動車組自動控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及改進分析

鄭志翠

[摘? ? 要]在新時期環(huán)境下，我國交通運輸業(yè)得到了迅速發(fā)展，越來越多的先進交通工具得到了研發(fā)和使用，動車就是一種現(xiàn)代化交通工具，它是目前為止高端交通技術(shù)的代表。在動車組的運行中，自動控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，對動車組使用效果有著直接影響，因此這就需要不斷對此系統(tǒng)實施深入研究。本文主要針對動車組自動控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及改進進行分析，希望對此系統(tǒng)的研究提供幫助。

[關(guān)鍵詞]動車組;自動控制系統(tǒng);發(fā)展現(xiàn)狀;系統(tǒng)改進

[中圖分類號]U266[文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]Under the environment of the new era， my country's transportation industry has developed rapidly， and more and more advanced transportation tools have been developed and used. Motor cars are a modern transportation tool， which is the representative of high-end transportation technology so far. In the operation of the EMU， the automatic control system plays an important role and has a direct impact on the use effect of the EMU. Therefore， it is necessary to continuously implement in-depth research on this system. Below， mainly analyze the development status and improvement of the EMU automatic control system， and hope to provide help in the research of this system.

[Keywords]EMU; automatic control system; development status; system improvement

隨著科技水平的不斷提高，推動了軌道交通的領(lǐng)域迅速發(fā)展，在目前動車組的運行中，自動控制系統(tǒng)得到了廣泛的運用，它能夠?qū)崿F(xiàn)對動車組全線運營實時監(jiān)控與追蹤，還能夠自動實現(xiàn)運行的調(diào)整、防護和自動駕駛等功能，這也標(biāo)志著列控系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)得到了顯著的成果。但為了確保動車組自動控制系統(tǒng)作用的充分發(fā)揮，還需要正視動車組自動控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，并對其存在的不足之處實施改進，從而更好提高軌道交通的水平。

1 列車自動控制系統(tǒng)概述

對于列車自動控制系統(tǒng)（ATC）來說，它是基于機車信號以及列車自動的停車裝置上而發(fā)展的，在后續(xù)列車按照和現(xiàn)行的列車間離以及進路的條件，會在車內(nèi)對容許速度的信號連續(xù)進行顯示，并依據(jù)此信號對列車的運行實現(xiàn)自動控制效果。在此系統(tǒng)中，對傳統(tǒng)地面信號實現(xiàn)了改變，將機車的信號當(dāng)作主體的信號，來對列車需要按照的速度實施遵守;此系統(tǒng)能夠有效避免因駕駛員的失誤而發(fā)生追尾等安全事故。此系統(tǒng)是具備完整性管理、控制和監(jiān)督的系統(tǒng)，它通過ATP（自動防護系統(tǒng)）的支持，實現(xiàn)了對列車的運行狀態(tài)自動化監(jiān)控，通過ATO（自動駕駛系統(tǒng)）的配合，實現(xiàn)對列車的自動化控制。

在列車自動控制系統(tǒng)中，想要完成預(yù)期的工作，需要具備相應(yīng)工作的原理。在管理級區(qū)域ATS的模塊（定位系統(tǒng)）往往通過軟件法進行聯(lián)網(wǎng)，對列車的運行實施通信和指揮;ATP的系統(tǒng)對各種行車的命令發(fā)送與接收，保證列車能夠安全穩(wěn)定地運行;ATP的設(shè)備對軌旁區(qū)域ATP的設(shè)備所傳遞信號指令進行接收，通過經(jīng)校驗后再發(fā)送到ATO內(nèi)，實現(xiàn)部分的運行功能完成;軌旁區(qū)域設(shè)備借助車站數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)和車站的ATC系統(tǒng)實現(xiàn)連接，而車站內(nèi)ATC的系統(tǒng)借助ATP的子系統(tǒng)能夠發(fā)出對列車檢測的命令，對有無列車實施檢查，且向車上進行ATP的限速命令、停車定位位置的指令和門控指令等發(fā)送;最后車內(nèi)ATC的系統(tǒng)接收ATP的命令數(shù)據(jù)且實施譯碼，對列車運行以及制動狀態(tài)進行控制，完成最終的定位工作。

2 動車組自動控制系統(tǒng)的功能分析

在動車組ATC的系統(tǒng)中，當(dāng)其車速低于160km/h時選擇LKJ（運行監(jiān)控）的系統(tǒng)，當(dāng)車速超過200km/h時，選擇ATP的系統(tǒng)，此兩等級的列控是根據(jù)列車實際前進速度的情況互相發(fā)生切換的。當(dāng)CTCS-2ATP的子系統(tǒng)啟動后，此時ATP的車載設(shè)備能夠進行CTCS-2ATP內(nèi)所有功能的提供，而LKJ僅僅發(fā)揮記錄器的作用。

