鐵路施工電氣工程自動化技術探討論文

近年來高速鐵路的建成運行有效緩解了我國鐵路運輸的客運和貨運矛盾，使現有鐵路的運輸能力得到了釋放。在高鐵施工過程中，電氣化工程和自動化工程爲鐵路化建設提供了技術上的支持，通過應用電氣工程和自動化技術可以保證鐵路工程供電系統的可靠性和穩定性，促進鐵路工程的持續化發展。

1電氣化自動化在鐵路中的發展

近年來電氣自動化技術呈現出綜合發展的態勢。整體看來，運行的結構和模式向着系統化方向發展，其不但形成了完整的電磁學理論，而且取得了新時期重大技術的突破，從而爲新時期各項產業的發展提供了可靠保障。電氣自動化技術由於具備獨立、便捷和完善的系統化服務技術，因其在鐵路中的應用，能夠通過牽引模式使火車的運行速度、載重量和環保價值均得到較大的提升。在採用信息化技術進行項目控制以及管理的過程中，鐵路牽引對供電專業技術不但要求實現自動化以及科學化，而且還需要提高系統的可靠性，確保整體技術向着專業化的方向發展。鐵路的施工管理部門應根據具體情況對其運行結構進行創新，在符合企業實際的前提下對整體鐵路施工項目進行優化。

2電路鐵路供電的主要特點

2.1電壓等級不高，變電所結構單一

站在電力系統的角度來看，鐵路屬於終端負荷，其對電壓的要求不高，所以高鐵的供電系統一般配置的是電壓≤35kV的低電壓變電所，只有極少地方配置的是電壓爲110kV的高壓變電所[1]。

2.2接電方式極爲簡便

高鐵供電系統採用相互串聯的接電方式組成單一的輻射電網，變電所均勻分佈在鐵路沿線且互相連接，從而形成相互協作的供電方式。其中的主要連接線包括一級負荷貫通線與綜合負荷貫通線兩個種類。通常在重要的鐵路幹線供電系統中這兩種負荷貫通線纔會共同存在，如京滬高鐵等，此類線路屬於信號雙電源供電系統。鐵路的連接線不但能夠連接相鄰變電所，而且還可以向自動閉塞信號供電，具體的接線方式可參考圖1。

3系統功能改進建議

3.1提高供電自動化系統的安全與高效性

供電自動化系統屬於一個龐大且複雜的系統，其中主要包括：電力調度系統、信息管理系統和變電所綜合自動化控制系統等。高鐵的供電自動化系統主要是通過分工實現運作的，必須憑藉上下層和平行層的相互協作才能夠實現高效運行，然而，現階段的高鐵自動化系統在穩定性和可靠性方面還存在較大的不足[2]。因此應針對自動化系統開運行模式不斷進行優化，才能夠適應未來業務不斷增長的需要。

3.2應提高供電自動化系統的'可靠性能

雖然高鐵供電系統的電壓等級和變電所結構等級要求不高，然而對供電自動化系統的可靠性卻有更高的要求。如自動閉塞信號必須保證供電中斷時間不能超過150ms，否則供電區域的自動閉塞信號燈就會全部變紅。從當前實際來看，高速鐵路供電系統爲了提高系統的供電穩定性，已經啓用了多種供電措施，如採用雙電源供電和安裝自動電源等。相鄰的兩個變電所可採用自閉線與貫通線兩種連接方式，使供電的可靠性得到顯著提升，然而客觀的講，這種方法存在較大的侷限性。只有在車站上的貫通線與自閉線上裝上自動分段裝置，才能夠實現線路故障的及時定位與排除。

4電氣自動化技術的應用

4.1分佈控制技術

分佈控制技術分爲兩類：即電壓時間型和電流計數型。此類技術通過與配電自動化終端、開關的組合，形成具備一定重合功能的分段器。然而受原理限制的影響，分佈控制方式還存在以下不足：（1）在處理故障和恢復供電的過程中，這種方式花費時間較長，從而給鐵路供電系統的正常運行帶來較大的衝擊，同時對鐵路用戶造成較大的影響。（2）只有徹底改善變電站出現的保護定值和重合閥動作方式，才能夠使控制工作得到有效實現。（3）由於故障檢測的分段太多，使得配合難度非常大，同時動作缺乏選擇性，因此，這種控制模式不適合鐵路供電系統使用。

4.2集中控制技術

集中控制方式指的是藉助現場的配電自動化終端將故障信息傳達給主站，主站在接收到故障信息之後需要開展計算，並提出具體的故障排除方案，同時將故障排除方案信息指令傳達給配電自動化終端進行執行。一般分爲三個層次：由配電終端層負責將故障信息傳達給主站；由配電子站針對故障區域實施管理與控制；由主站負責下達故障的解決及優化方案。集中控制方式需要通訊系統具有極高的可靠性與高效性，在處理系統故障的過程中，必須做到可靠、高效的傳達指令信息。一般情況下，集中控制方式較適宜於功能較爲強大的主站系統使用，在具體應用過程中，利用專用的高級應用模塊可以快速實現對網絡故障的處理，從而使主站控制系統更加可靠和高效。

4.3對變化數據

進行上報因爲數據傳送極有可能受到來自於通道速率限制方面的影響，由此造成大量數據滯留信道的問題，所以應設置變化數據優先傳送模式。變化數據主要包括變化前的數值和變化後的數值，藉助定值設定可以瞭解變化的幅度。當數據傳輸到主站後，上位機將全部數據存儲起來，利用動態曲線的方式將數據變化趨勢表現出來，然後依據數據變化趨勢曲線對故障產生的原因進行分析。由於故障信息的分辨率只有20ms，因此應利用週期監測來保證故障信息的完整性。

5系統的組成結構和通訊結構的設計

高鐵採用自動化控制系統的目的主要是提升供電的安全性與可靠性，其中包含自動化技術、軟件技術和計算機通訊技術等多學科內容，通過對網絡電力調度系統信息、安全監控信息與管理系統信息等的有效連接，實現對各項信息的統一管理。因爲高鐵供電系統沒有配備通訊設施，所以需要藉助鐵路系統中已經具備的公共通訊系統進行實際運行數據的傳輸。然而由於公共通訊系統的服務對象是整個鐵路部門，一般情況下，RTU與調度端間信息的傳輸速率爲2Mbit/s，但遠程終端控制系統與調度端間的信息傳輸速率卻爲64Kbit/s，所以鐵路通訊系統應不斷對其結構設計進行優化。

6結論

在鐵路工程施工過程中，電氣工程和自動化技術的應用可以推進我國鐵路事業的發展，而且在鐵路工程中應用電氣工程和自動化技術可以提升電氣系統安全性和工作效率。本文重點對電氣工程和自動化技術在鐵路施工中的應用進行了分析，提升了電氣工程的管理水平，提高了鐵路行業的技術水平，具有良好的社會效益和經濟效益。

作者:朱立國 李政 單位:中交機電工程局有限公司

參考文獻

[1]周奉聚.淺析鐵路供電系統工程中配電自動化應用分析[J].機電信息，2011（12）：143~145.

[2]楊立.配電自動化工程應用於鐵路供電系統的分析[J].黑龍江科技信息，2008（08）：97~99.