行车指挥自动化系统理论和关键技术XXXX0619.ppt

行车指挥自动化系统基本原理及关键技术 2013年6月 目录 一 概述二 国外系统三 国内发展四 系统架构五 主要功能六 关键技术七 发展展望 一 概述 1 现代铁路调度指挥系统基本原理 一 概述 2 现代铁路调度指挥抽象模型 一 概述 为满足铁路运输调度指挥的要求 利用自动控制技术 远程控制技术和信息技术等 通过对铁路车站 区间信号设备进行远程控制和监测 从而对一定地域范围内运行的全部列车进行实时监视 控制和管理的系统 可实现行车调度指挥自动化 改善调度工作的工作条件 提高工作效率和质量 实现铁路运输调度指挥现代化和信息化 系统的普及程度 标志着铁路运输调度指挥管理工作的现代化水平 也是保证铁路运输安全和提高效率的重要环节 3 定义 二 国外系统 1 基本架构国外铁路调度系统的配置方式一般有两种 一种是按照线路管理设置 即一条线路设置一个调度指挥控制中心 另外一种是按线路所在地区管理体系设置 即在某一区域中心设置调度集中指挥中心 管理一个区域或多条线路的调度指挥 国外调度指挥采用的模式一般也有两种 一种是仅设调度集中 来负责列车运行的调度指挥 另一种以度集中为核心 与其它运营系统共享信息 资源共用 包括与运营有关信息管理的综合调度集中系统 国外调度指挥系统早期采用专用调度总机 车站独立分机设备 随着IT技术的进步 逐步发展到采用客户机 服务器 计算机网络以及现代信息技术 早期的调度集中主要是行车控制 现在已向安全监控 运营管理综合自动化方向发展 2 日本新干线调度系统的构建适应高速铁路运行的特点 充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的依赖性 突出了安全的重要地位 充分考虑了高速旅客有效利用时间的强烈愿望 把正点作为工作核心 构建了集各专业功能为一体的综合调度系统 该系统以运输计划为龙头 综合了与行车有关的各方面的内容 使整个调度指挥系统全面协调地工作 COSMOS是日本最新 功能最全的调度指挥系统 二 国外系统 二 国外系统 东日本新干线原有的综合调度所系统设备是1982年东北新干线开通时建设的 东日本公司与日立等公司合作 花费了数百亿日元 投入了1500名技术人员 历时三年时间 开发了 新干线运行安全与维护系统 COSMOS 于1995年11月开始使用 从提高系统的效率和可扩展性角度出发 采用了自律分散型 具有预测功能的新型运行管理系统 各车站可根据自己拥有的 来自调度中心的运行图 根据列车运行情况控制进路和旅客向导设备 运行管理和电力控制系统采用双套 提高系统的可靠性 采用网络传输结构 中央系统采用光LAN与各子系统间进行信息传送 100Mbit s 中央控制总机与车站PRC控制设备采用了容错计算机 保证控制系统的不间断运行 二 国外系统 总机与各站间的连接采用专用光通信环路 各设备维护系统与车辆基地 地区装置 无线基地采用NTT环路 考虑到系统的扩展性和可维护性 采用了通用机 同时容余系统的接口也采用通用型 在系统的管理与维护方面 为使分散的PRC系统顺利工作 设有系统监视设备 可以遥控检测计算机的状态和维修 实现了维修作业的系统化 所有的维修作业均不需要车站人员参与 为适应将来系统功能的扩展 该系统备有训练 开发功能 可作为调度人员培训 软件修改后的确认等 二 国外系统 3 德国主要特点为客货混运 同时采用新旧线混用 因此其调度指挥也与既有调度指挥融为一体 从体系结构到管理模式完全与既有线相同 实行调度指挥中心 地区调度所 基层车站值班员的三级调度指挥模式 德国铁路是客 货混线分时运行 属于按区域设置模式 这种设置便于对客 货列车的组织指挥和管理 二 国外系统 德国铁路使用的调度系统采用基于BZ2000的调度系统 BZ2000主要由西门子公司 阿尔卡特公司和Vossloh公司共同开发 BZ2000系统在全德国铁路内部都是一致的 无论接口 人机界面还是操作方式完全相同 前端最终用户看不出区别 调度系统为局域网 LAN 构成的多功能综合运输控制系统 系统采用标准硬件和流行操作系统 功能主要有运行图编制 运行冲突预测和检查 运行图自动调整 列车车次追踪和列车定位 列车进路自动设置 列车监视 供电管理 旅客信息管理设备故障监视 安全防灾信息监视和车站监视等 二 国外系统 系统对列车的监视按时刻表进行 必要时可对列车进行调整 列车按车号自动控制进路 根据储存的时刻表与列车运行实际状态 调度员可以及时发现列车偏离运行图的情况做出调整 德国铁路所有运输调度指挥信息的处理和传输都由计算机网络来实现 而且系统能够自动记录调度人员的工作情况 并统计其工作量 由于实现了信息共享 各级调度人员和管理人员均可通过调度指挥信息系统了解所有客货列车出发 运行和到达情况 以及晚点等事故原因 掌握列车的动态实时信息 二 国外系统 4 法国铁路各调度工种的设置基本上是按三级管理设置 但具体模式不尽相同 各线的调度组织形式不一 