地鐵車輛智能化關鍵技術研究及應用

展茂利

摘要：隨著地鐵交通應用的不斷深入，其安全性受到越來越多的重視，越來越多的智能疏散指令系統(tǒng)被逐步討論和應用。本文結合現(xiàn)有地鐵列車運行環(huán)境、容易發(fā)生的事故類型以及現(xiàn)有的傳統(tǒng)疏散指令系統(tǒng)。智能制造、智能生產、智能工廠、智能產品也將引領城市軌道交通建設和運營向信息化、智能化方向發(fā)展。

關鍵詞：地鐵車輛；智能化；技術

1前言

信息化與工業(yè)化的融合一直是中國新工業(yè)革命時期工業(yè)發(fā)展的既定政策。城市軌道交通一體化是建立城市軌道交通信息集成系統(tǒng)。在工業(yè)4.0時代，構建地鐵智能信息集成系統(tǒng)。智能地鐵的建設不應該是一個空洞的概念，而應該是一個信息深度融合、低自動化的系統(tǒng)。智能信息集成系統(tǒng)，應該建在地鐵上。因此，本文將明確闡述城市軌道交通智能信息集成系統(tǒng)的體系結構和城市軌道交通運營的智能技術內涵。

2工業(yè)4.0及其核心系統(tǒng)與系統(tǒng)集成技術

現(xiàn)代工業(yè)已進入工業(yè)4.0時代。最重要的特征是產業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+產業(yè)。在這個時候，互聯(lián)網(wǎng)包括物聯(lián)網(wǎng)（IoT：物聯(lián)網(wǎng)）和互聯(lián)網(wǎng)服務（IoS：服務互聯(lián)網(wǎng)）。通過價值網(wǎng)絡實現(xiàn)水平集成；端到端工程數(shù)字集成、垂直集成和網(wǎng)絡制造系統(tǒng)集成構建了一個核心系統(tǒng)——信息物理系統(tǒng)（CPS），也稱為智能信息集成系統(tǒng)。4.0產業(yè)的核心是四個“智能”的實現(xiàn)通過CPSIoT和Io美國支持充分利用信息通信技術和網(wǎng)絡空間的虛擬系統(tǒng)，實現(xiàn)信息物理系統(tǒng)和制造業(yè)實現(xiàn)情報的變換。四智能是：首先，通過價值網(wǎng)絡水平集成實現(xiàn)全球智能制造。第三，實現(xiàn)智能生產線。第四，生產源源不斷的智能工業(yè)產品。在城市軌道交通領域，它是指從自動化和信息向智能化的轉變，而智能地鐵或智能地鐵的實現(xiàn)，意味著地鐵智能信息集成系統(tǒng)的構建。

3新型智能疏散指示系統(tǒng)設計

3.1結構

該系統(tǒng)由探測單元、信號收發(fā)單元、顯示單元和指示單元四個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)由相應的傳感器和處理器組成。煙霧傳感器，均勻安裝在每節(jié)車廂的前中后部位。速度傳感模塊，由安裝在地鐵變速箱齒輪上的轉速傳感器上，用來檢測列車的行駛速度。地形探測傳感模塊，由安裝在列車車頭的紅外傳感器和安裝在列車中的陀螺儀傳感器構成，用來探測列車行駛的地形狀況。信號收發(fā)單元作為中央處理器安裝在列車駕駛室內。顯示單元安裝在列車調度室內，指示單元安裝在各個車廂的開門處。

3.2工作原理及特點

列車發(fā)生事故時，探測單元檢測列車發(fā)生的事故的位置，發(fā)生事故的類型（火災或者堵塞等），以及事故所在地地形情況，并通過信號收發(fā)單元對事故類型和周圍環(huán)境進行綜合分析，最后通過指示單元發(fā)出指示燈方向。該系統(tǒng)的特點在于車內指示疏散方向，解決了由于火災定位不準而采取列車長度區(qū)間疏散指示燈關閉的問題；能夠指示適合不同年齡乘客的逃生路線。

3.3各模塊具體功能

一種地鐵智能疏散系統(tǒng)，包括：探測單元、信號收發(fā)、顯示單元和指示單元。探測單元通過信號總線與信號收發(fā)單元連接，信號收發(fā)單元通過信號總線連接信號顯示單元和疏散指示單元。所述探測單元，包括：煙霧傳感器、速度傳感模塊、地形探測傳感模塊和編碼控制模塊，所述煙霧傳感器，用于探測列車上失火源的位置；所述速度傳感模塊，用于探測列車的行駛速度；所述地形探測傳感模塊，用于探測列車周圍的地形；所述編碼控制模塊，用于對煙霧傳感器、速度傳感模塊和地形探測傳感模塊探測的信號進行轉換。信號發(fā)送接收單元，包括：總線收發(fā)模塊、信息采集控制模塊和信息分析處理模塊，所述總線收發(fā)模塊，用于接收和發(fā)送信號；所述信息采集控制模塊，用于將總線收發(fā)模塊傳輸來的信號轉化為信號發(fā)送接收單元可識別的信號；所述信息分析處理模塊，用于對信息采集控制模塊傳輸來的信息進行分析處理。顯示單元，包括：中央處理器和顯示裝置，所述中央處理器，用于將信號處理成圖像和文字的形式；所述顯示裝置，用于將列車信息顯示給調度中心的工作人員，所述疏散指示單元，包括：指示驅動模塊、指示燈，所述指示驅動模塊，用于接收指令信號并將指示信息傳輸?shù)街甘緹?，驅動指示燈亮起，該指示燈不僅僅能夠指示方向。

