論鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化

王候亮 李春林

[摘要]主要從鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā),分析當(dāng)前鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化存在的問(wèn)題,并針對(duì)此問(wèn)題提出相應(yīng)的對(duì)策。

[關(guān)鍵詞]鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化問(wèn)題對(duì)策

中圖分類號(hào):F53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110127-01

鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化是在鐵路信號(hào)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是電氣技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、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(shí)提高運(yùn)輸效率,改善服務(wù),比較高效地運(yùn)用所有與鐵路運(yùn)輸有關(guān)的各種資源?，F(xiàn)代鐵路技術(shù)的核心是鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化,鐵路現(xiàn)代化的主要標(biāo)志是鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化程度。本文主要從當(dāng)前鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化受到的挑戰(zhàn)出發(fā),分析鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化存在的問(wèn)題,并根據(jù)此問(wèn)題提出相應(yīng)的對(duì)策。

鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化還在不斷地完善中,在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化會(huì)受到諸多挑戰(zhàn)。比如,為達(dá)到高速度、高密度的鐵路運(yùn)輸,鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化要實(shí)現(xiàn)集成化的鐵路運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng),無(wú)人列車運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)及智能化的檢測(cè)維修系統(tǒng);為達(dá)到列車運(yùn)營(yíng)的安全,就要實(shí)現(xiàn)包括圖像識(shí)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(dòng)強(qiáng)度,就要達(dá)到人機(jī)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(yùn)行,就要提供鐵路運(yùn)輸各子系統(tǒng)之間信息的高度共享;要能提供各種保障機(jī)車車輛維修效率和安全的措施;提供能重載、高速運(yùn)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(dòng)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(duì)鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化提出了挑戰(zhàn),為了迎接挑戰(zhàn),鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化必須能綜合地運(yùn)用各種技術(shù)成果,并熔為一體,為新一代現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸行業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持,比如現(xiàn)代電子學(xué)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(yùn)輸系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用的是鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù),世界各國(guó)都在開發(fā)新一代鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)與技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)將成為未來(lái)鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕?jìng)爭(zhēng)力。鐵路運(yùn)輸自動(dòng)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(yùn)行過(guò)程控制、行車調(diào)度與指揮、編組站自動(dòng)化及車站聯(lián)鎖控制技術(shù)等。

列車運(yùn)行過(guò)程控制研究的是安全、經(jīng)濟(jì)地移動(dòng)列車,重中之重是控制列車速度,列車運(yùn)行過(guò)程控制根據(jù)列車之間的間隔,還有信號(hào)系統(tǒng),行車指揮系統(tǒng)給定的列車容許運(yùn)行速度對(duì)列車的運(yùn)行速度實(shí)施控制,并且在控制的過(guò)程中,讓列車的運(yùn)行符合有關(guān)的時(shí)間和安全要求。但是列車運(yùn)行會(huì)受到各種因素的影響,鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)里面還有很多亟待解決的難題,在各個(gè)發(fā)展時(shí)期,根據(jù)技術(shù)水平的高低,各國(guó)不同程度地采用不同的手段解決列車運(yùn)行過(guò)程中的難題,因此,各國(guó)的列車運(yùn)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(guó)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)存在差異,但是根據(jù)其功能和發(fā)展時(shí)期,可以劃分為列車自動(dòng)停車系統(tǒng)、列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等。列車自動(dòng)停車系統(tǒng)的目的是自動(dòng)緊急制動(dòng),使行車停止,主要是用于列車超速報(bào)警,在報(bào)警無(wú)效的情況下,自動(dòng)發(fā)揮作用。列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)可以進(jìn)行連續(xù)地超速檢查,在超速情況下自動(dòng)實(shí)施緊急制動(dòng)。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行速度檢查,碰到超速情況時(shí)可以進(jìn)行調(diào)速制動(dòng),進(jìn)行自動(dòng)緩解。這幾類系統(tǒng)都是對(duì)列車超速情況產(chǎn)生作用,如果出現(xiàn)超速,就會(huì)對(duì)列車實(shí)施減速或者停車。裝有這些系統(tǒng)的列車,主要是用于司機(jī)不能正常駕駛時(shí),保障列車的安全,一般情況下,這些都是由司機(jī)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(duì)列車的超速發(fā)揮作用,控制列車以達(dá)到安全的保障。