有两级管理和三级管理两种 两级管理是指国家调度中心和CTC控制中心两级控制 三级管理是指国家调度中心 地区调度中心 CTC控制中心三级控制 在国家控制中心和地区调度中心设有营运基础调度 客运调度 电力调度 动车组运用调度 司机调度 二 国外系统 法国铁路的运营调度系统是按照功能纵向开发的 横向之间信息共享十分到位 同一类业务上下采用同一套软件 该系统由十几个软件系统组成 涵盖了列车运行信息自动采集 各级原始信息录入 客票销售信息处理 运行图管理 列车运行追踪 列车运行调整与控制 列车正晚点通告广播以及事故分析等领域 基本上满足行车指挥 客运服务和旅客不同层面的需求 由于法国的运营调度系统建设的时间较早 系统平台相对落后是其的一个弱点 同时 由于分阶段建设以及管理层面的原因 其运营调度系统缺乏一体化的完整考虑和清晰的界面划分 二 国外系统 由于法国的运营调度系统建设的时间较早 系统平台相对落后是其的一个弱点 同时 由于分阶段建设以及管理层面的原因 其运营调度系统缺乏一体化的完整考虑和清晰的界面划分 整套运营调度系统由HOUAT 列车运行图编制和查询 BREHAT 快速同步显示列车运行现状 GALITE 列车运行现状监督及列车运行调整 EXCALIBER 管理运行相关的基础数据库 COLT 客运服务软件 COBRA TGV动车运用计划 TIGRE TGV列车管理及维护 等子系统构成 二 国外系统 5 西班牙西班牙高速铁路的运营调度系统从最初就采用Indra公司提供的统一技术体系和技术平台达芬奇 DaVinci 系统为基础进行建设 实现信息共享 透明指挥 数据的一元化管理 以及调度台管辖范围的动态配置 所有的调度人员均使用统一软件系统 屏幕显示可以动态设置 最终用户始终面对统一的界面 使用统一的操作方式 方便用户的使用 同时可兼容的一体化信息平台为以后开发更多的应用提供了方便 具有良好的可扩展性 运营调度系统主要包括运行计划的编制 内嵌牵引计算和仿真功能 运行管理 电力供电管理 通信信号设备监控 安全信息监控 维修管理 动车运用管理 旅客服务信息管理 用户管理 综合事件报警等功能 二 国外系统 5 特点铁路调度指挥机构设置方式与本国的国情 城市分布 其他交通方式的发展水平 运输组织方式 运营管理模式紧密结合 重视活动资源的优化利用 重视客货运输的服务质量 调度系统在综合程度上存在着一定差异 行车密度不高 路网结构简单 设有信息化程度较高的运输调度系统 但运输作业较国内简单 其调度指挥的综合性和复杂性比国内要求低 二 国外系统 6 发展趋势系统从单一的分散型系统向集成化的方向发展由于铁路运输涉及到诸多相关的部门与系统 系统间关系密切 相互制约 系统间关系复杂 分散型系统在信息与资源共享方面存在难以克服的缺点 因此 除法国铁路调度系统外 日本 德国 西班牙等国均采用综合型调度系统 将计划编制 运行管理 维修管理 旅客服务等进行集成化的综合管理 实现铁路运输的一元化管理 其中最成功的应用案例就是日本COSMOS系统和德国铁路调度系统与货运营销系统 系统集成化发展还包括对系统信息资源 硬件资源的最科学 最经济的配置与应用 二 国外系统 从简单的监控系统向路网化管理系统发展传统的调度系统仅仅完成对列车运行的监视 列车进路的控制 随著技术的发展 逐步实现了运行计划的调整等功能 未来的铁路调度系统将能够处理与列车运行相关的各种关键信息 如计划信息 设备信息 安全信息 市场需求信息 运输秩序信息 并且通过对上述信息的综合分析与应用 实现对铁路运输的最佳管理与控制 将传统的调度指挥与控制中心发展成为路网管理中心 二 国外系统 从简单的对固定设备的监控向固定与移动设备综合监控的方向发展随著无线通信技术的发展 现代铁路调度系统可以实现调度系统最基本的功能 对列车的调度与控制 由于车地信息与语音传输手段的不断完善 性能的不断提高 不仅可以实现对运行列车的各种状态进行在线实时监控 使调度员及时掌握列车运行的关键信息 为制定调度策略提供依据 同时也为直接控制列车提供了可能 二 国外系统 从简单的运行调整与控制向智能化预测与调整控制方向发展既有的铁路调度系统主要实现对晚点列车的运行调整 未来的高速铁路调度系统为应对高速列车运行所引起的调整时间短 调整范围大所引起的人员或系统处理不及时的问题 将采用智能化列车运行预测技术 实现对更广范围 路网 所有列车的运行状态进行智能分析 对可能发生晚点现象的列车进行重点监控 同时自动提供可能的调整预案 提高调度人员的工作效率 确保客运专线网络整体运输效率与安全正点率 二 国外系统 系统调度指挥与控制的精度将大大提高为提高列车运行的正点率和效率 需要提高列车运行调整的精度 目前美国铁路正在采用现代宽带无线技术开发新一代精确调度系统 将现在以闭塞分区为单位 1 2公里 的监控精度提高到以米为单位 二 国外系统 三 国内发展 1 中国铁路运输的特点客运与货运混跑 在一条铁路线上 既运行时速200公里的动车组 也运行1万吨重载的慢速货运列车 