青藏線格拉段行車調度指揮系統解析

四朗卓嘎

摘 要:利用創新手段,將青藏線格拉段ITCS列控系統與分散自律CTC系統結合起來,充分發揮ITCS系統先進的列車控制作用,實現青藏線格拉段信號控制和列車調度的無逢銜接,在GSM－R的通信基礎上使用ITCS系統發揮最大效用。

關鍵詞:TDCSITCSGSM-RCTC鐵路信號

中圖分類號:TN974 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0018-02

1系統概況

青藏線行車調度指揮系統是卡斯柯信號有限公司北京分公司的新一代調度集中系統即分散自律調度集中系統,是整個信號系統的一個子系統。它實現車站信號設備(信、聯、閉)狀態監視,列車運行位置跟蹤,車站進路的自動控制以及調度中心列車運行計劃的安排調整和實際運行圖的自動生成。青藏線格拉段車站系統可以實現車站進路控制和行車日志的自動生成,是以DMIS為平臺,以調度集中為核心,通過對鐵路運輸調度指揮工作流程進行優化處理,實現運輸調度指揮的自動化、現代化。

青藏線行車調度指揮系統面向青藏鐵路路情,采用分散自律技術,將列車運行調整計劃下傳到各個車站自律機中自主執行,科學合理地解決列車作業與調車作業在空間與時間上的沖突,實現調車作業的集中控制。青藏線行車調度指揮系統既適用于所轄有人車站,也適用于所轄無人車站。青藏線行車調度指揮系統對車站實行控制時,車站的進路和信號的聯鎖關系仍應由車站聯鎖系統保證,ITCS系統控制下的車站由ITCS系統保證。系統和車站聯鎖的接口不影響車站聯鎖的安全性。調度中心應用服務器與ITCS系統網絡設備按照與GE公司達成的專用協議進行網絡連接,車站自律機按照串口設計,分別與ITCS車站的VHLC和RBC連接,其通信協議也為系統專用設計(Genisys/OWL協議)。青藏線行車調度指揮系統有分散自律模式和非常站控模式。分散自律模式是系統的正常工作模式;非常站控模式是指當青藏線行車調度指揮系統設備故障或車站發現有危及行車安全的情況時,車站值班員可以使用非常站控按鈕,強行將該站的控制方式直接轉為站控的方式。調度中心具有對現場行車設備的人工直接控制功能。調度集中在運輸組織形式上是調度員對列車(司機)的直接指揮和調度管理,調度員和司機之間采用GSM-R通信手段。青藏線行車調度指揮系統具有上下統一的時鐘,時鐘源為調度中心安裝的ＧＰＳ授時儀。青藏線行車調度指揮系統具備非常高的可靠性和可用性,系統的所有關鍵設備如服務器,交換機,自律機等都采用雙機配置互為備用。

2研究內容和實現方法

2.1 主要研究內容

(1)根據《分散自律調度集中系統技術條件》,結合青藏線運輸組織模式,研究開發和驗證適合青藏鐵路特點的行車調度指揮系統功能。(2)驗證自律控制系統對青藏高原高海拔和低溫環境的適應性。(3)研究并驗證遠程智能維護、智能自愈的手段和方法。(4)研究并驗證與ITCS信號系統的結合方法和安全通信模式,與計算機聯鎖系統的接口。

2.2 實現方法

根據《分散自律調度集中系統技術條件》,結合青藏線格爾木－拉薩段運輸組織模式,本系統側重研究并驗證了以下功能。

(1)全景顯示功能:由20m的全景信息顯示屏＋驅動系統＋車次窗組成,反映調度區段內及相鄰調度區段1個車站的行車情況。對于計算機聯鎖車站需顯示列車和調車信號機狀態,區段占用情況等,對于ITCS控制的車站和區間,反映虛擬區段的使用和管理情況。列車完整性顯示:通過完整性信息監測系統報告列車的完整性情況,同時當列車追蹤運行并處于緊跟蹤狀態時,系統提供音響及文字報警。

(2)調度員工作站功能:負責監控管轄區段內列車運行位置,指揮列車運行(人工編制和系統調整列車運行計劃、調度命令的下達、打印,與相鄰調度區段能夠交換信息)。格拉段閉塞方式為單線虛擬自動閉塞,通過對調度員臺CAD的改進,使得系統滿足此種閉塞方式。

(3)助理調度員工作站功能:負責人工進路操作控制、非常情況處理車站的調車作業計劃編制、調整和指揮。系統增加站內區段和區間LOI封鎖、取消LOI封鎖功能;各咽喉分別增設閉塞方式轉換按鈕,控制ITCS系統實現閉塞方式的轉換。

(4)綜合維修工作站:在列車調度員的直接領導下,負責所有行車設備的日常維修、天窗修、施工以及故障處理方面的登記銷記手續辦理,并具有設置臨時限速,區間、車站股道封鎖的功能。

