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隨著改革開放以來,城市的不斷發展,城市的硅薄膜不斷擴大,那么公共交通在城市生活中的地位越來越大。所以實現智能城市交通和數字化城市交通管理迫在眉睫。只有這樣才能提升公共交通的社會服務功效以及公共交通的運行的管理效率。這也是目前很多城市各個大城市公共交通的發展的思路,同時這樣的策略也是符合我國現階段的國情的城市發展的要求。現在高科技術不斷發展,在很多領域都得到了應用,在公共交通系中也得到了很好的應用。利用先進的技術對車輛監督和科學調度,就很快成為了城市公共交通系統的服務效率和服務質量的重要手段,同時可以更加節省運營的成本,確保車輛的安全。GPS技術和射頻技術是近幾年迅速發展的技術,也漸漸在公共交通車輛管理中得到了很好的應用,本文我們就GPS技術和射頻技術在公共交通車輛管理中應用進行詳細的分析。
2GPS技術在公共交通車輛管理中的應用
基于GPS技術的車輛監管技術和車輛調度技術,是建立在通訊技術至上的,目的是為了車輛的監控以及GPS調度,從而對公共交通進行實時的監控以及科學的調度,增強車輛的安全系數,減小事故的幾率。GPS技術已經廣泛的應用在公共交通車輛管理系統中,GPS技術也會為各個大城市的公共交通系統的信息化提供了基礎,促進了公共交通的服務水平。基于GPS技術的車輛監控調度系統,利用全球衛星定位系統定位、監控和跟蹤車輛。基于GPS的車輛監控調度系統,需要早被監控的公共交通車輛安裝自動車輛定位設備,接收GPS衛星信號的設備,同時需要根據GPS的定位的機理實現對車輛進行實時的定位。自動車輛定位設備要完成信號發出的任務,而接收GPS衛星信號的設備負責接收相應的信號,這樣就是先了車輛的運營監控以及安全監控。這些跟蹤的信號和信息需要通過GPRS等通訊技術完成短信語音等的信號的傳遞。而在調度中心的工作人員,可以通過監視終端在電子地圖上看到被監視終端進行監控,然后根據這些信息對車輛進城監控做出調度執行。
3射頻技術在公共交通車輛管理中的應用
射頻技術,也就是說射頻識別技術,利用射頻信號來識別目標的相關數據。一般來說由信號發射天線、射頻卡和讀卡器組成。其中的工作過程為:當頻頻卡在天線的工作區域內時,將會發出加密的信號,天線將接收到這些信號,然后通過射頻讀卡器把相關的信號進行處理后再對通信單元發送獲取的信息。射頻技術也在公交車輛管理中得到了很廣泛的應用,作為一種點式定位技術,他可以對車輛的進出停車站點、候車、加油加氣、洗車檢修以及號碼自動識別等等方面進行科學的管理,實現無人全自動的車輛管理。使得公共交通車輛管理體系的信息暢通透明,監管更加優秀,服務也更加高效和統一。公共交通站點通過采集被監控的車輛的射頻卡里面的信息,和公交站點的相關信息,可以有效的對車輛進行監控和調度,也是通過相應通訊技術(GPRS等)傳輸給監管中心,監管中心在通過這些通訊技術做出調度命令的發出。這樣一來公交站點和監控調度中心就被可以實時通訊,對公交車輛金鷹自動化管理。該技術已經在我國很多大城市得到了很好的應用。
相對于GPS定位系統,射頻幾乎的獨到之處在于GPS技術中只能識別車輛的位置信息,而且車載的GPS設備還有工作起來不穩定的問題,可能是由于車頂棚以及周圍建筑的遮擋的原因。而且GPS設備造假昂貴,而射頻技術就沒有這次問題。而且GPS技術還要與地理信息系統結合才能發揮最大的作用,但是地理信息系統的開發成本是很高的,這樣就使GPS技術的用增加了更多的成本。射頻技術就不需要地理信息系統的配合,所以射頻技術更加靈活。因此射頻技術的成本遠遠低于GPS的成本,但是射頻技術只能應用在道路路線固定的公交系統前提之下,并且不能對車輛的位置進行實時的監控。
