深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)方案研究

孟寒松

（深圳鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518000）

1 概述

根據(jù)深圳城際鐵路線網(wǎng)總體規(guī)劃，深圳地區(qū)將形成具有相當(dāng)規(guī)模的客運(yùn)鐵路網(wǎng)絡(luò)體系，因此需要對深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。目前國內(nèi)軌道交通主要使用適用于高鐵、城市軌道交通（地鐵）的調(diào)度指揮系統(tǒng)，但兩者因運(yùn)營模式和信號制式的不同，存在較大的差異。

目前，高速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)使用調(diào)度集中系統(tǒng)來實現(xiàn)行車指揮，調(diào)度集中系統(tǒng)具備列車計劃、調(diào)度命令、信號實時監(jiān)視、列車實時跟蹤、進(jìn)路自動控制等功能。中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱國鐵集團(tuán)）以調(diào)度集中系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在鐵路調(diào)度指揮專業(yè)的自動化和智能化方面進(jìn)行深入研究，頒布《智能調(diào)度集中系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（TJ/DW208-2019）[1]。目前，智能調(diào)度集中系統(tǒng)已在京沈、京張高鐵安裝應(yīng)用。

與此同時，城市軌道交通使用ATS系統(tǒng)來支持大客流交通運(yùn)營組織方式，具體包括列車進(jìn)路的控制、行車信息監(jiān)督、列車運(yùn)行圖/時刻表的管理，列車運(yùn)行的調(diào)整、列車運(yùn)用計劃及車輛管理，綜合監(jiān)控接口等功能。ATS系統(tǒng)通常按照線路獨立設(shè)置，目前對于線網(wǎng)級ATS，不同城市也進(jìn)行了一定的研究，但尚未有大規(guī)模應(yīng)用案例。

高速鐵路和城市軌道交通的調(diào)度指揮系統(tǒng)是針對各自服務(wù)對象產(chǎn)生的特定業(yè)務(wù)系統(tǒng)，符合高速鐵路和城市軌道交通不同的運(yùn)營需求。相比于高鐵調(diào)度指揮業(yè)務(wù)，城際鐵路運(yùn)營自身具有行車密度大、站間距離短、公交化運(yùn)營等特點。相比于城市軌道交通的調(diào)度指揮業(yè)務(wù)，城際鐵路運(yùn)營具有網(wǎng)絡(luò)化和互聯(lián)互通的特點。因此，本論文將對城際鐵路調(diào)度指揮需求進(jìn)行詳細(xì)分析，研究和設(shè)計適合城際鐵路運(yùn)營特點的調(diào)度指揮系統(tǒng)總體方案和架構(gòu)。

2 深圳城際鐵路運(yùn)營需求分析

根據(jù)深圳城際鐵路線網(wǎng)總體規(guī)劃，未來城際鐵路將形成網(wǎng)絡(luò)，并且與珠三角城際實現(xiàn)跨線運(yùn)行。同時，相比于國家鐵路，城際鐵路作為相鄰城都市圈、市域郊通勤客流進(jìn)入市區(qū)的交通方案，必須具備大運(yùn)量、安全、準(zhǔn)時、快捷的公交化運(yùn)營需求。對于深圳城際鐵路預(yù)期需求的詳細(xì)分析如下。

1）互聯(lián)互通運(yùn)營需求

城際鐵路調(diào)度系統(tǒng)互聯(lián)互通的運(yùn)營需求體現(xiàn)在如下3個層面：城際鐵路線網(wǎng)內(nèi)部各條線路必須滿足互聯(lián)互通的運(yùn)營要求；應(yīng)與周邊城市的城際鐵路實現(xiàn)列車的跨線運(yùn)行；需要預(yù)留和城市軌道交通的互聯(lián)互通功能。其中，國鐵集團(tuán)牽頭組織的調(diào)度集中系統(tǒng)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議等方面均采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足城際鐵路線網(wǎng)內(nèi)部以及與周邊城際鐵路互聯(lián)互通的要求。城市軌道交通目前對于互聯(lián)互通和線網(wǎng)級ATS系統(tǒng)的研究較多地聚焦在基礎(chǔ)信號設(shè)備層面[2]，城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)、城市軌道交通ATS系統(tǒng)的信息共享和互動需要進(jìn)一步探討。

