論鐵路運輸自動化

王候亮 李春林

[摘要]主要從鐵路運輸自動化發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā),分析當前鐵路運輸自動化存在的問題,并針對此問題提出相應(yīng)的對策。

[關(guān)鍵詞]鐵路運輸自動化問題對策

中圖分類號:F53文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110127-01

鐵路運輸自動化是在鐵路信號技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是電氣技術(shù)、電子技術(shù)、計算機、現(xiàn)代通信及控制等為一體的綜合技術(shù),它的目的是為了保證行車的安全,同時提高運輸效率,改善服務(wù),比較高效地運用所有與鐵路運輸有關(guān)的各種資源。現(xiàn)代鐵路技術(shù)的核心是鐵路運輸自動化,鐵路現(xiàn)代化的主要標志是鐵路運輸自動化程度。本文主要從當前鐵路運輸自動化受到的挑戰(zhàn)出發(fā),分析鐵路運輸自動化存在的問題,并根據(jù)此問題提出相應(yīng)的對策。

鐵路運輸自動化還在不斷地完善中,在未來的一段時間內(nèi),鐵路運輸自動化會受到諸多挑戰(zhàn)。比如,為達到高速度、高密度的鐵路運輸,鐵路運輸自動化要實現(xiàn)集成化的鐵路運營管理系統(tǒng),無人列車運營控制系統(tǒng)及智能化的檢測維修系統(tǒng);為達到列車運營的安全,就要實現(xiàn)包括圖像識別技術(shù)在內(nèi)的道口監(jiān)控和車站監(jiān)控系統(tǒng);為減輕勞動強度,就要達到人機之間的通信手段;為防止事故和子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運行,就要提供鐵路運輸各子系統(tǒng)之間信息的高度共享;要能提供各種保障機車車輛維修效率和安全的措施;提供能重載、高速運輸所需求的列車高效安全分解和編組的編組站綜合信息管理及自動化系統(tǒng);能為旅客提供比較詳盡的信息服務(wù),有關(guān)的信息能在車輛及車站上顯示。

這些需求對鐵路運輸自動化提出了挑戰(zhàn),為了迎接挑戰(zhàn),鐵路運輸自動化必須能綜合地運用各種技術(shù)成果,并熔為一體,為新一代現(xiàn)代鐵路運輸行業(yè)提供強有力的技術(shù)支持,比如現(xiàn)代電子學技術(shù)、車載電子信息技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、數(shù)控與系統(tǒng)技術(shù)、模糊控制與決策技術(shù)等。新一代鐵路運輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用的是鐵路運輸自動化技術(shù),世界各國都在開發(fā)新一代鐵路運輸自動化系統(tǒng)與技術(shù),這項技術(shù)將成為未來鐵路運輸?shù)闹饕偁幜ΑｈF路運輸自動化技術(shù)是一類綜合技術(shù),其包括很多分支,主要有列車運行過程控制、行車調(diào)度與指揮、編組站自動化及車站聯(lián)鎖控制技術(shù)等。

列車運行過程控制研究的是安全、經(jīng)濟地移動列車,重中之重是控制列車速度,列車運行過程控制根據(jù)列車之間的間隔,還有信號系統(tǒng),行車指揮系統(tǒng)給定的列車容許運行速度對列車的運行速度實施控制,并且在控制的過程中,讓列車的運行符合有關(guān)的時間和安全要求。但是列車運行會受到各種因素的影響,鐵路運輸自動化技術(shù)里面還有很多亟待解決的難題,在各個發(fā)展時期,根據(jù)技術(shù)水平的高低,各國不同程度地采用不同的手段解決列車運行過程中的難題,因此,各國的列車運行控制系統(tǒng)存在明顯差異,處在不同的水平、不同的層次。雖然各國的列車運行控制系統(tǒng)存在差異,但是根據(jù)其功能和發(fā)展時期,可以劃分為列車自動停車系統(tǒng)、列車自動控制系統(tǒng)、列車自動防護系統(tǒng)、列車自動駕駛系統(tǒng)等。列車自動停車系統(tǒng)的目的是自動緊急制動,使行車停止,主要是用于列車超速報警,在報警無效的情況下,自動發(fā)揮作用。列車自動防護系統(tǒng)可以進行連續(xù)地超速檢查,在超速情況下自動實施緊急制動。列車自動控制系統(tǒng)能夠進行速度檢查,碰到超速情況時可以進行調(diào)速制動,進行自動緩解。這幾類系統(tǒng)都是對列車超速情況產(chǎn)生作用,如果出現(xiàn)超速,就會對列車實施減速或者停車。裝有這些系統(tǒng)的列車,主要是用于司機不能正常駕駛時,保障列車的安全,一般情況下,這些都是由司機自己完成的。所以,這些系統(tǒng)等于是列車的安全保障。這些系統(tǒng)所使用的技術(shù)不同,但是都是對列車的超速發(fā)揮作用,控制列車以達到安全的保障。

