新型城市轨道交通道岔电气控制系统探索

新型城市轨道交通道岔电气控制系统探索

薄祥瑞

苏州轨道交通运营有限公司  江苏苏州  215000

摘要：本文旨在探索新型城市轨道交通道岔电气控制系统的设计与应用。通过深入研究现有道岔控制系统的不足，提出了一套基于智能化和自动化技术的改进方案。该系统采用先进的控制算法与传感器技术，实现了道岔状态实时监测、故障预警及远程控制等功能，有效提升了城市轨道交通的安全性与运营效率。本文还详细阐述了系统架构、关键技术及实施效果，为城市轨道交通道岔电气控制系统的升级与改造提供了有益的参考。

关键词：城市轨道交通；道岔电气控制系统；智能化；自动化技术

随着城市化的快速发展，城市轨道交通作为城市公共交通的核心部分，其运行的安全性和效率越来越受到公众的重视。道岔是轨道交通线路中的关键设备，道岔电气控制系统性能的好坏直接影响列车的运行稳定与安全。但是传统道岔电气控制系统通常会出现响应速度较慢、监测精度不高以及故障处理不够及时的情况，已经不能适应现代城市轨道交通发展的需要。为此，文章重点对新型城市轨道交通道岔电气控制系统设计及应用进行了探讨，目的在于通过智能化、自动化技术的引进，促进道岔控制系统性能及可靠性的提高，从而为城市轨道交通安全运行提供强有力的保障。

一、城市轨道交通道岔电气控制系统的架构及工作原理

城市轨道交通道岔电气控制系统作为保证列车安全行驶，高效调度等工作的重要环节，将先进电气技术，自动化控制技术以及通信技术有机结合在一起，以实现道岔精准控制与实时监控。在系统架构方面，城市轨道交通道岔电气控制系统一般采用分层分布式的架构，主要由中央控制系统、车站控制系统以及现场执行系统三个层次组成。中央控制系统在整个系统中起着核心作用，它承担着接收列车运行计划和调度指令的任务，依据这些任务制定道岔控制策略，并通过通信网络向车站控制系统发出控制指令，车站的控制系统主要职责是接收中央控制系统发出的命令，并对其管理范围内的道岔实施实时监控，同时也负责收集场地设备的实时状态数据，并将这些数据上传到中央控制系统中。现场执行系统主要由道岔控制设备和传感器组成，它们的主要职责是执行控制命令，完成道岔的转辙操作，并通过传感器实时获取道岔的位置和状态等关键信息。

在工作原理上，城市轨道交通道岔电气控制系统采用电气信号与逻辑控制相结合的方式自动转换道岔，列车需由一条轨道转到另外一条轨道上时，中央控制系统依据列车运行计划及调度指令，计算最佳道岔控制策略，并向车站控制系统发送控制指令，车站控制系统在收到指令之后，利用电气信号带动道岔控制设备进行转辙操作。转辙发生时，该系统利用传感器对道岔位置及状态进行实时监控，保证了转辙作业的精度及安全性。同时该系统具有故障诊断与报警的功能，当发现异常时，例如道岔位置不正常，发生电气故障时，该系统将立即启动报警机制并通知有关人员做出处理。另外城市轨道交通道岔电气控制系统具有高度集成化、智能化等特点，该系统通过利用先进电气技术及自动化控制技术可实现道岔精确控制及快速响应，从而提高列车运行效率及安全性。同时该系统支持远程监控与维护功能，运维人员可利用网络远程接入系统实时掌握道岔运行状况及故障信息，实施远程故障诊断与修复操作以减少维护成本，提高维护效率。伴随着我国城市轨道交通的发展，道岔电气控制系统得到了更新与优化。今后，该系统还会进一步结合物联网、大数据和人工智能等先进技术来实现更智能化和自动化道岔控制。比如通过大数据分析该系统能够对道岔使用寿命及维护周期做出预测，并提前做出预防性维护；利用人工智能技术实现了该系统对控制策略的自主学习与优化，从而提高了道岔控制精确性与效率[1]。

