1、畢業設計（論文）中文題目：淺談自動化設備在高鐵建設中的應用 學習中心（函授站）： 哈爾濱鐵路教學中心 專 業：機械設計制造及其自動化姓 名： 何慶新 學 號： 12618277 指導教師： 孟憲民 北京交通大學遠程與繼續教育學院2021年1月畢業設計(論文)承諾書與版權使用授權書本人所呈交的畢業論文是本人在指導教師指導下獨立研究、寫作的成果。除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本畢業論文是本人在讀期間所完

2、成的學業的組成部分，同意學校將本論文的部分或全部內容編入有關書籍、數據庫保存，并向有關學術部門和國家相關教育主管部門呈交復印件、電子文檔，允許采用復制、印刷等方式將論文文本提供給讀者查閱和借閱。論文作者簽名：_ _年_月_日指導教師簽名：_ _年_月_日 北京交通大學畢業設計(論文)成績評議年級12級春層次專升本專業機械設計制造及其自動化姓名何慶新題目淺談自動化設備在高鐵建設中的應用指導教師評閱意見成績評定： 指導教師：年 月 日答辯小組意見答辯小組負責人： 年 月 日北京交通大學畢業設計(論文)任務書本任務書下達給： 12級春季 級 機械設計制造及其自動化 專業 學生 何慶新 設計（論文）題

3、目：淺談自動化設備在高鐵建設中的應用一、畢業設計（論文）基本內容通過對國內外高速鐵路建設現狀、高速鐵路行車指揮自動化系統構成、高速鐵路機車運用安全現狀及自動化設備的應用、高鐵運營調度系統在高速鐵路中的應用以及自動化設備在高速鐵路建設中的發展前景分析，具體的闡述自動化設備在高速鐵路建設中的重要性。并在高速鐵路機車自動化設備應用中詳細介紹了LKJ2000型列車運行監控記錄裝置和TVM430型系統特點和組成。通過運用發現了LKJ2000型列車運行監控記錄裝置的部分缺點和不足。二、基本要求畢業設計（論文）由封面、承諾書與版權使用授權書、畢業設計（論文）成績評議、畢業設計（論文）任務書、開題報告、中期檢

4、查、結題驗收、中文摘要、英文摘要、目錄、正文、參考文獻、附錄十三部分組成。具體要求如下：（1）封 面 學生應按要求填寫。論文題目一般不超過25個字，要簡練準確，可分二行書寫。（2）承諾書與版權使用授權書 學生按要求填寫，學生與指導教師簽字后生效。（3）任務書 由指導教師填寫，裝訂于指定位置，教師簽字后生效。（4）開題報告 由學生認真書寫，經指導教師簽字后的開題報告有效，開題報告中的文獻綜述部分應不少于1500字。（5）摘 要 中文摘要字數應在400字左右，包括論文題目、論文摘要、關鍵詞(3至5個)。摘要應簡要概括論文的目的、研究內容、研究方法、成果和結論。英文摘要與中文摘要內容相對應。（6）目

5、 錄 按三級標題編寫，用宋體小四號字，要求層次清晰，且要與正文標題一致，主要包括：正文主要層次標題、參考文獻、附錄等。（7）正 文 論文正文應包括緒論（提出問題論點）、論文主體（分析問題論據和論證、解決問題論證方法和步驟）、結論。正文文字應在12000字以上。（8）參考文獻 所列參考文獻應不低于7篇，必須是學生本人真正閱讀過且在正文中有引用的，以近三年發表的期刊類文獻為主，圖書類文獻不能過多，且要與論文內容直接相關。所列舉的參考文獻要標明序號、作者、著作或論文的標題、刊物名稱（卷、期）、出版社、出版時間等信息。（9）附錄 對于不宜放在正文中，但有參考價值的內容，可編入附錄中，如調查問卷、計算機

6、程序等。 2. 畢業論文的書寫（1）論文統一用A4紙打印。正文用宋體小四號字，版面上空2.5cm，下空2cm，左空2.8cm，右空2cm。每頁中字符數/行數使用默認字符數，行距設置為1.5倍行距，字符間距設為標準。三、重點研究的問題根據當前我國高鐵建設現狀及自動化設備在高鐵建設中的實際應用，本研究將重點研究以下內容：1.高速鐵路行車指揮自動化系統通過簡要介紹高速鐵路行車指揮自動化系統，明確構造高速鐵路行車指揮自動化系統的基本思路、行車指揮自動化系統的主要功能、行車指揮自動化系統的組成、行車指揮自動化系統的實例、行車指揮自動化系統發展趨勢等內容。2.高速鐵路機車運用安全通過對提速鐵路機車速度監控

7、系統的探討，了解我國鐵路當前所裝備的自動化機車速度監控系統。3.高鐵運營調度系統在高速鐵路中的應用通過對高鐵運營調度系統的構成及當前在高速鐵路運營中的實際應用情況，闡述高鐵運營調度系統在高速鐵路應用中的各類細節。4.自動化設備的發展前景通過上述研究，對自動化設備的發展前景進行分析、展望。四、主要技術指標LKJ-20000型監控記錄裝置主要技術指標：1主機箱電源輸入電壓 77V137V輸出 +5V2% 3A +12V5% 1A -12V5% 1A +24V2% 0.4A +15V5% 0.65A 供速度傳感器用 +15V5% 0.65A 供壓力傳感器用2存儲器配置 內存： 512KB 電子盤：

