冶金单位内部铁路运输地面安全控制关键技术研究

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1、冶金单位内部铁路运输地面安全控制关键技术研究1引言1.1课题研究背景冶金企业作为国家工业体系的重要组成部分，其生产运营的自动化程度是一个国家工业化水平的重要标志，同时也是国家发展水平的一个重要体现，当今世界的任何一个发达国家中，无不具有发达的冶金工业，它的产品贯穿于国民经济体系之中，它为从航空航天、军事装备等高科技产业至制造业、釆矿业等重工业体系再到事关居民衣、食、住、行的运输、交通等行业提供直接原料，因此，冶金企业对国家经济体系的运行有其不可替代的地位。我国的绝大多数大型冶金企业都兴建于改革开放以前，受制于当时的经济技术条件，企业的生产厂区布局零乱、总体规划不合理、工艺生产水平落

2、后、企业生产区域没有得到高效利用，未能充分考虑到企业近期目标和长远发展之间的平衡。改革开放之后，我国经济进4入了快速发展时期，为了适应经济发展的步伐，我国的大型冶金企业大都进行了改扩建，极大地提升了企业的产能，2013年，我国的钢产量突破10亿吨，同时还有数量巨大的附产品，在如此大的产能下，冶金企业在改建和扩建过程中存在的总体规划与设计专业化程度不足、运输组织过程繁乱、管理方式落后、企业生产运营自动化水平低下等问题逐渐体现出来，制约着企业产能的进一步提升。当前，我国正处于产业结构优化升级，转变经济发展方式的关键时期，优化冶金企业的生产运营过程，降低其资源消耗与环境污染，并同时提升其

3、产品的附加值，提升企业的经济效益越发受到重视。冶金企业的整个生产运营过程是以其内部铁路运输为纽带的，在冶金企业内部，各个生产车间与生产部门之间都是通过铁路衔接的，这就使得冶金企业内部铁路的运输总量占到企业总运输总量的七成以上，达到冶金企业年产量的数倍，对于一个年产量千万吨级的冶金企业来说，其内部铁路的年运输总量则是达到数千万吨，同时，冶金企业内部铁路既不同于传统意义上的国有铁路，也不同于城市轨道交通，有其自身独特的特点。..1.2应用与研究现状现有冶金企业内部铁路运输担任地面控制的是联锁系统，其自19中叶诞生至今，经历了机械控制、电气集中、计算机联锁三个阶段。进入21世纪以来，许多

4、学者从不同的切入点对地面联锁系统进行了深入的研究，将多种新方法、新理论应用到其中，在系统构建与体系结构、进路控制与路径优化、逻辑构建与性能分析等方面取得了长足的进步。随着现代科学技术的进步，多种系统构建方法和安全冗余体系结构在地面联锁系统中得以应用，如文献[6~7]基于互联网和光纤LAN作为连接和传输媒介，构建了以信号楼中央控制单元和现场信号设备区域控制单元为组成元素的分布式联锁系统，并对系统的数据传输进行了分析，提升了系统的灵活性和安全性；文献[8]在道忿、信号机、轨道电路现场信号设备的基础上构建了分布式联锁系统及其联锁逻辑，并用Petri网对其安全性进行了证明；文献[9]从信号

5、机、轨道电路、调度指挥中心等系统组成出发，提出了利用改进的Petri网对整个信号联锁系统进行设计的方法；文献[1(M1]引入多Agent的概念，分别在道盆、轨道、闭塞等基本Agent的基础上构建区域Agent系统和智能体单元，研究了基于多Agent的全电子智能分布式控制系统；文献[12]从提高系统的可重用性和可移植性出发，对联锁系统进行Z语言分解研究，验证了列车运行的安全性；文献分别将现场总线技术和区域控制概念引入到联锁系统中，基于现场总线技术研制了智能信号设备，说明了联锁系统区域控制的实现方法，对其系统组成、功能特点进行了详细阐述。..2冶金企业内部铁路运输地面安全控制系统总体设

6、计2.1系统分析冶金企业内部铁路运输地面安全控制系统和现有地面联锁系统在业务流程上有较大的区别，本节将以一列列车为切入点，说明地面安全控制系统的整个业务流程。列车根据企业生产作业计划，从物资装载到运输结束的整个过程，对应地面安全控制的业务流程可分为列车激活注册、运营控制、道口防护控制、进路优化变更，列车休眠五个阶段，下面将就它们分别进行分析说明。在列车激活注册阶段，当地面安全控制系统上电启动后，首先将进行包含企业内部铁路路网线路数据（如道盆、道口位置，轨道位置坐标、线路限速信息等）的电子地图进行加载；接着将进行车辆日志的加载，车辆日志是记录企业内部铁路所有机车及车辆信息（如列车标识

7、、编组、位置、安全长度等信息）的数据结构；然后更新轨道设备的状态；在这之后，等待具体的列车申请建立通信，然后接收列车的标识（ID)，以此ID号读取车辆日志中记录的该列车的位置、编组和安全长度信息并进行列车完整性解算，接着向机车车辆管控系统申请该列车本次运营的车次号；最后，将该列车的车次号、列车ID、记录位置、完整性信息及线路临时限速信息下发至列车，并周期性地将轨旁设备状态和列车状态信息传送至机车车辆管控系统，由于现在处于列车激活注册阶段，列车位置并没有得到修正，所以地