论铁路运输自动化

王候亮 李春林

[摘要]主要从铁路运输自动化发展的现状出发,分析当前铁路运输自动化存在的问题,并针对此问题提出相应的对策。

[关键词]铁路运输自动化问题对策

中图分类号:F53文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110127-01

铁路运输自动化是在铁路信号技术的基础上发展起来的,是电气技术、电子技术、计算机、现代通信及控制等为一体的综合技术,它的目的是为了保证行车的安全,同时提高运输效率,改善服务,比较高效地运用所有与铁路运输有关的各种资源。现代铁路技术的核心是铁路运输自动化,铁路现代化的主要标志是铁路运输自动化程度。本文主要从当前铁路运输自动化受到的挑战出发,分析铁路运输自动化存在的问题,并根据此问题提出相应的对策。

铁路运输自动化还在不断地完善中,在未来的一段时间内,铁路运输自动化会受到诸多挑战。比如,为达到高速度、高密度的铁路运输,铁路运输自动化要实现集成化的铁路运营管理系统,无人列车运营控制系统及智能化的检测维修系统;为达到列车运营的安全,就要实现包括图像识别技术在内的道口监控和车站监控系统;为减轻劳动强度,就要达到人机之间的通信手段;为防止事故和子系统之间的协调运行,就要提供铁路运输各子系统之间信息的高度共享;要能提供各种保障机车车辆维修效率和安全的措施;提供能重载、高速运输所需求的列车高效安全分解和编组的编组站综合信息管理及自动化系统;能为旅客提供比较详尽的信息服务,有关的信息能在车辆及车站上显示。

这些需求对铁路运输自动化提出了挑战,为了迎接挑战,铁路运输自动化必须能综合地运用各种技术成果,并熔为一体,为新一代现代铁路运输行业提供强有力的技术支持,比如现代电子学技术、车载电子信息技术、现代通信技术、数控与系统技术、模糊控制与决策技术等。新一代铁路运输系统中发挥着重要作用的是铁路运输自动化技术,世界各国都在开发新一代铁路运输自动化系统与技术,这项技术将成为未来铁路运输的主要竞争力。铁路运输自动化技术是一类综合技术,其包括很多分支,主要有列车运行过程控制、行车调度与指挥、编组站自动化及车站联锁控制技术等。

列车运行过程控制研究的是安全、经济地移动列车,重中之重是控制列车速度,列车运行过程控制根据列车之间的间隔,还有信号系统,行车指挥系统给定的列车容许运行速度对列车的运行速度实施控制,并且在控制的过程中,让列车的运行符合有关的时间和安全要求。但是列车运行会受到各种因素的影响,铁路运输自动化技术里面还有很多亟待解决的难题,在各个发展时期,根据技术水平的高低,各国不同程度地采用不同的手段解决列车运行过程中的难题,因此,各国的列车运行控制系统存在明显差异,处在不同的水平、不同的层次。虽然各国的列车运行控制系统存在差异,但是根据其功能和发展时期,可以划分为列车自动停车系统、列车自动控制系统、列车自动防护系统、列车自动驾驶系统等。列车自动停车系统的目的是自动紧急制动,使行车停止,主要是用于列车超速报警,在报警无效的情况下,自动发挥作用。列车自动防护系统可以进行连续地超速检查,在超速情况下自动实施紧急制动。列车自动控制系统能够进行速度检查,碰到超速情况时可以进行调速制动,进行自动缓解。这几类系统都是对列车超速情况产生作用,如果出现超速,就会对列车实施减速或者停车。装有这些系统的列车,主要是用于司机不能正常驾驶时,保障列车的安全,一般情况下,这些都是由司机自己完成的。所以,这些系统等于是列车的安全保障。这些系统所使用的技术不同,但是都是对列车的超速发挥作用,控制列车以达到安全的保障。

