地铁车辆智能化关键技术研究及应用
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摘要：随着地铁交通应用的不断深入，其安全性受到越来越多的重视，越来越多的智能疏散指令系统被逐步讨论和应用。本文结合现有地铁列车运行环境、容易发生的事故类型以及现有的传统疏散指令系统。智能制造、智能生产、智能工厂、智能产品也将引领城市轨道交通建设和运营向信息化、智能化方向发展。
关键词：地铁车辆；智能化；技术
1前言
信息化与工业化的融合一直是中国新工业革命时期工业发展的既定政策。城市轨道交通一体化是建立城市軌道交通信息集成系统。在工业4.0时代，构建地铁智能信息集成系统。智能地铁的建设不应该是一个空洞的概念，而应该是一个信息深度融合、低自动化的系统。智能信息集成系统，应该建在地铁上。因此，本文将明确阐述城市轨道交通智能信息集成系统的体系结构和城市轨道交通运营的智能技术内涵。
2工业4.0及其核心系统与系统集成技术
现代工业已进入工业4.0时代。最重要的特征是产业+互联网和互联网+产业。在这个时候，互联网包括物联网（IoT：物联网）和互联网服务（IoS：服务互联网）。通过价值网络实现水平集成；端到端工程数字集成、垂直集成和网络制造系统集成构建了一个核心系统——信息物理系统（CPS），也称为智能信息集成系统。4.0产业的核心是四个“智能”的实现通过CPSIoT和Io美国支持充分利用信息通信技术和网络空间的虚拟系统，实现信息物理系统和制造业实现情报的变换。四智能是：首先，通过价值网络水平集成实现全球智能制造。第三，实现智能生产线。第四，生产源源不断的智能工业产品。在城市轨道交通领域，它是指从自动化和信息向智能化的转变，而智能地铁或智能地铁的实现，意味着地铁智能信息集成系统的构建。
3新型智能疏散指示系统设计
3.1结构
该系统由探测单元、信号收发单元、显示单元和指示单元四个子系统组成，每个子系统由相应的传感器和处理器组成。烟雾传感器，均匀安装在每节车厢的前中后部位。速度传感模块，由安装在地铁变速箱齿轮上的转速传感器上，用来检测列车的行驶速度。地形探测传感模块，由安装在列车车头的红外传感器和安装在列车中的陀螺仪传感器构成，用来探测列车行驶的地形状况。信号收发单元作为中央处理器安装在列车驾驶室内。显示单元安装在列车调度室内，指示单元安装在各个车厢的开门处。
3.2工作原理及特点
列车发生事故时，探测单元检测列车发生的事故的位置，发生事故的类型（火灾或者堵塞等），以及事故所在地地形情况，并通过信号收发单元对事故类型和周围环境进行综合分析，最后通过指示单元发出指示灯方向。该系统的特点在于车内指示疏散方向，解决了由于火灾定位不准而采取列车长度区间疏散指示灯关闭的问题；能够指示适合不同年龄乘客的逃生路线。
3.3各模块具体功能
一种地铁智能疏散系统，包括：探测单元、信号收发、显示单元和指示单元。探测单元通过信号总线与信号收发单元连接，信号收发单元通过信号总线连接信号显示单元和疏散指示单元。所述探测单元，包括：烟雾传感器、速度传感模块、地形探测传感模块和编码控制模块，所述烟雾传感器，用于探测列车上失火源的位置；所述速度传感模块，用于探测列车的行驶速度；所述地形探测传感模块，用于探测列车周围的地形；所述编码控制模块，用于对烟雾传感器、速度传感模块和地形探测传感模块探测的信号进行转换。信号发送接收单元，包括：总线收发模块、信息采集控制模块和信息分析处理模块，所述总线收发模块，用于接收和发送信号；所述信息采集控制模块，用于将总线收发模块传输来的信号转化为信号发送接收单元可识别的信号；所述信息分析处理模块，用于对信息采集控制模块传输来的信息进行分析处理。显示单元，包括：中央处理器和显示装置，所述中央处理器，用于将信号处理成图像和文字的形式；所述显示装置，用于将列车信息显示给调度中心的工作人员，所述疏散指示单元，包括：指示驱动模块、指示灯，所述指示驱动模块，用于接收指令信号并将指示信息传输到指示灯，驱动指示灯亮起，该指示灯不仅仅能够指示方向。
3.4系统工作线路
当列车发生火灾事故时，装在各个车厢的烟雾传感模块首先检测到烟雾将信息发送给信号首发单元处理，经信息处理，确定最先检测到烟雾发生的传感器所在地点为火源地点，并将该信息传递给显示单元，呈现在机车调度室的显示屏上，告知火灾的具体位置；同时信息也会进一步被处理发送到指示单元控制指示灯亮起，以火源为中心分别向两边指示疏散方向，同时配合先前的送风系统共同工作。
当列车发生堵塞事故时，首先由速度传感模块检测到列车在区间内速度变为零，同时地形探测模块也时时保持接收地形信息，此时将信息传给信号收发单元进行处理，经信息处理后通过显示单元显示车辆故障的位置，并将指示信息传给指示单元。指示原则为，当故障区间没有斜坡时指示灯以列车对称向两侧指示疏散，当故障区间有斜坡时，经过指示驱动模块处理指示老人、儿童向非斜坡一侧疏散，其他人沿斜坡疏散。
4地铁运营需求分析及其智能化
4.1地铁的传统运营管理可以分为三部分：客运列车运营和管理：主要是列车的运行和调度指挥，以及行车安全与准时点的信号控制管理。列车运行管理主要由信号系统和列车调度系统支持。议会车站管理及设备运行管理：主要负责车站秩序管理、客票管理、安全管理，确保旅客上下车的安全、准时，避免车站事故的发生。自动化设备运行管理：主要是机电设备管理，主要是地下站的供电系统和通风空调系统。车站管理和设备运行管理是在列车运行管理和机电设备监控系统等各专业子系统集成信息的基础上实现的。在运行中，为了保证乘客的安全、列车的有效运行和设备的正常运行，需要对地铁的各个方面进行监控和管理，主要是通过建设地铁自动化系统和信息系统。
4.2地铁运营和管理有四个基本目标：安全、稳定的列车运行；提高地铁运行效率；良好的机电设备操作；客运服务是完美的。在工业4.0时代，需要在线路水平和线路网络水平上实现操作规划和调整的智能化管理，实现安全高效的运行。在大数据的支持下，地铁运行要大大改善，确保节能环保。优化了机电设备的运行状态，有效地支持了操作，保护了生态环境。人性化服务将达到更高的智能化水平，与智慧城市的公民旅游服务相协调。将地铁运行的四个目标都实现智能化，达到更高的水平。
地铁的基本运行状态包括正常运行、异常运行和应急运行。地铁运行是在这三种情况下，保证人员和设备的安全，提高人性化服务水平，提高地铁运行效率。这就要求智能信息集成系统在上述三种运行条件下，能够协调各专业实现目标，实现智能化操作。智能信息集成系统是基于线级的，在OCC中实现智能线的操作和管理。智能信息集成系统的核心是一个全线网络调度和指挥系统，实现了整个城市整个网络的智能调度和管理。整个城市地铁系统的管理智能是通过整个网络的管理和决策支持系统实现的。
5结束语
智能地铁通过地铁智能信息集成系统，即地铁CPS系统的水平集成技术，实现与智能城市功能的合作，使智能地铁成为智能城市中最阿有效、最智能的部分。
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（作者单位：天津滨海快速交通发展有限公司）
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