以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案

費 洋 林曉偉

(國電南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程師)

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以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案

費 洋 林曉偉

(國電南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程師)

從結構設計和接口設計兩方面,闡述了以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案。該方案基于系統工程理論，將行車管理、運營綜合監控、設備維護、網絡管理等功能集成到一個統一的平臺上,實現各系統之間的信息互通和資源共享,高效實現各系統之間的聯動,從而提高有軌電車服務質量和服務水平。目前,該建設方案已逐步在多條有軌電車線路中采用。

有軌電車； 綜合自動化平臺； 行車指揮

Author′s address NARI Technology Co.,Ltd.,210061,Nanjing,China

根據現代有軌電車技術的發展趨勢和節約成本方面的考慮,應在有軌電車控制中心設置一套以行車指揮為主的綜合自動化平臺,各個車站不再設置獨立的監控平臺。以行車指揮為主的綜合自動化平臺的方案基于系統工程理論,將行車管理和信息監控功能深度集成到一個統一的平臺上,用于有軌電車的控制管理,實現有軌電車各專業系統之間的信息互通和資源共享,提高各系統的協調配合能力,高效實現系統間的聯動,提高全線的整體自動化水平,增強應對各種突發事件的應變能力及災害事故的抵御能力,提高運營管理水平和資源管理水平,為建設數字化有軌電車打好基礎,提高經濟效益。

1 有軌電車綜合自動化平臺的設計方案

1.1 結構設計方案

有軌電車綜合自動化平臺采用以行車指揮為核心的各系統集成方案,使各系統的信息形成一個緊密結合的整體,在統一的軟件平臺、網絡結構、運營指揮、維護調度的基礎上實現對車、電、機的一體化監控。以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案的結構如圖 1所示。

1.2 接口設計方案

有軌電車綜合自動化平臺的接口設計方案是工程建設中的一項重要工作。自動化平臺接口涉及專業多,關系復雜,有賴于各專業、各系統的相互配合。完整的接口設計可指導、檢查和驗證有軌電車綜合自動化平臺的完整性、安全性、可靠性、合理性和經濟性。 有軌電車綜合自動化平臺的接口設計方案分為物理接口和功能接口兩個部分。物理接口是自動化平臺和各個接口系統之間的物理鏈路,包括有線通信或無線通信等方式[2],而合理且完善的功能接口是有軌電車綜合自動化平臺建設的前提和基礎。有軌電車綜合自動化平臺的總體建設方案如圖 2所示。

有軌電車綜合自動化平臺的建設方案具有高度的靈活性,可根據運營的實際需求進行適當的裁剪,以節省建設成本,提高運營效率。

1.3 行車管理

有軌電車綜合自動化平臺深度集成了信號系統功能,將原信號系統中列車自動監控(ATS)系統與有軌電車綜合自動化平臺進行統一,且對信息全面整合,可實現ATS具備的所有功能,包括信號監控、列車監控、運力配置(運輸方案優化)、離線計劃管理、線路列車運行管理、模擬培訓、維護支持等。

圖1 有軌電車綜合自動化平臺方案的系統結構圖

BAS—環境與設備監控系統；FAS—火災報警系統；TETRA—無線集群；PA—公共廣播；PIS—乘客信息系統；CCTV—閉路電視；CLK—時鐘；PSCADA—電力監控系統；AFC—自動售檢票

(1) 信號監控和列車監控。信號監控功能包括次級檢測設備、無岔區段顯示、道岔顯示、信號機狀態顯示、排列進路、自動折返、臨時限速、相關的站臺操作等。列車監控功能包括列車編組管理、列車運行信息顯示、列車控制操作、列車跟蹤、列車自動控制等。

(2) 運力配置(運輸方案優化)。有軌電車綜合自動化平臺通過整合客運數據和行車數據,計算得出有軌電車各斷面分時斷面流量,對有軌電車運能運力進行綜合分析,為制定有軌電車運輸組織方案、運力配置和調整計劃提供幫助。包括：

? 基于有軌電車客流的列車開行方案編制,協調各列車之間的客流輸送,確定各列車的合理到發時間間隔及接續方案;

? 網絡化運營條件下列車運行圖自動編制;

? 網絡化運營條件下列車運行秩序紊亂情況的列車運行調整。

(3) 離線計劃、線路列車運行管理。離線計劃管理包括基本時刻表編輯和管理。線路列車運行管理包括在線行車計劃管理、運行圖的顯示和打印、出入庫管理、自動列車調整、終端發車列表管理、運行列車沖突管理等。

1.4 運營綜合監控

有軌電車綜合自動化平臺集成了綜合監控系統的全部功能,可監控有軌電車各專業的狀態并發送相關控制命令,主要包括:

