浅谈自动化设备在高铁建设中的应用何庆新.docx

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浅谈自动化设备在高铁建设中的应用何庆新

毕业设计（论文）

中文题目：

浅谈自动化设备在高铁建设中的应用

学习中心（函授站）：

XX铁路教学中心

专业：

机械设计制造及其自动化

姓名：

何庆新

学号：

12618277

指导教师：

孟宪民

交通大学远程与继续教育学院

3/7/2021

毕业设计（论文）承诺书与使用授权书

本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。

除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者签名：

_______________________年_______月______日

指导教师签名：

________________________年_______月______日

交通大学

毕业设计（论文）成绩评议

年级

12级春

层次

专升本

专业

机械设计制造及其自动化

XX

何庆新

题目

浅谈自动化设备在高铁建设中的应用

指

导

教

师

评

阅

意

见

成绩评定：

指导教师：

年月日

答

辩

小

组

意

见

答辩小组负责人：

年月日

交通大学

毕业设计（论文）任务书

本任务书下达给：

12级春季级机械设计制造及其自动化专业学生何庆新

设计（论文）题目：

浅谈自动化设备在高铁建设中的应用

一、毕业设计（论文）基本内容

通过对国内外高速铁路建设现状、高速铁路行车指挥自动化系统构成、高速铁路机车运用安全现状及自动化设备的应用、高铁运营调度系统在高速铁路中的应用以及自动化设备在高速铁路建设中的发展前景分析，具体的阐述自动化设备在高速铁路建设中的重要性。

并在高速铁路机车自动化设备应用中详细介绍了LKJ—2000型列车运行监控记录装置和TVM—430型系统特点和组成。

通过运用发现了LKJ—2000型列车运行监控记录装置的部分缺点和不足。

二、基本要求

毕业设计（论文）由封面、承诺书与使用授权书、毕业设计（论文）成绩评议、毕业设计（论文）任务书、开题报告、中期检查、结题验收、中文摘要、英文摘要、目录、正文、参考文献、附录十三部分组成。

具体要求如下：

（1）封面学生应按要求填写。

论文题目一般不超过25个字，要简练准确，可分二行书写。

（2）承诺书与使用授权书学生按要求填写，学生与指导教师签字后生效。

（3）任务书由指导教师填写，装订于指定位置，教师签字后生效。

（4）开题报告由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效，开题报告中的文献综述部分应不少于1500字。

（5）摘要中文摘要字数应在400字左右，包括论文题目、论文摘要、关键词（3至5个）。

摘要应简要概括论文的目的、研究内容、研究方法、成果和结论。

英文摘要与中文摘要内容相对应。

（6）目录按三级标题编写，用宋体小四号字，要求层次清晰，且要与正文标题一致，主要包括：

正文主要层次标题、参考文献、附录等。

（7）正文论文正文应包括绪论（提出问题——论点）、论文主体（分析问题——论据和论证、解决问题——论证方法和步骤）、结论。

正文文字应在12000字以上。

（8）参考文献所列参考文献应不低于7篇，必须是学生本人真正阅读过且在正文中有引用的，以近三年发表的期刊类文献为主，图书类文献不能过多，且要与论文内容直接相关。

所列举的参考文献要标明序号、作者、著作或论文的标题、刊物名称（卷、期）、、出版时间等信息。

（9）附录对于不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入附录中，如调查问卷、计算机程序等。

2.毕业论文的书写

（1）论文统一用A4纸打印。

正文用宋体小四号字，版面上空2.5cm，下空2cm，左空2.8cm，右空2cm。

每页中字符数/行数使用默认字符数，行距设置为1.5倍行距，字符间距设为标准。

三、重点研究的问题

根据当前我国高铁建设现状及自动化设备在高铁建设中的实际应用，本研究将重点研究以下内容：

1.高速铁路行车指挥自动化系统

通过简要介绍高速铁路行车指挥自动化系统，明确构造高速铁路行车指挥自动化系统的基本思路、行车指挥自动化系统的主要功能、行车指挥自动化系统的组成、行车指挥自动化系统的实例、行车指挥自动化系统发展趋势等内容。

