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自动控制系统在城市轨道交通中的应用彭恒新

发表时间：2021/6/18 来源：《基层建设》2021年第6期作者：彭恒新

[导读] 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。

        芜湖市运达轨道交通建设运营有限公司安徽芜湖 241000
        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，为了提高城市的经济发展，缓解城市的交通压力，相关的科研技术人员就需要不断的开发新型城市交通轨道技术，旨在为促进城市轨道交通事业的可持续发展提供一丝参考。
        关键词：城市轨道交通；信号；自动控制系统
        随着我国城市化的程度越来越大，以及我国人口基数的不断上升。导致我国的城市规模正在不断的扩大，同时也为我国各大城市中的交通提供了较大的压力。并且随着城建工作的推进，城市交通线路也在不断的发生变化，为了保障人们的日常出行，相关单位就需要从新对市交通线路进行从新规划和调整。这就会加大城市的交通压力。而自动控制系统是一种较为先进的城市轨道控制技术，可以有效的缓解目前我国城市面临的轨道交通问题，同时也能有效的促进城市轨道交通的健康发展。
        一、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。
        二、城市轨道交通信号系统存在的问题
        由于我国城市轨道交通是上世纪后期才出现的，并且是从国外引进的，所以我国的城市交通轨道发展还不够成熟，这导致了目前我国交通信号系统主要存在以下几个方面。首先，我国城市轨道交通系统中缺乏一些专业的人才，因为我国城市交通轨道的起步较晚，所以我国的城市交通轨道自我研发能力较差，这使得我国目前使用的大部分设备依赖进口。其次是由于我国缺乏相应的管理团队，所以导致我国的轨道交通自动控制系统的维护保养和管控工作存在一定的缺陷，这就会导致自动控制系统容易受到外界因素的影响。进而影响到列车的正常运行。如果遇到一些恶劣天气的话，还有可能导致城市轨道交通信号系统无法正常运行，为城市交通带来更大的压力。
        三、自动控制系统在城市轨道交通中的应用
        现代城市交通自动控制系统主要包括三部分，即列车运行综合化、列车运行的控制系统和列车指挥系统，其子系统为列车自动防护系统（ATP）、列车自动运行系（ATO）、列车自动监控系统（ATS）。
        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。

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        2. ATO子系统的列控方式ATO系统包括轨道电路的信号系统以及通信的信号系统。采用了分级速度信号系统和目标距离信号控制系统两种方式。一般来说，分级速度信号系统的应用要规定好信号系统的电路，采用阶梯式的速度曲线，进行速度信息的传递。同时为了保证列车追踪运行的安全性，ATO系统不断发送距离信息以及速度曲线，缩短列车之问的运行，并在列车规定的运行权限之内进行控制。
        3. 简单来说，列车自动保护系统（简称ATP）可以有效的控制列车的运行时速，以此来保障列车运行过程中的安全性，避免各种安全事故的发生，有效的保障人们出行过程中的安全。也正是因为ATP系统可以有效的控制列车的运行时速，所以该系统也被称为列车超速保护系统。ATP的主要工作原理就是通过地面的终端系统来接收列车的实时运行信息，同时在列车上安装相关的控制器，一旦系统检测到列车的运行速度过快或过慢，自动控制系统就会启动，对列车进行降速或提速，以此来保障各个列车之间保持安全距离。自动保护系统和ATS系统一样，都是通过列车上的信号发射器和隧道中的接收器来实现信息的交互的，同时这两个系统可以通过布置在轨道上的各种信号发射器来检测轨道上列车的运行情况。如果检测出前方轨道有列车同行的话，ATP系统会反馈给列车上的控制器，对列车的运行速度进行控制，避免出现安全事故。
        四、自动控制系统闭塞制式分析
        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. 准移动闭塞式
        准移动闭塞式系统的控制原理就是通过数字式的电路列车控制系统来对城市轨道的运行进行控制，在整个控制过程中，所有数据的传输都是建立在数字信息的基础上的。因此，该系统中的各种信息交流都是采用的数字化信息处理方式，这也使得准移动闭塞式系统具有较强的抗干扰能力，可以承受较大强度的外界因素干扰。并且相对于固定闭塞式控制系统来说，准移动闭塞式系统的信息传输量也较大，这样就可以实现对列车车速进行连续控制，有效的降低了城市轨道运行控制工作的压力。但是相对于固定闭塞式控制系统来说，准移动闭塞式控制系统的硬件和软件组成较为复杂，这就会加大系统的安装和维护工作的难度，加大系统后期的维护成本。
        结束语
        总之，随着我国城市化进程的深入推进，作为一种便捷的交通工具，城市轨道交通正发挥着其不可替代的作用和优势。同时随着科学技术的不断创新，自动控制系统也逐渐的想着新方向发展。从我国的交通现状来看，城市轨道在我国交通系统中所占的比重已经越来越大。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。
        参考文献：
        [1]潘秀丽.自动控制系统在城市轨道交通中的应用[J].通讯世界，2015（05）：75-76.
        [2]沙午阳.自动控制系统在城市轨道交通中的运用探究[J].市场周刊•理论版，2018（44）：0133-0133.