? 狀態監視:通過有軌電車綜合自動化平臺監視有軌電車各專業設備的狀態和運行等情況。

? 控制和操作:通過有軌電車綜合自動化平臺向集成系統發布控制命令。

? 統計分析各類信息:對各類相關信息進行統計分析,制定各類報表和趨勢圖形。

運營綜合監控系統可實現對以下系統的集成和互聯。

(1) 電力監控系統(PSCADA)。電力監控系統可監控全線供電系統設備,實現的功能主要包括:

? 控制:可以實現單控、程控、斷路器遠方復歸、保護定值管理、保護及自動功能投退、控制閉鎖、遙控屏蔽、人工置數等功能。

? 數據采集處理:可以實現遙信和遙測數據的采集,完成數據處理及打印、事件順序記錄(SOE)、故障錄波數據讀取、統計報表等功能。

? 顯示、報警、查詢:通過具體形象的人機界面將各種信息展現在操作員面前,方便操作員對供電設備進行監控。

(2) 環境與設備監控系統(BAS)。有軌電車一般在車輛段設置BAS,全面、有效地實現對車輛段設備的自動化監控及管理,實現就地監視設備運行狀態,控制設備開/關和啟/停,檢測環境參數,充分發揮車輛段各種環控設備應有的作用,保證工作人員的安全和設備的正常運行。

(3) 火災報警系統(FAS)。有軌電車一般在車輛段設置FAS,負責車輛段的火警探測報警及聯動相關的消防設備等工作。FAS包括火警探測系統和自動滅火系統。FAS具有最高級優先級,當同時存在火警及其它故障報警時,優先報火警;當有火警時,能夠自動彈出火災報警信息或報警設備所在位置的平面圖,彈出時間不大于1 s,同時發出聲光報警,代表報警設備點的圖符自動填充為紅色并閃爍,并將事件信息記錄在報警歷史記錄中。火災報警信息窗口始終在屏幕最前面。

(4) 公共廣播(PA)系統。有軌電車綜合自動化平臺可對PA實現界面集成,從而在有軌電車綜合自動化平臺上實現對全線車站各個地點的廣播分區的選擇控制、廣播方式控制和監聽。

(5) 閉路電視(CCTV)系統。有軌電車綜合自動化平臺可以對CCTV實現界面集成,可在有軌電車綜合自動化平臺上對全線車站各個地點的監控探頭進行切換,將圖像調閱到控制中心大屏幕或工作站上,也可以對云臺攝像機進行云臺全方位移動及鏡頭變倍、變焦(P/T/Z)控制。

(6) 乘客信息系統(PIS)。有軌電車綜合自動化平臺可以對PIS實現界面集成,可在有軌電車綜合自動化平臺上向全線車站各個地點的乘客信息屏發布信息,能人工和自動觸發常用PIS顯示信息。有軌電車綜合自動化平臺能編制臨時信息、緊急信息、突發事件信息、定時信息，下發給PIS。

(7) 其它互聯系統。有軌電車綜合自動化平臺還可互聯自動售檢票(AFC)系統、時鐘(CLK)系統、無線集群(TETRA)系統和控制中心大屏幕系統。有軌電車綜合自動化平臺與車載售檢票實現互聯,可在綜合自動化平臺上查看全線車載售檢票系統的運行狀態、客流信息等,可提醒調度員注意運營組織,并根據AFC提供的客流數據實現相關的聯動功能。有軌電車綜合自動化平臺和CLK互聯,根據CLK提供的時鐘信號,在人機界面上顯示時鐘信息,統一綜合自動化平臺網絡內各設備的時鐘。時鐘信號經與各個系統的接口傳送給各子系統。有軌電車綜合自動化平臺實現對通信各子系統設備的重要告警信息的集中監視,可使告警信息按優先等級顯示在平臺上。有軌電車控制中心調度大廳設置一套大屏幕系統,可將相關專業的圖形界面投放到大屏幕上供調度員查看。

1.5 信息共享和聯動

有軌電車綜合自動化平臺匯聚了各專業的所有數據,實現了各專業數據的共享,具備強大的數據處理和挖掘功能,可從海量數據中提取有用的信息加以分析處理,為系統間的聯動和輔助決策提供強大的支撐。

1.5.1 輔助決策系統

有軌電車綜合自動化平臺的主要職責之一就是將分散孤立的各個自動化系統聯結為一個整體,通過輔助決策支持系統協助操作員處置緊急情況,提高各系統的協調配合能力和有軌電車全線的整體自動化水平,增強有軌電車對各種突發事件的應變能力。有軌電車綜合自動化平臺的輔助決策系統如圖 3所示。

