现代有轨电车运营管理系统的研究会议论文.pdf

1 现代有轨电车运营管理系统的研究 易志刚，刘皓玮1 （中国铁道科学研究院通信信号研究所，北京 100081） 摘要：从现代有轨电车在城市公共交通的定位出发，对现代有轨电车运营管理功能及特点进行简要分析，提出运 营管理系统不应照搬传统轨道交通运营管理模式，应围绕着业务功能、硬件平台、软件平台三个方面对各业务功 能系统进行集成整合，进而给出了系统整合的解决方案和业务平台框架。 关键词：交通运输系统工程；有轨电车；运营管理；系统整合 study on modern tram operation and management system yi zhigang, liu haowei (china academy of railway sciences signal & communication research institute, beijing 100081, china) abstract：based on the typical characteristics of modem trams in the urban public transport, the paper briefly analyzed the operation and management functions and the technical characteristics of the modern tram, put forward that the modern tram should not copy the operation management mode of traditional rail transit, should be integrate the system around the business function, hardware platform and software platform. in the end this paper proposed the system solution and functional framework. keywords: transportation systems engineering, modern tram, operation and management, system integration 现代有轨电车是在传统有轨电车基础上发展起来的新型轨道交通工具，具有适宜运量、工程简单、投 资较低、建设周期短、节约能源、绿色环保、运营灵活等特点，具有较宽的适用范围1。 目前，我国一些城市如北京、上海、沈阳、天津、大连、广州、深圳等，都在积极规划建设现代有轨 电车系统，总体来看，现代有轨电车在我国尚处于起步阶段，关于现代有轨电车的运营管理大多沿用城市 轨道交通运营调度模式，但现代有轨电车与高速铁路、城际铁路和城市轨道交通无论是在运行速度、路权 形式、运行控制模式，还是在供电系统、车站管理、售检票模式等方面都存在较大的区别，简单的照搬既 有轨道交通运营管理模式，造成系统结构复杂，难以抓住现代有轨电车在公共交通体系中的系统定位，无 法满足现代有轨电车对运营管理安全、正点、高效等方面的要求。此外，随着现代有轨电车网络的逐步形 成，在规划建设现代有轨电车运营管理系统时，应基于现代有轨电车的自身特点，研究其系统特性和运营 管理模式，充分考虑现代有轨电车各专业系统的集成整合，规划建设一体化、集中式的现代有轨电车网络 综合运营管理体系。 作者简介：易志刚，男，助理研究员，研究方向为交通信息工程及控制；e-mail：nudt_yizhigang 2 1 现代有轨电车运营现代有轨电车运营管理管理功能及特点分析功能及特点分析 现代有轨电车在公共交通体系中能够承担城市主干线路公交客运，或者作为地铁轻轨构建区域的补充 公共交通网络2，其运行线路不完全封闭，存在与地面公共交通的平面交叉路口，不同于其他轨道交通完 全封闭的运行环境，无法采用轨道交通信号系统中的闭塞控制，路权形式根据不同的需要和现场条件是多 样的，即便是同一条线路的不同地点，路权形式也可以发生变化。