CIPS集中控制單元在鐵路信號控制領域中的應用

崔 磊

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制單元在鐵路信號控制領域中的應用

崔 磊

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制單元以其先進的系統集成理念，充分發揮自身技術優勢，為鐵路運輸行車指揮裝備提供突破性的技術解決方案。使行車指揮人員對安全生產的控制能力得到明顯的提高。詳細介紹CIPS集中控制單元的技術優勢以及其在包括國鐵大型編組站及工業站等不同應用背景下的典型應用。

CIPS；集中控制；編組站；工業站；行車指揮

1 概述

CIPS集中控制單元(Centralized Control Unit of CIPS)是基于計算機聯鎖系統的信號集成顯控系統,適用于大型編組站、工業站及大型企業內部鐵路運輸中跨地域、跨系統的進路控制及信號設備管理。目前國內同類產品還包括交大微聯的CCTI等。CIPS集控單元依托于CIPS綜合集成平臺構建,在信息量、操作方式等方面具有其他同類產品無法比擬的技術優勢。

CIPS集控單元的研發始于2007年,作為CIPS綜合管控系統下的顯控子模塊單獨研發,應用范圍定位在鐵路大型編組站或工業站的集中控制。系統研發成功以來,先后在鞍鋼鲅魚圈公司、攀鋼西昌公司、蘇家屯編組站及興隆場編組站投入使用,受到業主的廣泛好評。

2 項目背景

傳統模式下編組站的進路分別由散落在各車場的信號樓內行車人員分散操控,計劃部署靠打印;進路辦理靠人工,樓間協作靠電話。實現綜合自動化后,為解決上述問題,除駝峰信號樓保留個別人員外,其余行車人員全部遷移至綜合控制中心,與車站調度人員、車場調度人員集中辦公、聯合作業。

當前路內常見集中控制策略通常有兩種實現方式:一是采用區域聯鎖技術,即車場分控與區域集中監控;二是在車場常規獨立聯鎖基礎上采用集中控制子系統技術實現集中監控(簡稱集控)。前者可實現全編組站聯鎖主機設備的集中,適用于新建編組站;后者采用CTC接口標準協議,適用于既有編組站聯鎖系統利舊情況。由于該方式符合鐵道部的部頒標準,對所集成的計算機聯鎖的制式、品牌廠家沒有特殊要求,因此逐漸成為編組站集中控制改造任務的首選方案。

CIPS集中控制單元極大地滿足了集中后的統一監督、操控和自控需求,在監督方面增加了監視范圍、內容和透明度,更加直觀、開放和便利;在操控方面,即使不在自控模式下,進路人工辦理也較分場站控模式操作簡便許多,為綜合自動化的實現提供了可靠的支持。

3 CIPS集中控制單元的技術優勢

CIPS集中控制單元秉承CIPS系統一貫的綜合集成的設計理念,把計算機聯鎖系統、駝峰自動化系統、停車器自動化系統進行系統集成,在統一的集控操作平臺上實現各控制系統的集中顯示與操控,綜合技術優勢突出。具有信息豐富、操作直觀等特點,能夠更緊密地貼近運輸生產的需求。CIPS集中控制單元如圖1所示。

圖1 CIPS集中控制單元的組成

3.1 基于既有計算機聯鎖設備工作

CIPS集中控制單元可以與目前路內所有主流計算機聯鎖系統聯機工作,遵循鐵道部有關集控的行業技術標準,滿足鐵道部《關于印發技術站集中操控技術原則(暫行)的通知》(運基信號［2011］299號文件)的技術要求。接口規范使用CTC標準,按鐵道部《調度集中車站自律機與計算機聯鎖接口通信協議(V1.1)的通知》(運基信號［2006］312號文件)及《關于印發鐵路信號安全通信協議技術規范的通知》(運基信號［2010］267號文件)執行。

3.2 根據運輸生產需要集中作業

鐵路運輸組織以計劃為核心,強化調度人員的計劃指揮作用是確保運輸生產安全、順暢的關鍵。在傳統編組站作業模式下,計算機聯鎖設備分布于站內各個信號樓,技術上的限制造成了信號員、車站值班員只能在本地操控信號設備。作業人員與車站調度員的交流只能通過調度電話及打印出的調車作業通知單完成,無形之中為調度員的指揮工作設置了障礙。為有效地解決此問題,路內普遍的做法是在各信號樓增設調車區長這一崗位,以期發揮上傳下達的作用。調車區長的設置,強化了對行車作業的指揮,但減弱了車站調度員對計劃執行進度和實際執行結果的掌控。缺乏對現場實際作業情況的了解,造成調度員的計劃編制完全建立在空中樓閣之上,與現實脫節嚴重,不得不不斷地對計劃做出調整。

解決管控脫節問題是提高生產效率、保證運輸安全的重要方面。車站計劃人員、行車人員集中作業是解決這一問題的有效方法,完成該方法的關鍵技術是實現各場計算機聯鎖顯控終端的集中部署。