铁路运输方面,面向旅客高速铁路和面向货运的重载铁路是未来铁路发展的重要方面。各国都为此在努力,都在根据本国国情研发新一代列车新技术,比如欧洲列车控制系统和日本的车载列车信息控制系统等。欧洲列车控制系统的思路是结合模块化结构和欧洲列车控制系统,达到列车自动防护系统和列车自动控制系统的作用。日本的车载列车信息控制系统是在车载通信网的作用下,将列车运行控制模块和监视车载设备的状态,在列车运行控制中,具有列车自动控制系统功能。

我国也进行了准高速铁路建设,对广深高速实行准高速列车分级控制系统的八五攻关计划。这个计划是根据法国的同类系统模式,结合我国国情,构造的具有列车自动防护系统功能的系统,这个系统通过了检验,成为较高水平的列车控制系统。我国另外一个大力发展的趋势是朝智能化的列车控制系统方面发展。

在铁路运输中,行车指挥是保障铁路按计划进行运输的关键,列车都是按照事先固定的时刻表进行的,但是在运行过程中,会受到各种干扰,使得计划行车被打乱。行车指挥是通过事先制定和适当地调整运行计划对铁路网内的列车运行过程进行控制,来保障铁路运输安全有序高效的目的。行车指挥利用各种资源生成列车群运行计划,当列车运行受到干扰时,产生晚点,通过适当地调整列车运行计划,让列车以最小的时间差回到原来的运行计划上去。行车指挥在保障铁路运输安全方面起着重要作用,因此行车指挥成为铁路运输自动化方面研究的重点。

铁路网内的列车运行过程非常复杂,社会对高速、高精密、重载的需求,使得列车运行调整和指挥过程也很复杂,因此构造高效可靠地列车运行指挥系统成为铁路运输自动化的研究方面。在铁路行车指挥技术中,系统目标的集成是重要发展方向,行车指挥成为铁路运输工作的核心,未来铁路各个部门协调运作的主要手段。

高速铁路是未来铁路技术发展的趋势,一般的铁路列车运行控制和指挥都是人为控制的,都是司机和调度员根据情况进行指挥,但是随着列车的增多,这种人为的工作很难得到控制,不能满足高速、高密度的发展要求。现在有很多列车已经有列车控制系统来代替司机的工作,但是这些列车控制系统的工作能力是赶不上司机的水平的。因为列车控制系统没有人类随机应变的智能,对不确定性的事情很难进行处理。随着高速铁路的发展,人的工作已经不能满足高速铁路发展的需求,在高速情况下,人极易产生疲劳,急需能代替人的工作的智能产物的出现。虽然,各个国家都在试图研制一些高速列车运行控制系统,但是这些控制系统都是来于传统的列车控制系统理论,在一定程度上弥补了一些不足,也不能满足高速铁路的要求。

要建构完全或者能大部分代替司机的列车控制系统,就得让人的知识、经验以及人的智能等在列车控制系统中体现出来,也就是说要使列车控制系统具有人的智能,人的智能是不确定的,列车运行过程中会出现很多的不确定性和复杂性事件,传统的列车运行控制系统无法构造智能化的列车运行控制系统,因此高速铁路运输自动化一直没有得到大的进展。世界上各个国家都在研究铁路运输自动化技术,但是都没有什么新的突破,也没有形成统一的模式,很难借鉴。高速列车智能控制涉及模糊控制、模糊决策、复杂动态过程智能建模,智能自动化系统的结构体系等知识,这些都与智能科学和技术有关,对高速列车的智能控制和智能指挥理论和技术的研究会带动一大批涉及铁路自动化的和智能控制理论问题的解决。

铁路运输自动化是一门综合技术,铁路运输业的发展对它提出了挑战,高速铁路运输业的发展,促进了铁路运输自动化的发展。智能技术在铁路运输自动化系统中的运用,为铁路运输业增添了活力。

作者简介:

王候亮(1974-),男,工程师;李春林(1974-),男,工程师。