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轨道交通列车智能控制技术发展探究唐旭东

发表时间：2021/8/10 来源：《建筑科技》2021年9月上作者：唐旭东

[导读] 随着科技的创新，我国国民的生活水平也在逐渐的提升。城市交通轨道是上世纪末期出现在我国的一种新型交通工具。

北京和利时系统工程有限公司唐旭东北京 100176

摘要：随着科技的创新，我国国民的生活水平也在逐渐的提升。城市交通轨道是上世纪末期出现在我国的一种新型交通工具。对于我国国民来说，城市轨道交通的发展水平直接与人们的日常出行挂钩，对于城市的交通建设也有十分重要的影响。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，提高城市交通轨道运行的安全性，为人们的出行提供便利。本文对轨道交通列车智能控制技术的应用与发展进行了研究，以供参考。
关键词：轨道交通；智能控制；技术措施
        1列车运行控制系统的概述
        1.1基本介绍
        列车运行控制系统是通过技术手段，控制列车运行的方向、运行的速度和列车行车之间的间隔，让列车能够平稳安全的行驶。其基本功能主要包括通过系统反应出前方列车运行的区域阶段是否为空置，显示当前的运行速度，并且遇到危机有报警、制动等功能。具体包括以下几个内容，首先是保证列车运行安全，防止正常轨道上运行的列车出现相撞，对于超速列车及时控制;其次是在安全防护条件下的列车单向行驶，最后实时记录列车的运行过程，通过数据分析整个列车的运行情况，对问题提出相应的解决措施。
        1.2列车运行控制技术
        当前的列车运行技术主要包括基于表格、信号、调度集中的列车控制，在表格的列车控制系统下，调度命令以列车时刻表的问题发出，之后又通过电话语音等形式不断更新。基于信号的控制系统下，可以在闭塞的线路中，手动控制信号的运行情况，也可以用自动形式控制检测区的轨道电路情况。更先进的系统控制方式是调度集中，在操控中心进行远程监控，直接指挥，控制运输点的运作。当前世界上大多国家采用的列车运行控制系统为ATCS，ATCS分为以下3个子系统，首先是ATS，行车指挥自动化，控制中心根据列车的实际运行情况。根据列车计划行车图，控制列车的运行，并经由各站的操控计算机控制信号、道路的排列前进，根据列车图修改高速路的运行情况。其次是ATP，列车的自动防护，防护系统为了保证列车的基本运行，在安全基础设施的基础上，检测列车行进的实际位置，控制时速。最后是ATO，自动驾驶系统，在操控人员的监督下，根据预先设置的系统和最佳曲线运行图、行车速度，保证运行的效率的提高。
        2列车智能控制系统列车控制系统
        2.1智能控制技术基础
        近几年无线通信技术发展迅速，第五代蜂窝移动通信技术已经投入商用。无线通信实现了高带宽、高容量传输，通过帧结构的优化设计，无线通信时延可以达到低于1ms的水平。这为车地无线通信大量数据无延时交换和列车精确定位提供了技术基础。计算机科学的进步，编程技术、数据算法、信息处理等技术的发展，推动了人工智能的研究和应用。神经网络、深度学习、专家系统等促进了人工智能在更多领域得到发展和应用，也为轨道交通行业列车智能控制创造了技术条件。
        2.2智能车站
        借助于人工智能、物联网、大数据，通过计算机视觉、生物识别、智能传感器、激光、红外探测等技术，国内已经开始“智慧车站”建设试点，可实现票务、导乘等无人客运服务和车站设备设施智能化管理等。智能车站将为列车智能控制系统提供车站客流动态、设备状态等运营数据。
        2.3列车智能控制优势
        列车智能控制系统将是在全自动运行系统基础上的一个技术升级。