大多数情况下，国内现代有轨电车通常 采用非独立路权方式运行，对运输能力、效率和安全等方面均提出了很高的要求。有轨电车驾驶方式与公 交类似，由司机目视人工驾驶车辆，司机根据列车速度判断并保持与前车的距离。 总体来说，现代有轨电车与其他轨道交通有着较大的差别，运营管理功能定位应主要体现安全快捷、 经济合理、运营高效等特点。现代有轨电车在投资规模上远远低于地铁和轻轨，因其投资规模的定位，决 定了现代有轨电车的设备系统在规模体量上应做到尽可能小，各业务功能系统的规模相比地铁、轻轨等传 统城市轨道交通要小得多，从节省投资、减少接口、降低实施难度等方面考虑，运营管理系统需要在确保 各功能完整性的基础上， 打破地铁、 轻轨等城市轨道交通原有各专业系统之间的樊篱， 进行系统集成整合， 实现系统精简、平台化、集约化、资源共享、设备综合化，这将大大减少系统的实现成本，提高运营管理 效率。 2 以行车调度指挥为中心的系统解决方案以行车调度指挥为中心的系统解决方案 2.1 系统目标系统目标 现代有轨电车运营管理系统的根本目标是保证列车安全运行，实现列车运行监督、列车运行调度指挥 等功能，满足有轨电车运营监控、调度指挥、应急处置、设备维护、运营组织、管理决策的需要，适应安 全生产、满足旅客出行、实现一流的运营品质、一流的服务品质的要求。 系统不仅要控制列车运行，还要实现对运输计划、设备综合管理、牵引供电、机车车辆、客运服务和 乘务人员等的综合管理，系统实现自主决策、自主控制，大幅度提高运输效率、保证行车安全，并且有效 地降低运输成本。 系统应能够适应统一规划、分步实施及生产力布局调整的需要，灵活地进行变更和扩展；调度台的管 辖与控制范围可根据实际需要配置调整。 除与各外部系统互联互通、信息共享之外，系统内部各子系统之间必须做到完全匹配、有效集成、严 密对接，具有极高的稳定性和可靠性。 2.2 系统方案系统方案 为保证现代有轨电车的正常运营，其运营管理系统应包含正线道岔控制功能、交叉路口控制功能、行 车调度指挥功能、电力监控功能、乘客信息发布功能、广播功能、视频监控功能、无线通信功能、售检票 功能等。 从设备部署位置来分，主要分为控制中心设备、车载设备、车站设备、轨旁设备、车辆段(或停车场) 设备。 其中车站设备、车载设备、轨旁设备大多为各类终端设备，实现不同的功能，整合程度受到经济和技 术条件的限制较多，在控制中心各业务功能系统的软件、硬件通用性强，便于进行适度的集成整合。 基于目前 it 信息技术的发展，充分考虑有轨电车运营管理的业务特点以及应用系统的集成，本着“信 息充分共享、安全经济高效、面向乘客服务”的思想，有轨电车运营管理系统技术方案的设计遵循以下原 则： 1) 以计划为核心的一元化管理。有轨电车调度指挥在统一的计划下实施，对列车运行计划、设备维 护计划、司机乘务计划等涉及有轨电车运输组织的重要计划实行集中统一编制和管理，保持调度指挥的统 3 一性，实现真正的管、控、维一体化。 2) 行车指挥为中心的一体化调度。有轨电车运营管理以行车指挥为中心，供电、综合监控、旅客服 务、通信等子系统辅助行车指挥子系统，指挥运输生产，调配运力资源，保障列车按计划安全、正点运行， 实现安全、高效运营的目标。 3) 遵照一级管理两层控制原则。通过控制中心进行集中管理，实现控制中心、基层站段（现场）的 两层控制，构建集中管理、统一指挥的调度体系，达到协调运营、均衡运输的目标，提高运行管理效率， 实现资源共享，适应有轨电车高速度、高密度、公交化、安全运营的要求。 4) 深度集成支持互联集成。