8、38MB3顯示屏：采用TFT高亮度彩色液晶屏 分辨率： 640480 顯示面積： 212158 (mm)五、其他要說明的問題下達任務日期：2013 年12月20日要求完成日期：2014年 3月15日指導教師：開 題 報 告題目：淺談自動化設備在高鐵建設中的應用學生姓名： 何慶新 學號： 12618277 2014年1月5日一、文獻綜述查閱的主要文獻資料：干線行車指揮自動化問題的探討鐵道信號論文集 張錫弟 中國鐵道出版社高速鐵路概論（第三版）行車指揮自動化 錢仲侯 中國鐵道出版社秦沈客運專線TVM430操作員手冊 秦沈鐵路管理處中國鐵路技術創新工程 中國鐵道出版社鐵路技術管理規程 中國鐵道出版社

9、LKJ2000型列車監控技術裝置等行車安全裝備檢修指南 株洲電力機車研究所1.鐵路行車指揮自動化系統的定義鐵路運輸自動化及鐵路信號專家張錫弟認為，鐵路行車指揮自動化（automation system for railway traffic control）是利用在線計算機和有關技術設備，自動收集信號設備狀態和列車運行的信息，按規定的算法和程序進行處理，實時地發送出指揮列車運行的有關命令，安排列車進路和調整列車運行，同時，將處理的結果予以記錄和顯示，這種集中控制和監視系統稱。2.自動化設備在高速鐵路行車安全保障中的作用：鐵路行車安全是指在鐵路運輸過程中,維護鐵路正常的運行秩序,保證旅客及鐵路員

10、工生命財產安全,保證運輸設備和貨物完整性的全部生產活動。當鐵路運輸行車速度較低時,無論是人還是設備都有比較充裕的能力應付事故或 突發的偶然事件,依靠設備的技術條件和維修保養標準與限度,以及人的操作規范和行為指南,就可以基本保障鐵路系統的安全運轉。然而,列車運行速度越高、行車密度越大,系統中所蘊含的不安全因素就越多。同時,同一類型事故對不同的速度和行車密度的路網造成的損失大不相同,如侵入物撞擊對高速列車的影響較之對常規列車的影響就大得多；而且與高速度相伴而來的是行車密度的大大增加,路段與路段間、站點與站點間的相關性增加,任一站段的事故、停車、緩行都勢必影響到其他區間列車的運行狀態。所以高速鐵路的

11、安全保障系統，就必須建立在高新技術的基礎上，并且要求高度智能化，在人機控制系統中能避免糾正人為過失，即使人員操縱不當，也能保證高速列車的運行安全3. 高速鐵路運營調度系統核心技術及總體技術方案通信信號作為高速鐵路運營調度系統核心技術的重要組成部分，直接關系到高速鐵路的建設和安全運行。因此，研究通信信號如何能夠更好的滿足高速鐵路運營調度系統的需求，更好的為調度員的工作提供幫助，有著非常重要的意義。高速鐵路運營調度系統總體技術方案包括：全國調度指揮中心調度系統，及各高鐵樞紐站調度指揮中心調度系統，高速鐵路運營調度系統是高速鐵路運輸組織指揮的中樞系統。它既是一個能有效地控制高速客運列車運行，使其滿足

12、時速300350km高速列車按3min追蹤間隔運行時調度指揮需要的自動控制系統；也是一個需要對運輸計劃、設備維修、牽引供電、機車車輛（動車組）和乘務人員進行綜合管理，甚至管理數據統計等大量辦公業務綜合信息管理系統；還是一個對鐵路運輸組織、通信信號、牽引供電、安全監控、綜合維護等諸多專業領域的各項先進技術的高度集成的綜合性復雜系統。二、選題的目的和意義隨著科學技術的發展，人們的生產勞動經歷了從手工勞動到使用簡單工具，從簡單工具進入機械化，進而發展到自動化的過程。鐵路也同樣經歷了這樣的過程。傳統的鐵路行車施舍由鐵道部、鐵路局、車站的多級管理指揮系統。這種指揮系統采用的是以人為主、以設備為輔的集中統

13、一調度方式。但是，隨著運量的加大，行車速度的提高，人為因素在行車指揮中所產生的不協調和聯絡中的失誤，對行車的調度與調整將產生嚴重的影響。尤其是在高速鐵路出現后，這種方式已不能很好地適應高速鐵路行車指揮的需要。為改變這種狀況，許多國家依靠自動化設備為依托，逐步開發、完善了行車指揮自動化系統，并在高鐵建設中進一步推廣。隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的加速，高速鐵路及鐵路客運專線進入大發展時期，合寧、合武、石太、溫福、甬臺溫客運專線以及京津、武廣、鄭西、哈大、京滬、滬寧、滬杭、長吉、京石武、廣珠、廣深港、福廈、高鐵已經投入商業運營，在建的有海南東環等，截止2014年將有2萬公里客運專線正式投入運

