鐵路電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著我國(guó)鐵路尤其是高速鐵路開(kāi)行規(guī)模和覆蓋范圍的持續(xù)增加，自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且發(fā)揮的作用也越來(lái)越關(guān)鍵。在當(dāng)前鐵路運(yùn)行規(guī)模、速度的精度、要求不斷提高的情況下，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用面臨的需求也在逐步提高，這就要求深化對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中的應(yīng)用研究，以保證技術(shù)的先導(dǎo)性。文章在分析自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的重要性的基礎(chǔ)上，就自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行介紹分析，以明確自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中的應(yīng)用方向和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；鐵路；電氣工程；應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)泛指在人類生產(chǎn)、生活和管理活動(dòng)中應(yīng)用的一種憑借技術(shù)裝置減少人工干預(yù)，進(jìn)而達(dá)到提高效率、效益和效果的先進(jìn)技術(shù)。從內(nèi)涵上來(lái)講，自動(dòng)化技術(shù)是包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)內(nèi)容在內(nèi)的一系列技術(shù)的綜合體，是現(xiàn)代化技術(shù)中的典型代表。在自動(dòng)化技術(shù)的眾多內(nèi)容中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制是自動(dòng)化技術(shù)的核心所在，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能的關(guān)鍵。近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路尤其是高速鐵路建設(shè)工程數(shù)量和規(guī)模的持續(xù)提高，自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程發(fā)展中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，而關(guān)于自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中的應(yīng)用研究也成為適應(yīng)現(xiàn)代化鐵路建設(shè)的科學(xué)策略。

1.鐵路電氣工程中經(jīng)常涉及的自動(dòng)化技術(shù)

就目前鐵路電氣工程建設(shè)與運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)看，經(jīng)常涉及和使用的自動(dòng)化技術(shù)主要有電力自動(dòng)化技術(shù)、測(cè)控終端技術(shù)、通信技術(shù)、鐵路電氣線路自動(dòng)化技術(shù)等，其技術(shù)模式和功能可以概括為以下幾方面。

1.1電力自動(dòng)化技術(shù)

電力自動(dòng)化技術(shù)主要應(yīng)用于電力機(jī)車的供電系統(tǒng)，功能在于對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)供電系統(tǒng)中的變電所、接觸網(wǎng)回路、電力機(jī)車等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。例如，電力自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)控設(shè)備對(duì)變電所內(nèi)的輸入、輸出回路的功率因素、線電壓、電流等信息進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并將檢測(cè)信息通過(guò)通信系統(tǒng)上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。同時(shí)，當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出系統(tǒng)異常的情況時(shí)，監(jiān)控管理軟件可以自動(dòng)分析故障產(chǎn)生的原因，并快速找到問(wèn)題所在，借助相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，調(diào)整參數(shù)或控制回路通斷，進(jìn)而縮短故障處置時(shí)間和成本。

1.2測(cè)控終端技術(shù)

作為鐵路電氣工程中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)比較突出的自動(dòng)化技術(shù)類型，測(cè)控終端技術(shù)是通過(guò)遠(yuǎn)程測(cè)控終端機(jī)來(lái)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行信息的采集、控制、傳輸、存儲(chǔ)，并根據(jù)鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行壓力對(duì)主站、子站的需求進(jìn)行自動(dòng)化的分配。當(dāng)然，在功能上，測(cè)控終端技術(shù)還有自動(dòng)檢測(cè)故障的功能，一旦鐵路系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障，測(cè)控終端就會(huì)自動(dòng)將故障進(jìn)行有效的隔離，確保整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性。再者，測(cè)控終端技術(shù)支持下的終端設(shè)備具有良好的穩(wěn)定性，受外界因素的影響比較小，這對(duì)于處于惡劣天氣狀態(tài)下的鐵路正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)無(wú)疑是最為可靠和安全的。

1.3通信技術(shù)

通信技術(shù)是將信息從一個(gè)點(diǎn)傳送到另外一個(gè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息交互與反饋的自動(dòng)化技術(shù)類型。在快速發(fā)展的自動(dòng)化技術(shù)中，通信技術(shù)發(fā)揮的是基礎(chǔ)和關(guān)鍵作用，也是保證鐵路運(yùn)行速度持續(xù)穩(wěn)定提高的重點(diǎn)技術(shù)所在。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，以光導(dǎo)纖維為載體的通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用愈加普遍，而這也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)在長(zhǎng)距離運(yùn)行環(huán)境中有效應(yīng)用的重要保證。

1.4鐵路電氣線路自動(dòng)化技術(shù)

鐵路電氣自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鐵路電氣線路自動(dòng)化的技術(shù)類型，其在內(nèi)容上主要包括遠(yuǎn)程監(jiān)控線路分段開(kāi)關(guān)、故障信息記錄、定位故障地點(diǎn)3項(xiàng)。作為鐵路電力調(diào)度系統(tǒng)的下屬系統(tǒng)，鐵路電氣線路系統(tǒng)是對(duì)鐵路電力線路故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位，及時(shí)進(jìn)行故障隔離、遠(yuǎn)程控制的重要手段。在實(shí)際的鐵路電力調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行中，鐵路電氣線路自動(dòng)化技術(shù)可以保障電氣線路系統(tǒng)的故障產(chǎn)生在一定的范圍內(nèi)，并對(duì)故障進(jìn)行定位，大大提升了故障排查的效率，節(jié)省了故障處理的時(shí)間。在應(yīng)用方面，鐵路電氣線路自動(dòng)化技術(shù)主要應(yīng)用于短路故障和遠(yuǎn)程遙控，其中對(duì)短路故障的處理主要有兩種方式：當(dāng)通信信道良好時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，對(duì)故障發(fā)生區(qū)域進(jìn)行隔離，對(duì)其他區(qū)域恢復(fù)供電；當(dāng)通信信道斷開(kāi)或者沒(méi)有建設(shè)的情況下，主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制，用電壓-時(shí)間的控制方式對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離。