CIPS集控單元基于CIPS專用控制網絡工作(如圖2所示),該網絡通過工業以太網搭建,采用雙環結構,符合工業標準。集控工作站的設置可以完全根據運輸生產的需求進行安排,在鐵路大型編組站中,較為理想的集中方式為全站信號操作崗位全部集中至統一的調度指揮大廳,既強化了調度人員的計劃指揮功能,又方便了行車指揮人員相互之間的協調工作,是目前國內公認的解決方法;對于工業站而言,集中方案更為靈活,根據業務性質進行規劃是企業鐵路運輸部門的常用方法。例如在冶金企業中,路車運輸與冶車運輸分屬不同的運輸管理體系,作業性質、運輸組織模式完全不同。原則上,路車調度指揮系統與冶車調度指揮系統可以分別集中。

CIPS集中控制單元并非簡單地將現場聯鎖人機界面復示至控制中心,其優勢在于可以根據運輸生產的需要對聯鎖作業區進行重新規劃。在CIPS集控平臺下,多套計算機聯鎖設備可以合并至某一崗位集中操控,同時,一套聯鎖設備也可以拆由多個崗位分別管轄。這一功能實現了車站對行車崗位的業務性調整,從而推動了行車指揮體系的重建。

圖2 CIPS控制網結構

3.3 信息充分集成

CIPS集中控制單元充分發揮了CIPS系統綜合集成的特點,在信息集成方面針對運輸生產和行車組織的需要進行了大量的突破。顯控界面的集成與整合包括以下幾個方面。

1)監控范圍的整合

CIPS集控界面對車站值班員的監控范圍進行了整合。系統集成了計算機聯鎖的信息、TDCS鄰站表示信息、駝峰場站場表示信息等內容,在集控界面中將本場及相鄰場、站的內容,在一組顯示器下集中顯示,解決了車站值班員跨聯鎖區集中監督問題。

2)控制元素的集成

CIPS集控界面集成了脫軌器、停車器等行車輔助設備的狀態顯示,并提供對停車器的集中控制功能。通過對信息的集成,在控顯界面上實時顯示設備狀態,不僅減化了值班員的聯絡環節,更有效地避免錯誤的產生。

3)機車動態的集成

在CIPS集控界面中同時集成了調車機車及本務機車的動態,極大地方便了值班員對機車及調車組的掌控,降低了安全風險,提高了作業效率。

4)車流信息的集成

CIPS系統集管控于一身,在CIPS共享平臺之下,信息互聯互通,充分融合。系統自動采集線路內的車次、列車狀態、車流組成等信息,直接提供在顯控界面上顯示,不再需要人工錄入,一方面減化了值班員的操作,另一方面,在信息的準確性、及時性方面得到極大的保障。

3.4 統一的操作風格

CIPS集控界面統一了站內各場計算機聯鎖系統的操作風格,實現了在不同計算機聯鎖環境下的操作方法、顯示風格、提示方式的一致。在不同崗位間、不同區域間對于界面元素的描述也同時具有了統一的標準,在車站行車組織管理方面具有重要的積極意義。

3.5 豐富的行車輔助功能

CIPS集控單元具有豐富的行車輔助功能,為車站值班員提供多種輔助手段,一方面通過計算機的智能化處理,最大程度地減少作業人員的操作工作量,降低工作強度;另一方面,通過信息聯鎖技術及信息集成技術協助作業人員實現行車指揮安全高效。CIPS集控單元行車輔助功能主要包括以下幾個方面。

1)跨聯鎖系統的超長進路辦理

CIPS集控單元允許操作人員跨越計算機聯鎖的管轄范圍辦理超長的列車或調車進路。集控單元可以根據所選進路途經的范圍,自動計算出該進路所涉及到的計算機聯鎖子系統,及其在各聯鎖子系統中的進路方案,并分別對各聯鎖子系統下發各自的進路選排指令,同時,信號開放原則遵循由遠及近的開放方式。

2)分路不良區段的智能化處理

CIPS集控系統允許操作人員對分路不良的區段進行標識。當進路途經分路不良區段時,系統自動將該區段所在的道岔設置為分路不良鎖(單鎖)狀態,以防止在進路自動解鎖后發生道岔誤動。值班員確認車列完全通過后,可通過“集中解鎖”命令一次性解鎖由分路不良引起的系統自動添加的該進路上的所有道岔的鎖閉狀態。

3)合理優化進路辦理的操作方式

CIPS集控單元對辦理進路的操作方式進行優化。CIPS系統允許在集控界面中隱藏變更按鈕的顯示,變更進路的選排方法可以通過點選進路上所經由的任意關鍵區段或信號機完成。系統會根據所選的進路經由設備自動分析進路組成,從而自動確定進路的變更方案,并組織相應的進路控制指令。

4)退路鎖(原路返、無信折)的解決方案

CIPS集中控制單元可以自動分析出中途折返過程中進路解鎖的問題,通過智能化處理自動為空閑區段添加退路鎖(單鎖)狀態,防止道岔誤動。當車列通過后,能夠自動解除該退路鎖。

