基于无线通信的重载列车同步控制技术探析

范磊

(中国神华神朔铁路分公司培训中心,陕西榆林 719300)

基于无线通信的重载列车同步控制技术探析

范磊

(中国神华神朔铁路分公司培训中心,陕西榆林 719300)

我国是一个货运密度大、幅员辽阔的国家,重载列车运输在解决节省工程投资、运能不足、提高经济效益等方面,发挥着至关重要的作用。通过将基于无线通信的同步控制应用在重载列车中,既能够保证重载列车的安全,又能够提高重载列车的运输效率。因此,基于无线通信的重载列车同步控制技术成为社会各界广泛关注的热点。文章针对基于无线通信的重载列车同步控制技术进行了探析,以供参考。

无线通信 重载列车 同步控制技术

1 前言

随着经济与社会的快速发展，列车作为带便当今世界铁路运货先进水平的重要标志之一，同样的得到迅速的发展。基于无线通信的重载列车同步控制技术是国内外研究的热点，对保证重载列车的经济、安全运行具有非常重要的作用。但是，目前我国无线通信的同步控制技术并没有完全自主的知识产权，依然依靠国外引进，该种引进的技术不仅和国产重载列车的兼容性差，性价比也相对较低，并不能很好的满足过低列车的实际应用需求，因此，展开基于无线通信的重载列车同步控制技术的研究具有很大的现实意义。

2 基于无线通信的重载列车同步控制技术探析

基于无线通信的同步控制技术指的是组合列车以选通信的方式传输主控机车的状态信息、操作命令与应答，以此实现主控机车对从空机车的远程无线同步控制。想要分析基于无线通信的同步控制技术的特点，其前提是机车分布在列车的不同位置，然后讨论组合列车动力分散对比与传统列车动力集中的优越性，并探路机车同步控制与不同步控制的优越性，评价纵向冲动、纵向力、制动时间、制动距离等为控制优越性的指标，以此分析基于无线通信的同步控制技术的优越性。

(1)基于无线通信的同步控制列车的性能分析。纵向车钩力、制动时间、制动距离等是评价列车性能的重要指标，其中制动时间Tb包括了有效时间Te和空走时间Tk;制动距离Sb包括了有效距离Se与空走距离Sk。计算公式分别表现为：

公式中v0、v1、v2分别代表了制动初速度、速度间隔的初速度以及速度间隔的终速，单位为km·h-1，θ变式换算制动率;Ψ变式闸瓦的换算摩擦系数;n表示列车编组辆数;w0表示列车的运行阻力因数，单位为N·kN-1。针对传统编组列车与无线同步控制组合列车进行比较，根据公式1和公式2可知，无线同步控制编组列车能够降低牵引车辆数以及速差，进而降低空走距离以及空走时间，从而减少制动距离以及制动时间，显著的改善重载列车的制动性能。

(2)同步控制系统的关键控制模式。重载列车同步控制系统主要包括安全导向子系统、故障诊断子系统、同步控制子系统以及无线通信及传输子系统。同步控制系统的关键控制模式表现为：位于重载列车最前端的机车为主控机车，其他机车都是从控机车，两节机车通过制动软管和过重联线连接，同时为了保证机车的安全，中间放置货车的两台机车的距离不能小于300m，其控制原理是用无线通信的方式与机车构建通信桥梁，然后用无线通信的方式进行控制信息的传输，并以无线控制系统实现多多台机车动力分布的制动控制以及同步牵引。无线牵引控制状态下，由主控机车根据同步控制系统的指令，再结合机车的实际运行状况，通过无线通信发出相应的控制命令，由各个从控机车接收主控机车的控制命令进行制动或者牵引。此外，无线通信还能及时的反馈机车的状态信息以及故障信息，根据相应的信息进行列车的安全导向以及故障诊断，实现对重载列车的优化控制，达到安全运行的目的。

(3)列车无线同步传输的实时控制。无线同步控制重载列车安全运行的前提条件是保证列车的安全运行品质，因此需要重载列车运行中各个机车具有均衡的牵引力，尽可能的降低纵向作用力，进而提供良好的制动品质。列车无线同步传输的实时路由控制主要从以下几个方面入手：首先，选择机车无线通信方式，主控机车和从控机车之间需要进行频繁的数据交换，无线通信传输的质量直接关系到重载列车的纵向冲动、制动以及牵引，目前，基于无线通信的重载列车同步控制的传输方式通常采用接触网感应传输方式和3G、GSM式专网宽带传输方式;其次，实际线路测试，通过分析重载列车同步控制的应用要求，采用合适的无线通信频段，例如450MHz、800MHz无线通信频段等，无线通信测试在机车和加挂的实验车之间进行，将测试装备分别安装在实验车以及机车上;再者，同步控制无线通信的实时性确定，根据重载机车同步性的内涵，保证各个机车之间信息的传输是同时、无缝的，然后在保证重载列车安全运行的基础上，保证机车传输以及获取的驱动信息、同类数据信息、激励的系统数据信息等的完整性，进而实现重载机车无线同步控制的以下功能：立车优化操作控制、安全导向与故障诊断、机车数据的无线传输、机车同步制动与牵引控制等。

(4)重载列车无线同步控制的预警以及安全导向。重载列车的无线同步控制系统是一个大型、非线性的复杂动态控制系统，因此列车在同步运行过程中的故障是不可避免的，及时发现故障，发出预警信号并采取相应的措施进行处理是保证重载列车安全、高效运行的前提。重载列车无线同步控制的故障诊断方法包括专家系统、人工智能、逻辑推理以及逻辑判断等，目前最常用的重载列侧无线同步控制故障诊断以及安全导向方法为故障语境专家知识系统，根据故障的因果性、随机性、规律性、潜伏性、再现性，对故障进行预警并发出相关信息，及时的采取措施进行处理。

3 结语

总而言之，基于无线通信的重载列车同步控制技术是实现重载运输的核心关键技术之一，通过无线同步控制系统采用无线通信手段控制不同位置的机车进行同步运行，对保证重载列车的安全、高效运行具有非常重要的作用。

[1]李蔚.重载列车机车无线重联同步控制关键技术研究与应用[M].中南大学,2012(5).

[2]郭其一,陈琳芝,黄世泽等.基于无线通信的重载列车同步控制技术研究[J].同济大学学报(自然科学版),2013,41(2)：243-246.

[3]魏伟,张东芹,张军.重载列车纵向冲动机理及参数影响[J].连交通大学学报,2011,31(1)：1.