列车运行不均衡 调车作业布点太散 存在大量的中小货运业务车站 导致调车量小而广 铁路的交路极其复杂 任何一条铁路干线均存在大量的衔接支线 地方铁路 大型企业线路 大型技术站 编组站在铁路运输中在某些环节上存在替代调度中心指挥的现象 三 国内发展 2 发展历程 四 系统架构 我国铁路调度指挥管理是以行车调度为核心 站 段为基础 实行铁道部和铁路局两级调度指挥管理的体制 为适应现行的调度管理体制 系统设计分为三层网络体系结构 四 系统架构 四 系统架构 五 主要功能 铁路列车调度指挥系统 TrainOperationDispatchingCommandSystem 简称TDCS 是覆盖全路的现代化铁路调度行车指挥管理和控制网络系统 它是对传统调度指挥模式的革命性突破 极大地减轻了调度员的劳动强度 提高了运输生产的效率 在TDCS系统基础上建设的新一代分散自律调度集中系统 是以列车运行调整计划控制为中心 兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统 做到以TDCS为平台 以调度集中为核心 以实现铁路运输行车指挥自动化为目标 实现铁路运输指挥的现代化 五 主要功能 1 TDCSTDCS系统的重点在直接指挥车站的铁路局TDCS系统和车站基层网两层 路局TDCS实现对全路局的行车进行实时 集中 透明指挥 用自动化的手段调整运输方案 通过计算机网络下达行车计划和调度命令 实现自动报点和车次号自动跟踪 改变过去车站值班员用电话向调度员人工报点 调度员用电话向车站下达计划和命令 车站手抄再复诵的落后方式 列车实际运行图自动绘制 自动过表 车站行车日志自动生成 这些都大大减轻了行车调度员和车站值班员工作强度 优化了运输调度指挥管理手段 提高了调度管理水平和运输效率 五 主要功能 1 TDCS 路局中心干线列车运行秩序的宏观监视功能 列车运行实时监视和历史查询功能 区段透明 邻台信息的显示功能 自动列车追踪功能 列车运行图管理功能 列车紧跟踪报警功能 列车自动报点功能 调度命令功能 仿真培训功能 具有完善的帮助系统 与TMIS等其他系统的信息共享 五 主要功能 1 TDCS 车站信息的采集和传送功能 车次和到发点的人工管理功能 站间透明 邻站信息的显示功能 调度命令的签收和打印功能 调度命令无线传送功能 阶段计划的签收和打印功能 行车日志 运统二 运统三 的管理功能 现在车管理功能 甩挂车作业和列车速报表功能 五 主要功能 2 分散自律调度集中系统新一代CTC本着 以TDCS为平台 以CTC为核心 的原则来进行 CTC系统包含了TDCS的所有功能 如列车运行监视 车次号自动跟踪 到发点自动采集 实际运行图自动生成 阶段计划的自动调整 调度命令的网络下达 车站行车日志自动生成等 在此基础上进一步实现了车站信号设备的集中控制 列车进路的按图排路和调车控制 在软件 硬件设备及网络传输通道上 F系统将最大限度地利用既有TDCS系统的资源 以节省铁路局的投资 五 主要功能 2 分散自律调度集中系统TDCS系统具备的所有功能 列车进路的自动与人工排列功能 自动接车进路预告功能 调车进路的自动与人工排列功能 调车作业单编制和调车作业计划的调整功能 调车作业与列车作业的冲突决策功能 限速命令下发功能 六 关键技术 1 分散自律分散是相对于调度中心集中控制而言 将过去由调度中心集中控制所有车站的列车作业的方式改变为由各个车站独立的控制各自的列车和调车作业自律是指依据各站的特点 系统按照 技规 行规 调规 和 站细 等规则自动协调列车作业和调车作业的矛盾 控制列车进路和调车进路分散自律技术的实质就是比照我国铁路运输指挥的模式 将调度员指挥调度列车群运行的知识和车站值班员指挥控制本站列车调车作业的知识以形式化的描述纳入计算机处理 基本原则 列车作业优先于调车作业 调车作业不得干扰列车作业 发生冲突由系统判决 给出建议后执行 六 关键技术 1 分散自律可以有效解决行车与调车干扰列车 调车进路自动控制车站无人化作业增强非正常情况下处理能力可以显著提高行车安全和正点率 提高调度水平 提高计划和统计工作质量 改善劳动条件 进而可以获得较好的经济效益和社会效益 尤其在运输繁忙而中间站调车作业较少或沿线人烟稀少的区段效果更加突出 六 关键技术 2 模式转换分散自律模式是基本模式 是用列车运行调整计划自动控制列车运行进路 用调车计划自动自律交互控制调车进路 同时在分散自律条件下调度中心具备人工办理列车 调车进路 车站具备人工办理调车进路的功能 操控情况 调度中心人员可通过助调台操作各站站场设备 有人站车站值班员可通过车务终端操作站场设备 不能做列车进路相关操作 可以调车 单操道岔等 联锁控制台上各按钮不能操作 非常站控 按钮除外 列车计划 中心行调台编制 调车作业通知单 有人站车务值班员编写 无人站中心助调员编写 都下达到自律机 转译成控制命令 再经过合法性检查后 发送给联锁设备执行 