交通綜合調(diào)度控制技術(shù)設(shè)計(jì)分析

江西師范大學(xué)附屬中學(xué)濱江分校 劉洋銘

交通綜合調(diào)度控制技術(shù)設(shè)計(jì)分析

江西師范大學(xué)附屬中學(xué)濱江分校 劉洋銘

結(jié)合城市軌道交通牽引變電內(nèi)整流設(shè)備易出現(xiàn)故障的狀況，探討城市軌道交通綜合調(diào)度的最佳方式和途徑。并運(yùn)用連接模塊將城市軌道交通與行車交通融合為一體。讓電力調(diào)動(dòng)系統(tǒng)能時(shí)刻的監(jiān)控供電系統(tǒng)，并滿足運(yùn)行態(tài)勢(shì)平穩(wěn)發(fā)展的要求，一旦在供電中發(fā)現(xiàn)異常狀況，就應(yīng)由連接模塊檢測(cè)行車調(diào)度系統(tǒng)列車的延遲序列號(hào)碼，消除行車異常狀況，從而提升整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行性能。

交通綜合調(diào)度；控制設(shè)計(jì)；分析

安全、高效、科學(xué)的調(diào)度是保障城市交通網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行的前提。其中綜合安全調(diào)度主要的功能如下：第一，能夠?yàn)槌鞘兄械娜藗兙幹聘咝Ш侠淼挠?jì)劃，滿足旅客出行需求的前提更能保障城市交通運(yùn)行的合理性；第二，組織列車運(yùn)行，這能更好的保障城市軌道的正常運(yùn)行；第三，對(duì)供電和運(yùn)行環(huán)境做重點(diǎn)監(jiān)控，保障城市軌道運(yùn)行的安全與合理性；第四，對(duì)設(shè)備進(jìn)行施工維護(hù)管理，確保設(shè)備的正常運(yùn)行；第五，應(yīng)急指揮中處置突發(fā)事件。

但當(dāng)前受到投資規(guī)模和周期等因素影響，我國(guó)還沒有建成真正意義上的網(wǎng)絡(luò)化城市軌道調(diào)度指揮中心。雖然在北京、上海和廣州等城市均建立不同規(guī)模的軌道控制中心，但由于這些控制中心多是按照線路狀況進(jìn)行的設(shè)置，因而建成后正規(guī)控制還有諸多不足之處。故此，本文主要概述城市軌道交通中綜合控制的有效方法，用以保障城市交通的順暢。

一、城市軌道交通的特點(diǎn)

城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步極大地促進(jìn)了我國(guó)城市交通事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。對(duì)于現(xiàn)代的城市軌道交通事業(yè)發(fā)展而言，自它產(chǎn)生并被應(yīng)用于交通事業(yè)中時(shí)就具有運(yùn)輸量大，節(jié)能環(huán)保以及運(yùn)輸速度快速等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及各國(guó)交通事業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題越來越多，因此城市軌道交通已經(jīng)逐漸被各個(gè)國(guó)家廣泛的應(yīng)用到解決交通事業(yè)出現(xiàn)的問題之中，并且取得了極為顯著的效果。但是對(duì)于現(xiàn)代不少國(guó)家和地區(qū)的城市交通的建設(shè)與發(fā)展來說，城市軌道的交通牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行，采用的仍是傳統(tǒng)的二極管整流器。由于這種傳統(tǒng)落后的牽引供電系統(tǒng)只能進(jìn)行單向的傳輸，而且對(duì)于輸出的信息具有極強(qiáng)的不可控性，所以的這些缺陷在一定程度上阻礙著城市軌道交通事業(yè)的整體的發(fā)展。并會(huì)影響城市交通的調(diào)度控制，由于任何及時(shí)的實(shí)施都需要電能為基礎(chǔ)，所以電能是城市交通系統(tǒng)技術(shù)的前提基礎(chǔ)，若沒有持續(xù)的電能做保障，任何的調(diào)度都將不復(fù)存在[1]。從現(xiàn)代化城市軌道交通事業(yè)角度探尋問題，認(rèn)識(shí)到交通運(yùn)輸事業(yè)的特點(diǎn)集中表現(xiàn)為運(yùn)輸量大，運(yùn)輸速度快，技能環(huán)保等。并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及各個(gè)國(guó)家交通事業(yè)的發(fā)展，城市軌道交通主要應(yīng)用目的是解決城市城市交通擁擠問題，并迅速的進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，避免交通運(yùn)行中出現(xiàn)大面積擁堵，因而借助調(diào)動(dòng)滿足調(diào)節(jié)運(yùn)行量[2]。