ATC就和人類大腦較為相似，而CCU和人類的神經(jīng)是相似的，大腦的所有行為都是以神經(jīng)系統(tǒng)實施控制的，本文就將八節(jié)編組當(dāng)作例子進行說明。

在一列八節(jié)的編組動車組中，存在中央控制的單元有兩個，主要是CCU1＼CCU2和CCU1＼CCU2，它們能夠自動實現(xiàn)切換，而MVB的總線是一條主線且從一車一直通到八車，就和人體神經(jīng)的主動脈差不多。在八節(jié)車輛中，MVB的總線分連接在列車的總線上，而車輛總線的MVB和各車輛內(nèi)空調(diào)、邊門與轉(zhuǎn)向架等車載的部件控制性電路實施連接。若車處于正常的狀態(tài)或者故障的狀態(tài)時，車載部件所有狀態(tài)都會從車輛的總線向列車的總線傳輸，后再傳輸至CCU，且通過數(shù)字化的形式在人機界面內(nèi)得到顯示。

若車上存在某個部件的故障，如火警、制動的失效或者轉(zhuǎn)向架的軸溫過高等情況，信號會以MVB向CCU傳輸，而CCU就會下相應(yīng)的指令停止車組前行;若列車對危機信號接收時，就會對列控系統(tǒng)立即觸發(fā)。

ATC因為車組的運行危險性會自動運算合理的命令，給車組實施命令的下達，此時中央控制的單元CCU也會對一區(qū)的緊急措施或?qū)?yīng)技術(shù)的處理實施觸發(fā)。

因此，ATC是動車組的大腦，而CCU是動車組的神經(jīng)，它們是密不可分的，需要兩者相互配合和協(xié)作，才能夠充分發(fā)揮其系統(tǒng)的功能。

3 我國動車組自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

對于動車運行的自動控制系統(tǒng)（ATC）來說，它作為鐵路運輸中基礎(chǔ)性設(shè)施，對確保列車能夠安全運行、提升運輸?shù)男室约皩崿F(xiàn)鐵路的統(tǒng)一調(diào)度指揮具有重要的作用，它也是鐵路在信息化發(fā)展中具有代表性的技術(shù)類型。此系統(tǒng)對動車的運行控制發(fā)揮重要作用，是現(xiàn)階段鐵路運輸和生產(chǎn)中的技術(shù)保障，借助此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對動車一部分工作和全過程運行的自動化控制效果，提升動車運行的水平。在此系統(tǒng)中，動車能夠?qū)Φ孛娴男畔⑴c命令及時獲取，對列車運行實現(xiàn)合理控制，實現(xiàn)和前車之間距離的合理調(diào)整，使其和前車保持良好的安全距離。

由于現(xiàn)階段信息技術(shù)和科技技術(shù)得到迅猛發(fā)展，諸多先進技術(shù)在動車運行的控制系統(tǒng)中得到了廣泛運用，這也是其系統(tǒng)和現(xiàn)代鐵路的各專業(yè)與技術(shù)間存在密切的關(guān)系。由于鐵路信號和通信技術(shù)互相融合，路線、車輛、牽引、行車、制動、調(diào)度和指揮等相關(guān)專業(yè)技術(shù)實現(xiàn)整合，對傳統(tǒng)列車控制技術(shù)的單一功能、分散控制、獨立的通信信號控制等模式實現(xiàn)了打破，不僅對動車安全行駛提供了有效的保障，且對行車的自動控制、自動管理和運營效率提高等方面發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)了列車功能的不斷完善，促進列車運輸朝著綜合化和自動化方向持續(xù)發(fā)展。

對列車運行的控制方面，已經(jīng)實現(xiàn)了鐵路信號車站和區(qū)間控制的一體化發(fā)展，通信技術(shù)、計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)和信號技術(shù)的集成使用，構(gòu)建出具備高自動化性能動車運行的自動化控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)標(biāo)志著鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化進程，體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化的發(fā)展特點。

在動車運行中，鐵路技術(shù)的發(fā)展主要目標(biāo)是對列車運行的速度實現(xiàn)提升，并確保列車在運行期間具有良好的安全性和穩(wěn)定性。而列控系統(tǒng)是現(xiàn)階段鐵路運輸行業(yè)中主要的技術(shù)和裝備部分，借助此系統(tǒng)能夠有效避免列車超出線路所規(guī)定允許的運行速度，避免列車冒進對信號機關(guān)閉，尤其是在目前對運行密度、有線提速和客運專線的建設(shè)中，如何提升既有列控的系統(tǒng)安全性，研究和選用適合我國鐵路運輸要求的自動控制系統(tǒng)，是現(xiàn)階段其行業(yè)研究中需要重點關(guān)注的課題。

