高速铁路综合自动化调度中心的设计与实施

作者: admin 分类: 房产 发布时间: 2019-07-13 10:53

  高速铁路与普通铁路不同之处主要有:高速铁路设置综合调度系统,对列车运营指挥实行集中控制方式,同时负责与行车有关的管理工作。世界各国高速铁路的行车调度系统基本可以分为两类:第一类为高速客运专线,列车都在运行本线到发,机车车辆基本在高速线范围运转。调度系统充分利用上述运营特点的有利因素,以行车指挥为中心,集多种业务调度和管理功能于一体,构成综合调度系统,全线由一个综合调度所集中指挥。日本的新干线和法国的TGV就采用这种系统。第二类为客货混合运输高速线,列车类别多,速度差别大,与既有线行车组织和管理的关系密切,列车运行秩序易受引入线、相临既有线列车运行不正常情况的影响,行车调度业务难度大,这种高速线难以建立综合调度系统,仍采用行车调度中心的方式。德国ICE就采用这一类的调度形式。

  京沪高速铁路是一条与既有京沪线平行修建的高速客运专线。高速线建成以后,线路实行以高速为主,高、中速客运列车混合运输的运营模式,既有线将主要为货物运输使用。设置综合调度指挥中心是保证高速列车运营的基本需求,而中速列车跨越高速线与既有线运行,又要求调度系统必须解决跨线运行列车调度指挥的衔接问题。

  1、综合调度系统的组成

  综合调度中心是高速铁路运营管理和控制指挥的中枢,中心根据列车运营计划、机车车辆配置和动力特性、车站作业、沿线线路状态、相邻车站列车运行状态及运行管理和人员的配备等,统一指挥列车运行和负责管理铁路运输各部门的协调工作。各国铁路均以本国运输的特有方式和科技水平建设具有本国特色的高速铁路调度中心控制系统。其主要目的是为了实现最大程度的集中管理、分散控制,以其高效率地得到最佳的经济与社会效益。归纳起来,大致有以下几个方面:

  (1)根据旅客运输的需要,编制行车计划、车辆运用计划、车组乘务人员的值班计划,并作成运营计划;

  (2)当行车次序出现混乱时,对沿线的主要信息进行搜集整理,调整运营计划,产生和传送为运行调整用的临时运行图,对沿线的运营车辆进行调度指挥;

  (3)对沿线列车运行状况进行监视及各车站的进路实行自动/人工形式的集中控制;

  (4)对各车站旅客集散情况的信息统计,根据需要对行车计划进行分析调整,并向旅客提供有关信息服务;

  综合调度中心作为现代铁路管理中具有代表性的技术,我们简要地介绍其组成结构及功能。

  随着计算机、通信和远程控制技术的发展,调度中心的系统技术也已经由传统的集中控制模式发展到网络化、智能化的集中管理、分散控制的新一代模式。近年来,在日本、欧洲等国家高速铁路新线所建设的综合调度集中系统,采用工作站客户机、服务器以及计算机网络技术。其功能可以分为以下几个方面,即运输管理系统,运行调度系统,牵引供电调度系统,动车组调度管理系统,基础设施管理系统,客运调度系统,安全监督系统等。

  (1)运行计划管理子系统

  运输管理系统是高速铁路上层决策机构,负责从高速铁路的经营策略到制定高速铁路的列车运行计划工作。系统在调度中心作出基本计划,确认列车及乘务人员的运用计划,并将这些计划制成文件,与列车运行调度系统、车站、维护管理中心交换。

  (2)列车运行调度子系统

  系统接收并执行运输管理系统制定的列车运行计划、机车车辆运用计划、乘务人员计划以及牵引供电计划等。

  在列车运行紊乱时制定列车运行调整计划,并相应地制订动车组运用、乘务人员、供电系统的调整计划,通过物理层执行下达。必要时,直接控制列车运行进路和向旅客提供服务。

  (3)牵引供电调度子系统

  供电调度配合行车调度完成列车运行计划,具体控制和调整牵引供电,监测供电设施的工作状态,制定和组织完成牵引供电计划。调度中心可以对高速铁路全线的牵引供电设备实施集中监视、远程遥控管理,亦可控制整个运营范围内的电力供应。

  (4)动车组调度管理子系统

  调度中心设动车组调度台,中心与维修段相连接,维修段设动车组维护管理系统。

  中心依据列车运行计划,配合行车调度人员,按计划组织机车车辆和乘务人员完成列车运行计划;根据维修管理中心对车辆的检修计划,指挥处理行车事故和设备故障。

  (5)综合维修及基础设施调度管理子系统

  高速铁路工电等基础设施及设备的状态,直接影响列车的正常运行。该系统对工务基础设施提供养护作业支持,在调度中心与养护工区之间建立联络通道,当养护作业在中心注册之后,调度中心就需相应调整运行计划。养护作业人员带有无线电台,作业起始与结束都要与调度中心进行联系。

  对沿线的通信信号设备,调度中心通过沿线敷设的通信线路将信息采集,对设备进行实时监测,同时在线路上定期作巡回检测的测试车也将测试数据输入信息系统。管理系统将这些情报传给沿线的设备维修部门。

