李漆

摘要：當(dāng)前科學(xué)技術(shù)對于機械工業(yè)的推動作用是不可小覷的，機電一體化技術(shù)作為該領(lǐng)域的重要技術(shù)在全球各國都得到了重視。隨著我國越來越多的城市興起了城市軌道交通的發(fā)展，我國城市軌道交通的機電一體化技術(shù)的發(fā)展日益成熟?；诖耍疚木统鞘熊壍澜煌ㄖ械臋C電一體化技術(shù)運用進行討論。

關(guān)鍵詞：城市軌道；機電一體化；售檢票系統(tǒng)；分布式控制系統(tǒng)

一、 概述

隨著計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，其在機械工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，隨之而來的即是機電一體化技術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)改變了機械工業(yè)的產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)等，同時也給其生產(chǎn)方式和管理系統(tǒng)帶來了較大的變化。城市軌道交通各系統(tǒng)設(shè)備的運行是一項綜合性比較強的工程， 需要列車控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)進行有效的配合， 才能實現(xiàn)列車的安全有效運行。而將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通工程中， 可以為城市軌道交通各車站提供智能控制、分布式調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)通信等各類服務(wù)， 實現(xiàn)城市軌道交通各系統(tǒng)設(shè)備高效聯(lián)動。

二、 城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)中的機電一體化技術(shù)應(yīng)用

城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)即AFC系統(tǒng)， 是由計算機中心控制整個票務(wù)系統(tǒng)的自動售票、檢票、收費等全過程， 從而實現(xiàn)城市軌道交通售票、檢票、計費、收費、統(tǒng)計、清分及對賬等各個環(huán)節(jié)的自動化、智能化。我國最早的城市軌道交通AFC系統(tǒng)是從國外引進的， 經(jīng)我國技術(shù)人員多年的自主研發(fā)， 并結(jié)合國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)的實際情況， 通過計算機技術(shù)、電子技術(shù)、射頻技術(shù)、信息技術(shù)等， 將現(xiàn)有的AFC系統(tǒng)與城市一卡通系統(tǒng)整合在一起。AFC系統(tǒng)可以自動識別一卡通， 從而達到安全、高效的自動售檢票， 極大地提高了各車站售票、檢票的效率， 更好地滿足城市軌道交通快速運行的需求。

城市一卡通主要通過非接觸式的IC卡識別， IC卡由IC芯片和感應(yīng)天線構(gòu)成， 當(dāng)乘客在進出站閘機上刷卡時， IC卡接收到閘機上的讀寫器即外部射頻感應(yīng)器發(fā)出的電磁波以后， 芯片感應(yīng)天線接收以后產(chǎn)生諧振， 并產(chǎn)生電壓驅(qū)動內(nèi)部IC芯片運行， 將接收到的數(shù)據(jù)信息存儲并傳輸?shù)介l機的讀寫器上。讀寫器讀取IC卡上的數(shù)據(jù)信息以后， 對IC卡數(shù)據(jù)信息進行解密和鑒權(quán)， 分析票卡是否合法有效。如果合法則用特定的算法對數(shù)據(jù)信息進行解密， 得到城市IC卡的數(shù)據(jù)信息；如果不合法， 則會發(fā)出相應(yīng)的警報。在整個過程中， AFC系統(tǒng)對乘客個人信息進行保密， 在閘機的讀寫器上只會顯示乘客的乘車金額和IC卡卡內(nèi)余額。

三、 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的機電一體化技術(shù)運用

城市軌道交通工程建設(shè)過程中， 通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)， 建立一個總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 并將其細(xì)化成為不同的子網(wǎng)， 利用這些子網(wǎng)將全線環(huán)網(wǎng)的交換機及相關(guān)的各專業(yè)終端設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)， 形成一個高度自動化聯(lián)動網(wǎng)絡(luò)。列車在運行過程中， 列車監(jiān)控系統(tǒng)對整個列車的狀態(tài)進行實時監(jiān)控的同時， 通過子網(wǎng)絡(luò)與其相關(guān)的各類設(shè)備設(shè)施進行數(shù)據(jù)交換。在列車到達相應(yīng)的車站時， 與之相關(guān)聯(lián)的指示燈會自動開啟， 站臺屏蔽門打開， 檢測系統(tǒng)接收到這些信號以后， 將信號傳遞到通風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)等車站設(shè)備設(shè)施中， 這些配套的設(shè)備設(shè)施自動進入到正常的運行模式， 從而確保車站的正常運營， 為廣大乘客提供更舒適、更便捷的乘坐體驗。