二、新型城市轨道交通道岔电气控制系统的应用方法

（一）控制算法的优化

新型城市轨道交通道岔电气控制系统的控制算法优化是增强系统性能，保证列车运行顺畅和安全运行的关键环节。随着科学技术的发展，传统控制算法已很难适应现代轨道交通高效准确的要求，所以深度优化控制算法具有重要意义。在优化控制算法中，最重要的任务就是要提高道岔转换精确性与效率。通过深入分析列车运行数据，该系统可以预测出列车运行轨迹，速度及加速度等参数，进而计算得到最佳道岔转换时间及角度。同时该算法需要综合考虑列车载重、运行速度变化以及天气条件等诸多因素，才能保证对各种复杂工况进行准确控制[2]。在提高精确性的同时，优化控制算法也需要注意系统稳定性与安全性，列车高速运行及频繁转辙时，道岔电气控制系统须能快速反应并准确实施，以预防控制不当造成安全事故。所以算法要求有较强的鲁棒性、自适应性，能在多种异常中稳定工作、能及时处理故障。为达到上述目的，要利用先进数学模型、智能算法以及仿真技术对控制算法进行优化，这些技术既能提高算法精确性与效率，又能减少算法复杂度，便于实际系统使用。与此同时，在大数据与人工智能技术不断发展的背景下，今后控制算法优化会更多关注于对数据进行挖掘与使用，从而达到更智能化与自动化道岔控制的目的。

（二）传感器技术的应用

将传感器技术应用于新型城市轨道交通道岔电气控制系统，对系统精确控制，实时监测及安全运行等方面提供强有力的支撑。传感器作为外界环境信息感知与获取的关键装备，它的性能好坏直接影响着整个系统的性能。道岔电气控制系统广泛采用传感器对道岔位置、状态和周边环境变化进行监测。该系统通过高精度位置传感器可以实时获得道岔准确位置信息，以保证列车经过道岔时能准确对准轨道，同时状态传感器可以对道岔工作状态进行实时监测，例如电气设备电流、电压及其他参数、机械部件磨损状况等等，从而对系统故障诊断及预防性维修提供数据支撑[3]。另外环境传感器在其中扮演了举足轻重的角色，可以对道岔附近的温度、湿度和风速等环境因素进行监控，并向系统提供环境信息的实时性。在环境条件变化时，该系统能够根据传感器反馈信息调节控制策略以保证道岔能够在多种环境中正常运行。随着传感器技术不断地进步，它的性能越来越高。新型传感器精度高、功耗小、抗干扰能力强，对道岔电气控制系统稳定工作提供强有力的保证。

（三）远程监控系统

远程监控系统应用于新型城市轨道交通道岔电气控制系统大大提高了管理效率与安全性，通过远程监控使运营人员能够实时掌握道岔运行状态、故障信息和列车经过情况等信息，以便及时准确地进行决策。远程监控系统利用高速稳定通信网络向监控中心发送现场设备数据和视频信息。监控中心中运营人员可借助专业监控软件直观看到道岔实时画面、工作参数及报警信息。同时该系统具有较强的数据分析功能，能够挖掘并分析历史数据为运营决策提供数据支撑。远程监控系统除具有实时监控功能外，还具有故障诊断与报警功能。系统发现道岔异常或者故障后，立即启动报警机制以短信和邮件的形式告知当事人。运营人员可根据报警信息快速定位到问题发生的位置，采取适当的处理措施，以避免故障的扩大或者对列车的运营造成影响。除此之外，远程监控系统还具备与其他系统集成和联动的能力。比如，可与列车调度系统、信号系统共享数据并协同工作以达到轨道交通系统整体优化的目的。远程监控系统通过集成与联动，能够进一步提高轨道交通系统运行效率、安全性与可靠性。

结束语

总之，本文所设计和应用的新型城市轨道交通道岔电气控制系统对促进城市轨道交通安全性和运营效率的提高具有强有力的支撑作用。随着今后智能化、自动化技术的发展，预计这一系统将会在更多的领域中获得应用和普及。

参考文献

[1]刘观,鲁彬,张光明,冯家琦.城市轨道交通装配式道岔道床设计与实践[J].都市快轨交通,2023,36(06):29-33.

[2]李春强,周华龙,周昌盛.城市轨道交通用14号道岔平面线型研究[J].山西建筑,2023,49(23):132-134+138.

[3]左辉.城市轨道交通线路失表道岔处列车安全防护包络研究[J].城市轨道交通研究,2022,25(11):89-93.