Aplicación del sistema de señalización ferroviaria de alta velocidad basado en tecnología de comunicación inalámbrica
Resumen
El sistema de señalización ferroviaria de alta velocidad es la garantía básica para un transporte seguro y de alta velocidad. -Operación de densidad de trenes de alta velocidad. La aplicación de tecnología de comunicación inalámbrica en los sistemas de señalización ferroviaria no solo reduce el costo de los sistemas de señalización ferroviaria de alta velocidad, sino que también garantiza la seguridad de los ferrocarriles de alta velocidad. Con el avance de la ciencia y la tecnología, los ferrocarriles de alta velocidad continúan desarrollándose hacia la informatización inteligente, lo que plantea requisitos más estrictos en el campo de la tecnología de comunicación inalámbrica. Para adaptarse al rápido desarrollo de los ferrocarriles de alta velocidad, varios países apuestan por la investigación de una nueva generación de sistemas de señalización ferroviaria basados en tecnología de comunicación inalámbrica. Resumen: Este artículo presenta el desarrollo de sistemas de comunicación inalámbrica extranjeros en sistemas de señalización ferroviaria de alta velocidad, analiza las características y los problemas existentes de la tecnología de comunicación inalámbrica en sistemas de señalización ferroviaria de alta velocidad y analiza la aplicación de la tecnología de comunicación inalámbrica en alta velocidad. Sistemas de señalización ferroviaria.
Palabras clave comunicación inalámbrica; sistema de señalización ferroviaria de alta velocidad
En todo el proyecto ferroviario de alta velocidad, aunque el sistema de señalización representa una pequeña proporción de la inversión total, su papel es muy crítico. Debido al duro entorno de transmisión de los circuitos de vía, la baja velocidad de transmisión de información y los altos costos de mantenimiento de los equipos, los sistemas de control de trenes basados en circuitos de vía ya no pueden cumplir con los requisitos de rápido desarrollo de los ferrocarriles de alta velocidad. En la década de 1980, los países extranjeros comenzaron a estudiar el sistema de señalización ferroviaria TBS (Transmission Based Signaling) basado en tecnología de comunicación inalámbrica, con la esperanza de mejorar las funciones de gestión ferroviaria, acortar los intervalos de trenes, ahorrar energía y reducir los costos del sistema mediante la aplicación de tecnología de comunicación inalámbrica. . En la Conferencia Internacional TBS de 1995, los participantes analizaron la viabilidad de aplicar tecnología de comunicación inalámbrica en los sistemas de señalización ferroviaria y señalaron el impacto positivo que la tecnología de comunicación inalámbrica puede tener en los sistemas de señalización ferroviaria, indicando que TBS se convertirá en el futuro del desarrollo de los sistemas de señalización ferroviaria. dirección.
1 Desarrollo de TBS en el extranjero
1.1 Desarrollo de TBS en América del Norte
En 1983, la Asociación Estadounidense de Ferrocarriles y la Asociación Canadiense de Ferrocarriles propusieron conjuntamente un sistema inalámbrico avanzado Sistema de control de trenes ATCS basado en comunicaciones. ATCS obtiene principalmente la información precisa de posición y velocidad del tren a través de medios de comunicación de datos digitales y microprocesadores avanzados, y controla el tren de forma segura. La aplicación de ATCS no sólo evita la instalación de muchos equipos de señalización terrestre y ahorra costos del sistema, sino que también elimina los puntos ciegos de las señales y mejora el factor de seguridad de los trenes. ATCS consta de cinco sistemas de subcontrol: sistema de control central, red inalámbrica de comunicación de datos, equipo a bordo, equipo en carretera y terminales móviles para el personal de mantenimiento de línea. El diseño de la estructura del sistema y la división de módulos funcionales sientan las bases para futuros sistemas de señalización ferroviaria basados en comunicación inalámbrica. Con el desarrollo de la tecnología de comunicación inalámbrica, después del ATCS, han aparecido en América del Norte muchos sistemas de señalización ferroviaria basados en comunicación inalámbrica. Entre ellos, ARES puede proporcionar un medio muy confiable de inspección y equilibrio, lo que reduce en gran medida los errores causados por errores de operación humana y. Garantiza el funcionamiento del tren. Además, también son famosos PTS, PTC, AATC, ITCS y otros sistemas.
1.2 Desarrollo del TBS europeo
En 1992, el Instituto Ferroviario Europeo, una filial de la Unión Internacional de Ferrocarriles, propuso un sistema europeo de gestión del transporte ferroviario, que incluía la emisión de billetes y la interconexión ferroviaria entre países, etc., de los cuales ETCS es una parte muy importante. Antes de que la Comisión Europea estableciera el proyecto ETCS del Sistema Europeo de Control Ferroviario estandarizado, los países europeos tenían diferentes estándares y modelos ferroviarios, así como anchos de vía, equipos de señalización y equipos de suministro de energía, por lo que cada país solo podía utilizar sus propios sistemas ATP y ATC. Las diferencias en los sistemas ferroviarios entre países dificultan que los ferrocarriles europeos formen un transporte continuo. Después del establecimiento del Proyecto Europeo de Normalización del Sistema de Control Ferroviario ETCS, los ferrocarriles de varios países comenzaron a estandarizarse de acuerdo con estándares unificados, reemplazando gradualmente los diferentes sistemas automáticos de control de trenes y sistemas de protección en diferentes países. El objetivo de ETCS es unificar los ferrocarriles europeos, mejorar la interoperabilidad de los ferrocarriles en varios países y estandarizar más las funciones y equipos de los sistemas de control ferroviario.