14、營。其中客運專線設計時速250km/h以上，高鐵及城際運行時速將達到350km/h，不斷提高的行車速度及發車密度要求，給高速鐵路建設帶來多方面的技術挑戰，涉及到通信信號、調度指揮、高速動車組、牽引供電等各個領域。我國鐵路運輸體系龐大、流程復雜，是一個需要多工種密切合作的活動，必須通過集中統一的調度指揮來保證鐵路運輸的暢通、高效和安全。即將建成的客運專線列車運行速度高、密度大，運營組織復雜，這對調度系統提出了自動化、集成化、綜合化、智能化等更高的要求。三、研究方案（框架）根據以上研究思路，本論文共分為六章。第一章簡要介紹選題背景、選題目的和意義、國內外的研究現狀、論文的研究思路和方法。第二章通過

15、簡要介紹高速鐵路行車指揮自動化系統，明確構造高速鐵路行車指揮自動化系統的基本思路、行車指揮自動化系統的主要功能、行車指揮自動化系統的組成、行車指揮自動化系統的實例、行車指揮自動化系統發展趨勢等內容。第三章通過對高速鐵路機車速度監控系統的探討，了解我國鐵路當前所裝備的自動化機車速度監控系統。第四章通過對高鐵運營調度系統的構成及當前在高速鐵路運營中的實際應用情況，闡述高鐵運營調度系統在高速鐵路應用中的各類細節。第五章通過上述研究，對自動化設備的發展前景進行分析、展望。第六章對全文做了總結，并提出了本論文有待進一步研究的問題。四、進度計劃12月18日-12月20日 確定論文題目，領取畢業論文任務書1

16、2月21日-01月05日 搜集材料，查閱文獻，制定研究方案、制定進度計劃、撰寫開題報告01月06日-02月10日 完成論文第一章至第三章內容，并交指導教師進行中期檢查02月11日-03月14日 完成論文第四章至第六章及其他內容，形成論文初稿，并交指導教師進行結題驗收及論文修改03月17日 論文定稿、完成論文的排版、打印工作，交指導教師審閱五、指導教師意見指導教師： 年 月 日中 期 報 告題目：淺談自動化設備在高鐵建設中的應用學生姓名： 何慶新 學號： 12618277 一、進展情況通過搜集相關資料，查閱文檔、文獻，結合實際工作情況及工作現場實地調研，完成論文考題報告、目錄、摘要及論文正文第一

17、至第三章內容。二、指導教師意見指導教師： 年 月 日結 題 驗 收一、完成日期二、完成質量三、存在問題四、結論指導教師： 年 月 日中文摘要摘要：近幾年，隨著科學技術的發展以及社會的進步，我國的電氣自動化行業得到了前所未有的發展。尤其是新設備、新技術的開發與使用，為我國的電氣自動化行業注入了新的生機和活。隨著電氣設備在社會中的應用愈加廣泛，使得越來越多的人開始學習并從事電氣自動化工作。2010年12月3日，隨著我國新一代高速列車CRH380A的運行時速達到486.1公里，兩個月前，剛剛在滬杭高鐵試運行時，創下了時速紀錄再次打破，取得這一次次中國紀錄的背后，除了鐵道建設與機車技術達到世界一流外，

18、保證高鐵高效的電氣與自動化設備同樣功不可末。關鍵詞：自動化 高鐵建設 安全管理 調度集中ABSTRACTTitle: Application ofautomation equipmentinthe construction ofHigh-speed RailABSTRACT: In recentyears,with the development of science and technologyandthe progress of the society,the electrical automation industryin China has beenhitherto unknownde

19、velopment.Especially thedevelopment anduse of new technology,newequipment,new energy andlive for theelectrical automationindustry in china.With the applicationof electrical equipmentin the societymore and morewidely,more and more peoplebegan to learn andengaged in electricalautomation.In December 3,

20、 2010,with theoperating speed ofChinas newgeneration of high speed trainCRH380Areached 486.1 kilometers,two months ago,justin the Shanghai HangzhouHigh-speed Railtrial operation,set aspeed recordbroken again,getbehind thisagain and againChineserecord,in addition torailwayconstruction andlocomotivete

21、chnologyto achieve world-class,guarantee the electricalandautomation equipmentHigh-speed Railefficientalsocan not worklate.KEYWORDS：Automation equipment；High-speed Railconstruction；Safety management；CTC目錄中文摘要iABSTRACTii1 緒論11.1 選題背景11.2 選題的目的與意義11.3 國內外研究現狀21.3.1 國內研究現狀21.3.2 國外研究現狀31.3.2.1法國高速鐵路自動化

22、設備應用現狀及發展41.3.2.2德國高速鐵路自動化設備應用現狀及發展41.3.2.3其他歐洲國家高速鐵路自動化設備應用現狀及發展41.3.2.4日本鐵路自動化設備應用現狀及發展51.3.3 小結51.4 研究內容51.5 研究思路與論文結構62 高速鐵路行車指揮自動化62.1 行車指揮自動化系統簡介72.2 構造行車指揮自動化系統的基本思路72.3 行車指揮自動化系統的主要功能82.3.1 列車計劃的編制82.3.2 列車運行管理82.3.3進行統計分析82.4行車指揮自動化系統的組成82.5行車指揮自動化系統的實例92.5.1 COMTRAC的構成92.5.2 COMTRAC的主要功能10