2.高速铁路机车运用安全

通过对提速铁路机车速度监控系统的探讨，了解我国铁路当前所装备的自动化机车速度监控系统。

3.高铁运营调度系统在高速铁路中的应用

通过对高铁运营调度系统的构成及当前在高速铁路运营中的实际应用情况，阐述高铁运营调度系统在高速铁路应用中的各类细节。

4.自动化设备的发展前景

通过上述研究，对自动化设备的发展前景进行分析、展望。

四、主要技术指标

LKJ-20000型监控记录装置主要技术指标：

1．主机箱电源输入电压77V～137V

输出+5V±2%3A

+12V±5%1A

-12V±5%1A

+24V±2%0.4A

+15V±5%0.65A供速度传感器用

+15V±5%0.65A供压力传感器用

2．存储器配置

内存：

512KB

电子盘：

38MB

3．显示屏：

采用TFT高亮度彩色液晶屏

分辨率：

640×480

显示面积：

212×158（mm）

五、其他要说明的问题

下达任务日期：

2013年12月20日

要求完成日期：

2014年3月15日

指导教师：

开题报告

题目：

浅谈自动化设备在高铁建设中的应用

学生XX：

何庆新学号：

4年1月5日

一、文献综述

查阅的主要文献资料：

《干线行车指挥自动化问题的探讨·铁道信号论文集》X锡弟中国铁道

《高速铁路概论（第三版）·行车指挥自动化》钱仲侯中国铁道

《秦沈客运专线TVM—430操作员手册》秦沈铁路管理处

《中国铁路技术创新工程》中国铁道

《铁路技术管理规程》中国铁道

《LKJ2000型列车监控技术装置等行车安全装备检修指南》株洲电力机车研究所

1.铁路行车指挥自动化系统的定义

铁路运输自动化及铁路信号专家X锡弟认为，铁路行车指挥自动化（automationsystemforrailwaytrafficcontrol）是利用在线计算机和有关技术设备，自动收集信号设备状态和列车运行的信息，按规定的算法和程序进行处理，实时地发送出指挥列车运行的有关命令，安排列车进路和调整列车运行，同时，将处理的结果予以记录和显示，这种集中控制和监视系统称。

2.自动化设备在高速铁路行车安全保障中的作用：

铁路行车安全是指在铁路运输过程中,维护铁路正常的运行秩序,保证旅客及铁路员工生命财产安全,保证运输设备和货物完整性的全部生产活动。

当铁路运输行车速度较低时,无论是人还是设备都有比较充裕的能力应付事故或突发的偶然事件,依靠设备的技术条件和维修保养标准与限度,以及人的操作规X和行为指南,就可以基本保障铁路系统的安全运转。

然而,列车运行速度越高、行车密度越大,系统中所蕴含的不安全因素就越多。

同时,同一类型事故对不同的速度和行车密度的路网造成的损失大不相同,如侵入物撞击对高速列车的影响较之对常规列车的影响就大得多；而且与高速度相伴而来的是行车密度的大大增加,路段与路段间、站点与站点间的相关性增加,任一站段的事故、停车、缓行都势必影响到其他区间列车的运行状态。

所以高速铁路的安全保障系统，就必须建立在高新技术的基础上，并且要求高度智能化，在人机控制系统中能避免纠正人为过失，即使人员操纵不当，也能保证高速列车的运行安全

3.高速铁路运营调度系统核心技术及总体技术方案

通信信号作为高速铁路运营调度系统核心技术的重要组成部分，直接关系到高速铁路的建设和安全运行。

因此，研究通信信号如何能够更好的满足高速铁路运营调度系统的需求，更好的为调度员的工作提供帮助，有着非常重要的意义。

高速铁路运营调度系统总体技术方案包括：

全国调度指挥中心调度系统，及各高铁枢纽站调度指挥中心调度系统，高速铁路运营调度系统是高速铁路运输组织指挥的中枢系统。

它既是一个能有效地控制高速客运列车运行，使其满足时速300~350km高速列车按3min追踪间隔运行时调度指挥需要的自动控制系统；也是一个需要对运输计划、设备维修、牵引供电、机车车辆（动车组）和乘务人员进行综合管理，甚至管理数据统计等大量办公业务综合信息管理系统；还是一个对铁路运输组织、通信信号、牵引供电、安全监控、综合维护等诸多专业领域的各项先进技术的高度集成的综合性复杂系统。