4總結
車輛技術管理是一個全過程管理模式,管理車輛從開始選購到最后終報廢的整個過程。車輛技術管理的最終目的是保證車輛在使用中狀況良好,安全生產,提高車輛的使用效率,降低運輸成本。車輛技術管理包括了很多方面的管理,例如前期管理包括選購、接收,中期管理包括使用、維護和檢修,后期管理包括改造改裝和報廢等。還有車輛封存、停駛和車輛技術裝備管理等。加強車輛技術管理,能夠保證運輸低耗、高效、安全、優質,讓車輛能夠更好地為我們服務。
2.形勢變化
近年來國內環境的變化,對車輛技術管理提出了更高的需求。
2.1市場變化
我國大力興建高速公路,數量不斷增加,規模也不斷增大,公路的運輸能力增長迅速,結構也在不斷優化。到2008年年底,我國公路營運車輛達到930多萬輛,大型客車25萬輛,載客汽車170萬輛;專用載貨汽車和普通載貨汽車分別為41萬輛和720萬輛。截至2008年,我國旅客周轉量達到12532.21億人公里,客運量達到將近270億人,公路運輸量連續增長。
2.2技術變化
隨著我國經濟水平的提高,車輛數量逐漸增加,而接下來幾年我國的汽車工業技術將出現質變。而現今汽車市場也呈現出新的特點:越來越多的轎車將使用柴油機,電動汽車出現并開始應用,國家將制定更加嚴格的安全標準,更多輕質材料將代替現今普遍使用的鋼材,車重越來越低,汽車上將出現各種電子設備。
2.3能源危機
環境問題逐漸凸顯,能源危機開始威脅到每個國家,而汽車行業需要消耗大量能源,能源短缺給汽車行業的發展帶來了挑戰。雖然我國是石油大國,但是很多石油仍然需要進口,汽車數量的增多也帶來了嚴重的空氣污染,我國機動車消耗柴油量占據了總量43%,消耗的石油達到總量的85%。如果按照這種趨勢,到2030年我國石油量必須達到3.63億噸,而我國石油產量難以滿足汽車消耗,因此需要大量進口,給我國的能源安全和經濟發展帶來不利影響。
3.汽車技術管理存在的問題
3.1制度不健全
很多管理政策都不夠完善,例如車輛二級維護竣工檢測機制和綜合性能檢測行業政策等,影響了汽車行業的順利發展。首先,評定營運車類型的制度不完善,一般交通部采用的是JT/T325標準,但是在實際操作中,存在虛假配置的問題,又如將某些新品牌的客車同時評為中級客車和高級客車,例如金旅、宇通等;第二,很難將一些車輛檢測的內容落到實處,我國車輛流動性很大,有一些需要重點檢測的項目,但是現行的檢測方法無法滿足需求,例如密封性檢測、油耗檢測等。現今大多數監測站不檢測底盤輸出功率,直接捏造數據填寫在報告單上,實際上我國有關于底盤輸出功率的規定和標準,但是這個檢測項目并不包含在實際檢測中。
3.2管理不到位
車輛技術管理沒有統一的收費標準,發改委和交通運輸部出臺了相關規定,允許當地部門和政府可以根據實際情況管理道路運輸及其相關業務價格,但是大多數維修企業或者維修站并未執行這個規定,仍然執行原來頒布的工時定額,收費和規定的標準有很大差別。為了能將車輛運行的技術狀況完整、真實的反映出來,需要為車輛建立檔案,在其中行駛里程、交通事故等信息,但是大多數檔案都是為了應付檢查而臨時填寫的,缺乏真實性和可參考性。
4.如何加強車輛技術管理
4.1健全相關法律法規
我國雖然已經有關于車輛技術管理的法律法規,但是可操作性太弱,細化程度太低,無法適用于一些特殊情況。因此要修改一些法律法規同時增加一部分,保證相關法規更具系統性和權威性,能夠實際操作。
4.2提高管理水平
首先要抓好源頭,大力宣傳車輛維護。將二級維護落到實處,做好信譽質量考核工作,如果經營者沒有按期維護車輛,則要嚴格按照規定處罰。利用理論知識加強管理,科學理論是車輛技術管理的基礎,同時還需要正確的方法以及科學的決策,因此要加強研究相關政策和理論,預測車輛技術管理的發展趨勢,可以有效指導車輛管理計劃活動的發展。