23、2.5.3 COMTRAC的最新發展112.6 行車指揮自動化系統發展趨勢113 高速鐵路機車速度監控系統113.1我國機車普遍使用的自動化機車速度監控系統133.1.1 LKJ-2000型監控系統153.1.2 TVM430系統194高速鐵路運營調度系統244.1 系統總體技術方案244.2 系統特點244.2高速鐵路調度系統構成254.3.1 GSM-R系統254.3.2 FAS系統254.3.3 應急通信系統274.3.4 綜合視頻監控系統274.3.5 防災安全監控系統284.3.6 高速鐵路調度系統的發展295 自動化設備在未來高速鐵路建設中的發展趨勢316 結論32參考文獻341

24、緒論1.1 選題背景中國是一個幅員遼闊的國家，擁有960萬平方公里的國土，是世界上第三大國，其經濟聯系和交往跨度大，需要有一種強有力的運輸方式將整個國家和國民經濟聯系起來。隨著經濟的發展、城市化進程的加快、人民生活水平的不斷提高，運輸需求顯得越來越旺盛，既有的運輸能力已表現出明顯的不足，特別是鐵路運輸已經不能適應國民經濟的發展需要，成為制約我國經濟發展的“瓶頸”。為滿足國民經濟快速發展的要求，我國制定了中長期鐵路網規劃，加快我國鐵路網建設，到2020年我國鐵路線路營業里程將達到12萬公里，復線率和電氣化率均達到50%。形成以新建1.2萬公里“四縱四橫”客運專線為骨架，既有提速線路為補充的3萬公

25、里快速客運網絡。屆時，我國高速鐵路的線路里程將比目前世界高速鐵路總里程的2倍還要多。可以說我國在高速鐵路建設方面，將要用15年的時間走完世界所有發達國家近半個世紀走完的道路。這3萬公里快速客運網的建設，將使我國旅客運輸邁上一個新臺階。在各種交通方式中，高速鐵路具有運量大、速度高、節能環保等優勢，成為我國綜合交通運輸體系中的骨干。1.2 選題的目的與意義隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的加速，鐵路客運專線進入大發展時期，合寧、合武、石太、溫福、甬臺溫客運專線以及京津、武廣、鄭西、哈大、京滬、滬寧、滬杭、長吉、京石武、廣珠、廣深港、福廈、高鐵已經投入商業運營，在建的有海南東環等，截止2014年將

26、有2萬公里客運專線正式投入運營。其中客運專線設計時速250km/h以上，高鐵及城際運行時速將達到350km/h，不斷提高的行車速度及發車密度要求，給高速鐵路建設帶來多方面的技術挑戰，涉及到通信信號、調度指揮、高速動車組、牽引供電等各個領域。我國鐵路運輸體系龐大、流程復雜，是一個需要多工種密切合作的活動，必須通過集中統一的調度指揮來保證鐵路運輸的暢通、高效和安全。即將建成的客運專線列車運行速度高、密度大，運營組織復雜，這對調度系統提出了自動化、集成化、綜合化、智能化等更高的要求。1.3 國內外研究現狀1.3.1 國內研究現狀快速化、高速化是當代鐵路技術發展的重要標志。我國鐵路旅客列車最高運行速度

27、長期徘徊在80100km/h。20世紀90年代初，鐵路客車平均速度只有48.3km/h。列車運行速度慢，是我國鐵路客運市場份額下降的重要原因。1990年經國務院批準，原鐵道部開始啟動以科技為先導的廣深準高速鐵路建設，拉開了我國鐵路提速的帷幕。1997年4月1日中國鐵路進行了第一次提速：提速主要在京廣、京滬、京哈三大干線進行。允許時速超過120公里的線路延長為1398公里，時速超過140公里的線路延長為588公里，時速超過160公里的線路延長為752公里。提速的同時，還開行跨局特快列車8對，夕發朝至列車78列，以及一批貨運“五定”班列。原鐵道部于1998年10月1日決定再一次大面積提速：提速范圍

28、重點還是上述三大干線，三大干線提速區段快速列車最高運行速度達到140160km/h，非提速區段快速列車最高運行速度達120km/h。全路旅客列車平均時速上升到55.16公里。允許時速超過120公里的線路延長為6449公里，時速超過140公里的線路延長為3522公里，時速超過160公里的線路延長為1104公里。全路旅客列車提速后，中國鐵路的特快列車增加到80對，夕發朝至列車達到116列，以北京為中心的1200公里左右范圍內的大城市之間，基本實現夕發朝至。2000年10月21日第三次提速：提速范圍主要是隴海、蘭新、京九和浙贛線。允許時速超過120公里的線路延長為9581公里，時速超過140公里的線

29、路延長為6449公里，時速超過160公里的線路為1104公里。提速后，全國特快列車達到142對，夕發朝至列車達到266列，開行旅游專列28對。提速的同時，旅客列車的等級也相應調整，由過去的7個等級調整簡化為特快旅客列車、快速旅客列車和普通旅客列車3個等級。2001年10月21日第四次提速：提速范圍主要是京九線、武昌成都（漢丹、襄渝、達成）、京廣線南段、浙贛線和哈大線。允許時速超過120公里的線路延長為13166公里，時速超過140公里的線路延長為9779公里，時速超過160公里的線路為1104公里。這次提速將西部地區人口最多的四川、重慶納入提速網絡，使進出西南地區更快捷。提速后，全國鐵路提速總