二、选题的目的和意义

随着科学技术的发展，人们的生产劳动经历了从手工劳动到使用简单工具，从简单工具进入机械化，进而发展到自动化的过程。

铁路也同样经历了这样的过程。

传统的铁路行车施舍由铁道部、铁路局、车站的多级管理指挥系统。

这种指挥系统采用的是以人为主、以设备为辅的集中统一调度方式。

但是，随着运量的加大，行车速度的提高，人为因素在行车指挥中所产生的不协调和联络中的失误，对行车的调度与调整将产生严重的影响。

尤其是在高速铁路出现后，这种方式已不能很好地适应高速铁路行车指挥的需要。

为改变这种状况，许多国家依靠自动化设备为依托，逐步开发、完善了行车指挥自动化系统，并在高铁建设中进一步推广。

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加速，高速铁路及铁路客运专线进入大发展时期，合宁、合武、石太、温福、甬台温客运专线以及京津、武广、X西、哈大、京沪、沪宁、沪杭、长吉、京石武、广珠、广XX、福厦、高铁已经投入商业运营，在建的有XX东环等，截止2014年将有2万公里客运专线正式投入运营。

其中客运专线设计时速250km/h以上，高铁及城际运行时速将达到350km/h，不断提高的行车速度及发车密度要求，给高速铁路建设带来多方面的技术挑战，涉及到通信信号、调度指挥、高速动车组、牵引供电等各个领域。

我国铁路运输体系庞大、流程复杂，是一个需要多工种密切合作的活动，必须通过集中统一的调度指挥来保证铁路运输的畅通、高效和安全。

即将建成的客运专线列车运行速度高、密度大，运营组织复杂，这对调度系统提出了自动化、集成化、综合化、智能化等更高的要求。

三、研究方案（框架）

根据以上研究思路，本论文共分为六章。

第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究思路和方法。

第二章通过简要介绍高速铁路行车指挥自动化系统，明确构造高速铁路行车指挥自动化系统的基本思路、行车指挥自动化系统的主要功能、行车指挥自动化系统的组成、行车指挥自动化系统的实例、行车指挥自动化系统发展趋势等内容。

第三章通过对高速铁路机车速度监控系统的探讨，了解我国铁路当前所装备的自动化机车速度监控系统。

第四章通过对高铁运营调度系统的构成及当前在高速铁路运营中的实际应用情况，阐述高铁运营调度系统在高速铁路应用中的各类细节。

第五章通过上述研究，对自动化设备的发展前景进行分析、展望。

第六章对全文做了总结，并提出了本论文有待进一步研究的问题。

四、进度计划

12月18日------12月20日确定论文题目，领取毕业论文任务书

12月21日------01月05日搜集材料，查阅文献，制定研究方案、制定进度计划、撰写开题报告

01月06日------02月10日完成论文第一章至第三章内容，并交指导教师进行中期检查

02月11日------03月14日完成论文第四章至第六章及其他内容，形成论文初稿，并交指导教师进行结题验收及论文修改

03月17日论文定稿、完成论文的排版、打印工作，交指导教师审阅

五、指导教师意见

指导教师：

年月日

中期报告

题目：

浅谈自动化设备在高铁建设中的应用

学生XX：

何庆新学号：

12618277

一、进展情况

通过搜集相关资料，查阅文档、文献，结合实际工作情况及工作现场实地调研，完成论文考题报告、目录、摘要及论文正文第一至第三章内容。

二、指导教师意见

指导教师：

年月日

结题验收

一、完成日期

二、完成质量

三、存在问题

四、结论

指导教师：

年月日

中文摘要

摘要：

近几年，随着科学技术的发展以及社会的进步，我国的电气自动化行业得到了前所未有的发展。

尤其是新设备、新技术的开发与使用，为我国的电气自动化行业注入了新的生机和活。

随着电气设备在社会中的应用愈加广泛，使得越来越多的人开始学习并从事电气自动化工作。

2010年12月3日，随着我国新一代高速列车CRH380A的运行时速达到486.1公里，两个月前，刚刚在沪杭高铁试运行时，创下了时速纪录再次打破，取得这一次次中国纪录的背后，除了铁道建设与机车技术达到世界一流外，保证高铁高效的电气与自动化设备同样功不可末。

关键词：

自动化高铁建设安全管理调度集中

ABSTRACT

Title:

Applicationof automationequipment in theconstructionofHigh-speedRail

ABSTRACT:

Inrecent years, withthedevelopmentofscienceandtechnology and theprogressofthesociety, theelectricalautomationindustry inChinahasbeen hithertounknown development. Especiallythe developmentand useofnewtechnology, new equipment, newenergyand liveforthe electricalautomation industryinchina. Withtheapplication ofelectricalequipment inthesociety moreandmore widely, moreandmorepeople begantolearnand engagedinelectrical automation. InDecember3,2010, withtheoperatingspeedof China'snew generationofhighspeedtrain CRH380Areached486.1kilometers, twomonthsago, just intheShanghaiHangzhouHigh-speedRail trialoperation, seta speedrecord brokenagain, getbehindthis againandagain Chinese record, inadditionto railwayconstructionand lootive technology toachieveworld-class, guaranteetheelectrical and automationequipment High-speedRail efficient also cannotwork late.