二、交通綜合調(diào)度中供電系統(tǒng)的技術(shù)分析

（一）能量雙向流動(dòng)

對(duì)于新型的能饋式牽引供電系統(tǒng)來說，它不用像傳統(tǒng)的牽引供電一樣來制動(dòng)，只要與二極管整流組的裝置結(jié)合來一起為列車提供其所需要的電能即可。可以省去制動(dòng)的過程，減少資源能源的浪費(fèi)，而且無需制動(dòng)就不用消耗大量的電阻，不會(huì)產(chǎn)生大量的熱，由此也起到保護(hù)環(huán)境的作用。除此之外，能饋式牽引供電裝置還可以通過自身裝置技術(shù)的先進(jìn)性直接將制動(dòng)后剩余能量，按原來的路徑傳輸回去，從而有效節(jié)約能源，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，保護(hù)自然環(huán)境[3]。

（二）直流輸出電壓穩(wěn)定

由于能饋式牽引供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的牽引供電系統(tǒng)相比較而言，它自身具有極強(qiáng)的輸出控制特性，所以在電能輸出的過程中，能饋式牽引供電系統(tǒng)能夠保證直流輸出的電壓具有穩(wěn)定性。從而為列車的行駛提供了安全的環(huán)境，也保障了廣大人們?nèi)罕姷纳拓?cái)產(chǎn)的安全。同時(shí)，能饋式牽引供電系統(tǒng)和二極管整流器還可以通過一定的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)功率的分配，從而更加有利于促進(jìn)城市軌道交通整體技術(shù)的發(fā)展[4]。

（三）實(shí)現(xiàn)無償補(bǔ)功功能

能饋式牽引供電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)為軌道列車提供無償補(bǔ)功的作用，因而其應(yīng)用更需受到重視。因?yàn)椋瑢?duì)于能饋式牽引供電系統(tǒng)來說，它本身就具有可以自動(dòng)調(diào)節(jié)功率因數(shù)的能力。也就是說能饋式牽引供電系統(tǒng)既可以降低高峰期的功率，又可以提高低峰期的功率因數(shù)，從而使得裝置整體達(dá)到和諧發(fā)展。由此可見這種裝置在未來是具有極強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（四）具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及故障診斷功能

能饋式牽引供電系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與診斷功能，是城市軌道交通事業(yè)又一技術(shù)上的重大進(jìn)步。能饋式牽引供電系統(tǒng)通過先進(jìn)的技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)以及高性能微機(jī)控制技術(shù)來對(duì)其具體的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作與監(jiān)控，從而有效的降低了能饋式牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的成本。與此同時(shí)，能饋式牽引供電系統(tǒng)還能夠通過監(jiān)測(cè)技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)能饋式牽引供電系統(tǒng)存在的問題，然后根據(jù)出現(xiàn)的問題來進(jìn)行維護(hù)與維修，不僅延長(zhǎng)能饋式牽引供電系統(tǒng)的使用壽命，也為城市軌道交通事業(yè)整體提供了有利的保障。所以說，能饋式牽引供電系統(tǒng)與技術(shù)在未來被廣泛的應(yīng)用于城市軌道交通事業(yè)中是時(shí)代發(fā)展進(jìn)步的必然要求，更是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必要保證[5]。

三、城市軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)建模分析

（一）城市軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)

通常城市軌道交通線路分為上行線和下行線兩部分，在車輛通行階段將這兩部分連接在一起。上下行線有著自己的運(yùn)行軌道，兩條軌道上列車運(yùn)行時(shí)相互之間沒有太大的影響，故此建模分析時(shí)，可以將全系統(tǒng)看成兩條等效的獨(dú)立線路，每條線路有自己自己的系統(tǒng)分支。如圖一所示，車站上數(shù)量變化將變成原來的兩倍，并且上行線上的車站i與下行線上的車站2m+1-i在地里上隸屬于同一個(gè)車站，但彼此之間的邏輯關(guān)系卻不相同。

圖1 城市軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)

假設(shè)運(yùn)行時(shí)，所有的列車都在同一條線路上運(yùn)行，且行駛是速度不變，對(duì)列車進(jìn)行調(diào)度卻只能控制車輛停止的一方，不能對(duì)車輛的提速和減速開展必要措施。

