礦區綜合自動化系統探討與應用

朱春蘭

朱春蘭:中鐵第一勘察設計院集團有限公司 工程師 710043 西安

1 礦區綜合自動化系統建設的必要性

神木西至靖邊北鐵路羅家灣至轉水廟段是煤田集中區域，該區域主要以煤炭集運為主，同時利用小紀汗專用線和中煤大海則專用線貫通，地區內形成兩條單線規模，銜接3個方向:即神木西方向、靖邊方向和榆橫鐵路Ⅰ期化工南站方向。其中，羅家灣經小紀汗至其其汗段，除承擔至蒙華鐵路的通過車流外，還承擔小紀汗、哈達汗至榆橫鐵路Ⅰ期的車流，本支線途徑小紀汗井田、紅石峽井田、袁大灘井田等;羅家灣經大海則、巴拉素至轉水廟段除承擔少部分至蒙華鐵路的通過車流外，還承擔大海則、巴拉素至榆橫鐵路Ⅰ期的車流，本支線途徑大海則井田、巴拉素井田等;且其其汗至轉水廟段存在煤炭車流對流。具體線路走向如圖1所示。

根據運輸需求，車站相對集中設置，站間距離較小。轉水廟為本線的萬噸列車組合集結站，負責本礦區群內車流的到達、解體、集結、編組、出發等任務，對加速車輛周轉、提高運輸能力起著舉足輕重的作用。礦區群內車流量大、車流組織較為復雜。巴拉素井田、小紀汗井田等短車車流均需在轉水廟車站集結、編組成萬噸車列向靖邊方向出發;長車則需在轉水廟站解編、重組、出發。

圖1 線路走向圖

礦區內的運輸組織具有一定的特殊性。車站內調車作業頻繁且作業量大，調車作業具有隨機性，調車計劃需隨時調整，車站間進路辦理密度大，行車人員的勞動強度高，外勤作業中大量人為保障的安全問題日益突出，操作不當或違規操作造成直接隱患或事故。由于錯辦、漏辦、誤辦進路而違背調度計劃，構成實際現車混亂的情況會經常出現。

本線運輸調度指揮采用調度集中系統(CTC)，礦區群內各車站在集中控制模式下，存在中心頻繁放權、收權轉換的情況。站間的CTC系統、計算機聯鎖系統、無線調車機車信號和監控系統均為獨立的系統，各站間的連通性和互操作性較差，信息無法共享、信息不透明，仍不得不大量使用調度電話或口頭交流代替信息的共享和傳輸。由于沒有足夠信息的支撐，采用人工編制階段計劃時，不得不分時段靜態管理，產生的計劃提前量大、計劃期長(最少3 h)，難以隨機應變。因此，調度人員編制計劃的準確性有限，兌現率不高，依賴于人工錄入的信息來源，準確性與實時性均受人為因素限制。礦區內各車站信號員分散控制，行車重地高度緊張與繁忙，加上礦區內各站間作業繁忙，特別是調車作業多，人工班計劃、人工階段計劃的準確率低，需經常聯系更改計劃，嚴重影響作業效率。

基于以上幾點，結合本礦區作業情況，需要將礦區的信息管理和礦區的信號控制集成，進行綜合管理與控制，構建礦區綜合自動化系統。

2 礦區綜合自動化系統設計方案

本設計方案擬在轉水廟站設置綜合站調中心，構建礦區綜合自動化系統。該系統由管理信息系統和作業過程控制系統2部分組成，管理信息系統與作業過程控制系統進行信息交換，在管理信息系統決策的基礎上由作業過程控制系統完成各種控制功能。

管理信息系統是以轉水廟站的站調樓為中心，車站信號樓為接入點的網絡系統，網絡范圍涵蓋了與運輸生產組織相關的羅家灣、小紀汗、哈達汗、其其汗、轉水廟、郭家灘線路所、巴拉素、大海則、大海則裝車站共9處車站信號樓，以及各生產作業點、機務段等。管理信息系統負責提供一個統一的信息共享平臺，以車站調度人員與調度決策所需要的信息為核心內容，集成調度計劃、車站執行過程、統計報告及車站管理過程中的各類信息在同一個平臺上，并在此基礎上實現整個礦區作業綜合自動化。作業過程控制系統是各車站計算機聯鎖系統、調車機車安全控制系統的統稱，礦區綜合自動化系統總體結構如圖2所示。

在轉水廟綜合站調中心，設置TDCS分機，通過該分機與全線調度指揮系統聯網，實現綜合自動化系統與西安局調度所CTC系統接口功能。

對車號識別系統(ATIS)/HMIS/5T/機務系統進行接口改造，實現與綜合自動化系統接口功能(配套專業的接口視現場實施情況而定)。

9個車站設置二乘二取二硬件冗余型計算機聯鎖系統，并與轉水廟站調車機車安全控制系統共同構建作業過程控制系統。為了便于車站更新改造，作業過程控制系統應具有本地控制功能。

圖2 礦區綜合自動化系統總體結構圖

各站設置集中監測設備聯網至轉水廟綜合站調中心設置的集中監測中心設備，實現站調中心設備及車站設備的在線監測、診斷與維護，并由中心設備通過干線監測網絡連接至電務段。

新建轉水廟礦區綜合自動化系統包括通信、信號、信息、電力、暖通、給水、消防等配套工程。

3 礦區綜合自動化系統達到的效果

礦區綜合自動化系統實施后，能更好地將礦區內信息共享、信息平臺整合，達到礦區車站與周邊運輸業務的集中管理，并統一監控礦區車站內所有列車的運行、裝卸車情況、停留車情況，統一車站調度員調車意圖、調機運用情況和貨運管理，且最終轉換為進路指令送達控制系統執行，從而實現自動進路控制。調度計劃的編排和列車、調車進路執行的自動化程度大幅提高，綜合自動化系統自動觸發進路，工序鏈接自動完成，其聯系環節被取消，從而實現標準化管理和指標控制的現代化管理，等待聯系的總時間趨近于零。作業總時間的有效壓縮，可大幅度縮短到發線/調車線的線路占用時間，線路周轉加快，線路利用率得到提高，可綜合提高礦區作業效率，節省人力資源。同時，配套通信無線布點，可實現礦區范圍內在任一地點實時控制礦區作業。

綜上所述，本線實施礦區自動化系統后，具有整合運輸生產組織方式，提高運輸效率，優化運營生產組織結構，實現礦區車站集中控制、管理現代化，提高礦區生產安全等諸多優點。系統調度達到決策智能化、指揮數字化、執行自動化和管理現代化，實現礦區車站減員增效，推動運營組織流程優化，提高生產的整體效率和效益，但工程投資較高，較原常規方案信號需增加投資約2500萬(不含通信布點等費用)。本文提出的設計方案仍在審批中，旨在提供一種新的設計思路，供后續項目參考借鑒。

［1］中華人民共和國鐵道部．鐵路駝峰信號及編組站綜合自動化系統設計規范(征求意見稿)［S］.

［2］丁昆．成都北編組站綜合集成自動化系統［J］．中國鐵路，2006(8).