自律机综合收集来自调度中心和车站的列车计划 调车作业单 人工控制命令 统一检查处理 解决了传统调度集中列车与调车要频繁转换控制权的矛盾 六 关键技术 2 模式转换非常站控模式是指当调度集中设备故障 发生危及行车安全的情况或设备天窗维修或施工需要时 脱离系统控制转为车站传统人工控制的模式操控情况 调度所助调台的站场操作按钮失效车务终端的操作按钮也失效 有人站车站值班员 无人站经过授权的职守人员 可通过联锁控制台操作站场设备列车计划下达到车务终端 车站人员根据计划通过联锁操作台人工接发列车 同TDCS系统 六 关键技术 2 模式转换从分散自律模式转为非常站控模式当调度集中设备故障 发生危及行车安全的情况或设备天窗维修或施工需要时 可从分散自律模式转为非常站控模式转换方式为车站人员在联锁控制台上直接按下 非常站控 按钮 之前无需他人授权 但是按钮按下同时 中心行调台和助调台都有告警提示 从非常站控模式转为分散自律模式 设备恢复正常 施工完毕或排除行车安全的情况的故障后可以转换车站人员得到中心调度员授权后 按下 请求转换 按钮 系统检查符合 联锁控制台没有按钮按下 自律机正常工作 后 发出转换指令 同时调度中心有告警提示 六 关键技术 3 列车进路控制指令的生成通过解析列车运行调整计划 查找联锁进路表 生成包含始终端按钮等信息的进路序列 列车运行调整计划中必须包括车次号 站名 股道号 列车的到发时刻 始发终止标志等信息 自律机才能自动生成列车进路指令 列车运行调整计划的内容除了包括生成列车进路指令必需的信息外 还包括运行径路信息 连接关系 列车属性 如是否为电力机车 客货车是否超限及车列长度等信息 为自律机进行自律控制运算提供必要信息 自律机根据列车运行调整计划 综合考虑列车性质和等级 超限级别 列车长度 机车类型 股道用途 股道有效长 道岔曲股进路的最大允许速度等因素 自动生成每一趟列车的接车进路指令和发车进路指令 所有按列车运行调整计划生成的列车进路指令保存在自律机存储器中 等待执行时机 时机一到 经过自律检查通过后 将指令转变为命令下达给联锁系统执行 六 关键技术 3 列车进路控制指令的修改依据列车运行调整计划自动生成的进路指令序列 允许人工编辑修改股道 进路始终端按钮 变更按钮以及坡道延续按钮等 接车进路中 股道和终端按钮是相互关联的 股道一经修改 进路的终端按钮会随着自动修改 或者是终端按钮一经修改 进路的股道会随着自动修改 发车进路中 股道和始端按钮是相互关联的 为了保证控制的灵活性 为每一条指令设置一个 自触 开关 默认情况下开关为 开 状态 表示该条指令为自动触发 自动控制 状态 即规定触发时机一到自律机经过自律检查后就向联锁系统下达控制命令 开关为 关 时 表示该条指令为人工触发 非自动控制 模式 即虽然规定触发叫机已到 自律机不会对其进行自动触发进路 此时可以人工触发进路 自触 开关的 开 或 关 状态均可由人工进行干预 利用 自触 开关可以人为地推后自动排列进路的时机 六 关键技术 3 列车进路控制接车进路办理时机接车进路的办理时机要保证列车正常运行速度 即保证进站信号机外制动距离与司机确认信号时间内列车走行的距离之和 为最晚开放时机 具体办理时机由运输部门经过计算 查定和分析来确定 办理时机既不能影响列车的正常运行 又最大限度地使车站能够进行调车作业 使车站利用率达到最大 自律机办理接车进路的时机要遵循列车运行调整计划的接车顺序 即进路序列中同一个接车口方向的列车相比较 针对计划到达时间最早的列车确定办理时机 接车命令的触发时机分为按时间和按空间两种 按时间触发接车命令 是根据列车运行调整计划的计划到达时间提前若干时间作为接车命令的发送时机 按空问触发接车命令 是根据列车实际运行到最早规定触发位置时办理接车进路 到了预定的时机 如果由于某些条件没有办理 系统自动给出报警并在条件满足或延时一定时间后自动重复办理 直到办理成功为止 六 关键技术 3 列车进路控制发车进路办理时机发车进路的办理时机是列车出发前 为保证列车正点出发应提前开放出站信号机的时间 这个时间也是由运输人员通过查定和分析来确定的 自律机办理发车进路的时机要遵循列车运行调整计划的发车顺序 即进路序列中同一个发车方向的列车相比较 针对计划出发时间最早的列车确定办理时机 对于到发列车或始发列车的发车命令触发时机则按时间确定 始发列车是根据列车运行调整计划的出发时间提前若干时间作为发车命令的发送时机 对于通过列车的发车 则是以接车进路的排列作为发车命令的必要条件 只有接车进路已经排列完成 发车进路才有可能排列 对于到发列车的发车 列车停稳的判断条件一般为列车完全进入股道 延时一定时问 系统可判断为停稳 或者利用如GSM R等无线系统送来的停稳信息 列车停稳后 在不早于图定时间的前提下 并满足 站细 规定的追踪发车间隔 按照列车调整计划的发车时间提早一段时间办理 六 关键技术 3 列车进路控制列车进路控制方式列车进路的排列有三种方式 人工办理列车进路 人工触发命令 自动触发命令 