在此可以將車站的子集看成是M，要求M中的每一個(gè)元素都有如下的屬性值，在車站i正要啟動(dòng)或者最近一次出發(fā)時(shí)，選取與車輛車流量相似的取值范圍。

（二）供電系統(tǒng)

列車牽引供電之間的聯(lián)系較為密切，為在運(yùn)行時(shí)形成更為直觀的印象，可以將整個(gè)供電系統(tǒng)簡(jiǎn)化，變成直觀的直流點(diǎn)路圖，這樣理解起來更加便捷。如圖二說是，牽引能等效成一個(gè)內(nèi)電阻，在直流電源的作用小，列車等效能變成負(fù)載的電流，這樣就能讓接觸網(wǎng)與軌道等效分割開來，并形成劃分電阻，一旦在這個(gè)區(qū)間沒有列車，那么就可以形成等效的電阻。

圖2 城市軌道交通供電系統(tǒng)管理等效圖

四、城市軌道交通調(diào)度技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

結(jié)合整流裝置過載能力較大的問題，可以在牽引限定運(yùn)行的條件下開展。若牽引的運(yùn)行狀態(tài)在限定環(huán)境下，需要對(duì)牽引的供電環(huán)節(jié)和區(qū)域做適度的列車延時(shí)處理，并要求在列車的安全運(yùn)行模式下開展延時(shí)處理，以期消除牽引出現(xiàn)的異常情況。

（一）整流裝置的過載能力

牽引多使用兩組并聯(lián)的十二相整流裝置，可以在變壓器曲折繞組的情況下接觸線路，由于兩臺(tái)整流變壓器的幅邊繞組能達(dá)到15度的相位差，所以在聯(lián)合后能夠形成二十四脈搏的整流輸出。

具體解釋，可以先假設(shè)整流裝置的額定電流若是In，整流裝置的制造商提供的過載能力，需要在1.5被的In下運(yùn)行兩到三個(gè)小時(shí)，若在3被的In下運(yùn)行，能夠持續(xù)運(yùn)行69s。對(duì)于這些數(shù)據(jù)，詳細(xì)解釋可以理解，當(dāng)1.5被的In過載不能損害裝置時(shí)，可以在恢復(fù)期間做無限度額充分；3倍的In過載裝置能夠承受60s，就會(huì)影響裝置的使用壽命，甚至?xí)霈F(xiàn)不可逆的損傷。電流過高或負(fù)載過大，在持續(xù)中沒有明確數(shù)據(jù)信息后，就會(huì)默認(rèn)過載的極限數(shù)值是3倍的In，極限值也可以控制在60s內(nèi)[6]。

上述點(diǎn)狀數(shù)據(jù)，需要結(jié)合運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)獲悉，并給定出整流裝置的過載特性曲線圖，然后結(jié)合曲線圖調(diào)度形成過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況，并根據(jù)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整。

（二）判定異常狀況

結(jié)合裝置過載的特性畫出曲線圖，是建立牽引所的異常狀況判定的有效方法，采集牽引要求整體的流量裝置是直流的側(cè)總電流，且能被傳達(dá)到OCC即運(yùn)營(yíng)控制中心內(nèi)，并由COO進(jìn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理，分析數(shù)據(jù)系統(tǒng)的狀況。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不間斷的讀取數(shù)據(jù)，并且在累計(jì)時(shí)間達(dá)到10min后，只要有異常狀況發(fā)生，就表明牽引已經(jīng)發(fā)生異常，也就意味著整流設(shè)備遭到破壞，需要建立措施解決問題，消除牽引的異常，讓系統(tǒng)正常運(yùn)作。另外，幾個(gè)牽引若都相繼發(fā)生異常的狀況，那么就要讓項(xiàng)目按照要求進(jìn)行隊(duì)列排序，先到者需要進(jìn)行優(yōu)先處理，并在依次處理中分析事原因，一直到所有的牽引異常情況都相繼消失為止[7]。

五、運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)的研究

城市的軌道交通運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)均采用SOA（服務(wù)架構(gòu)）搭建的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一的前提下，在安全和技術(shù)管理平臺(tái)上構(gòu)建界面、功能和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，故此高度統(tǒng)一的完整系統(tǒng)顯得十分重要。該系統(tǒng)主要的業(yè)務(wù)應(yīng)用是公共服務(wù)框架，其中將SOA看成其支撐框架系統(tǒng)，借助于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型開展管理，并適度的調(diào)試配置器，統(tǒng)一訪問端口，滿足調(diào)度管理的初期要求。