4.3轉換思路
應該結合市場和社會發展趨勢,針對不同層次的車輛建立不同的管理體系,創新管理方式,開展簡單有效的管理工作,認真解決繁瑣、不切實際的管理方法。
5.結語
近年來,隨著我國城市人口的膨脹、國民經濟的發展和環保節能理念的推進,軌道交通升溫已成為不爭的事實。軌道車輛按照其供給電壓有DC750V、DC1500V、AC25000V等等。在電力電子技術和微電子技術的強力支持下,交流傳動系統以其固有的優越性,在軌道牽引領域、尤其是在地鐵等原來由直流電網供電的電動車組中的應用得到迅猛發展。本文以阿爾斯通公司的車輛為例,介紹用于地鐵、輕軌等的DC1500V供電的中壓牽引變頻器。
2系統構成
阿爾斯通ONIXTM驅動系統是一種標準化的驅動產品,主要包括ONIXTMIGBT變頻器、AGATE控制電子裝置和ONIXTM牽引電動機。如運行于上海明珠線的是阿爾斯通MetropolisTM列車。列車采用4動2拖編組方式,每輛動車裝備一套牽引變頻器。包括ONIXTM1500逆變器模塊、ONIXTM交流電機和AGATE控制電子裝置。系統結構如圖1所示。
高壓供電開關(HVSS):
三檔位置:位置P—牽引變頻器由接觸網供電;
位置E—牽引變頻器完全接地;
位置W—輔助變流器由車間電源供電。
高速斷路器(HSCB):故障情況下,將牽引變頻器與供電電源快速隔離。斷開速度約15ms。斷開可以由控制回路控制或當電流超過設定值時自動跳閘。當AGATEControl檢測到HSCB斷開時,它將斷開LC和CCC,并且觸發撬棒回路使濾波器放電。
進線電抗器(LFL):與充電電容器組成一個低通濾波器,減少電流諧波,減小供電電壓波動對變頻器的影響。
電容充電接觸器(CCC):對濾波電容軟充電,防止大電流沖擊;當濾波電壓達到950V時,LC閉合,CCC斷開。
電容充電電阻(CCZ):對濾波電容軟充電,防止大電流沖擊;當HVSS置于接地位置時,用于對電容器放電。
進線接觸器(LC):對濾波電容軟充電,防止大電流沖擊;當濾波電壓達到950V時,LC閉合;當牽引變頻器故障時斷開。
硬撬棒回路晶閘管(TH1):對電容器快速放電;瞬間過壓時對IGBT和濾波電容提供保護;當濾波電壓超過2500V時,導通保護。
高頻濾波電容(HFK):減少高頻電磁干擾;為高頻交流電流提供一個低阻抗回路。
2.1ONIXTM牽引變頻器的優點
較高的開關頻率。使交流波形平滑,降低諧波電流,減少體積及重量;更好的電機波形;降低電機損耗;更易于與信號系統兼容。
簡化了功率電路。減少了器件數量,降低了成本;增加了可靠性;易于維護。
簡化了驅動電路,易于控制。
無需吸收回路。
易于安裝在散熱器上。IGBT器件包含內部絕緣介質;散熱器直接接地,對冷卻空氣無過濾要求;每一個IGBT器件直接安裝于散熱器上;器件易于替換,無需特殊工具和方法。
節約能量。ONIX牽引所產生的近乎完美的正弦波電流輸出減少了電機熱量,通過改進的疊片封裝提供了優良的磁性能,降低了渦流損耗。
2.2驅動控制裝置—AGATEControl
AGATEControl是一種先進的電子控制裝置,專門用于控制四象限變流器及電壓源變頻器。大規模集成電路和雙32位微處理器的使用使ALSTOM牽引變頻器在可靠性及性能方面獲得改進。處理器提供信號處理、快速計算和功率監視功能。其中,Inteli960CA微處理器用于總體監控,TexasIMS320C31信號處理器用于快速計算和精確的功率控制。如圖2所示。
主要控制功能:異步電機的實施牽引及制動控制,采用了專利的矢量控制算法;先進的防空轉、防滑行控制;用于電力電子控制的信號監測。