2）公交化運(yùn)營需求

城際鐵路相比于高速鐵路，具有站間距離較短、車站人口密度高、列車種類單一的特點，列車運(yùn)行具有小編組、高密度、追蹤間隔短的運(yùn)營特點[3]，因此城際鐵路必然要具備大密度、公交化運(yùn)營的需求。目前調(diào)度集中系統(tǒng)針對高鐵、國鐵運(yùn)營的城際鐵路實現(xiàn)了一定程度的優(yōu)化，但如果車流密度進(jìn)一步擴(kuò)大，逐步達(dá)到城市軌道交通的公交化程度，則調(diào)度集中系統(tǒng)針對公交化運(yùn)營還需要進(jìn)一步進(jìn)行自動化和智能化的提升，以降低調(diào)度人員的工作強(qiáng)度。

3）運(yùn)營環(huán)境下的聯(lián)動需求

城際鐵路列車在市區(qū)范圍內(nèi)將有大量線路于隧道內(nèi)運(yùn)行，在面對水患、火災(zāi)、恐襲等特定的運(yùn)行環(huán)境時將會帶來新的運(yùn)營需求，BAS、FAS、CCTV等信息的采集和控制通常由機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行。因與旅客感受和行車安全緊密相關(guān)，應(yīng)參考城市軌道交通的TIAS方案，城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)與機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)間實現(xiàn)聯(lián)動功能，提高行車指揮調(diào)度效率與災(zāi)害及故障模式下的自動化處理能力。

4）以行車為核心的崗位優(yōu)化需求

國家鐵路專業(yè)分工極為細(xì)致，調(diào)度指揮崗位包括了行車調(diào)度、電力調(diào)度、計劃調(diào)度、施工調(diào)度、客運(yùn)調(diào)度、動車調(diào)度、綜控調(diào)度等。深圳城際鐵路客運(yùn)組織和管理模式接近于城市軌道交通，因此應(yīng)在確保列車安全、高效運(yùn)行的前提下，以城市軌道交通崗位設(shè)置模式為基礎(chǔ)，借鑒高鐵相關(guān)崗位設(shè)置的優(yōu)點，實現(xiàn)人力資源布局的優(yōu)化。

3 深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)在完成各線內(nèi)部的運(yùn)營指揮的同時，還要對管轄范圍內(nèi)運(yùn)力資源進(jìn)行統(tǒng)一安排和調(diào)配，充分考慮線路間的相互協(xié)調(diào)配合，體現(xiàn)城際鐵路路網(wǎng)的綜合效益。因此，深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足如下目標(biāo)。

1）完整性

根據(jù)規(guī)劃，深圳城際鐵路是多條線路互聯(lián)互通形成的網(wǎng)絡(luò)，為充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和各線的運(yùn)輸能力，城市軌道按照線路設(shè)置的方式無法充分滿足深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的需求，應(yīng)采用整體系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計的方式保持調(diào)度指揮的完整性[4]。

2）一致性

調(diào)度指揮一致性是指鐵路調(diào)度指揮應(yīng)在鐵路全網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的計劃下實施，須對基本列車運(yùn)行計劃、動車組運(yùn)用和分配計劃等涉及全網(wǎng)運(yùn)輸組織的重要計劃實行集中統(tǒng)一編制和管理；須對全網(wǎng)調(diào)度實行集中統(tǒng)一管理，隨時掌握全網(wǎng)運(yùn)行情況，確保線網(wǎng)內(nèi)部各相關(guān)系統(tǒng)間的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，在特殊情況下及時調(diào)度各種資源，處理各類突發(fā)事件。