  (6)旅客服务调度子系统

  旅客服务调度负责制定并下达客运计划,同时负责监督和检查客运计划的执行情况。旅客调度系统的另一个功能是旅客服务,服务系统具体可以分为:将列车运行和变更计划通过引导牌或自动广播的形式传达给旅客;在列车运营计划调整和变更时,及时搜集旅客的需要,反馈给调度中心,作出相应的计划调整和安排。

  (7)防灾安全监控子系统

  安全监督系统的主要任务是综合各子系统的工作计划及设备状态,并对气象、安全检测系统的信息进行分析处理,对可能危及行车安全的情况发出预警,配合调度员防止发生事故。

  安全监督信息来源于现场的各种监测报警信息,这包括沿线气象及灾害信息、热轴信息、跨线桥和隧道口的落物告警信息、重要桥梁建筑物等的监测信息的状态及故障情况,并将影响行车的故障及时通知行车调度人员。本系统只是接收以上这些子系统设备所提供的信息,并根据其状态进行分析处理,必要时对调度人员发出告警信号。调度中心设有监视台显示这些信息。

  随着高速铁路技术在整个铁路网中的普及和推广,高速线与既有线之间开行跨线运行列车成为近年来日本和欧洲普遍的发展趋势。跨线运输中,与既有线行车组织和管理的关系密切,列车运行秩序易受引入线、相临既有线列车运行不正常情况的影响。如何解决跨线行车调度业务难度这一问题,是目前各国正在实践中进行研究和不断开发的课题。

  2、综合调度中心系统的设计与实施

  从功能上划分,综合调度系统由上述七个子系统和设备构成,从设备层次上来分,可分成以下四部分:

  a.综合调度中心楼设备,构成一层局域网;

  b.通信通道,分专用网和通用网,构成广域网;

  c.车站信号系统,构成一个局域网;

  d.信息采集设备。

  高速铁路是一个复杂的大系统,几乎涉及铁路系统的所有专业,而综合调度中心系统又是通过各专业的自动化系统,实现对各个子系统业务进行综合管理、完成各子系统联网和交换信息,向决策层提供情报的综合业务系统。

  毫无疑问,对于如此大规模的系统建设必须进行统一规划和分段实施。

  (1)高速铁路综合调度中心系统应是一个开放式计算机网络系统,系统的软件、硬件、接口、通信协议、网络拓扑结构等方面应尽量协调一致,以简化系统配置和设备的日常维护。

  (2)各子系统作用如下:

  ①运输计划子系统

  负责编制数日的行车、线路维修作业计划,并下达以指挥列车运行。

  ②列车运行调度子系统:

  主要用于对运行于京沪高速铁路上的列车,自动进行行车指挥与控制及与列车运行有关事项的处理。列控、联锁系统的信息可通过行车指挥自动化系统进行有关数据的交换;

  由于高速铁路与既有线经常有车辆交互作业,因此,该子系统需与全路运输管理信息系统(TMIS)和铁道部调度指挥管理系统(DMIS)相连接,完成跨线作业列车的信息交换。但因TMIS系统、DMIS系统的网络结构与本系统的网络结构可能不一致,两个系统应采用网关设备进行连接。

  ③牵引供电管理系统

  主要用于对牵引供电设备的监视、检测,发现故障及时通知有关部门修复,并自动进行牵引供电有关业务的管理。

  ④动车组运用管理子系统

  主要用于对高速及跨线动车组的运用与管理。该系统应与配置在动车组基地的动车运用检修系统相连,与综合调度中心系统交换信息供行车指挥系统及动车组调度等使用。

  ⑤旅客服务系统

  主要用于在车站(候车室、站台等处)和列车上为旅客提供优良、方便的服务。如:客票予售、旅客向导、旅客查询等业务;同时用于有关客运业务的自动管理,如:客车编组临时调整与变更计划的自动编制、客票管理(纳入预售检票系统)、有关报表自动编制以及统计等。

  ⑥综合维修调度及基础设施管理子系统

  该部分包含较丰富的内容,主要包括以下的一些功能:

  根据线路基础设施的状态及维修计划,编制制订基础设施维修计划,对日常维修、抢修作业实施调度管理;

  对高速铁路上的电务设备(如:信号联锁设备、通信网设备、调度中心设备等)进行集中监视、检测,发现问题及时通知有关部门修复处理,保证设备完好,保障行车安全;

  对高速铁路工务设备(包括:线路、桥涵、隧道等)的良好运用及其相关业务进行管理。该系统应配置在综合维修段,在综合调度中心(工务维修台)亦应设相应配置;

  对高速铁路牵引供电设施及接触网的运用及其相关业务进行管理,该系统应配置在供电段,在综合调度中心(电调台)亦应设相应配置。

  ⑦防灾报警及安全监控子系统

  该系统构成对沿线地震、风、雨、雪等气象状况的检测,进行气象予告,一旦发生对高速行车可能产生的影响即对调度中心实施告警,以保证行车安全。

  上述系统中,行车指挥与列车运行自动化系统、供电管理系统、防灾环境控制系统是直接影响行车效率和安全的重要系统,应纳入综合管理系统的首建之列、旅客服务、电务监测、车辆管理等系统次之;工务设备管理、气象信息管理、相关营业线系统等其他系统可根据子系统完善情况随时纳入综合系统。

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