5)磁貼的靈活應用

CIPS集控界面中為行車人員提供對磁貼的靈活應用,可以輔助操作人員對場內的特定事物進行方便、直觀地記錄,是行車輔助的一個有力工具。

6)設備維修管理的解決方案

CIPS集控單元允許操作人員對正在檢修的設備進行標識,并突出顯示。同時為檢修中的設備提供特殊的操作限制,有效地保證了現場檢修人員在施工作業過程中的人身安全。

7)列檢、貨檢安全防護的解決方案

列檢、貨檢作業過程中,為確保作業人員的人身安全,CIPS集控單元禁止機車進入股道實施連掛作業,輔助行車人員維護作業安全。

3.6 嚴格的崗位權限卡控

對崗位權限的卡控是CIPS集控單元的一個補充功能。CIPS系統為每個生產作業人員、設備維護人員、運輸組織管理人員等都分別制定了在集控界面使用的不同操作權限。一方面,對不同的作業崗位分別定義其管轄區域,從技術上保證任何作業人員無法越界作業;另一方面,不同崗位所被賦予操作功能也不相同。對不同崗位功能權限的分配由管理部門根據運輸生產的需要而確定,并應與車站相關規章制度相吻合。

3.7 完善的操作記錄管理功能

CIPS集控單元具有完善的操作記錄管理功能。管理人員可以通過CIPS操作日志訪問工具對任意時間段內的操作記錄進行查詢。

4 CIPS集中控制單元在鐵路運輸中的應用案例

2011年CIPS集控單元在攀鋼西昌基地開通并投入使用。系統管轄范圍擴展至交接場、駝峰調車場、翻車場、軋鋼場、煉鐵場、傾渣場、機務整修場等7個調車場。底層集中控制系統包括兩套DS6-K5B計算機聯鎖系統、TW2駝峰控制系統及TWT停車器控制系統,其中一平臺聯鎖系統包含交接場駝峰調車場尾部、翻車場及機務整修場,二平臺聯鎖系統包含軋鋼場、煉鐵場及傾渣場。通過集中控制單元將行車組織劃分為普車區及冶車區兩個作業區工作,分別由兩名信號員控制。其中普車區管理源材料及成品鋼的運輸,管理范圍包括一平臺全部區域及二平臺軋鋼場;冶車區負責組織對礦渣的運輸,管理范圍僅限于二平臺煉鐵場及傾渣場。在系統實現過程中,充分發揮了CIPS集控單元對聯鎖區域重新規劃的功能,打破了原聯鎖系統管轄范圍的限制,重新劃分管控區域,不同崗位的分管區域由CIPS系統權限管理功能重新設定。既實現了運輸組織的合理安排,又保證了生產過程的安全有序。

蘇家屯編組站是第一個應用CIPS集中控制系統的國鐵大型編組站,于2012年開通并投產。在蘇家屯站CIPS集控單元的整合范圍包括7處計算機聯鎖系統、3處駝峰控制系統及TDCS系統,具有較強的代表性(如圖3所示)。其中聯鎖系統均為交大微聯的EI32-JD型計算機聯鎖,下行駝峰使用鐵科院TBZK駝峰自動化系統,上行駝峰及子場駝峰使用TW2駝峰自動化系統。7處計算機聯鎖系統及子場駝峰自動化系統納入集中管控,上下行駝峰及TDCS鄰站表示在CIPS集控界面中實現表示共享。系統強化了智能化與自動化在車站值班員行車指揮平臺中的應用,不僅實現了車次自動跟蹤、調機自動跟蹤、本務機自動跟蹤等功能,而且實現了對常規列車通過進路的自動補排功能,極大地減輕了值班員的作業強度,減少了人工辦理數量,降低了值班員的安全作業風險,受到車站的一致好評。

圖3 蘇家屯編組站CIPS指揮中心設備布置

5 小結

CIPS集中控制單元所采用的不僅僅是對信號設備集中辦理加遙控辦理的工作模式,更大程度上在統一平臺下對既有鐵路運輸指揮裝備的集成應用。該集成應用涉及了通信信號、機務、車輛、運輸、信息等多個專業領域的多項專用系統,屬于系統集成的一個典型應用案例。在鐵路運輸信息互聯互通、共用共享的背景下,CIPS集中控制系統通過先進的技術手段,實現了跨領域的信息整合與集中應用,在國鐵大型編組站及工業站行車指揮方面實現了技術上和觀念上的雙重突破,為最大程序地避免運輸生產過程中的安全風險帶來了新的思路。

Based on advanced system integration concept and technical advantages, the centralized control unit of CIPS can provide advanced solutions to railway traffic control and improve greatly traffic controllers ' control ability in safe operation. This paper introduces in detail the technical advantages of the centralized control unit of CIPS and its typical application in large marshaling stations and industrial stations

CIPS; centralized control; marshalling station; industrial station; traffic control

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.013

2014-05-14）