3）以行車為核心的調(diào)度管理

城際鐵路網(wǎng)以確保列車安全高效運(yùn)行為其運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)和準(zhǔn)則，因此與運(yùn)輸相關(guān)的電力調(diào)度、運(yùn)營調(diào)度、旅客信息服務(wù)和綜合維修等一切工作必須緊密圍繞行車調(diào)度為核心，確保列車能安全高效運(yùn)行，最大限度滿足旅客的出行要求。

4 深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)總體方案

基于運(yùn)營需求的分析，深圳城際鐵路調(diào)度指揮與高鐵相比，存在公交化運(yùn)營、運(yùn)營聯(lián)動和崗位優(yōu)化3方面的特性需求。與城市軌道交通相比，也存在著網(wǎng)絡(luò)化和互聯(lián)互通的特性需求。因此，本文基于高速鐵路智能調(diào)度集中系統(tǒng)，借鑒城市軌道交通調(diào)度指揮系統(tǒng)的優(yōu)點，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的融合和優(yōu)化，構(gòu)建以行車調(diào)度指揮為核心的一體化集成平臺，實現(xiàn)行車指揮、信號控制和機(jī)電控制的多專業(yè)協(xié)同，形成適用于深圳城際鐵路的調(diào)度指揮系統(tǒng)方案，整體方案架構(gòu)如圖1所示。

其中，實線框描述深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的構(gòu)成，虛線框描述深圳城際鐵路內(nèi)部調(diào)度指揮相關(guān)的外部系統(tǒng)和外部相關(guān)結(jié)構(gòu)。

1）深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)內(nèi)部主要分為調(diào)度指揮、運(yùn)輸管理、綜合監(jiān)控3項內(nèi)容，三者相互依存、相互作用。

以調(diào)度指揮為核心，實現(xiàn)深圳城際鐵路范圍內(nèi)的調(diào)度指揮主體功能。主要包括列車運(yùn)行監(jiān)視、車次號自動跟蹤、到發(fā)點自動采集、運(yùn)行圖管理、施工封鎖和限速緩行管理、調(diào)度命令、車站行車日志自動生成等基礎(chǔ)調(diào)度管理性功能。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實現(xiàn)車站信號設(shè)備的集中控制、列控指令的下達(dá)、列車進(jìn)路的按圖排路等自動控制功能[5],以及列車運(yùn)行自動調(diào)整、進(jìn)路和命令安全卡控、行車信息數(shù)據(jù)平臺等功能。

縱向從管理一體化角度，延展出對應(yīng)的運(yùn)輸管理信息化功能。目前國鐵采用的鐵路運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)TDMS包含計劃調(diào)度、機(jī)車調(diào)度、施工調(diào)度、客車調(diào)度、軍特調(diào)、貨調(diào)、動車管理、快運(yùn)調(diào)度（行包）、高鐵客運(yùn)計劃管理等功能，客貨運(yùn)業(yè)務(wù)相互交雜，無法直接適用于城際鐵路公交化運(yùn)行的需求。應(yīng)以城際鐵路運(yùn)輸管理和運(yùn)營模式為目標(biāo)針對性地進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)客流預(yù)測、客運(yùn)計劃、施工管理等功能。

橫向從控制一體化角度，集成對應(yīng)的綜合監(jiān)控功能，借鑒城市軌道交通TIAS方案[6]，以集成電力監(jiān)控和環(huán)控系統(tǒng)及互聯(lián)廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、屏蔽門等綜合監(jiān)控系統(tǒng)與信號的調(diào)度指揮系統(tǒng)組成的綜合性監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架。

2）深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)內(nèi)部接口

內(nèi)部接口是指在深圳城際鐵路范圍內(nèi)調(diào)度指揮系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的主要接口，可分為管理和控制兩大類別。