(5)N+1備份工作站功能:系統增設N+1備份工作站,當調度員工作站、綜合維修工作站、助理調度員工作站中任意一臺工作站發生故障時接替其工作。

(6)現地操控功能:設車站操作終端。

(7)無線調度命令及其它信息傳輸功能:系統具備能將調度命令、調車作業單等信息通過GSM_R直接發送到機車的功能。

3自律控制系統對青藏高原高海拔和低溫環境的適應性

青藏鐵路地處青藏高原,海拔高,氣溫低。為了自律控制系統適應這種高海拔和低溫環境的需要,我們在以下方面對系統做了改進。

3.1 自律機

采用德國進口的低溫工業控制計算機,該計算機支持熱插拔,符合E2標準,適應低溫－25℃～高溫50℃的環境要求。同時為了出現故障后,系統能夠得到快速診斷和快速恢復,設計系統時,在維護臺軟件上設置了監視自律機的工作狀態的功能,系統出現故障后,維護人員通過分析自律機的工作狀態可以方便的分析出系統的故障點,迅速的安排維護人員快速處理。同時為了防止由于通信阻塞或者電磁干擾等原因造成系統間通信中斷,影響系統正常運行。自律機具備遠程控制功能,通過調度中心維護臺,維護人員可以控制車站自律機運行各種診斷程序,診斷自律機串口和網卡工作狀態。

3.2 網絡

網絡子系統由網絡通信設備和傳輸通道構成雙環自愈網絡,如下圖所示,采用迂回、環狀、冗余等方式組成,提高了網絡的可靠性。網絡通信設備由外界光纜、轉換器、路由器(Router)、集線器(HUB)、各終端網卡、網絡連接設備等組成。通過專用雙通信通道,經過四個轉換器轉換后,經兩路路由器交叉抵至兩路交換機(集線器),形成了無縫切換的雙套網絡。調度中心、車站的網絡系統均采用雙網冗余結構。路由器、交換機均為雙機熱備。

3.3 電源

自律機設置雙套UPS電源供電。2臺UPS輸出和市電通過電源控制箱轉換后,形成一路220V,50Hz交流電源。當其中1臺UPS故障后,另外1臺UPS自動無縫接替工作,如果兩臺UPS均出現故障后,電源控制箱自動接通市電,自律機供電由市電供電,當UPS被維修好并且正常工作后,UPS自動接替工作,系統供電恢復正常。

4與ITCS信號系統的結合方法和安全通信模式,與計算機聯鎖系統的接口

4.1 CTC系統與ITCS系統的結合

調度中心應用服務器與ITCS系統結合,CTC系統設置專用的接口服務器,ITCS系統設置專用的接口機,通信采用以太網絡通信,數據通信協議采用專用的協議。網絡通信安全由各自負責。通過設置接口機,有效地防止了系統間的相互影響,同時在接口機各自設置防火墻,有效地隔斷了病毒或者惡意程序的攻擊。車站CTC系統與ITCS系統的結合是分別通過自律機與VHLC和RBC完成的。通信方式均采用RS-422串口通信方式。車站自律機按照串口設計,分別與ITCS車站的VHLC和RBC連接,其通信協議也為系統專用設計Genisys/OWL協議。數據通信采用專用的通信協議,有效的保證了數據通信的安全性。

4.2 CTC系統與計算機聯鎖系統的結合

CTC系統與計算機聯鎖系統的結合是在車站完成的。CTC系統的自律機雙機分別與計算機聯鎖系統的控顯機(操作表示機)雙機相連,接口方式采用RS-422串口通信方式。通信協議采用鐵道部標準的通信協議。硬件連接方式是通過車站自律機與操作表示機進行交叉互聯實現的,硬件連接方式如圖1所示。

通信的基本內容包含站場表示信息,控制狀態信息,控制命令信息,時鐘信息和心跳信息等。

4.3 依托數字無線通信技術的調度指揮信息傳輸方法和接口

調度命令無線傳輸系統是分散自律調度集中的重要配套系統,該系統可以通過GSM-R系統把調度命令、行車憑證、調車作業單、進路預告信息傳輸到機車。本系統的運用,將原來車站值班員、調度員人工完成的工作由設備自動完成,減輕了使用人員的勞動強度,提高了生產效率,并為分散自律集中區段的無人化創造了必要條件。調度命令系統由CTC系統、GSM-R系統、機車運行安全監控記錄裝置(以下簡稱監控裝置)、等構成。系統連接如圖2所示。

調度中心機房設置一臺服務器作為無線調度命令發送接口設備。CTC系統通過該接口設備向GSM-R系統中的無線調度命令接口服務器發送調度命令、行車憑證、調車作業單、進路預告信息,然后經GSM-R網絡傳輸到機車。并通過該設備從機車獲得車次號信息和停穩信息。

參考文獻

[1] 分散自律調度集中技術條件(暫行).

[2] Operations_Manual(GE).