铁路智能牵引供电系统技术研究

铁路智能牵引供电系统技术研究

薛闯

中国铁路沈阳局集团有限公司调度所

摘要：随着当今科学技术的快速进步，铁路也正在逐步迈向数字化时代，中国高速铁路目前正在加紧智能化建设。在智能高铁系统中智能牵引供电系统属于一种重要的智能化组成设备。本文中主要对智能牵引供电系统的功能及相关内容进行探讨，希望能够对高速铁路全面实现大数据智能决策，不断完善标准化体系提供一定的建议。

关键词：高速铁路；智能牵引供电设备；智能调度系统

引言

随着科技革命的逐步深入人类社会也开启了智能化时代。在铁路技术的发展过程中德国、法国等一些国家正在逐步加紧数字化战略，以此来推动铁路业务与新型技术的快速融合，并实现当前运输服务质量的进一步优化，全面提升铁路的运输安全水平和经济效益。对于智能高铁来说智能牵引供电系统属于重要的一个组成部分，也是智能高铁重要的动力源所在，目前我国“复兴号”动车在运营过程中通过智能牵引供电系统得到了安全可靠的电能保障。

1 智能牵引供电系统整体技术方案

1. 1. 技术框架

智能牵引供电系统主要是以精确测量、传感、通信、人工智能等相关技术为基础，在双向通讯网络以及智能牵引供电设施的基础上通过推进信息化和自动化来实现智能化运维以及全息感知，在此基础上就能够进一步提升铁路运营的安全性和可靠性，也能够让高铁的牵引动力更加优质高效。智能牵引供电系统主要包括了智能化牵引供电设施、供电调度系统、工件运行检修系统、双向通信网络等几个组成部分^[1]。下图1为智能牵引供电系统技术框架。

图1 智能牵引供电系统技术框架

目前我国的智能牵引供电系统技术框架采取的是国铁集团、铁路局集团、供电段、沿线智能牵引设施的基本构架，在整个技术框架中国铁集团的主要作用是进行全局监管；铁路集团则主要是在路局层面实施决策和控制；供电段则是以现场为准实施信息处理和指挥；沿线各设施及供电车间等主要完成各类运行数据的采集和执行具体命令^[2]。

1. 2. 智能牵引供电设施

牵引变电所和接触网内部设置的相关智能设备是智能牵引供电设施的基础，充分借助于网络化和数字化等先进手段来实现铁路运行过程中各类数据的采集、测量、检测和监测等。除满足常规铁路的供电设施功能之外，其具备了以下一些高级智能辅助功能：

首先，其基础功能主要包括了分层B所控制、网络记录分析、外部系统交互信息、层次化保护等^[3]。分层B所控制主要指的是针对牵引变电所的间隔层、广域城和战空城可以实施逻辑闭锁和硬线闭锁等功能，这样就能够有效避免在供电过程中出现电气误操作。城市化保护主要指的是从战域、广域和就地等三个层面实施保护作业。

其次，其主要高级功能包括了设备状态可视化、系统运行优化和重构、告警与分析等。告警与分析主要指的是系统可以针对各智能牵引设施运行状态实时在线分析和推理，针对设施存在的异常状况或故障进行自动报告并提出处理意见。系统运行优化和重构则主要指的是以故障位置及供电设备的具体信息为基准对整个供电系统最佳运行方式进行识别和判断，能够发挥出快速切换运行方式和重构等作用^[4]。

最后，所谓智能化辅助功能则主要指的是统一化信息平台，以各平台为基准可以实现图像的智能化处理，例如可以实施视频监控、环境监测以及安全防范等，与此同时也可以针对智能牵引供电设施的具体运行状态数据进行接入、上传和展示。

2 铁路智能牵引供电系统未来发展展望

2.1 加快电力工程智能和接触网智能技术研究

关于牵引变电所及相关设备我国国电集团在2015年及2016年的相关项目研究过程中已经形成了大量科研成果，且在京张、京沈等高速铁路中实现了技术应用，智能化效果良好，但是我国目前针对铁路电力工程智能化以及接触网工程智能化并未进行深入研究。

在列车的运行过程中接触网属于非常重要的一种固定设备，会直接影响列车运行安全性。因此建议在后续研究过程中应该加强智能接触网体系构架、设备研制及相关功能的研究，逐步建立起能够实现在线自我诊断、自我感知和具备较强自适应能力的接触网系统，这样才能让高速铁路的运行更加可靠，也能有效降低运维成本^[5]。

2.2 强化智能设备研发

智能牵引供电系统本身属于一种智能化设备，智能设备也是供电系统实现智能化功能的主要基础。目前高速铁路领域主要采取的是“设备本体+智能组件+智能柜”一体化的运行方式，在铁路电力工程及接触网工程方面的智能设备研制相对比较滞后。在智能化牵引供电技术不断成熟的形势下，智能设备向着集成化和小型化的方向发展已经成为一种主流趋势，因此我国高速铁路也应该进一步加强集成一体化智能化设备的研制，同时针对智能接触网、铁路智能电力设备等不断进行深入研究。

3 结束语

在智能铁路系统中智能牵引供电系统属于非常重要的一个组成部分、目前国内的京张、京雄铁路已经逐步加大了质量化牵引供电系统的建设而且通过充分利用智能化一次设备、广域测控保护系统等使得智能化牵引供电系统可以实现大数据采集、智能辅助控制和层次化保护的相关功能。因此应该进一步加强智能接触网和电力工程相关技术的研究，逐步建立起更加完善的标准化体系，这样才能推动智能牵引供电技术的快速发展。

参考文献

[1]刘长利.高速铁路智能牵引供电系统的快速自愈重构技术研究[J].铁道标准设计,2020,64(04):162-167.DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.201911210014.

[2]康学东.我国铁路智能建设与运营管理初探[J].铁道工程学报,2019,36(04):84-89.

[3]代文平,贺毅,姚夕平,汪秋宾,何宏国.电气化铁路智能断路器系统方案[J].中国铁路,2018(07):76-80.DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2018.07.076.

[4]安鹏.包神电气化铁路牵引供电接触网智能动态检测系统应用研究[J].神华科技,2009,7(05):63-67.

[5]李瑕剑,孙向旗.高速铁路牵引供电智能运维与大数据管理系统的应用[J].电气化铁道,2021(S1):90-92.