虞金濤

【摘要】? ? 隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷提高，當(dāng)前我國(guó)不同類型的交通樞紐都在飛速發(fā)展。鐵路交通在不斷的發(fā)展過(guò)程中也逐漸向著四通八達(dá)的方向上發(fā)展，無(wú)論是鐵路的運(yùn)行速度還是密度都在不斷提升。在此背景下，鐵路交通在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電力的要求也逐漸提升，因此在鐵路電力工程建設(shè)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)用當(dāng)前比較先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路系統(tǒng)的自動(dòng)化控制以及遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)度，大幅度提升鐵路運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化與智能化水平。本文將主要分析鐵路工程自動(dòng)化控制的特點(diǎn)，并探討自動(dòng)化控制在鐵路電力工程建設(shè)中的應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】? ? 自動(dòng)化控制? ? 鐵路電力工程? ? 應(yīng)用研究

引言：

鐵路交通在近年來(lái)不斷的發(fā)展與完善的過(guò)程中，抓緊呈現(xiàn)出線長(zhǎng)、點(diǎn)多的特點(diǎn)，并且由于我國(guó)地理規(guī)模非常大，因此鐵路交通在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)行駛到地形復(fù)雜的區(qū)域中。因此給鐵路運(yùn)行過(guò)程中所需要的電力工程系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)帶來(lái)非常大的困難。一旦電力工程系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障問(wèn)題，那么將會(huì)消耗大量的人力物力才能夠使電力工程恢復(fù)功能。這種情況對(duì)于當(dāng)前我國(guó)鐵路發(fā)展?fàn)顟B(tài)來(lái)說(shuō)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前鐵路交通的實(shí)際發(fā)展需求。因此，為有效實(shí)現(xiàn)鐵路交通在運(yùn)輸過(guò)程中的安全、正點(diǎn)、快速以及舒適的這一發(fā)展目標(biāo)。應(yīng)在鐵路電力工程的建設(shè)與運(yùn)行過(guò)程中充分應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。

一、鐵路電力工程自動(dòng)化控制的特點(diǎn)

在鐵路電力工程建設(shè)過(guò)程中，自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)鐵路電力工程的要求相對(duì)較低，但對(duì)電力工程的整體運(yùn)行具有非常重要的意義。鐵路電力工程其最主要的職能是輔助鐵路交通順利運(yùn)行，因此在鐵路工程的自動(dòng)化系統(tǒng)中其主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等，通過(guò)以上多種自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路電力工程在運(yùn)行過(guò)程中的變配電所以及信號(hào)電源進(jìn)行智能化控制。在鐵路電力工程中，其主要的組成結(jié)構(gòu)為鐵路交通運(yùn)輸沿線的變電所、低壓配電網(wǎng)絡(luò)以及貫通線。自閉線等多個(gè)部分組成，該工程在運(yùn)行過(guò)程中最主要的功能是為鐵路交通沿線實(shí)現(xiàn)夜間照明、并滿足鐵路交通在運(yùn)輸過(guò)程中動(dòng)力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、交通信號(hào)以及高鐵內(nèi)部乘客在運(yùn)輸過(guò)程中所產(chǎn)生的電力需求。由可見(jiàn)，在鐵路電力工程在運(yùn)行過(guò)程中所應(yīng)用的電力自動(dòng)化技術(shù)其不僅涵蓋普通電力工程自動(dòng)控制技術(shù)的所有特點(diǎn)，并且還具備鐵路電力工程獨(dú)有的供電線路的距離非常長(zhǎng)，且負(fù)荷相對(duì)較低的特點(diǎn)。

二、自動(dòng)化控制在鐵路電力工程建設(shè)中的應(yīng)用策略

2.1案例分析

本文以我國(guó)某地一個(gè)鐵路電力工程系統(tǒng)為例。該鐵路是我國(guó)鐵路網(wǎng)中西南至華南路線的一個(gè)非常重要的交通樞紐，該鐵路的整個(gè)運(yùn)輸線路在日常運(yùn)行過(guò)程中承擔(dān)著我國(guó)多個(gè)城市的貨物運(yùn)輸。該鐵路的線路全場(chǎng)199.9km，鐵路全線共有車站8個(gè)。該鐵路的電力工程主要由沿線地變配電所、10千瓦電力貫通線路以及低壓配電網(wǎng)絡(luò)組成。在該電力工程運(yùn)行過(guò)程中為整個(gè)鐵力的沿線信號(hào)、通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及鐵路運(yùn)輸過(guò)程其他方面所需要的電力進(jìn)行服務(wù)。該電力工程在建設(shè)過(guò)程中加入了多個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，下面將對(duì)每個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.2調(diào)度自動(dòng)化控制系統(tǒng)