KEYWORDS：

Automationequipment；High-speedRail construction；Safetymanagement；CTC

1绪论

1.1选题背景

中国是一个幅员辽阔的国家，拥有960万平方公里的国土，是世界上第三大国，其经济联系和交往跨度大，需要有一种强有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。

随着经济的发展、城市化进程的加快、人民生活水平的不断提高，运输需求显得越来越旺盛，既有的运输能力已表现出明显的不足，特别是铁路运输已经不能适应国民经济的发展需要，成为制约我国经济发展的“瓶颈”。

为满足国民经济快速发展的要求，我国制定了《中长期铁路网规划》，加快我国铁路网建设，到2020年我国铁路线路营业里程将达到12万公里，复线率和电气化率均达到50%。

形成以新建1.2万公里“四纵四横”客运专线为骨架，既有提速线路为补充的3万公里快速客运网络。

届时，我国高速铁路的线路里程将比目前世界高速铁路总里程的2倍还要多。

可以说我国在高速铁路建设方面，将要用15年的时间走完世界所有发达国家近半个世纪走完的道路。

这3万公里快速客运网的建设，将使我国旅客运输迈上一个新台阶。

在各种交通方式中，高速铁路具有运量大、速度高、节能环保等优势，成为我国综合交通运输体系中的骨干。

1.2选题的目的与意义

随着我国经济的快速发展，城市化进程的加速，铁路客运专线进入大发展时期，合宁、合武、石太、温福、甬台温客运专线以及京津、武广、X西、哈大、京沪、沪宁、沪杭、长吉、京石武、广珠、广XX、福厦、高铁已经投入商业运营，在建的有XX东环等，截止2014年将有2万公里客运专线正式投入运营。

其中客运专线设计时速250km/h以上，高铁及城际运行时速将达到350km/h，不断提高的行车速度及发车密度要求，给高速铁路建设带来多方面的技术挑战，涉及到通信信号、调度指挥、高速动车组、牵引供电等各个领域。