30、里程達到13000公里，提速網絡基本覆蓋全國主要地區。2004年4月18日第五次提速：時速160公里及其以上的線路達到7700公里，幾大干線將開行一批“一站直達特別快車”。此次提速裝備的DF11G、SS7G、SS9等提速機車和龐巴迪、25T型提速客車，全部裝備了列車超速防護和客車軸溫報警等安全裝置。增設了統一自動閉塞四顯示制式；提速道岔轉換設備；通用式無線列調機車電臺。在信號設備的維護管理上，利用微機監測系統，加強了對設備的動態監測，實時掌握設備狀態，實現故障診斷。龐巴迪、25T型提速客車裝備了小間隙自動車鉤和密接式車鉤。25T型提速客車全部安裝了集便裝置，這一系列的自動化設備均為保障高鐵建設

31、及安全運營奠定了堅實的基礎。 速度提高的同時鐵路的安全形式便擺在每名鐵路職工面前。鐵路安全不僅關系到每個貨主、旅客的生命財產,還關系到鐵路的聲譽、經濟效益和競爭能力。提高鐵路行車安全水平不能靠人海戰術,必須依靠科技進步,依靠技術裝備水平的提高。我國鐵路始終把行車安全作為自身發展和生存的永恒主題,把用 先進的技術裝備保障鐵路安全作為長治久安的根本大計。改革開放以來,我國鐵路針對鐵路行車慣性事故,投入大批的人力和物力,圍繞防止列車冒進信號、錯辦進路、車輛溜逸、調車搶鉤作業、客車火災、車輛燃軸、配件脫落和斷鉤、貨物超重、偏重、集重、超限和貨件脫落、線路脹軌斷軌、施工安全措施、道口防護、風沙和泥石流防

32、治等方面進行了廣泛的研究和綜合治理,取得了豐碩的成果。重點開發了通用式機車信號、無線列調、列車自動停車裝置和列車安全運行速度監控裝置、車站計算機聯鎖設備、客車紅外線軸溫探測裝置、鋼軌探傷儀、軌道動態檢查儀、道口報警裝置等安全設備,并在全路普遍推廣使用。第二代紅外線軸溫探測系統已在干線成網,鋼軌超聲波探傷車己在全路普及。通過依靠科技進步,有效地改善了我國鐵路行車的安全狀況。近10年來,我國鐵路事故總數,特別是險性事故呈大幅度下降趨勢。1986年至1996年的10年間,我國鐵路每百萬列車總走行公里發生的重大、大事故件數減少了60%。由于采用了機車三大件(無線列調、機車信號、自動停車裝置)和LKJ-

33、93型機車運行監控記錄裝置,10年間列車冒進事故下降了約70%;由于全路紅外線軸溫探測裝置實現了聯網應用,10年間列車斷軸事故下降了近90%;由于采用電氣集中和計算機聯鎖,10年間錯辦進路事故的概率下降了80%。50年來中國鐵路科技發展取得了偉大成就。但是,從總體上看,我國鐵路同世界先進水平相比,還存在著一定差距,特別是在一些關鍵技術上差距明顯。因此,我們必須進一步加快技術進步,加強技術創新,促進我國鐵路技術及裝備水平的全面提高,大幅度提高客貨運輸能力和質量,適應國民經濟和社會發展的需要。1.3.2 國外研究現狀為了確保行車安全,各國鐵路均在技術上采取了各種可能的措施。高速鐵路是當代鐵路高新技

34、術的集中典型,其安全保障系統也是當代鐵路安全裝備高新技術化的典范。1.3.2.1法國高速鐵路自動化設備應用現狀及發展法國高速鐵路于20世紀80年代開始投入運行。作為高速鐵路的安全保障系統,法國也是采用與日本新干線類似的列車自動控制系統。法國的列車自動控制系統TVM是利用無絕緣音頻軌道電路作為傳輸通道,實現列車與地面信息的交換。TVM系統可靠性較高,它能代替部分司機的功能,當地面出現危險情況時,無需司機參與就能保 證列車安全運行,可有效地防止司機的錯誤操作。近幾年來,法國的列車自動控制系統又在原有的基礎上進行了改進。從原先階梯式控制的TVM300系統發展到采用模塊結構的速度模式曲線控制方式的TV

35、M430系統。TVM430系統于1993年在北部線上正式投入運用,不但性能比原來的TVM300系統有了改進,而且增加了設備狀態和自然環境檢測的功能,如接觸網電壓監視、熱軸檢測、降雨量檢測、降雪量檢測、暴雨及大風雪檢測等,從而進一步強化了列車安全保障的功能。1.3.2.2德國高速鐵路自動化設備應用現狀及發展德國高速鐵路ICE采用的是LZB系列列車速度控制系統,它是德國鐵路、西門子公司及勞倫茨公司合作研究的成果。西班牙高速鐵路AVE從馬德里到塞爾維亞47l km,也采用了LZB80型列車速度控制系統。LZB系列是目前世界上典型的連續式列車 速度控制系統之一,目前應用最廣泛的是LZB80系統。LZB

