模型和交通分析模型。
结束语
        智能低压系统是轨道交通环境与设备监控系统的重要组成部分,是连接环境与设备监控系统和通风空调设备的桥梁。当前,以可编程控制器为核心的智能低压系统已全面取代继电器控制电路。为了满足轨道交通的运营要求,在车站设置环境控制电控室,实现对通风空调设备的电能供给和设备监控。
参考文献
[1]王明坤.地铁环控系统变频技术的应用[J].山东工业技术,2016(3):90.
[2]李妮.地铁低压配电系统中的节能问题分析[J].中国新技术新产品,2015(10):35.
[3]辛京伟.智能低压配电系统在地铁中的应用[J].科技资讯,2014(20):105-106.
[4] 王玉宝,尹加德.智能低压配电系统在地铁中的应用[J].城市建设理论研究,2014.
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