以业务需求为导向，以业务场景为视角，充分挖掘系统的功能及彼此间 的联系，采用关键系统的深度集成，支持辅助系统的互联集成，在信息共享的基础上优化子系统的功能， 从而构建统一、完整的有轨电车运营管理系统。 5) 构建统一完整系统。有轨电车运营管理系统使用统一技术平台，构架一个完整的系统，在界面、 功能、数据、系统软件和系统硬件等各个层次上实现高度统一与协调，信息共享与联动，适应有轨电车高 度集中、统一指挥的调度体系，提高有轨电车运营管理的自动化程度。 6) 统一数据采集和管理机制。建立多维原始数据的采集机制，避免同类数据的多次重复采集，在数 据间建立耦合校验机制，保证采集数据的准确性与权威性。对原始生产数据采用一元化管理下的综合采集 机制，统一公共基础信息模型，统筹规划部署，实现信息共享与复用。 7) 统一接口标准和技术规范。采用统一接口标准和技术规范，以利于系统间的连接和信息共享，以 利于不同厂家系统的整合集成，以利于系统灵活的变更、扩展与升级，适应有轨电车统一规划、分步建设 的方案，控制中心调度台的管控范围可根据实际需求进行调整；在新建线路加入系统时，不影响已开通的 线路运营，从而满足有轨电车运营管理分步实施的需要。 8) 路网一体化管理。为充分发挥形成路网后的网络效应和各通道的运输能力，有轨电车运营管理综 合考虑成网后路网的多种资源和运输情况，预留路网一体化管理功能，根据旅客流量、线路状况、设备状 况、环境因素等各种复杂情况，集中统一调整路网计划，满足运输需求，充分发挥路网规模效益。 列车安全、正点运行是有轨电车运营管理系统的首要任务。有轨电车运营管理系统以运营调度指挥为 中心，深度集成与日常运营调度指挥相关的功能（供电监控、设备监控和管理、环控与防灾、视频监控、 乘客信息及有线广播等）和业务（计划编制、设备综合管理等） ，满足有轨电车运营和管理整体功能的需 求，并具备应急指挥和操作功能，实现与外围系统的信息共享，构建一个完整、统一、一体化的智能控制 体系。 4 图 1 有轨电车运营管理系统功能关系 系统以有轨电车日常运营调度业务场景出发，分析日常运营组织中各业务之间的联系和区别，统一规 划，以行车指挥调度为中心，围绕着业务功能、硬件平台、软件平台 3 个方面进行集成整合。 图 2 有轨电车运营管理系统方案 5 1）业务功能整合。系统以信号为主体，运营调度指挥为中心，整合与日常运营调度指挥相关的功能 和业务，实现信息充分共享，应急指挥一体化。 按专业、安全等要求将系统规划为计划编制域、运营调度域、设备监控域、设备维护域、应急指挥域、 调度命令域、分析决策域、信息共享域八大业务域，实现管理科学、安全可靠、功能完善、技术先进、结 构合理、经济适用，具有可扩充性、可持续发展能力，提供现代轨道交通管理、指挥、监控所需要的各种 功能，涵盖中心和基层站段（现场）两级运营调度需求，满足决策、管理、执行三级日常管理需求。 通过业务功能的整合， 提高了运营管理的集成程度， 优化了调度指挥的流程， 可以减少调度台的设置， 降低运营成本。随着多条线路的接入，控制中心调度台的管控范围可根据实际需求进行调整。 2）硬件平台整合。系统集中设置计算、存储等资源，根据各业务系统安全等级不同，进行整体规划 部署，统一分配服务器、存储、网络及工作站资源，通过虚拟化技术，实现资源的动态管理和应用，系统 根据各业务功能的需要对资源进行动态协调，避免了各系统单独建设带来的成本快速增长、运营维护成本 高的问题。 3）软件平台整合。系统将整个有轨电车运营调度管理各专业看成一个整体，从运营调度管理业务出 发，分析行车指挥、客流分析、设备管理三者之间的联系，构建一体化监督指挥体系，实现从有轨电车计 划统一编制管理运营调度指挥设备监控设备维护应急处置决策分析&调整计划的闭环监督协调 处置过程。 