36、80系統最突出的特點之一就是利用鋪設在鋼軌之間的軌遺電纜實現車一地之間的雙向信息傳輸。通過車一地信息傳輸系統,LZB車載設備可以將列車的精確位置、實際速度、機車及列車工作狀況 (設備狀況、軸溫、供電及故障)等信息及時送到地面列控中心。列控中心的計算機根據綜合調度中心下達的列車運行計劃、列車運行線路狀況信息(坡度、曲線半徑、限 制速度等)、相鄰聯鎖中心送來的列車進路信息等經計算、比較處理后,確定出在保證行車安全的前提下使列車運行間隔最小的列車運行速度,并立即通過LZB地一車雙向傳輸系統將這一速度控制命令傳送到LZB車載設備,由此實現對列車運行速度的控制。1.3.2.3其他歐洲國家高速鐵路自動化設

37、備應用現狀及發展歐洲是繼日本之后高速鐵路得到迅速發展的地區。除了法國、德國外,英國和意大利等歐共體國家均開行了高速列車,而且這些高速列車大都在既有鐵路上開行。由于目前歐洲各國鐵路采用的列車自動控制系統的制式不統一,高速列車要在各國鐵路上運行難以確保行車安全,因此,歐洲一些國家正在建立統一的列車自動控制系統(ETCS。ETCS是一種全新的列控系統,它既適應高速列車,也適應常規列車安全運行的需要。該系統將運用最新的數字通信技術和微機控制技術,列車不管行駛到哪個國家的鐵路,這種列控系統都能確保列車安全。1.3.2.4日本鐵路自動化設備應用現狀及發展日本是世界上開行第一條高速鐵路的國家,為了保障行車安

38、全,高速鐵路首先采用全封閉、全立交的線路,從而徹底消滅了平交道口的事故。同時為了在人機系統中防范可能的人為錯誤,采取了以機控為主的控制方式,亦即在行車控制中,一旦得到報警和需要減速的信息后,不管司機處于何種狀態,如果控制速度沒有降到應降的速度,機器會進行自動控制,自動減速,直至停車。以機控為主的列車自動控制系統 (ATC)的采用,徹底杜絕了司機冒進信號事故。1.3.3 小結綜觀世界先進國家的鐵路安全保障體系的特點,結合我國國情及鐵路的發展現狀,宜將我國鐵路行車安全保障體系的發展目標概括為：高效可靠、實時準確、反應迅速、系統管理、責任清楚。在成功完成六次提速后，鐵路在跨越式發展的前提及保證行車安

39、全的主導思想下，應該盡快開發研制適應當前形勢下我國高鐵建設、管理所需的自動化新設備、新工藝，如LKJ2000型監控裝置、機車音、視頻監控系統、高速鐵路行車自動化指揮系統等，并借鑒國外先進技術盡早研制出更加先進并符合我國國情的高鐵自動化設備。用我們的努力迎接鐵路事業又一個春天的到來。1.4 研究內容根據當前我國高鐵建設現狀及自動化設備在高鐵建設中的實際應用，本研究將重點研究以下內容：1.高速鐵路行車指揮自動化系統通過簡要介紹高速鐵路行車指揮自動化系統，明確構造高速鐵路行車指揮自動化系統的基本思路、行車指揮自動化系統的主要功能、行車指揮自動化系統的組成、行車指揮自動化系統的實例、行車指揮自動化系統

40、發展趨勢等內容。2.高速鐵路機車運用安全通過對提速鐵路機車速度監控系統的探討，了解我國鐵路當前所裝備的自動化機車速度監控系統。3.高鐵運營調度系統在高速鐵路中的應用通過對高鐵運營調度系統的構成及當前在高速鐵路運營中的實際應用情況，闡述高鐵運營調度系統在高速鐵路應用中的各類細節。4.自動化設備的發展前景通過上述研究，對自動化設備的發展前景進行分析、展望。1.5 研究思路與論文結構根據以上研究思路，本論文共分為六章。第一章簡要介紹選題背景、選題目的和意義、國內外的研究現狀、論文的研究思路和方法。第二章通過簡要介紹高速鐵路行車指揮自動化系統，明確構造高速鐵路行車指揮自動化系統的基本思路、行車指揮自動

41、化系統的主要功能、行車指揮自動化系統的組成、行車指揮自動化系統的實例、行車指揮自動化系統發展趨勢等內容。第三章通過對提速鐵路機車速度監控系統的探討，了解我國鐵路當前所裝備的自動化機車速度監控系統。第四章通過對高鐵運營調度系統的構成及當前在高速鐵路運營中的實際應用情況，闡述高鐵運營調度系統在高速鐵路應用中的各類細節。第五章通過上述研究，對自動化設備的發展前景進行分析、展望。第六章對全文做了總結，并提出了本論文有待進一步研究的問題。2 高速鐵路行車指揮自動化隨著科學技術的發展，人們的生產勞動經歷了從手工勞動到使用簡單工具，從簡單工具進入機械化，進而發展到自動化的過程。鐵路也同樣經歷了這樣的過程。傳