鐵路電力工程中的調(diào)度自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由調(diào)度自動(dòng)化主站，也被稱之為遠(yuǎn)程調(diào)動(dòng)主站（如圖1）。通信通道、站端系統(tǒng)及裝置等幾個(gè)重要結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在該自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，主要將電力調(diào)度中心設(shè)定在鐵路工程沿線中的供電段中，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電力工程中的每個(gè)供電環(huán)節(jié)進(jìn)行智能調(diào)度與監(jiān)控。在該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)度主站其所扮演的角色為整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)樞紐以及指揮中心。該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中最主要的職能是對(duì)站端系統(tǒng)以及其他相關(guān)設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的不同的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)處理與收集。在此過(guò)程中，該系統(tǒng)可為不同裝置提供相應(yīng)的人機(jī)交互結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的管理功能，并且會(huì)根據(jù)每個(gè)設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)出相應(yīng)的控制與調(diào)節(jié)命令，最終有效實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障處理以及遠(yuǎn)程調(diào)度的重要功能。

2.3配電所微機(jī)保護(hù)以及綜合自動(dòng)化

站端系統(tǒng)以及相關(guān)的設(shè)備裝置其主要指的是變配電所運(yùn)行過(guò)程所應(yīng)用的微機(jī)保護(hù)以及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。其中微機(jī)保護(hù)其主要運(yùn)用的設(shè)備為集配電保護(hù)、智能化監(jiān)控以及通信系統(tǒng)為一體的一個(gè)綜合裝置，整個(gè)系統(tǒng)有一體化裝置、集中組屏、自動(dòng)裝置、脈沖電度表、直流電源監(jiān)控單元等設(shè)備構(gòu)成。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行有效的連接，在連接過(guò)程中需要運(yùn)用5類雙絞線對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。在微機(jī)保護(hù)開(kāi)啟以后，變配電所內(nèi)部的自動(dòng)化控制系統(tǒng)可與鐵路交通中的車站中的自動(dòng)化運(yùn)行終端共同運(yùn)用一個(gè)通信通道，在其開(kāi)啟保護(hù)以后，系統(tǒng)將運(yùn)用光纜接到鐵路車站內(nèi)的以太網(wǎng)，在經(jīng)過(guò)2M環(huán)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)與調(diào)度自動(dòng)化主站實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通與通信工作。

變配電所在運(yùn)行過(guò)程中所應(yīng)用的綜合自動(dòng)化控制紫銅，其主要的職能是完成調(diào)度自動(dòng)化主站的相應(yīng)指令、保護(hù)方式字管理、保護(hù)投退、信號(hào)復(fù)歸、故障錄波、設(shè)備管理、與主站通信等功能。該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)與主站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)變配電所在運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)工作人員只需要對(duì)變配電所進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控即可，無(wú)需安排相應(yīng)的工作人員在變配電所進(jìn)行值班。在此需要注意的是，由于該條線路處于剛開(kāi)通試運(yùn)行的狀態(tài)，并且由于地形結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，因此鐵路交通在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)該條線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相對(duì)比較薄弱，因此在這一階段相關(guān)的配電所在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)安排相應(yīng)的工作人員對(duì)其進(jìn)行值班與協(xié)調(diào)，待整個(gè)鐵路交通電力工程中所有監(jiān)控功能都實(shí)現(xiàn)以后，且該條鐵路線路也具有了一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，這時(shí)方可將變配電所的管理改為遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)其主要由調(diào)度主站控制，通過(guò)在鐵路交通線路的各個(gè)位置上安裝當(dāng)前最先進(jìn)的視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將視頻監(jiān)控設(shè)備收集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到調(diào)度主站中。在此過(guò)程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所運(yùn)用的編碼格式為 H264 。并且其主要的運(yùn)行職能是對(duì)鐵路交通進(jìn)行視頻調(diào)度，對(duì)鐵路交通的運(yùn)輸沿線以及電力工程中的相關(guān)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將自己所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄像、制作周圍環(huán)境的電子地圖，對(duì)周圍交通環(huán)境的監(jiān)控以及在出現(xiàn)突發(fā)事件的報(bào)警等功能。在監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度主站進(jìn)行通信的過(guò)程中，其主要是運(yùn)用2M點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)（如圖2）。其中監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè)前端設(shè)備都是由一臺(tái)相應(yīng)的錄像機(jī)、攝像機(jī)以及不同類型的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備構(gòu)成。在變配電所中的視頻監(jiān)控則是由1臺(tái) DVR、5 臺(tái)攝像機(jī)以及若干傳感器以及相應(yīng)的報(bào)警器組成，使其能夠?qū)ψ兣潆娬镜倪\(yùn)行過(guò)程以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面檢測(cè)。在高壓室內(nèi)設(shè)置2組可控槍機(jī)，控制室一臺(tái)即可，在室外需要設(shè)置2臺(tái)一體化智能快球。

