范磊

(中國(guó)神華神朔鐵路分公司培訓(xùn)中心,陜西榆林 719300)

基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)探析

范磊

(中國(guó)神華神朔鐵路分公司培訓(xùn)中心,陜西榆林 719300)

我國(guó)是一個(gè)貨運(yùn)密度大、幅員遼闊的國(guó)家,重載列車(chē)運(yùn)輸在解決節(jié)省工程投資、運(yùn)能不足、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過(guò)將基于無(wú)線(xiàn)通信的同步控制應(yīng)用在重載列車(chē)中,既能夠保證重載列車(chē)的安全,又能夠提高重載列車(chē)的運(yùn)輸效率。因此,基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)成為社會(huì)各界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。文章針對(duì)基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)進(jìn)行了探析,以供參考。

無(wú)線(xiàn)通信 重載列車(chē) 同步控制技術(shù)

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，列車(chē)作為帶便當(dāng)今世界鐵路運(yùn)貨先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一，同樣的得到迅速的發(fā)展?；跓o(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，對(duì)保證重載列車(chē)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行具有非常重要的作用。但是，目前我國(guó)無(wú)線(xiàn)通信的同步控制技術(shù)并沒(méi)有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，依然依靠國(guó)外引進(jìn)，該種引進(jìn)的技術(shù)不僅和國(guó)產(chǎn)重載列車(chē)的兼容性差，性?xún)r(jià)比也相對(duì)較低，并不能很好的滿(mǎn)足過(guò)低列車(chē)的實(shí)際應(yīng)用需求，因此，展開(kāi)基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)的研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)探析

基于無(wú)線(xiàn)通信的同步控制技術(shù)指的是組合列車(chē)以選通信的方式傳輸主控機(jī)車(chē)的狀態(tài)信息、操作命令與應(yīng)答，以此實(shí)現(xiàn)主控機(jī)車(chē)對(duì)從空機(jī)車(chē)的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)同步控制。想要分析基于無(wú)線(xiàn)通信的同步控制技術(shù)的特點(diǎn)，其前提是機(jī)車(chē)分布在列車(chē)的不同位置，然后討論組合列車(chē)動(dòng)力分散對(duì)比與傳統(tǒng)列車(chē)動(dòng)力集中的優(yōu)越性，并探路機(jī)車(chē)同步控制與不同步控制的優(yōu)越性，評(píng)價(jià)縱向沖動(dòng)、縱向力、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離等為控制優(yōu)越性的指標(biāo)，以此分析基于無(wú)線(xiàn)通信的同步控制技術(shù)的優(yōu)越性。

(1)基于無(wú)線(xiàn)通信的同步控制列車(chē)的性能分析?？v向車(chē)鉤力、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離等是評(píng)價(jià)列車(chē)性能的重要指標(biāo)，其中制動(dòng)時(shí)間Tb包括了有效時(shí)間Te和空走時(shí)間Tk;制動(dòng)距離Sb包括了有效距離Se與空走距離Sk。計(jì)算公式分別表現(xiàn)為：

公式中v0、v1、v2分別代表了制動(dòng)初速度、速度間隔的初速度以及速度間隔的終速，單位為km·h-1，θ變式換算制動(dòng)率;Ψ變式閘瓦的換算摩擦系數(shù);n表示列車(chē)編組輛數(shù);w0表示列車(chē)的運(yùn)行阻力因數(shù)，單位為N·kN-1。針對(duì)傳統(tǒng)編組列車(chē)與無(wú)線(xiàn)同步控制組合列車(chē)進(jìn)行比較，根據(jù)公式1和公式2可知，無(wú)線(xiàn)同步控制編組列車(chē)能夠降低牽引車(chē)輛數(shù)以及速差，進(jìn)而降低空走距離以及空走時(shí)間，從而減少制動(dòng)距離以及制動(dòng)時(shí)間，顯著的改善重載列車(chē)的制動(dòng)性能。

(2)同步控制系統(tǒng)的關(guān)鍵控制模式。重載列車(chē)同步控制系統(tǒng)主要包括安全導(dǎo)向子系統(tǒng)、故障診斷子系統(tǒng)、同步控制子系統(tǒng)以及無(wú)線(xiàn)通信及傳輸子系統(tǒng)。同步控制系統(tǒng)的關(guān)鍵控制模式表現(xiàn)為：位于重載列車(chē)最前端的機(jī)車(chē)為主控機(jī)車(chē)，其他機(jī)車(chē)都是從控機(jī)車(chē)，兩節(jié)機(jī)車(chē)通過(guò)制動(dòng)軟管和過(guò)重聯(lián)線(xiàn)連接，同時(shí)為了保證機(jī)車(chē)的安全，中間放置貨車(chē)的兩臺(tái)機(jī)車(chē)的距離不能小于300m，其控制原理是用無(wú)線(xiàn)通信的方式與機(jī)車(chē)構(gòu)建通信橋梁，然后用無(wú)線(xiàn)通信的方式進(jìn)行控制信息的傳輸，并以無(wú)線(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多多臺(tái)機(jī)車(chē)動(dòng)力分布的制動(dòng)控制以及同步牽引。無(wú)線(xiàn)牽引控制狀態(tài)下，由主控機(jī)車(chē)根據(jù)同步控制系統(tǒng)的指令，再結(jié)合機(jī)車(chē)的實(shí)際運(yùn)行狀況，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)出相應(yīng)的控制命令，由各個(gè)從控機(jī)車(chē)接收主控機(jī)車(chē)的控制命令進(jìn)行制動(dòng)或者牽引。此外，無(wú)線(xiàn)通信還能及時(shí)的反饋機(jī)車(chē)的狀態(tài)信息以及故障信息，根據(jù)相應(yīng)的信息進(jìn)行列車(chē)的安全導(dǎo)向以及故障診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)重載列車(chē)的優(yōu)化控制，達(dá)到安全運(yùn)行的目的。