鐵路運(yùn)輸方面,面向旅客高速鐵路和面向貨運(yùn)的重載鐵路是未來(lái)鐵路發(fā)展的重要方面。各國(guó)都為此在努力,都在根據(jù)本國(guó)國(guó)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(dá)到列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和列車自動(dòng)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(yùn)行控制模塊和監(jiān)視車載設(shè)備的狀態(tài),在列車運(yùn)行控制中,具有列車自動(dòng)控制系統(tǒng)功能。

我國(guó)也進(jìn)行了準(zhǔn)高速鐵路建設(shè),對(duì)廣深高速實(shí)行準(zhǔn)高速列車分級(jí)控制系統(tǒng)的八五攻關(guān)計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃是根據(jù)法國(guó)的同類系統(tǒng)模式,結(jié)合我國(guó)國(guó)情,構(gòu)造的具有列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)功能的系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)了檢驗(yàn),成為較高水平的列車控制系統(tǒng)。我國(guó)另外一個(gè)大力發(fā)展的趨勢(shì)是朝智能化的列車控制系統(tǒng)方面發(fā)展。

在鐵路運(yùn)輸中,行車指揮是保障鐵路按計(jì)劃進(jìn)行運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵,列車都是按照事先固定的時(shí)刻表進(jìn)行的,但是在運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)受到各種干擾,使得計(jì)劃行車被打亂。行車指揮是通過(guò)事先制定和適當(dāng)?shù)卣{(diào)整運(yùn)行計(jì)劃對(duì)鐵路網(wǎng)內(nèi)的列車運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行控制,來(lái)保障鐵路運(yùn)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(yùn)行計(jì)劃,當(dāng)列車運(yùn)行受到干擾時(shí),產(chǎn)生晚點(diǎn),通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整列車運(yùn)行計(jì)劃,讓列車以最小的時(shí)間差回到原來(lái)的運(yùn)行計(jì)劃上去。行車指揮在保障鐵路運(yùn)輸安全方面起著重要作用,因此行車指揮成為鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化方面研究的重點(diǎn)。

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

高速鐵路是未來(lái)鐵路技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),一般的鐵路列車運(yùn)行控制和指揮都是人為控制的,都是司機(jī)和調(diào)度員根據(jù)情況進(jìn)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?，F(xiàn)在有很多列車已經(jīng)有列車控制系統(tǒng)來(lái)代替司機(jī)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(jī)的水平的。因?yàn)榱熊嚳刂葡到y(tǒng)沒(méi)有人類隨機(jī)應(yīng)變的智能,對(duì)不確定性的事情很難進(jìn)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(gè)國(guó)家都在試圖研制一些高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng),但是這些控制系統(tǒng)都是來(lái)于傳統(tǒng)的列車控制系統(tǒng)理論,在一定程度上彌補(bǔ)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(jī)的列車控制系統(tǒng),就得讓人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)以及人的智能等在列車控制系統(tǒng)中體現(xiàn)出來(lái),也就是說(shuō)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(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多的不確定性和復(fù)雜性事件,傳統(tǒng)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)無(wú)法構(gòu)造智能化的列車運(yùn)行控制系統(tǒng),因此高速鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化一直沒(méi)有得到大的進(jìn)展。世界上各個(gè)國(guó)家都在研究鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù),但是都沒(méi)有什么新的突破,也沒(méi)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(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程智能建模,智能自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系等知識(shí),這些都與智能科學(xué)和技術(shù)有關(guān),對(duì)高速列車的智能控制和智能指揮理論和技術(shù)的研究會(huì)帶動(dòng)一大批涉及鐵路自動(dòng)化的和智能控制理論問(wèn)題的解決。

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

作者簡(jiǎn)介:

王候亮(1974-),男,工程師;李春林(1974-),男,工程師。