圖3 有軌電車綜合自動化平臺輔助決策系統結構圖

輔助決策系統由預案制定、預案管理、專家系統共同組成知識庫,可以實現方便的策略編輯工具、基于原始數據監測的緊急事件監測、直觀的決策支持、可追溯的規則自學習以及與用戶相關的決策選擇。系統支持針對當前用戶的職位提供差異化的服務,如對操作人員和維護人員,當在預案制定時指定用戶類別的預案有差異,將會根據當前用戶類提供不同的決策建議。

1.5.2 系統間聯動

決策處理系統基于聯動功能實現。當輔助決策中配置的場景發生,聯動提醒操作員對于一個特定場景的反應步驟,以及從不同的站點聯動2個或更多的操作員來解決這個場景。一個聯動可以設置成啟動另外一個聯動功能,同樣的一個聯動可以同時被不同的用戶執行。例如,有三個車站A、B和C,在車站B有一個列車事故。中心調度操作員將看見一個按鈕閃爍，表示聯動事件發生。中心調度操作員可點擊按鈕顯示解決這個場景給他的指示。其中配置了三個步驟:

? 因為安全預防,操作車站B中的特定設備。

? 操作員打電話給警方,救護車和列車服務車輛。

? 操作員通過PA系統和PIS把事件以及可能的列車晚點信息告知車站A和車站C的乘客。

1.6 設備維護及網絡管理

1.6.1 設備維護系統

設備維護用來保存控制中心、車站和車輛段內各類基礎設備的電子版本的技術資料和維護歷史記錄,收集保存實時的現場設備運行狀態信息,統計設備運行時間和次數。系統可根據維修人員的要求,生成檢修工作票,建立各種檔案報表,采用自動或手動方式錄入數據。可進行定時和隨時打印。在指揮中心建立設備維護管理系統數據庫,實現數據錄入、修改、刪除、查詢等功能。設備維修管理系統功能結構如圖4所示。

圖4 設備維護管理系統結構圖

1.6.2 網絡管理系統

有軌電車綜合自動化平臺在控制中心配置集中的網絡管理系統,可管理綜合自動化平臺、PSCADA、FAS、PA、PIS、CCTV等網絡設備,支持TCP/IP(傳輸控制協議/因特網互聯協議)和SNMP(簡單網絡管理協議),負責對自動化平臺進行功能維護和網絡管理。可采用便攜式維護計算機對車站網絡進行維護。網絡管理系統能進行網絡管理、配置管理、網絡監控、故障報告、事件記錄、參數調整,以及創建、編輯和刪除數據庫等操作。網管維護人員對自動化平臺全線網絡組態和計算機設備進行管理,收集報警日志記錄,產生統計表,對整個平臺運行狀況進行圖形維護、數據庫管理維護、參數庫維護和新應用程序的開發等。

2 結語

本文探討了未來有軌電車建立以行車指揮為中心的綜合自動化平臺的設計方案。該平臺將建設成為集行車調度指揮和運營綜合監控技術為一體,以實現行車指揮、信息采集、傳輸、處理以及共享和聯動等為目標的新一代有軌電車中央級綜合自動化系統。并結合實際給出了具體的建設方案。

目前,蘇州高新區有軌電車1號線工程綜合監控集成、采購項目包含綜合監控(PSCADA、BAS、FAS)和通信(PA、PIS、CCTV、CLK)兩大主體功能,已初步具備了本文所探討的綜合自動化平臺方案的雛形。在今后的系統升級改造過程中,可逐步集成行車信號系統,并最終實現有軌電車綜合自動化平臺方案。

[1] 高毓才.公共交通的新星:低地板新型有軌電車及蘇州項目[J].建設機械技術與管理,2013(5):50.

[2] 郭廓.現代有軌電車中央行車指揮系統研究[D].北京:北京交通大學智能交通工程,2011:11.

[3] 閆彬.北京市軌道交通網絡化運營指揮系統建設研究[D].北京:北京交通大學電子與通信工程,2007:41.

[4] 林立.裴加富，鞏林玉，等.北京地鐵6號線行車綜合自動化系統的實現[J].城市軌道交通研究,2014(10):110.

Tram Integrated Automation Platform Scheme Based on Traffic Command

FEI Yang, LIN Xiaowei

The construction of a tram integrated automation platform scheme based on traffic command (TIAS) are described from structure design and interface design aspects. This scheme integrates the traffic management(TM), integrated supervision and control system (ISCS), device management system (DMS) and network management system (NMS) etc. into a unified platform, in order to achieve information exchange, resource sharing and efficient linkage between each system, and improve the tram service quality and service level for passengers. At present, the construction scheme has been gradually adopted on many operation tram lines.

tram; integrated automation platform; traffic command

U 492.2+2∶U 482.1

10.16037/j.1007-869x.2016.04.008

2014-11-12)