通訊功能:通過與Windows相兼容軟件實現友好的用戶界面;通過用于增強監視能力的各種網絡與所有的AGATE產品通訊;在同功率車輛之間或不同功率車輛之間進行通訊。
維護功能:用于診斷和參數設置的人機界面;高等級的自測能力;使用微機與之通訊,下載事件及錯誤記錄及以前的維護數據。
2.3牽引系統控制策略
由電壓源變頻器供電電機運行在脈寬調制模式(PWM),PWM使它可能施加一個平衡的三相電壓給電機,其幅值和頻率可調。如圖3所示。
使用專利技術的矢量控制策略,輸出力矩常接近力矩指令,且改進了低速運行性能。速度在10公里/小時以上力矩精度為±5%。在10公里/小時以下力矩精度為±10%。這些精度是假設所有相互之間輪徑差在1%(即8mm)以內。
帶有電機電流最佳控制的矢量控制給出了快速磁通和力矩響應(對非激勵電機<1秒),矢量控制使力能能夠跟隨逆變器短時關斷時重新建立。無需等待電機磁通消失,這是因為逆變器是按電機反電勢調節輸出電壓的。力矩控制用寬通帶(0至36Hz)調節器完成磁通建立,而不管電機的旋轉速度。力矩由電流環控制,減少當電源系統不規則時用常規控制技術可能發生的過流可能性。矢量控制原理如圖4所示。
2.4控制參數的測量
電機并聯連接的策略基于:
在逆變器輸出端公用的電流和電壓測量取代電機各自的測量;對每個電機單獨進行速度測量;在說明的容差范圍內,總的力矩調節與輪徑差無關;設計電機參數時,允許1%輪徑差,通過對所引起的電機電流差等補償來實現的。
矢量控制在測量方面對電機而言本質上是外部的,它不要求測量電機內部,如電機定子和轉子的溫度測量、電機內部的磁通測量。
關于加速度變化率/負載補償:主令控制器產生的牽引力(或制動力)指令連接到AGATE單元并由其分析。為了控制車輛加速度,按照車輛重量作出校正。車輛載重量是由控制單元使用來自轉向架上的傳感器上的信號進行計算的。在電動或制動時,產生一個加/減速度變化率限止指令,內部保證車輛的平滑行駛。
2.5ONIX交流牽引電機
ALSTOM研制的獨特的輕質、緊湊的、型號為4LCA2138的交流牽引電機為全封閉結構,其特點是:
高可靠性。200級絕緣系統及真空加壓浸漬技術為定子繞組提供了高等級溫升裕量,這意味著功率的提高及體積和重量的降低。
低維護性。轉子和定子繞組與外部完全隔離,無需定期拆卸清潔。
低噪音。特別設計的冷卻風扇使噪音降低至IEC60349-2標準。
3主要性能
3.1變頻器的額定參數
額定工作電壓:1500V
最大工作電壓:1800V
最小工作電壓:1000V
持續有效輸出功率:800kW
峰值輸出視在功率:1850kVA
持續線電流有效值:520A
IGBT開關頻率:600Hz(最大值)
逆變器輸出頻率:106Hz(額定值)
逆變器IGBT器件額定值:3300V,1200A
3.2列車性能
上海明珠線地鐵車輛采用四動兩拖六節編組,每個動車裝配一個ONIX1500牽引變頻器,驅動四個并聯的ONIX交流牽引電機,變頻器強迫風冷,采用再生和電阻混合制動方式,當架空電網不能接受再生能量時,進行全功率電阻制動。列車主要數據如下:
最大運營速度:80km/h
最大設計速度:90km/h
最大瞬間加速度:0.9m/s2
最大運營減速度:1.0m/s2
沖擊限制:0.7-1.0m/s3
額定工作電壓:1500V
最大牽引力:21.3kN/電機
牽引轉矩:1273Nm/電機
最大制動力:23.5kN/電機
制動轉矩:1322kN/電機
采用矢量控制的IGBT的變頻器和交流異步牽引電動機,配以完善的監控和自診斷系統,是我國地鐵、輕軌等車輛開發、制造和使用交流傳動系統的正確方向。發達國家在電動機車組中應用交流傳動技術已進入實用化階段。這是軌道牽引技術的革命,它結束了直流傳動的統治,具有劃時代的意義。
4參考文獻