基于城市轨道交通的机电一体化技术运用研究

李漆

摘要：当前科学技术对于机械工业的推动作用是不可小觑的，机电一体化技术作为该领域的重要技术在全球各国都得到了重视。随着我国越来越多的城市兴起了城市轨道交通的发展，我国城市轨道交通的机电一体化技术的发展日益成熟。基于此，本文就城市轨道交通中的机电一体化技术运用进行讨论。

关键词：城市轨道；机电一体化；售检票系统；分布式控制系统

一、 概述

随着计算机技术以及微电子技术的发展，其在机械工业领域的应用也日益广泛，随之而来的即是机电一体化技术，该技术的出现改变了机械工业的产品功能以及结构等，同时也给其生产方式和管理系统带来了较大的变化。城市轨道交通各系统设备的运行是一项综合性比较强的工程， 需要列车控制系统、消防系统、照明系统、通风空调系统、警报系统、自动售检票系统、通信系统、信号系统、电扶梯系统等各个子系统进行有效的配合， 才能实现列车的安全有效运行。而将机电一体化技术应用于城市轨道交通工程中， 可以为城市轨道交通各车站提供智能控制、分布式调度和网络通信等各类服务， 实现城市轨道交通各系统设备高效联动。

二、 城市轨道交通自动售检票系统中的机电一体化技术应用

城市轨道交通自动售检票系统即AFC系统， 是由计算机中心控制整个票务系统的自动售票、检票、收费等全过程， 从而实现城市轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分及对账等各个环节的自动化、智能化。我国最早的城市轨道交通AFC系统是从国外引进的， 经我国技术人员多年的自主研发， 并结合国内城市轨道交通建设的实际情况， 通过计算机技术、电子技术、射频技术、信息技术等， 将现有的AFC系统与城市一卡通系统整合在一起。AFC系统可以自动识别一卡通， 从而达到安全、高效的自动售检票， 极大地提高了各车站售票、检票的效率， 更好地满足城市轨道交通快速运行的需求。

城市一卡通主要通过非接触式的IC卡识别， IC卡由IC芯片和感应天线构成， 当乘客在进出站闸机上刷卡时， IC卡接收到闸机上的读写器即外部射频感应器发出的电磁波以后， 芯片感应天线接收以后产生谐振， 并产生电压驱动内部IC芯片运行， 将接收到的数据信息存储并传输到闸机的读写器上。读写器读取IC卡上的数据信息以后， 对IC卡数据信息进行解密和鉴权， 分析票卡是否合法有效。如果合法则用特定的算法对数据信息进行解密， 得到城市IC卡的数据信息；如果不合法， 则会发出相应的警报。在整个过程中， AFC系统对乘客个人信息进行保密， 在闸机的读写器上只会显示乘客的乘车金额和IC卡卡内余额。

三、 城市轨道交通网络技术中的机电一体化技术运用

城市轨道交通工程建设过程中， 通过网络远程监控技术， 建立一个总线拓扑网络结构， 并将其细化成为不同的子网， 利用这些子网将全线环网的交换机及相关的各专业终端设备进行联网， 形成一个高度自动化联动网络。列车在运行过程中， 列车监控系统对整个列车的状态进行实时监控的同时， 通过子网络与其相关的各类设备设施进行数据交换。在列车到达相应的车站时， 与之相关联的指示灯会自动开启， 站台屏蔽门打开， 检测系统接收到这些信号以后， 将信号传递到通风设备系统等车站设备设施中， 这些配套的设备设施自动进入到正常的运行模式， 从而确保车站的正常运营， 为广大乘客提供更舒适、更便捷的乘坐体验。

四、 城市轨道交通分布式控制系统中的机电一体化技术运用

随着科学技术的发展， 电力电子设备的集成化程度越来越高， 对控制轨道交通各类设备运行的中央计算机系统的要求也越来越高。将机电一体化技术应用于分布式控制系统中， 就可以利用一台中央计算机控制各车站不同列车和不同车站的计算机， 从而达到监控所有列车的操作、管理、调配及各车站系统设备的运行情况， 也可通过分散分点的方式重点控制某一列车或某一台系统设备的运行， 实现了列车及各系统设备的测、控、管等一体化的管理要求。

五、 城市轨道交通节能方面的机电一体化技术运用

当轨道列车在隧道里高速运行时， 会产生强大的气流， 这些气流带来大量的风能。2009年， 北京建筑技术发展有限责任公司的技术人员在北京五棵松、朝阳门、西直门、建国门四个地铁站进行风能测试， 发现地铁列车运行的风速在5～15m/s， 按照每天运行200班次计算， 每个班次的风能持续时间在30s左右， 北京地铁站台之间的间距在1.2km， 在隧道双侧安裝风轮， 并通过机电一体化技术， 将各个系统有效的整合在一起， 在两个站台之间一年的总发电量就可以达到96000W/k W时， 完全可以满足一座小型地铁站的照明需求， 这将极大降低车站的总用电量。

利用机电一体化技术可以有效地控制轨道列车运行速度、警示灯闪烁的时间， 当列车到达人流量比较大的车站时， 设备按照正常运行， 如果车站的人流量比较少， 那么就减少警示灯闪烁的时间， 降低车站自动扶梯的运行速度， 以此达到节能的目的。

通风空调是整个城市轨道交通工程消耗最大的系统设备， 主要由隧道通风系统和车站空调系统构成。针对车站空调系统， 可以利用环境监控系统对车站、列车车厢等人流量大的场所进行温度、湿度等参数的监测， 并按照科学的控制策略对车站的通风空调系统进行调节， 以不同的模式运行， 达到节能的目的。

六、 小结

在未来的城市轨道交通机电一体化技术发展中，智能技术将使得各类机电产品的智能程度不断提高， 机械设备模拟人的行为对列车进行控制和管理， 实现列车的无人驾驶技术。同时，机电一体化技术随着新工艺、新材料的广泛应用， 使得各类机械零部件及电子元器件体积趋于微型化、轻量化。并通过各类应用软件及网络传输， 使得庞大的城市轨道交通系统得到精确的控制。

总之，机电一体化技术这项综合性很强的技术正适用于城市轨道交通这个大系统的要求。为了提高城市轨道交通的运力、降低成本， 并满足乘客出行的需求， 未来应对机电一体化技术在城市轨道交通中的应用做更深入的研究和更多的尝试。

参考文献：

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[2]丁之吟.机电一体化技术用于轨道AFC系统分析[J].科学与财富， 2015 （2） .

[3]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012（3）.

（作者单位：深圳达实智能股份有限公司）