我国铁路运输体系庞大、流程复杂，是一个需要多工种密切合作的活动，必须通过集中统一的调度指挥来保证铁路运输的畅通、高效和安全。

即将建成的客运专线列车运行速度高、密度大，运营组织复杂，这对调度系统提出了自动化、集成化、综合化、智能化等更高的要求。

1.3国内外研究现状

1.3.1国内研究现状

快速化、高速化是当代铁路技术发展的重要标志。

我国铁路旅客列车最高运行速度长期徘徊在80～100km/h。

20世纪90年代初，铁路客车平均速度只有48.3km/h。

列车运行速度慢，是我国铁路客运市场份额下降的重要原因。

1990年经国务院批准，原铁道部开始启动以科技为先导的广深准高速铁路建设，拉开了我国铁路提速的帷幕。

1997年4月1日中国铁路进行了第一次提速：

提速主要在京广、京沪、京哈三大干线进行。

允许时速超过120公里的线路延长为1398公里，时速超过140公里的线路延长为588公里，时速超过160公里的线路延长为752公里。

提速的同时，还开行跨局特快列车8对，夕发朝至列车78列，以及一批货运“五定”班列。

原铁道部于1998年10月1日决定再一次大面积提速：

提速X围重点还是上述三大干线，三大干线提速区段快速列车最高运行速度达到140—160km/h，非提速区段快速列车最高运行速度达120km/h。

全路旅客列车平均时速上升到55.16公里。

允许时速超过120公里的线路延长为6449公里，时速超过140公里的线路延长为3522公里，时速超过160公里的线路延长为1104公里。

全路旅客列车提速后，中国铁路的特快列车增加到80对，夕发朝至列车达到116列，以为中心的1200公里左右X围内的大城市之间，基本实现夕发朝至。

2000年10月21日第三次提速：

提速X围主要是陇海、兰新、京九和浙赣线。

允许时速超过120公里的线路延长为9581公里，时速超过140公里的线路延长为6449公里，时速超过160公里的线路为1104公里。

提速后，全国特快列车达到142对，夕发朝至列车达到266列，开行旅游专列28对。

提速的同时，旅客列车的等级也相应调整，由过去的7个等级调整简化为特快旅客列车、快速旅客列车和普通旅客列车3个等级。

2001年10月21日第四次提速：

提速X围主要是京九线、武昌－XX（汉丹、襄渝、达成）、京广线南段、浙赣线和哈大线。

允许时速超过120公里的线路延长为13166公里，时速超过140公里的线路延长为9779公里，时速超过160公里的线路为1104公里。

这次提速将西部地区人口最多的XX、XX纳入提速网络，使进出西南地区更快捷。

提速后，全国铁路提速总里程达到13000公里，提速网络基本覆盖全国主要地区。

2004年4月18日第五次提速：

时速160公里及其以上的线路达到7700公里，几大干线将开行一批“一站直达特别快车”。

此次提速装备的DF11G、SS7G、SS9等提速机车和庞巴迪、25T型提速客车，全部装备了列车超速防护和客车轴温报警等安全装置。

增设了统一自动闭塞四显示制式；提速道岔转换设备；通用式无线列调机车电台。

在信号设备的维护管理上，利用微机监测系统，加强了对设备的动态监测，实时掌握设备状态，实现故障诊断。

庞巴迪、25T型提速客车装备了小间隙自动车钩和密接式车钩。

25T型提速客车全部安装了集便装置，这一系列的自动化设备均为保障高铁建设及安全运营奠定了坚实的基础。

速度提高的同时铁路的安全形式便摆在每名铁路职工面前。

铁路安全不仅关系到每个货主、旅客的生命财产,还关系到铁路的声誉、经济效益和竞争能力。

提高铁路行车安全水平不能靠人海战术,必须依靠科技进步,依靠技术装备水平的提高。

我国铁路始终把行车安全作为自身发展和生存的永恒主题,把用先进的技术装备保障铁路安全作为XX久安的根本大计。

改革开放以来,我国铁路针对铁路行车惯性事故,投入大批的人力和物力,围绕防止列车冒进信号、错办进路、车辆溜逸、调车抢钩作业、客车火灾、车辆燃轴、配件脱落和断钩、货物超重、偏重、集重、超限和货件脱落、线路胀轨断轨、施工安全措施、道口防护、风沙和泥石流防治等方面进行了广泛的研究和综合治理,取得了丰硕的成果。

重点开发了通用式机车信号、无线列调、列车自动停车装置和列车安全运行速度监控装置、车站计算机联锁设备、客车红外线轴温探测装置、钢轨探伤仪、轨道动态检查仪、道口报警装置等安全设备,并在全路普遍推广使用。

第二代红外线轴温探测系统已在干线成网,钢轨超声波探伤车己在全路普及。

通过依靠科技进步,有效地改善了我国铁路行车的安全状况。

近10年来,我国铁路事故总数,特别是险性事故呈大幅度下降趋势。

1986年至1996年的10年间,我国铁路每百万列车总走行公里发生的重大、大事故件数减少了60%。

由于采用了机车三大件（无线列调、机车信号、自动停车装置）和LKJ-93型机车运行监控记录装置,10年间列车冒进事故下降了约70%;由于全路红外线轴温探测装置实现了联网应用,10年间列车断轴事故下降了近90%;由于采用电气集中和计算机联锁,10年间错办进路事故的概率下降了80%。

50年来中国铁路科技发展取得了伟大成就。

但是,从总体上看,我国铁路同世界先进水平相比,还存在着一定差距,特别是在一些关键技术上差距明显。

因此,我们必须进一步加快技术进步,加强技术创新,促进我国铁路技术及装备水平的全面提高,大幅度提高客货运输能力和质量,适应国民经济和社会发展的需要。

1.3.2国外研究现状

为了确保行车安全,各国铁路均在技术上采取了各种可能的措施。

高速铁路是当代铁路高新技术的集中典型,其安全保障系统也是当代铁路安全装备高新技术化的典X。

1.3.2.1法国高速铁路自动化设备应用现状及发展

法国高速铁路于20世纪80年代开始投入运行。

作为高速铁路的安全保障系统,法国也是采用与日本新干线类似的列车自动控制系统。

法国的列车自动控制系统TVM是利用无绝缘音频轨道电路作为传输通道,实现列车与地面信息的交换。

TVM系统可靠性较高,它能代替部分司机的功能,当地面出现危险情况时,无需司机参与就能保证列车安全运行,可有效地防止司机的错误操作。

近几年来,法国的列车自动控制系统又在原有的