鐵路電力及自動化系統(tǒng)組網(wǎng)方式研究核心探索

吳改燕

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，我國的鐵路行業(yè)也獲得了快速的發(fā)展。對于鐵路運(yùn)輸而言，鐵路電力系統(tǒng)的供電是非常重要的。然而隨著時代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)監(jiān)控方法已經(jīng)不能滿足時代的要求了。所以為了更好地確保鐵路的行車安全，就應(yīng)該選擇電力自動化技術(shù)，這樣才能確保供電的可靠性。因此該文將會對鐵路電力及自動化系統(tǒng)組網(wǎng)方式進(jìn)行一個探討。

關(guān)鍵詞：鐵路電力 自動化 組網(wǎng) 核心

中圖分類號：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（b）-00-02

鐵路電力系統(tǒng)的安全對于鐵路運(yùn)輸?shù)墓ぷ饔兄匾挠绊?，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題，必然會影響到鐵路運(yùn)輸?shù)臅r間，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。而信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)表現(xiàn)出較多的問題，不利于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。因此采用電力自動化系統(tǒng)是很有意義的，它可以有效地確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

鐵路電力自動化系統(tǒng)主要是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)來運(yùn)行工作的，其中包括硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、自動檢測與控制技術(shù)以及通信技術(shù)等。這些計(jì)算機(jī)技術(shù)存在的意義就是給鐵路電力系統(tǒng)的運(yùn)行工作提供電源、檢測和控制系統(tǒng)工作情況、及時對系統(tǒng)的運(yùn)行工作進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和管理。有了計(jì)算機(jī)技術(shù)的加持，就可以快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障原因，并及時采取措施解決問題。避免造成大范圍的停電，影響了系統(tǒng)的正常工作，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。從而可以有效地提高鐵路電力自動化系統(tǒng)的管理質(zhì)量，確保整個電力自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

1 鐵路電力自動化系統(tǒng)的組網(wǎng)方式研究

1.1 現(xiàn)場總線方式

現(xiàn)場總線方式，其實(shí)就是一種在生產(chǎn)作業(yè)里的全數(shù)字化以及具有實(shí)時、多個節(jié)點(diǎn)等特點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。它主要是為變配電所各內(nèi)部單元和部分范圍提供通信的。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和以前的控制系統(tǒng)不一樣，它可以有效地解決以前系統(tǒng)中存在的模擬數(shù)字通信混合、系統(tǒng)過于封閉等問題。由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能夠較好地滿足當(dāng)前的控制網(wǎng)絡(luò)的需求，所以其在控制網(wǎng)絡(luò)行業(yè)有著不錯的發(fā)展前景。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)處于現(xiàn)場設(shè)備前端的位置，主要就是為了現(xiàn)場的一個管理工作而服務(wù)的。它可以同時支持多種電纜材料，如雙絞線、同軸電纜、射頻電纜以及紅外線等。有著比較強(qiáng)的抗干擾能力，可以讓多種電纜同時工作。除此之外，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是利用兩線制來完成送電和通信工作的，所以具有較高的安全性。而現(xiàn)場總線在布局上比較簡單，有著較高的可靠性和實(shí)時性。但不足之處就是由于現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)比較多，并且不能相互兼容，從而影響了現(xiàn)場總線的發(fā)展。

1.2 音頻專線方式

音頻專線方式指的是在音頻傳輸接入系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立起來的一種鐵路專用網(wǎng)絡(luò)，主要包含了音頻共線的專用通道以及鐵路路程控制的電話交換網(wǎng)絡(luò)兩種。在鐵路的沿線干道地區(qū)都會設(shè)有多個火車站，而每個火車站自身都有自己的信號電源和自主的車站開關(guān)等。因?yàn)殍F路路線的分布主要是呈線狀分布的，所以就可以在環(huán)形組網(wǎng)中增加一個通信中繼器。這個通信中繼器可以有效地將音頻數(shù)據(jù)一個單元一個單元地傳遞下去。這樣就可以在很大程度上節(jié)約設(shè)備建設(shè)的費(fèi)用，避免不必要的浪費(fèi)。當(dāng)終端設(shè)備一旦接收到相關(guān)的報(bào)文時，它們會按照報(bào)文地址信息來選擇有用的數(shù)據(jù)。如果確定數(shù)據(jù)是屬于該報(bào)文地址的，那么終端設(shè)備就會自動接收并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果確定數(shù)據(jù)不屬于該報(bào)文地址，終端設(shè)備則不會對其進(jìn)行處理。

音頻專線環(huán)形組網(wǎng)的方式主要有以下特點(diǎn)：一是可以有效地節(jié)省信道建設(shè)資源，減少資源浪費(fèi)。但是節(jié)省信道建設(shè)資源的同時，也會造成信號的延時，導(dǎo)致信號實(shí)時性比較差。二是當(dāng)通信線路發(fā)生了問題之后，信號數(shù)據(jù)可以在另外一個方向進(jìn)行傳輸，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。然而由于當(dāng)前的鐵路通信行業(yè)的發(fā)展快速，音頻專線的環(huán)形組網(wǎng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的發(fā)展需求了，已經(jīng)處于棄用的狀態(tài)中。