42、統的鐵路行車施舍由鐵道部、鐵路局、車站的多級管理指揮系統。這種指揮系統采用的是以人為主、以設備為輔的集中統一調度方式。但是，隨著運量的加大，行車速度的提高，人為因素在行車指揮中所產生的不協調和聯絡中的失誤，對行車的調度與調整將產生嚴重的影響。尤其是在高速鐵路出現后，這種方式已不能很好地適應高速鐵路行車指揮的需要。為改變這種狀況，許多國家逐步開發出了行車指揮自動化系統。2.1 行車指揮自動化系統簡介鐵路運輸自動化及鐵路信號專家張錫弟認為，鐵路行車指揮自動化（automation system for railway traffic control）是利用在線計算機和有關技術設備，自動收集信號設備

43、狀態和列車運行的信息，按規定的算法和程序進行處理，實時地發送出指揮列車運行的有關命令，安排列車進路和調整列車運行，同時，將處理的結果予以記錄和顯示，這種集中控制和監視系統稱。另外也有人認為，行車指揮自動化是指以鐵路現代化技術設備為基礎，利用信息采集裝置收集列車運行的實時信息，由計算機自動進行列車運行追蹤和管理，并根據未來運輸變化的需要，自動制定列車運行計劃，合理配備牽引動力、車輛及乘務員，傳達列車運行調整信息，自動完成調度監督，提供列車進路控制手段，自動進行列車運行實跡的統計和分析。行車指揮自動化系統的采用可以顯著提高行車安全和正點率、充分發揮車站和線路的通過能力、提高調度水平、提高計劃和統計

44、工作質量，進而可以獲得較好的經濟效益和社會效益。2.2 構造行車指揮自動化系統的基本思路行車指揮自動化系統以鐵路現代化設備為基礎，以計算機為輔助工具，系統開發過程中一般采用如下思路：(1)取消分散安裝在線路兩側的信號設備，將列車運行指揮控制集中于地面的調度中心。(2)在調度中心控制范圍內，由車載計算機輔助司機操縱列車運行。(3)調度中心計算機自動跟蹤其控制范圍內的列車運行并向列車傳遞運行計劃與調度命令。調度員監督計算機的工作并給予必要的輔助調整。(4)利用有線與無線的數據傳輸網絡為調度中心與列車之間進行雙向信息傳遞。(5)調度中心計算機在調整列車運行過程中，向車站各分機、分區、分時地下達列車運

45、行計劃。(6)各車站的控制分機根據中心計算機的運行計劃，直接控制現場的有關聯鎖設備與進路。2.3 行車指揮自動化系統的主要功能2.3.1 列車計劃的編制根據對運輸市場情況的把握，制定滿足運輸市場需求的列車運行計劃，并根據市場變化情況不斷調整運行計劃，以形成最終可以實施的實施計劃，主要包括：(1)根據運輸需要制定列車基本計劃(包括定期列車、季節列車、預定臨時列車)，并對未來列車開行需要進行預測。(2)根據列車計劃和未來列車實際，制定與之相適應的乘務員和車輛運用計劃。(3)根據運輸的季節性波動和施工作業等需要，對原計劃進行追加、修改和調整，制定每日的運行實施計劃。(4)對運行實施計劃進行整理、分類

46、，向有關處所傳達。2.3.2 列車運行管理列車運行管理是行車指揮自動化的基本任務，根據系統獲得的實時信息，完成對列車運行的監督、控制和運行調整等任務，并將實時信息向有關部門傳達，主要包括：(1)列車運行調整。包括掌握列車運行狀態，檢出運行紊亂的列車和進行緊急調整：進行列車運行模擬，編制預測運行圖；制定必要且適度的調整(包括車底運用的變更)方案，為調度員作決策支持，然后向有關處所發布命令。(2)進路控制。根據運行實施計劃和運行指令，自動設定列車進路。(3)傳達列車信息。向有關處所(旅客向導系統等)傳達列車及其運行狀態信息。2.3.3 進行統計分析對計劃及運行實績數據進行搜集、統計和分析，并完成對

47、基本計劃及其他計劃的反饋。2.4 行車指揮自動化系統的組成各國鐵路行車指揮自動化系統雖然在功能方面有差異,但系統組成都是在現有信號設備(區間閉塞、車站聯鎖、調度集中控制等)的基礎上,增加車次跟蹤和計算機系統、通信設備以及故障檢測設備等，構成高一級的具有智能性的行車指揮系統。根據系統的不同要求，計算機的配置方法也不盡相同,基本上可分為:單機系統，如美國鐵路有采用一臺計算機的系統，這種系統以人工操縱的調度集中控制總機作為備用系統；雙機系統，其中又可分為并列雙機和待機雙機系統。前者兩機同步工作，并進行比較后構成輸出，后者為熱備用方式；三機系統，其中又可分為三中取二多數表決系統和三機的二重系統。前者按

48、三取二邏輯判決進行工作，日本和聯邦德國已采用了這種系統。后者兩機按并列雙機工作，一機備用。計算機系統的外圍設備和接口，除了通用的以外，還有一些專用的，如同信號設備連接的專用接口設備，以及調度員與計算機對話的專用終端和車站值班員與計算機對話的遠程終端設備等。自動化系統中的應用軟件主要有列車追蹤、進路控制和運行調整。其基本構成方法和原則分述如下。列車追蹤：計算機根據信號遙控遙信系統送來的信息，掌握列車位置的變化，在計算機內設置對應于線路設備和列車的存貯器，以及按列車車次分類的列車追蹤表；它隨時間的推移和發生的變化，按照程序設計的流程進行處理，實現對列車的追蹤。有關數據經過進一步處理后，用于繪制列車