（一）業(yè)務(wù)和公共服務(wù)框架管理

業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要是系統(tǒng)上的各類部署模塊，其中包括建設(shè)管理模塊、運(yùn)行模塊、服務(wù)發(fā)布模塊等。公共框架服務(wù)是對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行相對(duì)穩(wěn)定和集中的抽象服務(wù)，服務(wù)過程中進(jìn)行封裝以及重用，這樣就能形成公共的業(yè)務(wù)技術(shù)框架服務(wù)系統(tǒng)。并將其看成公共業(yè)務(wù)服務(wù)技術(shù)的框架服務(wù)體系。在各個(gè)專業(yè)化應(yīng)用構(gòu)建的前提下，可降低系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)的具體成本，并提升系統(tǒng)的靈活性。

（二）統(tǒng)一化框架管理模塊

統(tǒng)一的SOA支撐框架，主要是在SOA平臺(tái)上面，進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，并提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問方式，共享業(yè)務(wù)時(shí)做好對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)訪問，對(duì)外溝通，面向服務(wù)進(jìn)行集成處理。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型管理，主要是設(shè)計(jì)資源與規(guī)劃的工藝管理和配置，并提供相關(guān)的業(yè)務(wù)訪問入口，避免建設(shè)出現(xiàn)重復(fù)，確保信息的共享成果，靈活業(yè)務(wù)變化形式。為提供統(tǒng)一的接口做接入，在接口層進(jìn)行接入，在平臺(tái)中多進(jìn)行調(diào)配中，用以支持各類協(xié)議如TCP/ IP、MQ等接入。統(tǒng)一訪問門戶，主要是系統(tǒng)在統(tǒng)一的訪問中進(jìn)行界面處理，要求用戶做好界面訪問系統(tǒng)開放模塊，并提供歷史數(shù)據(jù)的查詢和指標(biāo)報(bào)表統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)對(duì)應(yīng)自己的特性做控制策略管控，用戶可以從鑒權(quán)和授權(quán)的角度考慮服務(wù)和應(yīng)用問題，并在提供統(tǒng)一化控制的前提下，簡(jiǎn)化安全管理的各項(xiàng)流程，提升業(yè)務(wù)的組合能力，降低維修管理成本。

（三）系統(tǒng)功能

完整、先進(jìn)的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)，可以從指揮系統(tǒng)，城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的角度做科學(xué)合理的融合，并將城市軌道交通運(yùn)用中心進(jìn)行更好的調(diào)度，通過指揮列車的運(yùn)行控制為主體，運(yùn)用先進(jìn)化的系統(tǒng)集成技術(shù)作為其支撐平臺(tái)，制定對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范協(xié)議，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理，讓電力監(jiān)控、環(huán)控、視頻監(jiān)控等協(xié)調(diào)運(yùn)行，保障乘客信息系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)，且在高度集中中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)中先要做好運(yùn)營(yíng)調(diào)度，并在指揮中涵蓋不同的建設(shè)與管理，運(yùn)營(yíng)管理中做好統(tǒng)計(jì)和分析，并實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的智慧化與科學(xué)化管理。

1.建設(shè)管理

城市軌道交通規(guī)劃中，通過設(shè)計(jì)、招標(biāo)和采購(gòu)的形式開展有效管理，并在融合運(yùn)營(yíng)管理的同時(shí)，讓管理結(jié)果和數(shù)據(jù)無縫過渡，然后通過運(yùn)營(yíng)維護(hù)，結(jié)合運(yùn)營(yíng)狀況和設(shè)備管理狀態(tài)制定新的規(guī)劃與設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃，這樣能夠建設(shè)城市交通軌道，并實(shí)現(xiàn)全封閉的運(yùn)營(yíng)管理，滿足城市軌道交通的精細(xì)化管理。