1.3 數(shù)字通道方式

數(shù)字通道方式主要是借助于通信傳輸接入系統(tǒng)提供的數(shù)字接口的方式，來完成電力自動化系統(tǒng)的組網(wǎng)工作。而其中的數(shù)字接口主要是采用RS-232/V.24等型號的。數(shù)學(xué)通道的組網(wǎng)方式和音頻專線中的星型組網(wǎng)方式比較相像，不過數(shù)字通道的組網(wǎng)方式還需要有一個多路串口機(jī)。但也正是多路串口機(jī)的存在，導(dǎo)致了一些弊端的產(chǎn)生。當(dāng)接口選用串口的形式時，那么通信之間的距離就會被縮短。而在直連的情況下，規(guī)定通信設(shè)備和電力設(shè)備兩端的間距是不允許超過16m。如果超過了這個規(guī)定的間距，就需要用MODEM來使得傳輸距離變長。然而接口的傳輸速率是有限的，不能超過64kibt/s。在這樣的情況下，鐵路電力化系統(tǒng)沒有再將這些組網(wǎng)方式納入使用范圍內(nèi)了。即使一些地區(qū)在以前采用了這種組網(wǎng)方式，也會在這幾年里進(jìn)行慢慢的改造和升級。

1.4 以太網(wǎng)方式

以太網(wǎng)作為鐵路電力自動化系統(tǒng)組網(wǎng)方式之一，在信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，正以高速的速度發(fā)展著，準(zhǔn)備遍布數(shù)據(jù)通信的任何一個地方。當(dāng)然，也包括類似于鐵路電力自動化系統(tǒng)這種工業(yè)自動化領(lǐng)域。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)上是和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相互兼容的，而至于設(shè)計(jì)方面則是按照工業(yè)的相關(guān)要求來設(shè)計(jì)的。而鐵路電力化系統(tǒng)的以太網(wǎng)方式則是用這個原理來解決的。就是借助于工業(yè)交換機(jī)和通信系統(tǒng)中的通道形成了一個組網(wǎng)，這個組網(wǎng)可以讓信號數(shù)據(jù)在各個設(shè)備之間進(jìn)行傳輸。這種以太網(wǎng)方式主要有以下幾個特點(diǎn)。

（1）寬帶大，傳輸速度快，因?yàn)橛辛艘蕴W(wǎng)構(gòu)架的幫助，所以組網(wǎng)中的傳送帶寬是和以太網(wǎng)一樣的。所以帶寬大，傳輸速度也快。

（2）可靠性高。在鐵路電力自動化系統(tǒng)組網(wǎng)中，使用工業(yè)以太網(wǎng)，就可以有效地組成一個環(huán)形冗余的網(wǎng)絡(luò)。這樣操作起來就會更方便，可以快速地解決問題，系統(tǒng)的恢復(fù)時間也比較短，有著較高的可靠性。

（3）擴(kuò)展性能好。在其他的系統(tǒng)組網(wǎng)中，只能用于信號數(shù)據(jù)的傳輸。而在以太網(wǎng)方式中，還可以用于視頻和語音的傳輸。語音、視頻等可以借助于編碼器轉(zhuǎn)換的幫助，變成相關(guān)的信息數(shù)據(jù)被接入網(wǎng)絡(luò)中。從而可以突破以前的傳統(tǒng)，形成一個“視頻、語音、數(shù)據(jù)”的三者合一。

（4）鑒于TCP應(yīng)用層的協(xié)議。ModBus/TCP是在TCP應(yīng)用層基礎(chǔ)上產(chǎn)生的協(xié)議，在它的傳輸層，它采用了標(biāo)準(zhǔn)的傳控協(xié)議TCP。如果傳輸層接收到了錯誤的信息之后，傳控協(xié)議的TCP中應(yīng)答和重傳機(jī)制也能讓傳輸工作繼續(xù)運(yùn)行。ModBus屬于一種比較開放的協(xié)議，不存在任何的限制性和封閉性，所以對很多供應(yīng)商而言都是適用的。至于它的網(wǎng)絡(luò)層，則是采用IP協(xié)議。只要客戶知道設(shè)備的IP地址，就能讓二者進(jìn)行通信。對于它的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較多，可以選擇星型、環(huán)形等多種方式，可以靈活選擇。但考慮到鐵路的特點(diǎn)等原因，普遍還是采用了環(huán)形結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)語

鐵路電力系統(tǒng)的安全，關(guān)乎著鐵路運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行，關(guān)乎著鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。所以需要特別注意鐵路電力系統(tǒng)的安全，相關(guān)的工作人員要加強(qiáng)對鐵路電力系統(tǒng)的建設(shè)，加強(qiáng)對鐵路電力自動化系統(tǒng)組網(wǎng)方式的研究，使其可以更好地為鐵路電力服務(wù)，促進(jìn)鐵路電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展。

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