鄧建剛

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，江西 南昌 330000）

新時(shí)期背景下，我國(guó)科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，在地鐵工程中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，技術(shù)的應(yīng)用效果也越來(lái)越好。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到地鐵工程中，能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，可以推進(jìn)地鐵系統(tǒng)的有效運(yùn)行，因此對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，尋找出更為科學(xué)有效的技術(shù)方案，對(duì)地鐵系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要的幫助。

1 機(jī)電一體化技術(shù)

地鐵是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，其內(nèi)部功能性比較完善，屬于綜合性的系統(tǒng)，包含控制、消防、安全、通風(fēng)、警報(bào)、售票、信號(hào)、空調(diào)等多個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)相互聯(lián)系和運(yùn)行，相互配合后形成整個(gè)系統(tǒng)，保證列車的安全運(yùn)行。機(jī)電一體化技術(shù)中融合了計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)、控制、機(jī)械、電子等技術(shù)，綜合性較強(qiáng)，對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展都存在著積極的影響作用。在地鐵系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行中，使用機(jī)電一體化技術(shù)，可以保證地鐵系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，保證運(yùn)行的效果和質(zhì)量符合交通運(yùn)行的要求[1]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

機(jī)電一體化技術(shù)在地鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用具備一定的安全可靠性，同時(shí)，系統(tǒng)還起到提高運(yùn)轉(zhuǎn)能力的作用，能夠保證相關(guān)的系統(tǒng)性能效率得到提升[2]，以下將對(duì)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。

2.1 運(yùn)行安全和可靠

以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)出來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)，在地鐵系統(tǒng)運(yùn)行中，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)視、自動(dòng)報(bào)警以及自我保護(hù)。在系統(tǒng)正常的工作中，只要是發(fā)生電力故障的問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)立即開(kāi)啟自動(dòng)保護(hù)功能，防止發(fā)生嚴(yán)重的事故，保證地鐵系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

2.2 提升運(yùn)行能力

因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)融合多種先進(jìn)技術(shù)，所以綜合性比較高，可以充分地發(fā)揮出計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、控制技術(shù)等方面的優(yōu)勢(shì)，讓地鐵系統(tǒng)完全達(dá)到智能化、自動(dòng)化的運(yùn)行效果，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)管理的總體水平，對(duì)于提升工作效率和質(zhì)量有著重要的價(jià)值[3]。

2.3 提高使用性能

地鐵系統(tǒng)運(yùn)行中，使用機(jī)電一體化技術(shù)后，再利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)可以根據(jù)程序運(yùn)行，結(jié)合實(shí)際交通情況做出必要調(diào)整，從而簡(jiǎn)化作業(yè)流程，促進(jìn)工作效率的提升。而高水平的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，能夠利用控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制，設(shè)定合適的技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化工作程序和標(biāo)準(zhǔn)，保證地鐵運(yùn)行達(dá)到自動(dòng)化、智能化的要求[4]。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在地鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)融合多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到智能化系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還具備綠色化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的標(biāo)準(zhǔn)要求，完全滿足現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用要求，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到地鐵系統(tǒng)內(nèi)，是核心控制技術(shù)，其可以把地鐵系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)、顯示器、設(shè)備、控制系統(tǒng)、專業(yè)設(shè)備等連接形成整體系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有效控制。就目前來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到地鐵系統(tǒng)內(nèi)，其主要作用包含以下幾個(gè)方面：

3.1 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)售檢票系統(tǒng)