鐵路運輸方面,面向旅客高速鐵路和面向貨運的重載鐵路是未來鐵路發(fā)展的重要方面。各國都為此在努力,都在根據(jù)本國國情研發(fā)新一代列車新技術(shù),比如歐洲列車控制系統(tǒng)和日本的車載列車信息控制系統(tǒng)等。歐洲列車控制系統(tǒng)的思路是結(jié)合模塊化結(jié)構(gòu)和歐洲列車控制系統(tǒng),達到列車自動防護系統(tǒng)和列車自動控制系統(tǒng)的作用。日本的車載列車信息控制系統(tǒng)是在車載通信網(wǎng)的作用下,將列車運行控制模塊和監(jiān)視車載設(shè)備的狀態(tài),在列車運行控制中,具有列車自動控制系統(tǒng)功能。

我國也進行了準高速鐵路建設(shè),對廣深高速實行準高速列車分級控制系統(tǒng)的八五攻關(guān)計劃。這個計劃是根據(jù)法國的同類系統(tǒng)模式,結(jié)合我國國情,構(gòu)造的具有列車自動防護系統(tǒng)功能的系統(tǒng),這個系統(tǒng)通過了檢驗,成為較高水平的列車控制系統(tǒng)。我國另外一個大力發(fā)展的趨勢是朝智能化的列車控制系統(tǒng)方面發(fā)展。

在鐵路運輸中,行車指揮是保障鐵路按計劃進行運輸?shù)年P(guān)鍵,列車都是按照事先固定的時刻表進行的,但是在運行過程中,會受到各種干擾,使得計劃行車被打亂。行車指揮是通過事先制定和適當?shù)卣{(diào)整運行計劃對鐵路網(wǎng)內(nèi)的列車運行過程進行控制,來保障鐵路運輸安全有序高效的目的。行車指揮利用各種資源生成列車群運行計劃,當列車運行受到干擾時,產(chǎn)生晚點,通過適當?shù)卣{(diào)整列車運行計劃,讓列車以最小的時間差回到原來的運行計劃上去。行車指揮在保障鐵路運輸安全方面起著重要作用,因此行車指揮成為鐵路運輸自動化方面研究的重點。

鐵路網(wǎng)內(nèi)的列車運行過程非常復雜,社會對高速、高精密、重載的需求,使得列車運行調(diào)整和指揮過程也很復雜,因此構(gòu)造高效可靠地列車運行指揮系統(tǒng)成為鐵路運輸自動化的研究方面。在鐵路行車指揮技術(shù)中,系統(tǒng)目標的集成是重要發(fā)展方向,行車指揮成為鐵路運輸工作的核心,未來鐵路各個部門協(xié)調(diào)運作的主要手段。

高速鐵路是未來鐵路技術(shù)發(fā)展的趨勢,一般的鐵路列車運行控制和指揮都是人為控制的,都是司機和調(diào)度員根據(jù)情況進行指揮,但是隨著列車的增多,這種人為的工作很難得到控制,不能滿足高速、高密度的發(fā)展要求。現(xiàn)在有很多列車已經(jīng)有列車控制系統(tǒng)來代替司機的工作,但是這些列車控制系統(tǒng)的工作能力是趕不上司機的水平的。因為列車控制系統(tǒng)沒有人類隨機應(yīng)變的智能,對不確定性的事情很難進行處理。隨著高速鐵路的發(fā)展,人的工作已經(jīng)不能滿足高速鐵路發(fā)展的需求,在高速情況下,人極易產(chǎn)生疲勞,急需能代替人的工作的智能產(chǎn)物的出現(xiàn)。雖然,各個國家都在試圖研制一些高速列車運行控制系統(tǒng),但是這些控制系統(tǒng)都是來于傳統(tǒng)的列車控制系統(tǒng)理論,在一定程度上彌補了一些不足,也不能滿足高速鐵路的要求。

要建構(gòu)完全或者能大部分代替司機的列車控制系統(tǒng),就得讓人的知識、經(jīng)驗以及人的智能等在列車控制系統(tǒng)中體現(xiàn)出來,也就是說要使列車控制系統(tǒng)具有人的智能,人的智能是不確定的,列車運行過程中會出現(xiàn)很多的不確定性和復雜性事件,傳統(tǒng)的列車運行控制系統(tǒng)無法構(gòu)造智能化的列車運行控制系統(tǒng),因此高速鐵路運輸自動化一直沒有得到大的進展。世界上各個國家都在研究鐵路運輸自動化技術(shù),但是都沒有什么新的突破,也沒有形成統(tǒng)一的模式,很難借鑒。高速列車智能控制涉及模糊控制、模糊決策、復雜動態(tài)過程智能建模,智能自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系等知識,這些都與智能科學和技術(shù)有關(guān),對高速列車的智能控制和智能指揮理論和技術(shù)的研究會帶動一大批涉及鐵路自動化的和智能控制理論問題的解決。

鐵路運輸自動化是一門綜合技術(shù),鐵路運輸業(yè)的發(fā)展對它提出了挑戰(zhàn),高速鐵路運輸業(yè)的發(fā)展,促進了鐵路運輸自動化的發(fā)展。智能技術(shù)在鐵路運輸自動化系統(tǒng)中的運用,為鐵路運輸業(yè)增添了活力。

作者簡介:

王候亮(1974-),男,工程師;李春林(1974-),男,工程師。