1.視頻系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)之間的接口。視頻系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化之間的接口其主要運(yùn)用的是主站接口方式，在兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接過(guò)程中，需將兩個(gè)系統(tǒng)之間安裝一個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)的路由器，方能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的順利對(duì)接。使兩個(gè)系統(tǒng)能夠在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換。在兩個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，兩個(gè)系統(tǒng)需具備一定的協(xié)同能力，使兩個(gè)系統(tǒng)共同協(xié)作完成以下功能：視頻系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)將周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并形成相應(yīng)的視頻圖像數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度主站。調(diào)度主站在收到數(shù)據(jù)信息以后，可實(shí)現(xiàn)同屏顯示相應(yīng)的視頻畫面，并且一旦鐵路沿線的交通環(huán)境出現(xiàn)應(yīng)急事故，那么視頻監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)及時(shí)將報(bào)警信息傳統(tǒng)到調(diào)度主站中，在調(diào)度主站收到報(bào)警信息以后，工作人員將第一時(shí)間進(jìn)行處理。另一方面，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可將相應(yīng)的遙控指令傳輸至視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并能夠?qū)σ曨l監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，如切換視頻畫面，更換視頻角度等等。

2. IP調(diào)度電話。IP調(diào)度電話其主要是以 VoIP 技術(shù)為載體的電力調(diào)度電話交換系統(tǒng)，這類電話交換系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中將傳統(tǒng)調(diào)度電話運(yùn)行中所產(chǎn)生的缺點(diǎn)全部規(guī)避。在其運(yùn)用過(guò)程中體現(xiàn)出了十分靈活的組網(wǎng)功能，并且在節(jié)點(diǎn)擴(kuò)充功能上也表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，在其對(duì)該設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的環(huán)節(jié)也非常簡(jiǎn)單有效?？蓪?shí)現(xiàn)運(yùn)用簡(jiǎn)單的路由技術(shù)來(lái)完成相對(duì)比較復(fù)雜的呼叫迂回，主備用切換等多種撥號(hào)功能。

3.通信方案。在監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，由于該系統(tǒng)需要將所拍攝的視頻信息傳輸?shù)秸{(diào)度主站，由于視頻數(shù)據(jù)較大，因此對(duì)寬帶的要求相對(duì)較高。在此背景下，可將鐵路電力工程中所需要的遠(yuǎn)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以及視頻通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分別設(shè)置。其中，遠(yuǎn)動(dòng)終端通信網(wǎng)絡(luò)在設(shè)置過(guò)程中。車站STU、FTU、調(diào)度電話以及變配電所運(yùn)用的自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)用2M數(shù)字環(huán)網(wǎng)，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)則需要運(yùn)用2M數(shù)字專線。在其運(yùn)行過(guò)程中。需要運(yùn)用相應(yīng)型號(hào)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成IP協(xié)議，使調(diào)度自動(dòng)化控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)形成專門的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。另一方面，在鐵路車站中運(yùn)用的通信系統(tǒng)需音樂(lè)工業(yè)以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)通信交換機(jī)在選擇的過(guò)程中，也需要運(yùn)用以太網(wǎng)交換機(jī)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鐵路電力工程在建設(shè)過(guò)程中，運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)，能夠切實(shí)降低電力工程的運(yùn)行強(qiáng)度，提升電力生產(chǎn)與運(yùn)輸效率。使其在發(fā)展過(guò)程中能夠適應(yīng)鐵路交通的井噴式發(fā)展局面，為我國(guó)社會(huì)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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