(3)列車(chē)無(wú)線(xiàn)同步傳輸?shù)膶?shí)時(shí)控制。無(wú)線(xiàn)同步控制重載列車(chē)安全運(yùn)行的前提條件是保證列車(chē)的安全運(yùn)行品質(zhì)，因此需要重載列車(chē)運(yùn)行中各個(gè)機(jī)車(chē)具有均衡的牽引力，盡可能的降低縱向作用力，進(jìn)而提供良好的制動(dòng)品質(zhì)。列車(chē)無(wú)線(xiàn)同步傳輸?shù)膶?shí)時(shí)路由控制主要從以下幾個(gè)方面入手：首先，選擇機(jī)車(chē)無(wú)線(xiàn)通信方式，主控機(jī)車(chē)和從控機(jī)車(chē)之間需要進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交換，無(wú)線(xiàn)通信傳輸?shù)馁|(zhì)量直接關(guān)系到重載列車(chē)的縱向沖動(dòng)、制動(dòng)以及牽引，目前，基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制的傳輸方式通常采用接觸網(wǎng)感應(yīng)傳輸方式和3G、GSM式專(zhuān)網(wǎng)寬帶傳輸方式;其次，實(shí)際線(xiàn)路測(cè)試，通過(guò)分析重載列車(chē)同步控制的應(yīng)用要求，采用合適的無(wú)線(xiàn)通信頻段，例如450MHz、800MHz無(wú)線(xiàn)通信頻段等，無(wú)線(xiàn)通信測(cè)試在機(jī)車(chē)和加掛的實(shí)驗(yàn)車(chē)之間進(jìn)行，將測(cè)試裝備分別安裝在實(shí)驗(yàn)車(chē)以及機(jī)車(chē)上;再者，同步控制無(wú)線(xiàn)通信的實(shí)時(shí)性確定，根據(jù)重載機(jī)車(chē)同步性的內(nèi)涵，保證各個(gè)機(jī)車(chē)之間信息的傳輸是同時(shí)、無(wú)縫的，然后在保證重載列車(chē)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，保證機(jī)車(chē)傳輸以及獲取的驅(qū)動(dòng)信息、同類(lèi)數(shù)據(jù)信息、激勵(lì)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息等的完整性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)重載機(jī)車(chē)無(wú)線(xiàn)同步控制的以下功能：立車(chē)優(yōu)化操作控制、安全導(dǎo)向與故障診斷、機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸、機(jī)車(chē)同步制動(dòng)與牽引控制等。

(4)重載列車(chē)無(wú)線(xiàn)同步控制的預(yù)警以及安全導(dǎo)向。重載列車(chē)的無(wú)線(xiàn)同步控制系統(tǒng)是一個(gè)大型、非線(xiàn)性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，因此列車(chē)在同步運(yùn)行過(guò)程中的故障是不可避免的，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，發(fā)出預(yù)警信號(hào)并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理是保證重載列車(chē)安全、高效運(yùn)行的前提。重載列車(chē)無(wú)線(xiàn)同步控制的故障診斷方法包括專(zhuān)家系統(tǒng)、人工智能、邏輯推理以及邏輯判斷等，目前最常用的重載列側(cè)無(wú)線(xiàn)同步控制故障診斷以及安全導(dǎo)向方法為故障語(yǔ)境專(zhuān)家知識(shí)系統(tǒng)，根據(jù)故障的因果性、隨機(jī)性、規(guī)律性、潛伏性、再現(xiàn)性，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警并發(fā)出相關(guān)信息，及時(shí)的采取措施進(jìn)行處理。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸?shù)暮诵年P(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)無(wú)線(xiàn)同步控制系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)通信手段控制不同位置的機(jī)車(chē)進(jìn)行同步運(yùn)行，對(duì)保證重載列車(chē)的安全、高效運(yùn)行具有非常重要的作用。

[1]李蔚.重載列車(chē)機(jī)車(chē)無(wú)線(xiàn)重聯(lián)同步控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[M].中南大學(xué),2012(5).

[2]郭其一,陳琳芝,黃世澤等.基于無(wú)線(xiàn)通信的重載列車(chē)同步控制技術(shù)研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,41(2)：243-246.

[3]魏偉,張東芹,張軍.重載列車(chē)縱向沖動(dòng)機(jī)理及參數(shù)影響[J].連交通大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(1)：1.