該系統(tǒng)也被簡(jiǎn)稱為AFC 系統(tǒng)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)票務(wù)系統(tǒng)的控制，可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化售票、檢票以及收費(fèi)，保證收費(fèi)系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化售票檢票的運(yùn)行，保證該系統(tǒng)達(dá)到智能化、自動(dòng)化運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。從目前我國(guó)的地鐵系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最初應(yīng)用的AFC 系統(tǒng)都是引入的國(guó)外技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和應(yīng)用，我國(guó)的技術(shù)人員根據(jù)當(dāng)前地鐵運(yùn)行實(shí)際情況，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、射頻技術(shù)、信息技術(shù)等建設(shè)完善的系統(tǒng)，把目前的AFC 系統(tǒng)與城市一卡通系統(tǒng)整合應(yīng)用，達(dá)到使用和運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。AFC 系統(tǒng)運(yùn)行之后，能夠自動(dòng)化識(shí)別一卡通，保證自動(dòng)檢票系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到安全、高效的要求，從而可以提高檢票、售票工作的效率，完全滿足城市軌道系統(tǒng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。城市一卡通利用非接觸式的IC 卡進(jìn)行識(shí)別，其內(nèi)部的組成主要是芯片、感應(yīng)天線。在乘客進(jìn)出站閘機(jī)上刷卡的情況下，IC 卡會(huì)接收到閘機(jī)上識(shí)別讀寫器，即外部射頻感應(yīng)器發(fā)出電磁波后，芯片感應(yīng)天線會(huì)直接接收信息，并且產(chǎn)生諧振，同時(shí)將形成的電壓驅(qū)動(dòng)內(nèi)部IC芯片運(yùn)行，把接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，且傳輸?shù)介l機(jī)的讀寫器上。讀寫器獲取IC 卡芯片上的信息后，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的解密與鑒別，分析確定該票務(wù)信息是否有效。如果有效，則利用系統(tǒng)設(shè)定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)解密，然后獲取城市IC 卡的數(shù)據(jù)信息；如果無(wú)效，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。在該系統(tǒng)的運(yùn)行中，AFC 系統(tǒng)能夠?qū)⒊丝托畔⑦M(jìn)行保密，閘機(jī)讀寫器上只顯示乘客金融與卡內(nèi)余額，不會(huì)泄漏信息。

3.2 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中

建設(shè)地鐵系統(tǒng)時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，建設(shè)完成總線拓?fù)渚W(wǎng)落結(jié)構(gòu)形式，然后將其細(xì)化成為多個(gè)不同的子網(wǎng)形式，應(yīng)用這些子網(wǎng)能夠進(jìn)行全線環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與各個(gè)終端設(shè)備連接成為網(wǎng)絡(luò)形式，可以建設(shè)自動(dòng)化水平非常高的聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在地鐵各個(gè)車輛的運(yùn)行中，監(jiān)控系統(tǒng)能夠隨時(shí)了解車輛的通行情況，還能夠?qū)⒆泳W(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施完成數(shù)據(jù)交換處理。在列車行駛到相應(yīng)車站之后，與之相應(yīng)的指示燈會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，站臺(tái)屏蔽門打開(kāi)，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)接收到這些信號(hào)，并且把信號(hào)傳輸?shù)酵L(fēng)系統(tǒng)等車站系統(tǒng)內(nèi)，確保其他的配套系統(tǒng)可以逐步地進(jìn)入自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)中，讓車站達(dá)到正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，確保地鐵可以順利運(yùn)行，給人們提供高質(zhì)量的地鐵服務(wù)。同時(shí)，在地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中，通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用能夠聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)提升系統(tǒng)的反應(yīng)速度，并且在相關(guān)地鐵系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行的階段還能夠通過(guò)多種控制方法提高系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性，讓地鐵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到提高。同時(shí)在地鐵分布式控制系統(tǒng)當(dāng)中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地對(duì)分布式系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行掌握，可以實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)的有效結(jié)合，由于該技術(shù)的兼容性比較強(qiáng)，在應(yīng)用的階段可以大大地提高地鐵系統(tǒng)的控制效果，對(duì)推進(jìn)各項(xiàng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著很重要的幫助[5]。