四、 城市軌道交通分布式控制系統(tǒng)中的機電一體化技術(shù)運用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 電力電子設(shè)備的集成化程度越來越高， 對控制軌道交通各類設(shè)備運行的中央計算機系統(tǒng)的要求也越來越高。將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)中， 就可以利用一臺中央計算機控制各車站不同列車和不同車站的計算機， 從而達到監(jiān)控所有列車的操作、管理、調(diào)配及各車站系統(tǒng)設(shè)備的運行情況， 也可通過分散分點的方式重點控制某一列車或某一臺系統(tǒng)設(shè)備的運行， 實現(xiàn)了列車及各系統(tǒng)設(shè)備的測、控、管等一體化的管理要求。

五、 城市軌道交通節(jié)能方面的機電一體化技術(shù)運用

當(dāng)軌道列車在隧道里高速運行時， 會產(chǎn)生強大的氣流， 這些氣流帶來大量的風(fēng)能。2009年， 北京建筑技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司的技術(shù)人員在北京五棵松、朝陽門、西直門、建國門四個地鐵站進行風(fēng)能測試， 發(fā)現(xiàn)地鐵列車運行的風(fēng)速在5～15m/s， 按照每天運行200班次計算， 每個班次的風(fēng)能持續(xù)時間在30s左右， 北京地鐵站臺之間的間距在1.2km， 在隧道雙側(cè)安裝風(fēng)輪， 并通過機電一體化技術(shù)， 將各個系統(tǒng)有效的整合在一起， 在兩個站臺之間一年的總發(fā)電量就可以達到96000W/k W時， 完全可以滿足一座小型地鐵站的照明需求， 這將極大降低車站的總用電量。

利用機電一體化技術(shù)可以有效地控制軌道列車運行速度、警示燈閃爍的時間， 當(dāng)列車到達人流量比較大的車站時， 設(shè)備按照正常運行， 如果車站的人流量比較少， 那么就減少警示燈閃爍的時間， 降低車站自動扶梯的運行速度， 以此達到節(jié)能的目的。

通風(fēng)空調(diào)是整個城市軌道交通工程消耗最大的系統(tǒng)設(shè)備， 主要由隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成。針對車站空調(diào)系統(tǒng)， 可以利用環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對車站、列車車廂等人流量大的場所進行溫度、濕度等參數(shù)的監(jiān)測， 并按照科學(xué)的控制策略對車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)， 以不同的模式運行， 達到節(jié)能的目的。

六、 小結(jié)

在未來的城市軌道交通機電一體化技術(shù)發(fā)展中，智能技術(shù)將使得各類機電產(chǎn)品的智能程度不斷提高， 機械設(shè)備模擬人的行為對列車進行控制和管理， 實現(xiàn)列車的無人駕駛技術(shù)。同時，機電一體化技術(shù)隨著新工藝、新材料的廣泛應(yīng)用， 使得各類機械零部件及電子元器件體積趨于微型化、輕量化。并通過各類應(yīng)用軟件及網(wǎng)絡(luò)傳輸， 使得龐大的城市軌道交通系統(tǒng)得到精確的控制。

總之，機電一體化技術(shù)這項綜合性很強的技術(shù)正適用于城市軌道交通這個大系統(tǒng)的要求。為了提高城市軌道交通的運力、降低成本， 并滿足乘客出行的需求， 未來應(yīng)對機電一體化技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用做更深入的研究和更多的嘗試。

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（作者單位：深圳達實智能股份有限公司）