2.優(yōu)化自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的策略

隨著我國(guó)鐵路系統(tǒng)尤其是高速鐵路系統(tǒng)的逐步建設(shè)和完善，自動(dòng)化技術(shù)面臨的技術(shù)和功能需求正在發(fā)生明顯的變化。在這樣的情況下，鐵路部門要根據(jù)電氣工程建設(shè)和運(yùn)行的實(shí)際情況，采取科學(xué)合理的自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用措施，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)發(fā)展變化的需求。具體來(lái)說(shuō)，要從以下4個(gè)方面做好自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。

2.1優(yōu)化鐵路電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在鐵路電氣工程項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，鐵路部門要根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建符合實(shí)際鐵路施工和運(yùn)行需要的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以保證設(shè)備控制和技術(shù)監(jiān)管等方面的功能系統(tǒng)能夠被納入到統(tǒng)一的管控體系中，充分保證電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)，并對(duì)系統(tǒng)中分散、孤立的電氣設(shè)備進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。同時(shí)，為保證鐵路電氣工程運(yùn)行中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的持續(xù)優(yōu)化，鐵路部門要對(duì)信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行及時(shí)的梳理、更新，去除冗余的系統(tǒng)設(shè)置，保證系統(tǒng)信息處理的高效性、穩(wěn)定性。

2.2注重鐵路電氣工程專屬自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

雖然自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容比較豐富，但并不是所有的技術(shù)都適合鐵路電氣工程。因此，要堅(jiān)持自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的鐵路電氣工程范疇，以鐵路電氣工程建設(shè)和運(yùn)行為參考開(kāi)發(fā)和應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，確保自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的實(shí)效性和目標(biāo)性。同時(shí)，鐵路電氣工程建設(shè)中的自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用要保持足夠的開(kāi)放性和持續(xù)性，既能夠從相關(guān)領(lǐng)域自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)中汲取新思想、新方法，也能夠根據(jù)自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的實(shí)際情況開(kāi)發(fā)更好的自動(dòng)化技術(shù)。

2.3完善電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

保障電力設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠、穩(wěn)定是鐵路電氣工程建設(shè)的重點(diǎn)，也是自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)。為發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)方面的優(yōu)勢(shì)，鐵路部門要借助網(wǎng)路技術(shù)對(duì)高壓供電、變電站、接觸網(wǎng)、電力機(jī)車的整個(gè)電路回路進(jìn)行有效的監(jiān)控管理。例如，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)中的高壓設(shè)備進(jìn)行線電壓、相電壓的監(jiān)測(cè)與控制，確保電力自動(dòng)化系統(tǒng)能夠更好地發(fā)現(xiàn)和解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電站的電力設(shè)備數(shù)量和種類變得越來(lái)越多、結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，基于此，為保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，鐵路部門要投入大量的資金、人力、物力來(lái)支持電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)。同時(shí)，要加大科研經(jīng)費(fèi)的投入，保證鐵路電氣工程中電力系統(tǒng)的電力設(shè)備運(yùn)行的有效性。

2.4完善鐵路通信網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)

遠(yuǎn)程遙控是自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的重要體現(xiàn)，也是彰顯自動(dòng)化技術(shù)鐵路電氣工程應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的重要方面。然而，該項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的前提和基礎(chǔ)是通信網(wǎng)絡(luò)足夠完善，即通信網(wǎng)絡(luò)能夠滿足鐵路電氣線路中故障監(jiān)測(cè)的需要。在上述分析中明確，當(dāng)通信信道斷開(kāi)或者沒(méi)有建設(shè)的情況下，主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制的方式對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，這就突出了通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在鐵路電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面的基礎(chǔ)性作用。因此，為保證自動(dòng)化技術(shù)的充分應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)不斷完善鐵路通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)建構(gòu)更加完備、發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)支持自動(dòng)化技術(shù)的廣泛、有效應(yīng)用。

3．結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)作為鐵路電氣工程建設(shè)與運(yùn)行中的重要技術(shù)類型，在保證鐵路電氣工程建設(shè)精準(zhǔn)性和運(yùn)行科學(xué)性等方面發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。面對(duì)持續(xù)提高的鐵路電氣工程建設(shè)要求，鐵路部門除了要關(guān)注自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)情況以外，還要根據(jù)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行必要的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，使自動(dòng)化技術(shù)在推動(dòng)鐵路電氣工程發(fā)展方面的優(yōu)勢(shì)功能得到切實(shí)發(fā)揮。當(dāng)然，隨著鐵路電氣工程建設(shè)規(guī)模和進(jìn)度的持續(xù)推進(jìn)，自動(dòng)化技術(shù)在鐵路電氣工程中應(yīng)用的逐步推廣，加大自動(dòng)化新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也將是鐵路電氣工程建設(shè)中的重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

作者：劉晉武 單位：中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司北京電氣化公司