4 動車組自動控制系統(tǒng)的實踐問題

盡管ATC的系統(tǒng)得到了行業(yè)的關(guān)注和使用，也是未來交通領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，但因為此系統(tǒng)具有很強的技術(shù)性和復(fù)雜性，在目前ATC的系統(tǒng)使用中，仍然發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)還存在的一定的問題，而這對此系統(tǒng)的使用效果就會產(chǎn)生很大影響，甚至還會導(dǎo)致一些事故的發(fā)生。如在實踐使用中，就會因為ATP和CCU兩者的端口存在不一致的情況，信息完成CCU的處理后沒有準(zhǔn)確監(jiān)測出ATP的端口具體位置，因此CCU不能對列控傳輸信號的端口準(zhǔn)確獲取。本文就以下實例為例，對ATP和CCU的并存關(guān)系實施說明。

如某車組主要負責(zé)005次的運行，此車組先從沈陽站開始動車，它16車是主控端，且一路正常地運行到北京西站點。

在17時40分，此車組自北京西開始發(fā)車，其01車是主控端。

在17時45分，此車組運行在北京西和涿州東的區(qū)間內(nèi)，此時司機對隨車的HMI機械師通知，報在355401車中出現(xiàn)“自ATP通信故障”情況，代碼是6148，在HMI顯示出限速100km/h圖標(biāo)類型。

在17時46分，此時隨車的機械師至司機室對代碼以及限速的圖標(biāo)確認，后立刻向應(yīng)急的指揮中心進行匯報。

在17時47分，此時隨車的機械師對跟車的ATP相關(guān)人員通知，實施故障的處理。

在17時50分，相應(yīng)ATP的人員完成檢查且通知其隨車的機械師沒有查明故障的原因。

在18時24分，此車組在限速了100km/h條件下到涿州東站站點。

在18時53分，此車組又自涿州東站啟動繼續(xù)前進。

在18時57分，此時司機又通知其隨車的機械師報出355401車出現(xiàn)“自ATP通信故障”情況。

在18時58分，其隨車的機械師和ATP相關(guān)人員實施確認。

在19時08分，此車組在限速100km/h條件下到了高碑店的東站站點。

在19時16分，相關(guān)ATP人員把ATP內(nèi)C3的模式進行切除。

在19時34分，此車組自高碑店東站啟動后，后續(xù)的運行一直保持良好的狀態(tài)。

對上述案例情況實施分析，發(fā)現(xiàn)存在這樣的原因。在ATP保持C2的模式條件下，此時CCU并沒有對ATP2的端口實施監(jiān)測，在ATP保持C3的模式條件下，此時CCU就對ATP2的端口信息實施監(jiān)測，若CCU沒有對此端口信息有效監(jiān)測時，就會認作ATP的系統(tǒng)發(fā)生異常。在此車組01端位置ATP從C2轉(zhuǎn)換至C3的控制模式中，此車組主控端的01車內(nèi)CCU并未對ATP側(cè)的ATP2位置端口信息實現(xiàn)監(jiān)測，此時就會認作ATP的工作狀態(tài)是不正常的，會導(dǎo)致車組報出“自ATP通信故障”，且對車組實施100km/h的限速處理。

5 動車組自動控制系統(tǒng)的改進方案

針對ATP和CCU實際端口的協(xié)議情況，雙方的廠家就實現(xiàn)規(guī)范協(xié)議的制定，對ATP和CCU的信息渠道明確，制定出雙方交換和監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，且對ATP和CCU通信實施修訂完善，從而有效降低信息的交換以及監(jiān)測期間異常情況的發(fā)生。同時，還研發(fā)出CCU和ATP設(shè)備傳輸?shù)亩丝?，確保CCU可以對ATP信息準(zhǔn)確采集和監(jiān)測。

在改進的方案中，首先在CCU和ATP間進行一輔助設(shè)備的設(shè)置，對兩個端口連接且設(shè)計為直通的一體化狀態(tài)，來對兩端口內(nèi)信號進行識別、搜索和連接的傳輸。其次，在CCU的旁邊進行一ATP和CCU的故障自修復(fù)系統(tǒng)設(shè)置，來對可能發(fā)生的故障實施監(jiān)測、控制、傳輸和記錄等，從而達到自修復(fù)和維護等功能。

6 結(jié)束語

綜上所述，自動控制系統(tǒng)為動車組的穩(wěn)定和高效運行提供了支持，但在此系統(tǒng)的使用中往往也會存在各種因素導(dǎo)致其發(fā)生問題，為了更好發(fā)揮其系統(tǒng)的作用，為交通運輸提供自動化和智能化的管控手段，就需要對其系統(tǒng)不斷加深研究，對其存在的不足不斷改進與完善，這也是交通領(lǐng)域發(fā)展中需要重點關(guān)注的內(nèi)容。

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