3.3 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于地鐵分布式控制系統(tǒng)中

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，電力電子設(shè)備技術(shù)水平也得到了提高，隨著設(shè)備系統(tǒng)基礎(chǔ)集成化水平的不斷提高，對(duì)于地鐵系統(tǒng)運(yùn)行的各種系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，都能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用，且中央控制系統(tǒng)的作用越來(lái)越明顯。把機(jī)電一體化技術(shù)使用到分布控制系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同列車與車站的計(jì)算機(jī)的全面控制，對(duì)于整個(gè)軌道系統(tǒng)內(nèi)的列車進(jìn)行監(jiān)控管理，達(dá)到管理、調(diào)配的運(yùn)行效果；它還可以通過(guò)分散點(diǎn)的方式重點(diǎn)控制一臺(tái)列車或者某個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，從而保證各個(gè)設(shè)備都能夠?qū)崿F(xiàn)一體化控制的要求，保證安全運(yùn)行。

3.4 機(jī)電一體化技術(shù)在地鐵節(jié)能方面的應(yīng)用

地鐵系統(tǒng)在隧道內(nèi)高速通行時(shí)，會(huì)形成非常大的氣流，這就會(huì)產(chǎn)生比較大的風(fēng)能。早期，北京建筑發(fā)展公司對(duì)五棵松、朝陽(yáng)門、建國(guó)門等站點(diǎn)實(shí)施風(fēng)能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在地鐵列車的正常行駛中，其產(chǎn)生的風(fēng)速會(huì)達(dá)到5-15m/s，如果按照200 班次進(jìn)行計(jì)算，每一班次在運(yùn)行中，風(fēng)速持續(xù)的時(shí)間為30s 左右，北京地鐵的站臺(tái)間距為1.2km 左右，在隧道內(nèi)部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置風(fēng)輪，利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行控制，各個(gè)系統(tǒng)有效的整合形成整體，所以站臺(tái)之間的一年總發(fā)電量可以達(dá)到96000W/kW 時(shí)，基本上可以滿足一座小型地鐵站的照明運(yùn)行要求，減少了電能的浪費(fèi)，解決了能源浪費(fèi)的問(wèn)題。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中，還能夠?qū)崿F(xiàn)軌道列車運(yùn)行速度、警示燈閃爍等方面的控制，如果列車在人流量比較大的情況下進(jìn)入車站內(nèi)，設(shè)備將正常運(yùn)行，如果車站人流量比較少，此時(shí)會(huì)減少警示燈閃爍的時(shí)間，降低扶梯運(yùn)行速度，以減少能源的損耗。在地鐵系統(tǒng)運(yùn)行中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗量是巨大的，包含隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于車站的空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)車站、列車車廂等人流量較大的場(chǎng)所實(shí)施溫度、濕度監(jiān)測(cè)，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，達(dá)到人們使用舒適度的要求。

3.5 在車站動(dòng)力設(shè)備配電的應(yīng)用

地鐵系統(tǒng)的環(huán)控中，眾多配電設(shè)備的運(yùn)行也會(huì)消耗巨大的能源。通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手操箱控制、環(huán)控電控室手動(dòng)控制、車控制以及OCC 控制等方面的聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)于地鐵車站內(nèi)排風(fēng)機(jī)、消防栓泵、防火卷簾等進(jìn)行控制，將其設(shè)計(jì)為控制箱的結(jié)構(gòu)形式，選擇合適的控制方式，以保證系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行。通過(guò)系統(tǒng)控制，達(dá)到聯(lián)動(dòng)控制的要求。如果列車在車站內(nèi)運(yùn)行時(shí)發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)性事故，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)行下，可以利用車控室控制或者OCC 控制的方式，保證系統(tǒng)運(yùn)行更具安全性。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為地鐵車站內(nèi)能源消耗量最大的系統(tǒng)，應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，監(jiān)控環(huán)境溫度與濕度等方面的參數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部的閥門控制，保證系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。結(jié)合地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際情況，了解不同工況運(yùn)行模式的要求，從而達(dá)到能源節(jié)約的效果。比如通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握供水管溫度、壓力等參數(shù)，考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷數(shù)要求，進(jìn)行冷機(jī)投切控制，減少系統(tǒng)能耗。