3.4系統(tǒng)工作線路

當列車發(fā)生火災事故時，裝在各個車廂的煙霧傳感模塊首先檢測到煙霧將信息發(fā)送給信號首發(fā)單元處理，經(jīng)信息處理，確定最先檢測到煙霧發(fā)生的傳感器所在地點為火源地點，并將該信息傳遞給顯示單元，呈現(xiàn)在機車調度室的顯示屏上，告知火災的具體位置；同時信息也會進一步被處理發(fā)送到指示單元控制指示燈亮起，以火源為中心分別向兩邊指示疏散方向，同時配合先前的送風系統(tǒng)共同工作。

當列車發(fā)生堵塞事故時，首先由速度傳感模塊檢測到列車在區(qū)間內速度變?yōu)榱?，同時地形探測模塊也時時保持接收地形信息，此時將信息傳給信號收發(fā)單元進行處理，經(jīng)信息處理后通過顯示單元顯示車輛故障的位置，并將指示信息傳給指示單元。指示原則為，當故障區(qū)間沒有斜坡時指示燈以列車對稱向兩側指示疏散，當故障區(qū)間有斜坡時，經(jīng)過指示驅動模塊處理指示老人、兒童向非斜坡一側疏散，其他人沿斜坡疏散。

4地鐵運營需求分析及其智能化

4.1地鐵的傳統(tǒng)運營管理可以分為三部分：客運列車運營和管理：主要是列車的運行和調度指揮，以及行車安全與準時點的信號控制管理。列車運行管理主要由信號系統(tǒng)和列車調度系統(tǒng)支持。議會車站管理及設備運行管理：主要負責車站秩序管理、客票管理、安全管理，確保旅客上下車的安全、準時，避免車站事故的發(fā)生。自動化設備運行管理：主要是機電設備管理，主要是地下站的供電系統(tǒng)和通風空調系統(tǒng)。車站管理和設備運行管理是在列車運行管理和機電設備監(jiān)控系統(tǒng)等各專業(yè)子系統(tǒng)集成信息的基礎上實現(xiàn)的。在運行中，為了保證乘客的安全、列車的有效運行和設備的正常運行，需要對地鐵的各個方面進行監(jiān)控和管理，主要是通過建設地鐵自動化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)。

4.2地鐵運營和管理有四個基本目標：安全、穩(wěn)定的列車運行；提高地鐵運行效率；良好的機電設備操作；客運服務是完美的。在工業(yè)4.0時代，需要在線路水平和線路網(wǎng)絡水平上實現(xiàn)操作規(guī)劃和調整的智能化管理，實現(xiàn)安全高效的運行。在大數(shù)據(jù)的支持下，地鐵運行要大大改善，確保節(jié)能環(huán)保。優(yōu)化了機電設備的運行狀態(tài)，有效地支持了操作，保護了生態(tài)環(huán)境。人性化服務將達到更高的智能化水平，與智慧城市的公民旅游服務相協(xié)調。將地鐵運行的四個目標都實現(xiàn)智能化，達到更高的水平。

地鐵的基本運行狀態(tài)包括正常運行、異常運行和應急運行。地鐵運行是在這三種情況下，保證人員和設備的安全，提高人性化服務水平，提高地鐵運行效率。這就要求智能信息集成系統(tǒng)在上述三種運行條件下，能夠協(xié)調各專業(yè)實現(xiàn)目標，實現(xiàn)智能化操作。智能信息集成系統(tǒng)是基于線級的，在OCC中實現(xiàn)智能線的操作和管理。智能信息集成系統(tǒng)的核心是一個全線網(wǎng)絡調度和指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)了整個城市整個網(wǎng)絡的智能調度和管理。整個城市地鐵系統(tǒng)的管理智能是通過整個網(wǎng)絡的管理和決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)的。

5結束語

智能地鐵通過地鐵智能信息集成系統(tǒng)，即地鐵CPS系統(tǒng)的水平集成技術，實現(xiàn)與智能城市功能的合作，使智能地鐵成為智能城市中最阿有效、最智能的部分。

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