1.3 Desarrollo de TBS en Japón
En el desarrollo del sistema de señalización ferroviaria de Japón, han aparecido sucesivamente los sistemas de control de información auxiliar ATS, ATC actual, ATC digital, informática y comunicación inalámbrica.
Entre ellos, el ATC actual se utiliza como sistema de protección contra el exceso de velocidad de los trenes para proteger la seguridad de los trenes con una buena función de frenado automático. Sin embargo, el sistema utiliza el frenado automático más fuerte cuando está en funcionamiento, lo que afecta la comodidad de los pasajeros. En 1987, Japón comenzó a estudiar sistemas de señalización ferroviaria basados en comunicaciones inalámbricas, sentando una base sólida para el surgimiento de CARAT. El uso de CARAT permite que el tren mida continuamente su propia posición y velocidad de marcha, lo que permite que el sistema terrestre tenga una buena comprensión del funcionamiento del tren y garantiza la seguridad del transporte del tren.
2 Características y problemas de TBS
En ferrocarriles de alta velocidad relativamente altos, cuando la distancia es corta, se pueden utilizar tecnologías de comunicación inalámbrica como infrarrojos y Bluetooth para controlar el tren. Cuando la distancia es larga, la velocidad y posición del tren se pueden determinar mediante sistemas de control de posicionamiento global, balizas, contadores de ejes, etc. La computadora a bordo puede enviar la información de velocidad y posición del tren a la computadora de control de despacho a través de un transceptor inalámbrico, que luego será procesado por la computadora de control de despacho y enviará la velocidad máxima permitida del tren y otra información a la computadora del tren a través de conexión inalámbrica. comunicación. El conductor del tren puede realizar las operaciones correspondientes según los recordatorios del ordenador de a bordo. Si el conductor del tren no reacciona a tiempo, el sistema de control de información también puede reducir por sí solo la velocidad al rango permitido.
2.1 Características de TBS
(1) En TBS, el centro de control principal puede ajustar la operación del tren a través de la computadora de a bordo de acuerdo con el estado de funcionamiento y el estado operativo del tren. , añadiendo señales ferroviarias de alta velocidad La función de gestión del sistema garantiza la seguridad de los trenes y mejora la capacidad de paso de las líneas ferroviarias.
(2) Bajo el control del sistema de señales de comunicación inalámbrica, se aumenta la información confiable sobre el tren y el terreno, el tren funciona más suavemente, evita aceleraciones y frenadas innecesarias, ahorra energía y hace que los pasajeros se sientan más cómodos. cómodo. .
(3) La aplicación de la tecnología de comunicación inalámbrica ahorra una gran cantidad de equipos de señales terrestres y reduce en gran medida el costo de instalación, mantenimiento y reparación de los equipos.
(4) El sistema de señales de comunicación inalámbrica es altamente adaptable y puede aumentar la velocidad del tren mediante ajustes de software y ajustar automáticamente los cuadros de operación del tren, lo que mejora en gran medida las capacidades de gestión del transporte ferroviario.
(5) El sistema de señales de comunicación inalámbrica también puede realizar el control de bloqueo del tren a través del canal de información bidireccional entre el tren y el suelo.
2.2 Problemas de TBS
(1) El circuito de vía utilizado en el sistema de señalización ferroviaria de alta velocidad solo puede utilizar una frecuencia de transmisión de información más baja y el entorno de transmisión es hostil, lo que lo hace Es difícil hacer que la velocidad de transmisión de codificación cumpla con los requisitos del ferrocarril de alta velocidad.
(2) TBS recibe información de datos a través del equipo de bucle y el equipo de respuesta. Puede haber un retraso en la operación del tren, lo que afectará negativamente la operación del tren.
(3) Como canal de información bidireccional entre el vehículo y el suelo, los cables y alambres entre las vías tienen una gran cantidad de información y una gran capacidad antiinterferente, pero el costo del equipo es alto. y la capacidad antirrobo es pobre. Una vez perdido, las consecuencias son graves.