3.6 在列車區(qū)間照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)能夠進(jìn)行地鐵列車的自動(dòng)化控制，在地鐵列車的正常通行中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行控制，有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)可以進(jìn)行列車運(yùn)行的照明系統(tǒng)的控制，從而提升資源利用率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于地鐵車站之間的照明系統(tǒng)的電源供應(yīng)，可以采用三相交流電的系統(tǒng)來(lái)供應(yīng)電力能源，在應(yīng)急照明設(shè)備上應(yīng)用單相交流電，如果發(fā)生故障的問(wèn)題，應(yīng)該切換為蓄電池來(lái)供應(yīng)電力能源，照明系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行，確保列車運(yùn)行的安全性。對(duì)于區(qū)間隔斷的照明系統(tǒng)，一般要根據(jù)120m 為基準(zhǔn)，通過(guò)使用兩路供電的方式。此外，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，還可以做好列車行駛速度的控制、指示燈閃爍時(shí)間的控制，能夠發(fā)出準(zhǔn)確的信號(hào)，還能降低能源損耗，在人流量處于低峰時(shí)期內(nèi)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)閃爍的時(shí)間，達(dá)到節(jié)能性的要求。

4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，很多國(guó)家對(duì)于地鐵事業(yè)的發(fā)展非常重視，從而使得該技術(shù)水平也得到了很大的提升，城市管理水平也在不斷提高。很多技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為地鐵系統(tǒng)的應(yīng)用提供了支持。我國(guó)的地鐵系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)電一體化技術(shù)研發(fā)的時(shí)間比較晚，但是發(fā)展速度非?？?，對(duì)于提高自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平有著重要的意義。

第一，工業(yè)制造領(lǐng)域開(kāi)始向智能化方向發(fā)展。通過(guò)集成信息化、控制技術(shù)以及人工智能技術(shù)方面，機(jī)械設(shè)備的智能化水平得到不斷的提升，尤其是地鐵系統(tǒng)內(nèi)，利用機(jī)械設(shè)備可以模擬人的行為實(shí)現(xiàn)車輛的有效控制，最終完成無(wú)人駕駛，未來(lái)還要向著人機(jī)交互方面發(fā)展，給乘客提供更加精確的服務(wù)。

第二，地鐵事業(yè)發(fā)展要向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的護(hù)理使用，地鐵系統(tǒng)控制水平得到了提升，保證站站之間、站線之間可以實(shí)現(xiàn)良好的溝通與數(shù)據(jù)交換，通過(guò)這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)效率的提升，達(dá)到列車運(yùn)行的安全性標(biāo)準(zhǔn)。乘客通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)和智能終端系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高交通運(yùn)行便利性水平。

第三，機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展要實(shí)現(xiàn)微型化建設(shè)。在半導(dǎo)體技術(shù)廣泛發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，新型材料和技術(shù)被逐步研發(fā)和使用，使得機(jī)械設(shè)備與電子元器件的發(fā)展速度加快，并且不斷地實(shí)現(xiàn)微型化、輕量化的發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種零部件的組裝使用，使得系統(tǒng)功能更加的完善，且利用設(shè)備以及軟件、硬件系統(tǒng)進(jìn)行控制，未來(lái)還能夠更好地滿足地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行要求，功能也更加的完善。

第四，綠色節(jié)能化的發(fā)展?，F(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)得到全面的應(yīng)用，人們?cè)跈C(jī)電一體化運(yùn)行中，綠色節(jié)能是主流思想，要發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將綠色環(huán)保理念應(yīng)用到實(shí)際中，降低能源損耗，為社會(huì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用效果非常好，可以全面提升地鐵系統(tǒng)運(yùn)行效果，促進(jìn)城市發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化技術(shù)代表著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，確保地鐵系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、自動(dòng)化的控制，完全滿足使用的要求。未來(lái)還要進(jìn)一步研發(fā)先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，讓其與地鐵系統(tǒng)完美地融合與應(yīng)用，體現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，降低地鐵運(yùn)行成本，提高運(yùn)行效果和質(zhì)量，給乘客提供更加完善的交通服務(wù)，也能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求，為現(xiàn)代社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。