地铁如何运行的?
以北京地铁为例,首先,北京地铁目前全部采用自动化无人驾驶技术。 也就是说,列车在运行时,不需要人力来控制。这大大减少了人工成本。(不过,列车的运营、维护等需要大量的人工) 另外,北京地铁实行的是高进站率,短停时间的工作模式。
简单地说就是列车进库时不准停靠在站台边上,而是要停在中央停止区;出来上客后,立即进入高速运转状态,在下一站等待乘客上车。这就使得列车的效率大大提高。 而且,根据客流状况,列车进出站的时间可以调整。比如在高峰时段,如果车站人流量比较大,那么列车就会在站上多停留几分钟,保证乘客都能坐上。而平峰时期,如果站内客流小,为了节省能耗和时间,列车会迅速通过。 在行车过程中,由于是全自动控制,司机只需要关注驾驶环境是否发生特定情况并作出反应即可。当然,为保证安全,司机必须每隔一段时间巡视驾驶环境以及监控系统。
除了司机外,维修人员也必不可少。不过与有轨电车的维护不同,地铁的线路都是地下铺设,没有裸露在外面的轨道和车轴,因此保养起来较为容易。 至于大家最关心的故障问题,其实任何机械设备都不可避免地会出现故障。对于地铁来说也是一样。 不过,由于地铁的自动化程度相对较高,且大多实行快速运行模式,因此产生的故障相对较少。
一旦产生故障,系统会立即报警,相关工作人员会通过监控屏幕实时了解车辆的状况,必要时通知驾驶员采取紧急措施。 对于一些不易解决的复杂故障,维修人员也会及时到达现场,尽快解决。虽然全自动化运营降低了故障率,但一旦故障产生,造成的损失和影响都将不可估量。保障运营的稳定性至关重要。
地铁的运行需要各方面的配合,比如信号系统、牵引供电系统、车辆系统、通信系统等机电系统的支持。其中信号系统是核心,相当于人的大脑,指导列车如何运行;通信系统相当于人的神经系统,传递各种信息;牵引供电系统相当于人的胃和心脏,提供能量;车辆系统就相当于人的四肢;其他系统还有环控系统、FAS系统、AFC系统、综合监控系统、给排水系统、低压配电等,也都是组成人体不可缺少的部分。其中前4个系统统称为机电设备的系统专业,其他为机电设备的站场专业。
地铁的运行由信号系统控制。信号系统告诉你要运行到什么地方,在哪个站停车,以什么样的速度运行,运行的过程中和相邻的列车保持多远的距离,如果运行前方有列车或者出现故障或者有其他异常情况,信号系统还会制定新的运行计划,重新指挥列车运行。
信号系统通过计轴以及设在车底的雷达来确定列车的位置,通过无线通信或者轨道电路(将运行信息编码到供电回路中)将运行指令传给列车,司机按照信号和运行指令来操作列车,如果司机不按照要求来操作,车载信号(列车上用于指示前方显示的设备)会自动进行制动,无法运行。在列车进站时,如果偏离了规定的停车点,车载信号同样会制动列车。
地铁的动力来自牵引供电系统,在每个车站(以及某些设备站)的下方,都有变电所,通过110kV或者35kV高压引入,将电能转化成1500V直流电,通过接触网供给列车,列车经过受电弓从接触网获取电流,通过列车的牵引逆变系统转化成交流电,再经过牵引电机使列车运行。经过列车运行,动力转化成各种能量,在列车回流的电流经过变电所时,电流中的能量会用于产生光和热,通过变电所的冷却系统,将热量扩散。
司机可以通过无线通信设备,与行车调度、车辆段调度、车站值班员等保持联系。车站值班员通过控制室的有线调度台,与行车调度、车辆段调度、司机、车站间的值班员等保持联系。车站值班员可以通过广播系统,通知乘客列车的开行及到发时刻、安全注意事项等信息,乘客可以通过乘客信息显示系统,了解列车的相关信息。这些通信和信息的传递,都靠地铁的通信系统支持,其中,有线通信系统,通过设在控制中心和车站内的线缆实现传输,无线通信系统通过设在区间和车站内的无线基站实现信息传输。
通信系统中还有时钟系统,在控制中心设有一个非常精密的时钟,并可以通过接收GPS信息进行校准,车站内的时钟通过有线传输系统与控制中心的时钟保持同步,这样,各系统的设备和乘客、工作人员都能处于同一时间体系下,做到有序工作和乘车。
环控系统、FAS系统和给排水系统主要用来控制地铁内的环境空气,保持清新、凉爽,同时出现火灾等异常情况时,进行报警和通风、排烟;低压配电系统为车站、区间、车辆段的照明提供电能,并保证不间断供电;AFC系统为自动售检票系统,包含城市的一卡通系统(如北京的一卡通、上海的交通卡等)和地铁的系统,乘客可以通过自动售票机自行购票(包括使用一卡通),直接刷卡即可进出站闸机,如果无法刷卡,则需投入纸币进行更新车票的信息,如果无法更新,则需到客服中心处理。综合监控系统将电力监控系统、环控系统、FAS系统、AFC系统、设备监控系统集成在一个大系统中,通过报警、声光等信息,提醒工作人员地铁的运行情况,如果出现异常信息,则尽快采取措施。