2.運(yùn)營(yíng)管理

統(tǒng)一的調(diào)度指揮中心建設(shè)十分必要，統(tǒng)一平臺(tái)的支撐，能結(jié)合需要設(shè)置對(duì)應(yīng)的管理崗位和調(diào)度崗位，這樣就能讓軌道交通的全局調(diào)度指揮性更好，并能讓城市間各類軌道交通運(yùn)營(yíng)的各個(gè)線路和設(shè)備以及系統(tǒng)之間相互的配合，實(shí)現(xiàn)信息共享，協(xié)調(diào)工作中，提升城市交通的運(yùn)營(yíng)管理效率，并提升其安全管理水平，從而應(yīng)對(duì)臨時(shí)和突發(fā)事件。

3.維修管理

統(tǒng)一化的設(shè)備編碼體系建設(shè)，能讓先進(jìn)的建筑信息模型和地理信息系統(tǒng)對(duì)城市軌道進(jìn)行高精度和高可靠性的管理，管理中要滿足故障以及狀態(tài)監(jiān)視的要求，并需滿足壽命預(yù)測(cè)與維修優(yōu)化的功能性要求。跟蹤城市軌道交通資源，并支持維修維護(hù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和智能化的管理要求。分析設(shè)備狀態(tài)并監(jiān)控故障診斷情況，需要對(duì)可能出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警設(shè)置，這樣能便于各類設(shè)備故障的處理，從而保障城市軌道交通的正常運(yùn)行，且能制定科學(xué)合理的采購(gòu)計(jì)劃和維修計(jì)劃，提供可信度較高的數(shù)據(jù)。

4.統(tǒng)計(jì)分析和服務(wù)管理

系統(tǒng)集成模式下的互聯(lián)，能獲取有關(guān)城市軌道交通的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)能分析運(yùn)輸數(shù)據(jù)的狀況，并能結(jié)合客流量制定新的規(guī)劃模式，在優(yōu)化運(yùn)輸計(jì)劃的前提下，計(jì)劃車輛的使用狀況，并結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況制定合理的維修計(jì)劃，為建設(shè)采購(gòu)計(jì)劃提供支持，并綜合的分析計(jì)劃、客流和突發(fā)事件等狀況，及時(shí)的向各個(gè)部門匯報(bào)可用信息，以期為城市的規(guī)劃和突發(fā)事件處置提供合理方法，為旅客的出行提供準(zhǔn)確詳實(shí)的信息。

六、實(shí)施建議

第一，對(duì)城軌調(diào)度指揮中心進(jìn)行定位，并了解實(shí)施時(shí)使用的方案是否能滿足科學(xué)合理的要求，這樣能讓城市軌道指揮中心以指揮調(diào)度為控制原則，控制中需要進(jìn)行綜合調(diào)度控制，能避免投資過程中投資較大，另外設(shè)備使用方面，要結(jié)合實(shí)際需求，做出合理的項(xiàng)目規(guī)劃，避免設(shè)備使用中很多特點(diǎn)的堆砌，華而不實(shí)，不但不能正常使用而會(huì)造成使用各類調(diào)度方式混用，出現(xiàn)指揮混亂的狀況。第二，結(jié)合國(guó)內(nèi)外城軌建設(shè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌颢@悉，城軌調(diào)度中心主要是以調(diào)度和指揮與行車控制為主，承擔(dān)的公司是城軌信號(hào)系統(tǒng)。所以項(xiàng)目實(shí)施中，要謹(jǐn)慎的選擇系統(tǒng)提供商。第三，城市軌道運(yùn)行與人民的生命財(cái)產(chǎn)關(guān)系密切，所以提升系統(tǒng)的安全防護(hù)級(jí)別十分重要，需要按照國(guó)家的規(guī)定，做好規(guī)劃，引進(jìn)對(duì)應(yīng)軟件。第四，項(xiàng)目的實(shí)施要運(yùn)用較為先進(jìn)的原則，各個(gè)負(fù)責(zé)單位都應(yīng)選擇科學(xué)、合理的方案。

七、結(jié)束語(yǔ)

本文主要提及城市軌道交通的綜合調(diào)度策略，并將軌道交通與電力調(diào)度融為一起，讓兩者相互融合。一旦發(fā)現(xiàn)供電系統(tǒng)的異常狀況后，要求所有的行車人員在了解電力運(yùn)行的前提下開展正確的行車調(diào)度，這便于消除供電系統(tǒng)的異常狀況，也能進(jìn)一步杜絕各類安全隱患的發(fā)生。

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劉洋銘（2001—），男，江西南昌人，現(xiàn)就讀于江西師范大學(xué)附屬中學(xué)濱江分校，研究方向：電子信息。