无论是哪种方式都要通过自律运算 只有通过自律检查后的按钮命令 才会向联锁系统输出 自动控制方式指的是自律机根据收到的列车运行调整计划自动产生列车进路控制命令 人工触发命令方式指的是人为选中某一条进路指令 利用 触发 菜单人为地请求自律机立即执行该条命令 人工触发方式优先于计划控制 人工办理列车进路指的是人为使用鼠标点击始端及终端按钮 延续按钮 办理进路 但与在联锁系统上办理进路的不同之处在于按压始 终端按钮之后 还要求输入相关的列车车次号 六 关键技术 3 列车进路控制列车作业执行流程1 列车调度员编好列车运行调整计划并下达后 计划会首先被提交给CTC应用服务器 由应用服务器进一步将计划传送至各车站自律机 车站自律机收到来自CTC中心的计划后 会给列调工作站发一个自动回执 2 车站自律机收到列车运行调整计划后 自动将列车运行调整计划转换为列车进路指令序列 按接 发车分类列表 将进路指令序列表传送至CTC中心助调工作站和车站车务终端上显示 由调度员对进路指令表进行确认修改 3 排列进路的规定时机一到 车站自律机根据无线车次号信息 列车运行调整计划车次号信息 系统逻辑跟踪的车次信息进行车次号校核 只有三方车次号一致 车站自律机进行自律检查通过后 才向联锁系统下达进路控制命令 六 关键技术 3 列车进路控制列车作业执行流程4 在进路排列完成后 自律机自动通过无线通信方式以文字方式向司机提供前方站的接车进路预告信息 5 车站自律机将来自联锁系统的站场状态信息以及自身采集的表示信息发送至CTC中心 6 车站自律机按照报点规则自动采集列车的到 发点或通过点 并将报点信息发送至CTC中心 CTC中心依此来自动描绘列车实际运行图 车站自律机将报点信息传送至车务终端 车务终端根据该信息自动填写运统2 运统3报表 六 关键技术 3 列车进路控制接车进路预告预告信息在自动回执收到即停发 发送信息为车次号 机车号 开通进路信息 当列车运行至前方站预告信号机内方式 自动停止发送 并报警 六 关键技术 4 调车进路控制将调车计划的制定和调车进路的控制纳入到调度集中系统 是分散自律调度集中系统的特点之一 分散自律调度集中系统遵循的基本原则是调车作业不得干扰列车作业 调车作业是以列车运行调整计划为基础 在不影响列车正常运行的情况下 寻找列车与列车之间的空档适时进行 车站自律机根据调车进路预计占用时问 避让车次 相关联锁条件及 站细 规定 根据列车运行调整计划检查列车和调车进路在时间和空间上没有冲突时 才能排列调车进路 六 关键技术 4 调车进路控制在列车作业缝隙中插入调车作业为了给调车进路办理创造条件 系统通过循环检查列车进路的建立和解锁状态 得到真实的进路建立时间和进路解锁时间 亦即得到了真实的进路时间占用表 或者说是真实的列车空档 对于涉及列车作业相关进路的调车作业 与经过正线的列车运行调整计划相比较后 使得调车作业在列车的空档中完成 才能确保作业安全和可靠 如果不及时停止影响接发列车进路的调车作业 就有可能造成列车在站外停车或出发晚点 甚至可能使列车与正在调车的机车车辆发生冲突事故 要想科学地协调列车和调车的矛盾 除了要准确地确定每条列车进路的排列时间以及合理地估算每条列车进路影响的时间范围外 更为核心的问题是调车钩作业时的估算 估得太松 会因不能找到完成调车作业的空档而直接影响其效率 估得过紧 容易发生调车作业时间紧张而没有完成 造成后续列车的停车或运缓 潜藏着一定的风险 六 关键技术 4 调车进路控制调车作业单调车计划是保证实现调车作业的具体行动计划 以调车作业通知单的形式体现 由助理调度员 无人站 或车站值班员 有人站 根据日班计划 列车运行调整计划 列车编组信息 站存车信息 调车机及线路运用等情况 提前编制调车作业单 无人站由CTC中心负责编制调车作业单 助理调度员在助调工作站办理调车作业 实现调度集中条件下调车作业的集中管理 无人站的调车作业通知单通过无线通信方式被直接发送到机车上 由司机打印后转交调车组人员 有人站由车站负责编制调车作业单 车站值班员在车站车务终端办理调车作业 或者由车站的站调编制好调车作业单后 由车站值班员输入系统 有人站的调车作业通知单 由车站值班员打印后转交调车组人员 六 关键技术 4 调车进路控制调车进路指令调车进路指令就是根据调车作业单完成调车进路的选路 有两种方式 1 人工完成选路 由人工根据调车作业通知单进行选路 即人工确定每钩调车作业的进路始端 终端按钮 2 智能辅助选路 调车作业通知单编制过程中 系统根据站场拓扑和联锁进路表自动生成该调车作业单所需的进路按钮指令序列 在此基础上人工可以对其进行编辑修改 六 关键技术 4 调车进路控制调车作业时分估计为保证调车作业不干扰列车运行调整计划的执行 分散自律控制模式下的调车作业需要调车钩作业预计时分 CTC应能根据调车进路 车列长度 站细 规定等估算钩作业参考时分 将调车作业时间分解为若干调车行程时分及若干作业时分 车站自律机根据调车行程时分及作业时分来查看最近的列车空档是否满足这个时间 