49、運行實跡圖和為進路控制提供列車追蹤信息。進路控制：列車按運行圖行車，實現計算機控制進路，首先要將管轄區段的運行圖存入計算機內，然后根據設定進路時間、列車位置、列車順序和信號設備鎖閉條件等，按照程序設計的流程，經過分析、比較等處理過程后，輸出某一列車進路的命令。運行調整：列車運行按照預定的運行圖和車站作業計劃進行，一旦運行圖被打亂，就要調整，調整內容主要是變更列車順序，修改越行或會車地點和時間，找出恢復運行圖的最佳方案。2.5 行車指揮自動化系統的實例目前國外已經成功地開發了一些行車指揮自動化系統，如日本新干線的COMTRAC(COMputer aided TRAffic Control sys

50、tem)行車調度指揮系統，德國法蘭克福的計算機輔助列車監督系統等。這些系統都是根據本國鐵路實際情況開發的，實踐證明是較為成功的系統。由于各國的行車組織模式各不相同，其開發的系統一般不能直接引入到我國，但其開發思想、關鍵技術仍對我國具有重要借鑒意義。2.5.1 COMTRAC的構成日本新干線的COMTRAC行車調度指揮系統是1972年岡山站營業時開始投入使用的。之后，隨著博多站開始營業(1975年)，東北、上越新干線開始營業(1982年)，系統的內容不斷擴充，功能日益強大，為日本的新干線列車的運行組織作出了重要貢獻，是目前為止比較成功的行車指揮自動化系統。2.5.2 COMTRAC的主要功能CO

51、MTRAC的主要功能分類和基本內容如表1-1所示基本功能子系統名稱基本內容計劃基本、臨時計劃編制、修改運行圖急運量波動時的列車、車輛及乘務員運用計劃實施計劃在基本、臨時計劃上編制每日列車、車輛運用計劃資源管理車輛運用車輛運用及檢修計劃人員使用乘務員運用在計劃的基礎上編制每日乘務員運用計劃并對當日計劃用實際進行處理運行管理信息處理監視列車運行，進行未來列車運行圖預測運行調整對列車運行線進行調整信息傳輸將列車運行圖的變更、列車時刻表登信息傳輸給車站等，同時傳輸車輛和乘務員運用、資料管理以及信息管理的數據近路控制根據列車運行圖以及實際情況進行進路控制旅客向導旅客向導傳輸列車的時刻信息，控制車站自動廣

52、播系統，控制發車指示牌資料管理統計每日列車等的運用實跡2.5.3 COMTRAC的最新發展隨著新干線上列車種類的增加、列車運行密度的增大、列車運行速度的提高及原有計算機能力的限制和COMTRAC中一些針對單一線路的各種機能，COMTRAC開始表現出不適應新干線發展的需要的情況，主要體現在以下幾方面：(1)不能適應將要運營的秋田新干線、北陸新干線發展需要。(2)不能適應速度提高、列車追蹤間隔時間縮短等新形式的需要。(3)不能充分發揮新型車輛的使用、運輸設備的改善及新車站開始營業帶來的效應。(4)原有計算機能力有限，限制數據的有效利用。(5)運輸計劃、數據的輸入、系統之間的數據交換等效率較低。為了

53、消除這些不利影響，日本對COMTRAC進行重大的更新、改造，開發了新的行車指揮自動化系統COSMOS(COmputerized，Safety，Maintenance and Operation Systems of Shinkansen)系統，并于1995年11月10日開始使用。新系統采用新的技術和設備，解決了上述問題，在保持COMTRtAC的全部功能的基礎上，系統性能有了新的發展。新的COSMOS系統主要由運輸計劃子系統、運行管理子系統、安全保障子系統、設備管理子系統、電力控制子系統、信息集中管理子系統、車輛管理子系統和車輛基地作業計劃子系統等8個子系構成。2.6 行車指揮自動化系統發展趨勢

54、行車指揮自動化系統是一個具有較強數據處理功能的監控系統。在此基礎上可形成干線鐵路、樞紐地區以及較大范圍地區鐵路的控制中心，以更有效地組織鐵路運輸工作。此外，隨著微型計算機和數字通信技術的發展和應用，行車指揮自動化系統將以微型計算機為基礎，構成按功能劃分的模塊化的分布系統，以進一步提高系統的可靠性，增強系統功能和適應性。3 高速鐵路機車速度監控系統快速化、高速化是當代鐵路技術發展的重要標志。我國鐵路旅客列車最高運行速度長期徘徊在80100km/h。20世紀90年代初，鐵路客車平均速度只有48.3km/h。列車運行速度慢，是我國鐵路客運市場份額下降的重要原因。1990年經國務院批準，鐵道部開始啟動以科技為先導的廣深準高速鐵路建設，拉開了我國鐵路提速的帷幕。1997年4月1日中國鐵路進行了第一次提