系统通过建立统一的、标准的、开放的系统集成平台，构建信息接入共享域，整合有轨电车运营调度 管理的各类基础数据、运营数据等信息，实现统一的业务模型、统一的信息展现、统一的安全管理、统一 的运维管理，建立统一的统计指标体系和统一的标准体系，实现真正的有轨电车一体化集成、智能化运营 协调、协同化应急处置、充分信息共享、人性化乘客查询，构建一个先进的、统一的、灵活的、深度集成 的有轨电车运营调度管理系统。 3 业务平台框架业务平台框架 有轨电车运营管理系统业务平台架构如下图所示，包含以下层次：控制层、数据接入采集层、数据存 储层、业务应用平台。 6 统一信息展现统一信息展现 统 一 运 维 管 理 体 系 统 一 运 维 管 理 体 系 统 一 安 全 管 理 体 系 统 一 安 全 管 理 体 系 统 一 标 准 体 系 统 一 标 准 体 系 数据 接口 标准 数据 接口 标准 数据 格式 标准 数据 格式 标准 应用 模块 化标 准 应用 模块 化标 准 其他 标准 其他 标准 系统 管理 系统 管理 测试 管理 测试 管理 日常 运维 日常 运维 补丁 管理 补丁 管理 统一 身份 管理 统一 身份 管理 统一 授权 管理 统一 授权 管理 统一 认证 统一 认证 安全 审计 安全 审计 个性化定制个性化定制内容搜索内容搜索信息推送信息推送. . 数据接入采集数据接入采集 信号信号供电供电 环控 防灾 环控 防灾 设备 监控 设备 监控 视频视频 售 检 票 售 检 票 乘客 服务 乘客 服务 其他其他 数据库资源池数据库资源池 基础数据域基础数据域运营数据域运营数据域设备数据域设备数据域视频数据域视频数据域其他数据域其他数据域 公共服务框架公共服务框架工作流工作流规则引擎规则引擎报表工具报表工具olapolap. . 运营调度平台运营调度平台 运营监视运营监视 运营调整运营调整 . . 调度命令调度命令 计划编制计划编制 设备监控平台设备监控平台运营维护平台运营维护平台应急处置平台应急处置平台信息服务平台信息服务平台统计分析平台统计分析平台 环控防灾环控防灾 设备管理设备管理 . . 视频视频 供电管理供电管理 维护作业管理维护作业管理 维护考核维护考核 . . 设备维护策略设备维护策略 应急资源整合应急资源整合 应急指挥应急指挥 . . 应急演练应急演练 电子预案电子预案 数据管理数据管理 数据发布数据发布 . . 乘客服务乘客服务 数据采集数据采集 统计查询分析统计查询分析 报表管理报表管理 . . 领导决策领导决策 指标管理指标管理 企业服务总线（esb）企业服务总线（esb） 服务目录服务目录服务管理服务管理服务字典服务字典. . 维护计划管理维护计划管理 访问层 应用层 存储层 接入层 控制层 访问层 应用层 存储层 接入层 控制层 图3 系统业务平台框架 1）控制层。有轨电车运营管理系统的控制层主要包括信号、供电、通信、环控与防灾、设备监控与 管理、视频监控、售检票、乘客服务等功能模块。 2）数据接入采集层。数据接入采集层基于行业标准协议，统一数据协议标准，从数据源抽取出所需 的数据，经过数据清洗，最终按照预先定义好的数据域模型，将数据加载到数据域中去。 经过数据采集层的处理，已经初步满足了按域存放的要求，具体可包括如下信息：基础数据、行车数 据、客流数据、票务数据、清算数据、设备运行情况数据、运营类数据、静态数据、临时数据等。 3）数据存储层。数据存储层根据业务特点及安全性不同，划分为不同主题域，数据存储层根据项目 需要可以包括数据仓库和数据集市两部分。 数据仓库层用于存放经过清洗、加工后的面向主题的业务数据的全集，数据仓库层的数据与数据处理 层的数据的主要区别在于数据仓库层的数据进行了代码转换，并保留了所有数据的变化历史信息。 数据集市层主要用来存放面向单一主题或特定需求的数据集合，可初步划分为商业智能分析数据集 市、数据挖掘数据集市、以及满足系统应用平台划分的特