在系统运行中 用有代表性的实际调车作业时间去修正调车作业时间库 用新遇到的调车条件下发生的调车作业时间去补充调车作业时间库 随着时间的推移 该调车时间库将变得丰富 客观以及具有代表性 为CTC的自律运算提供合理的依据 六 关键技术 4 调车进路控制调车作业计划提交编制完调车作业计划后 可通过无线通信系统传送到相关作业机车 调车人员通过车务终端或调度命令无线传送系统获得调车作业通知单 人工对调车作业计划中各调车进路及进路时间确认无误后 传送至车站自律机中 以备触发办理 调车进路的人工修改权限也是依据车站是有人站还是无人站进行界定 一般情况下不建议多处具有修改进路的权限 目的是实现单一指挥 六 关键技术 4 调车进路控制调车进路控制方式调车作业有自动触发命令 人工触发命令 人工办理调车进路三种方式 前两种调车进路控制方式需在助调工作站或车务终端输入调车作业计划 提交给自律机后 才能由自律机自动办理调车进路 或通过人工触发方式办理调车进路 人工触发命令是运输人员直接在调车进路指令表中进行触发办理调车进路的方式 人工办理调车进路要求一钩 一条进路 一办 按压始 终端按钮后 必须输入调车钩作业预计时分 经自律机自律检查通过就可办理 六 关键技术 4 调车进路控制有人站调车作业流程 1 车站值班员编制调车作业单 并确认车次 调车机号 每钩作业的进路以及作业预计时分正确无误后 将这些信息提交给自律机 自律机将调车作业单发送至CTC中心的助调工作站 供其查阅洲览 2 在车站打印调车作业单 交给调车组人员 或者由车站值班员利用调度命令无线传送系统或GSM R系统向机车发送调车作业单 机车的调车申请也通过无线通信系统发送至车站自律机 向机车传送调车作业单的方式与传送无线调度命令的方式一样 3 车站自律机收到调车作业计划后 依据车次信息进行自律运算 4 自律机不断跟踪机车的调车申请 按照自律算法控制调车进路的执行时机 并适时地向联锁系统下达调车选路命令 5 车站自律机将来自联锁系统的站场状态信息以及自身采集的表示信息发送至CTC中心 6 车站车务终端及CTC中心的助调工作站适时地显示每钩作业的进路执行状态 包括 排列完成 被占用 已出清等 六 关键技术 4 调车进路控制无人站调车作业流程 1 助理调度员在CTC中心的助调工作站编制调车作业单 并确认车次 调车机号及每钩作业的进路以及作业时分正确无误后 这些信息经CTC应用服务器转发到车站自律机 2 助理调度员可以利用调度命令无线传送系统或GSM R系统将调车作业单传送至机车 由机车打印调车作业单 系统还可接收来自机车的调车申请 3 车站自律机收到调车作业计划后 依据车次信息进行自律运算 4 车站自律机不断跟踪机车的调车申请 按照自律算法控制调车进路的执行时机 并适时地向联锁系统下达调车选路命令 5 车站自律机将来自联锁系统的站场状态信息以及自身采集的表示信息发送至CTC中心 6 助调工作站适时地显示每钩作业的进路执行状态 包括 排列完成 被占用 已出清等状态 六 关键技术 5 自律机控制流程车站自律机可采取周期性循环 如2s 完成自律控制功能 在车站自律机内设置了两个队列 待办理的进路队列 已下达到联锁系统的进路队列 每次循环流程如下 首先检查是否有来自CTC中心的列车运行调整计划下达 如果接收到新计划 通过查阅本站的联锁表把计划解析为进路 把对应于此次计划的进路占用时间表建立起来 这些进路以队列结构形成待办理的进路队列 跟踪所有列车车次 记录列车实时位置 遍历待办理的进路队列 查看每条进路对应的列车位置 判断是否满足进路规定的触发时机 如果触发时机满足 进行自律检查 如果通过了自律检查 则发送进路命令 办理进路 并将此已办理进路从待办理的进路队列中出队 加入到已下达联锁系统的进路队列中 遍历已下达联锁系统的进路队列 如果进路未办出 给出报警 1秒后自动重复办理 六 关键技术 5 自律机控制流程检查列车的实际运行情况 如果列车的接车 发车或通过执行完毕 更新已下达联锁系统的进路队列 对于手工办理的列车进路 经过相关检查后将命令直接发送给联锁系统执行 凡涉及列车作业相关进路的调车作业指令在将要执行 变成命令前 必须经过空间与时间上的冲突检查 在确保不影响列车作业的基础上 才可执行 如果收到机车申请的调车进路 检查所有进路占用表及车站 站细 是否有足够的时间空档来执行调车进路 如满足 将命令直接发送给联锁系统执行 不满足时则报警 对于手工办理的调车进路 检查所有进路占用表及车站 站细 是否有足够的时间空档来执行调车进路 如满足 将命令直接发送给联锁系统执行 不满足时则报警 六 关键技术 6 自律机检查流程车站自律机在下达指令前要进行自律检查 包括合法性 时效性 完整性和无冲突性四个方面的检查 合法性 指的是自律机将要下达的进路指令来源是否合 以及在列车运行调整计划中是否存在 时效性 指的是自律机将要下达的进路指令是否合法 以及在列车运行调整计划中还未执行而且是未执行计划中时间最早的一个 