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当前全自动运行系统已具有较高的自主性，但是系统仍然是按照既定程序做出相应控制动作，而智能控制系统将会赋予列车控制系统“思考”和“判断”的能力。系统通过深度学习、历史数据积累、自我感知等完成数据分析处理，从而具备智能判断能力，组织列车自主运行。列车智能控制的另外一个重要特点就是实现列车运行图动态调整，即实现智能调度。全自动运行系统列车按照既定运行图、固定时刻表运行，列车区间运行、停站时间都是预先设定的。智能调度系统组织列车运行将会更灵活，每日运营前系统将根据历史运营数据生成基础运行图，运营过程中将根据车站、车厢上客流状况，实时调整所有列车运行时分和停站时间，自动增减上线列车数量，从而最大程度提高列车运行效率。
        2.4列车智能控制系统数据
        智能控制系统的运行基础是数据分析处理，所有列车与中心系统将共享数据。数据大致分为两类：一类是基础数据，包括线路地图、线路条件、限速、道岔、信标、曲线、坡度等各类与运行相关的线路数据；另一类是实时数据，包括通过系统接口采集的其他系统数据、列车运行数据、位置信息数据、智能车站数据、列车传感数据，临时指令数据、故障信息等。
        2.5列车智能控制系统构成
        列车智能控制系统将在现有全自动运行系统功能基础上，结合人工智能进行技术集成和功能整合，向下兼容全自动运行系统，在列车上将采用更多的传感、识别、探测技术为控制系统决策提供实时动态数据。控制系统设备结构分为车载设备、地面和车站设备、中心设备。车载设备通过接口集成车辆各子系统及传感数据。智能车站系统集成综合监控、机电设备、站台门等各专业系统。车载系统、地面控制系统、智能车站系统通过车地通信网和通信骨干网络接入中心系统。
        2.6自动控制系统在轨道交通信号中的应用
        对于城市轨道交通来说，信号系统必须具备一定的自我控制功能，以此来应对一些突发的交通情况。进而对目前的车辆运行情况进行科学合理的判断和调节。而这需要多个部分的协作。此外，对于我国的城市交通现状来说，城市交通的信号系统还应具有自动监控交通情况的功能。这样可以保障正在运行的列车能够按照预定的路线运行，同时列车的运行状态还受实时的监控。相关的工作人员只需要根据实现准备好的立车运行日程来对电脑下达相应的指令。这大大的降低了相关工作人员的压力，同时也降低了城市交通轨道的运行压力。
        3列车控制技术发展展望
        列车运行过程的智能控制，涉及到诸多基础理论的研究，随着研究的深入开展将会为新一代列车运行控制技术的开发提供理论支持和实验对比，为进一步的列车运行控制系统的工业实现打下基础。随着我国经济水平的不断提高和城市轨道交通建设筹资的多样化，必然会优先采用国内技术，必要时引进国外先进技术设备，避免全套引、重复引进、我国已经初步发展的城市轨道交通ATC系统会有更多的应用时间和空间，我国的城市轨道交通ATC系统技术水平会在不断应用和发展中逐步提高，我国城市轨道交通ATC系统在国家统一规划，统一部署下经过一段时期以后是完全可以赶上世界先进水平的，在未来的发展中一定会形成自主研发，制造具有世界先进技术水平又适合中国国情的国产化、通用化的列车自动控制系统。
        结语
        综上所述，列车控制系统正由基于通信的移动闭塞系统转向全自动运行系统，进而实现全自动无人驾驶。城市发展客流增加带来的实际运营需求和科技进步决定了智能控制系统将是轨道交通列车控制技术的发展方向，其对提高轨道交通运行效率，充分发挥行业公共交通载体功能具有重要意义。
参考文献
［1］中国城市轨道交通协会.城市轨道交通全自动运行系统规范第2部分：核心设备产品：T/CAMET04017.2—2019[S].2019.
［2］国家质量监督检验检疫总局.城市轨道交通信号系统通用技术条件：GB/T12758—2004[S].2004.
［3］吴金洪，张瑾.城市轨道交通列车运行控制[M].2版.西安：西安交通大学出版社，2018.
［4］刘海东．列车运行控制系统及其实施研究［D］．北方交通大学，北京交通大学，2000．