3 Aplicación de la tecnología de comunicación inalámbrica en el sistema de señalización ferroviaria de alta velocidad 3.1 Enclavamiento de microcomputadores
La viabilidad de utilizar tecnología de comunicación inalámbrica en el enclavamiento de microcomputadores requiere más investigación, pero ATCS propuso el bloqueo detectado El estado de los interruptores y señales se puede enviar al centro de control principal, y la unidad de interfaz en tierra se puede utilizar para recibir comandos de control desde el centro de control principal para controlar las acciones de un grupo de interruptores y señales. Además, la unidad de interfaz en tierra puede comunicarse con el centro de control a través de canales inalámbricos y conectar dispositivos de campo a través de cables para detectar y controlar algunos subsistemas auxiliares. En la actualidad, parece que la aplicación de tecnología de comunicación inalámbrica en equipos de campo de interconexión de microcomputadoras puede aumentar algunas inversiones. Las estaciones a gran escala tienen muchos desvíos y alta interferencia, pero todavía hay buenas perspectivas de desarrollo.
3.2 Despacho centralizado
En el sistema de despacho centralizado, el centro de despacho debe comprender el estado de operación del tren en función del estado de ocupación de las líneas de llegada y salida y las zonas de bloqueo de intervalo en la estación. y hacer arreglos basados en la información obtenida. Utilizando TBS, el sistema de control puede conocer con precisión la posición y velocidad del tren y enviar comandos de control del tren de acuerdo con el sistema de señales a lo largo de la línea para garantizar que el tren circule a alta velocidad, de forma segura y estable en el intervalo práctico más corto. La tecnología de comunicación inalámbrica permite la comunicación de datos de dos líneas entre el tren y el centro de control, lo que aporta una gran comodidad a la operación del tren y realiza la automatización del comando del tren.
3.3 Repetidor
En el funcionamiento real de los ferrocarriles de alta velocidad, me resulta imposible instalar este tipo de estaciones base de comunicación inalámbrica en todos los ferrocarriles de alta velocidad. El aumento de la inversión en equipos también hace que el sistema de señalización ferroviaria de comunicaciones inalámbricas pierda su importancia real.
Con un repetidor, la estación base puede recibir y enviar algunas señales de radiofrecuencia a través del repetidor. De esta manera, la estación base no sólo puede gestionar el área de la estación dentro del área de la estación base, sino también gestionar algunos vehículos y líneas gestionados por el repetidor. .
3.4 Mejorar la eficiencia del tráfico en los cruces.
Para mejorar las capacidades de protección y la eficiencia de paso de los pasos a nivel y evitar pérdidas innecesarias causadas por fallas de equipos inalámbricos, el centro de control principal consulta continuamente el estado operativo de los pasos a nivel en intervalos de tiempo y retroalimenta la consulta. información oportuna a un tren que se acerca a un paso a nivel. Además, el centro de control principal puede calcular el tiempo para que el tren pase el cruce a través de la información recibida sobre la posición y la velocidad del tren, y establecer la velocidad máxima permitida del tren y la referencia para la ruta de operación del tren de acuerdo con la situación real. Esto no sólo garantiza la seguridad de los trenes que pasan por pasos a nivel, sino que también mejora en gran medida la eficiencia del cruce.
3.5 Reforzar la protección de las oficinas de mantenimiento
Cuando una determinada sección del tren de alta velocidad necesita mantenimiento, el departamento de mantenimiento puede ingresar el punto de mantenimiento al sistema a través del terminal móvil, y La transmisión del tren a través del centro de control principal se puede comprender fácilmente. Buena comprensión de la situación en este párrafo. En funcionamiento real, el tren puede funcionar basándose en la información del punto de mantenimiento aprendida. Además, cuando el tren se acerca al punto de mantenimiento, el terminal móvil recibe la señal de alarma del sistema de tierra para garantizar que el tren pueda detenerse a tiempo antes de la sección de mantenimiento.
4 Resumen
Con el continuo desarrollo de los ferrocarriles de alta velocidad, para garantizar la seguridad de los trenes, los sistemas de señalización avanzados se han convertido en una máxima prioridad para las operaciones ferroviarias de alta velocidad. En los sistemas de información ferroviarios de alta velocidad, la aplicación de las comunicaciones inalámbricas está todavía en sus primeras etapas. En la planificación específica de TBS, se debe considerar plenamente su interfaz con el sistema de gestión del transporte ferroviario para que la tecnología de comunicación inalámbrica pueda utilizarse plenamente en el desarrollo de ferrocarriles de alta velocidad.
Referencia
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[2]Yao. Situación actual y desarrollo del sistema de señalización ferroviaria de China [J]. Señalización de comunicación ferroviaria, 2003(04).
Infantería. Método de análisis de confiabilidad del sistema de control de trenes basado en comunicación [J Transactions of Transportation Engineering, 2001(01).
, Chen,,. Análisis y reflexión sobre el control de seguridad activa del sistema de control de trenes ferroviarios de alta velocidad [J] Aplicación informática ferroviaria, 2012 (08).
Sobre el autor
Sun Yifeng (1982-), hombre, de Tianjin. Graduado de la Universidad de Aviación Civil de China. Dirección de investigación: señalización ferroviaria.
Unidad del autor
The Third Railway Survey and Design Institute Group Co., Ltd. Tianjin 300251.
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