完整性 下达的指令是完整的一个指令组 无冲突性 联锁关系的冲突 按照 站细 检查股道的冲突以及列车作业和调车作业之间的冲突 主要包括 1 信号联锁关系的检查 包括检查封锁 敌对进路及道岔单锁位置等 2 分路不良条件检查 分路不良区段已经被确认空闲 3 按照接发车线路的使用原则进行检查 4 按照相对方向同时接车或同方向同时接发列车的规定进行检查 5 按照调车作业的一些规定 检查列车作业与调车作业两者间的冲突 确保在列车作业之前规定的时间之内 相关的调车作业进行完毕 六 关键技术 7 车次追踪根据轨道电路的占用 出清或者进路的开通 占用和出清 来改变一个车次号位置 即列车位置的改变使车次号在各个区间 闭塞分区 和车站间不断进行传递 直到列车驶离所辖区段 由于依据采集的轨道电路和进路状态的实时数据自动改变车次窗内容 轨道电路故障或者采集设备故障 都会导致追踪错误 所以必须采取有效的方法尽可能降低故障对自动追踪的影响 软件冗余判断计划信息无线车次号信息人工修正 六 关键技术 8 自动采点到达时刻 一般情况下当列车尾部驶入车站股道 系统自动记录这一时刻并加上附加时分作为到达时间 超长列车由于不能完全出清道岔区段而进入股道 需利用无线系统的停稳信息或特殊处理 出发时刻 一般情况下当列车头部驶出车站股道 系统自动记录这一时刻并减去附加时分作为出发时间 超长列车需利用无线系统的启动信息或特殊处理 通过时刻 列车尾部驶入车站股道和列车头部驶出车站股道的时间平均值作为通过时间 自动报点不同于传统的人工报点 但基准统一 可以克服人工采点的随意性 有助于消除车站报假点的现象 六 关键技术 9 双机热备系统的关键设备 如CTC中心的服务器 车站的自律机硬车务终端等 均要求采用双机热备的工作模式 当一台机器出现故障时 另一台机器自动接替承担服务任务 从而在不需要人工干预的情况下 自动保征系统能持续提供服务 双机热备是指基于主 备 active standby 方式的机器热备 在同一时间内只有主机进行逻辑运算 完成与其他机器的信息交换等任务 备机保持与主机同步 当主机出现故障时或由于维修等原因退出 主动通知备机或者备机会通过双机软件的诊测 例如通过心跳诊断 将备机激活 备机便接着主机继续工作而不影响整个系统 保证在短时间内完全恢复正常使用 作为双机热备的一对机器 双机之间建立通信连接 为防止出现单点故障 需要建立双通道连接 正常情况下 一台机器作为主机 另一台机器作为备机工作 主备机之间互发心跳握手信息 主机主动将自己的状态信息及运算结果同步传给备机 六 关键技术 9 双机热备倒机顺序按照影响面较小的部位或者相对次要的设备先倒机的原则 因为影响面较小的部位先倒机后 很多故障已经被回避 对影响面较小的部位先倒机后故障仍不能解决的情况 再要进一步考虑影响面较大或者更为重要设备的倒机 当两个设备发生主机与主机之间通信中断时 影响面较小的设备或重要性差的设备先倒机 可以通过两系统模块间的倒机延时时间差来实现倒机的优先控制 如车站自律机主机与联锁操表机主机之间通信断的情况 车站自律机先倒机 车站自律机倒机后没有解决问题的 联锁执表机才进行倒机 如自律机倒机解决问题了 联锁执表机不必进行倒机 此种情况是考虑联锁系统更为重要 如CTC中心的应用服务器主机与某接口服务器主机之间双网通信中断时 某接口服务器要先倒机 只有接口服务器倒机后还没有解决问题的情况 才去进行应用服务器的倒机 因为应用服务器倒机的影响面比较大 它是CTC中心的核心服务器 与CTC中心的其他服务器及工作站均有关系 六 关键技术 10 通过TSRS下达临时限速在CTCS 3系统中 为了统一管理CTCS 3和CTCS 2级的临时限速 新增了临时限速服务器 临时限速服务器用于验证新建临时限速参数的正确性 并协调RBC和TCC的临时限速执行情况 只有在RBC和TCC均执行成功的情况下 该临时限速才设置成功 CTC设置接口服务器和临时限速服务器相连 CTC临时限速接口服务器设置在调度中心 临时限速服务器和TSRS之间的连接通过2M专用数字通道 双方均采用主备冗余的双套设备 以提高安全性 六 关键技术 10 通过TSRS下达临时限速在CTC调度台上拟定临时限速命令 然后发给临时限速服务器 TSRS 临时限速命令包含调度命令号 限速原因 限速值 线路号 限速公里标 限速开始时间和结束时间 侧线限速时还包含有限速车站 TSRS对拟定的临时限速命令进行验证 如果验证成功 该临时限速就保存在TSRS中 如果验证失败 返回错误消息给CTC系统 当调度员需要下达限速时 在CTC调度台上调出存储在TSRS的限速命令 先下达 激活校验 命令至TSRS中 TSRS进行校验成功后返回校验结果 此时方可下达 执行 命令 当临时限速执行成功后 发送执行成功消息给CTC系统 CTC在调监界面上显示显示限速黄光带 当限速服务器需要初始化时 向CTC系统报警提示 调度员先查看本调度台限速执行情况的完整性 如有命令丢失或执行不完整则需要先补发命令 然后在CTC调度台上进行初始化操作 临时限速服务器的工作状态定期发送给CTC系统 六 关键技术 11 通过TCC下达临时限速在客专C2系统中 列控中心控制区间信号机的状态 轨道电路的发码状态及区间方向信息 这些信息CTC系统通过列控中心得到 在客专C2中临时限速信息也是通过CTC与列控中心的接口直接下达 CTC通过车站自律机与车站列控中心通信 中继站列控中心则通过其所属车站列控中心与CTC系统间接通信 通信双方采用RS422电缆双通道交叉互连 并采取隔离措施由于CTC和列控中心之间传送临时限速和区间表示等安全信息 所以采用了RSSP 2安全协议 该协议采用接收方保护技术 保证传输信息的正确性 完整性和有序性 六 关键技术 12 RBCRBC CTC是CTCS3级列车控制系统的重要接口之一 RBC向CTC传送以下信息 列车编号 车次号 列车速度 位置 列车的移动授权信息 CTC接收到C3下的列车信息后 在调监画面上显示出来 方便调度员动态掌握列车详细信息 RBC还向CTC传送报警信息 包含RBC内部的报警信息 RBC与外部接口的报警信息 网络报警信息 列车信息等 调度员可以及时的掌握RBC的工作情况 遇到紧急情况时 能够及时发现并采取措施 第三类信息是RBC内部的网络状态信息 例如RBC中心与相邻RBC中心的网络连接状态信息 RBC VIA之间的网络状态信息 司法纪录器状态信息和其他设备的网络状态信息等 C3模式下CTC向RBC传送三类信息 时间信息 文本信息 紧急停车命令 时间信息用于RBC系统和CTC系统的时间同步 在C3模式下调度员可以向机车发送文本信息 该信息显示在车载DMI界面上 用于调度员和列车的信息交互 当发生紧急情况需要停车时 调度员可以向任何一列C3列车发送紧急停车命令使该车停止运行 六 关键技术 12 RBC在C3下调度所调度人员需要掌握台管辖的列车信息 例如列车编号 列车速度 列车位置 列车移动授权和列车控制模式等 CTC通过接收RBC的列车信息 并显示在调监界面上 调度员也可以通过CTC RBC接口向司机发送文本信息 在需要列车马上停车的紧急情况下 调度员可以通过该接口向列车发送紧急停车命令让列车停车 待紧急情况恢复后可以发送取消紧急停车命令 恢复列车正常运行 接口方式1 CTC在中心设置接口服务器与RBC中心的VIA 多用途适配器 相连 当双方距离比较近时 CTC RBC接口服务器可以通过网线直接接入对方的交换机 实现互连互通 当双方距离远时 可采用2M数字通道和光纤通道延伸网络 CTC RBC接口服务器和VIA均采用双套冗余热备技术 保证系统接口的安全性和稳定性 在该方案中 CTC不是直接与RBC通信 而是通过VIA转发RBC的消息 这样可以保证各自系统的独立性和完整性 接口方式2采用CTC RBC接口服务器与RBC直接相连的方式 CTC RBC接口服务器使用单独的网卡接入对方的局域网 如果距离远时 采用2M数字通道和光纤通道延伸网络 采用方案二时 接口服务器需要与多个RBC维持连接 以保证CTC调度中心能监控到全线的列车信息 六 关键技术 12 无线通信CTC中心有一对GSM R通信服务器 以双机热备的方式通过以太网建立TCP IP连接 GSM R接口服务器与GSM R通信服务器采用局域以太网连接方式 如长距离条件下则采用光纤传输延伸局域网 GSM R系统与CTC TDCS系统都各自设置防火墙 以保证网络数据传输的安全 CTC向GSM R发信息时要指定特定的机车号和车次号 GSM R完成机车号和车次号的IP动态寻址 六 关键技术 13 无线通信无GSM R配套系统 可使用450M无线通信系统在车站完成上述功能 六 关键技术 14 微机联锁数据通信利用RS422标准串行接口 通信方式为异步双工 且调度集中设备端与计算机联锁设备端分别都装光电隔离 双方采用屏蔽电缆或光缆连接 如果使用电缆连接 屏蔽层在计算机联锁端接地 CTC设备端不接地 通信参数为 通讯速率为19 2kbps 1个起始位 8个数据位 1个停止位 无奇偶校验 双方采用CRC校验 接收应答及超时重传机制保证通讯的可靠性 接口方式1 在车站进行接口 CTC系统的车站自律机和联锁的控显机进行连接 采用RS422串口线交叉互联 接口方式2 客专C3也可采用以太网的接口方式 联锁控显机接入CTC车站局域网与车站自律机通信 CTC车站局域网为A B双网 联锁控显机同时接入A B双网 以达到冗余互联的效果 六 关键技术 15 TDCS TDMS信息共享 注 TMIS OPMS TDMS为同一信息系统 六 关键技术 15 TDCS TDMS信息共享 六 关键技术 15 TDCS TDMS信息共享TDCS与TDMS数据共享采用共享数据库和MQ通道两种方式实现数据交换与共享 对于频次高 数据量小 实时性要求高的数据应优先采用MQ通道方式进行数据交换 若交换的数据有其它系统共享需求 则由TDMS负责保存至共享库 数据量大或实时性要求不高的数据