從管理角度，實現(xiàn)與AFC等設(shè)備的接口，獲取售票、客流進(jìn)出站等信息。

從控制角度，則分為信號控制和機(jī)電控制兩類。信號控制實現(xiàn)與聯(lián)鎖、列控等既有基礎(chǔ)信號系統(tǒng)的接口，信號系統(tǒng)為基本行車安全設(shè)備，接口應(yīng)保持獨立并采用鐵路行業(yè)既有標(biāo)準(zhǔn)；機(jī)電控制實現(xiàn)對PSCADA、FAS/BAS、PIS/PA、CCTV等機(jī)電設(shè)備的控顯功能，可采用接口方式與各系統(tǒng)接口、或者采用TIAS方案實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備深度集成模式的控制。

3）深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)外部接口

外部接口是指在深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)與城際鐵路外部系統(tǒng)的接口。

為了實現(xiàn)深圳城際鐵路列車向珠三角城際鐵路的跨線運(yùn)行，需要與珠三角調(diào)度指揮系統(tǒng)之間實現(xiàn)接口，應(yīng)采用國鐵各路局CTC系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議[7]。

預(yù)留深圳城際鐵路與地鐵線路之間的互聯(lián)互通，需要與地鐵調(diào)度指揮ATS系統(tǒng)間實現(xiàn)接口，可采用ATS互聯(lián)互通接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

深圳城際鐵路作為區(qū)域性軌道交通線網(wǎng)的重要組成部分，應(yīng)將相關(guān)的調(diào)度指揮信息共享至軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營控制中心(NOCC)，采用既有的數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

5 深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

深圳城際鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由中心機(jī)房設(shè)備、車站信號機(jī)械室設(shè)備、廣域和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息安全設(shè)備以及操作終端和各查詢終端構(gòu)成。物理位置上可分為中心子系統(tǒng)和車站子系統(tǒng)兩大部分，中心子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)和車站子系統(tǒng)相連。

1）中心子系統(tǒng)

中心子系統(tǒng)完成了調(diào)度指揮、運(yùn)輸管理和綜合監(jiān)控的主體功能，可分為中心機(jī)房設(shè)備和中心終端設(shè)備。

中心機(jī)房設(shè)備是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲的核心。中心機(jī)房設(shè)備由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、GPS時間服務(wù)器、接口服務(wù)器、系統(tǒng)維護(hù)終端、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、信息安全設(shè)備等組成[8]。其中應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)分別針對調(diào)度指揮、運(yùn)輸管理、綜合監(jiān)控設(shè)置獨立的應(yīng)用服務(wù)器；接口服務(wù)器也應(yīng)基于不同業(yè)務(wù)性質(zhì)的接口，綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性和投入產(chǎn)出等因素進(jìn)行合理設(shè)置。

終端設(shè)備應(yīng)視深圳城際鐵路調(diào)度指揮的崗位設(shè)置，如行車調(diào)度臺、值班主任臺、值班副主任臺、計劃臺、供電調(diào)度、動車調(diào)度、客調(diào)等進(jìn)行配置。并可支持崗位合并下的功能動態(tài)調(diào)配。

2）車站子系統(tǒng)

車站子系統(tǒng)主要完成站場信息獲取傳輸、車站作業(yè)管理、自動辦理進(jìn)路等功能，可分為信號機(jī)械室設(shè)備和車站終端設(shè)備。

信號機(jī)械室設(shè)備主要由自律機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和電源防雷設(shè)備組成。其中主要設(shè)備為自律機(jī)，是系統(tǒng)信息傳輸和控制指令輸出的核心部件。

車站終端設(shè)備主要包括車站值班員終端、信號員終端，并可視實際需求設(shè)定車站查詢終端設(shè)備。

6 結(jié)束語

因深圳城際鐵路運(yùn)營模式和調(diào)度指揮區(qū)別于高速鐵路和城市軌道交通，其調(diào)度指揮系統(tǒng)的建設(shè)必然無法直接照搬既有的模式，需要基于信號基礎(chǔ)系統(tǒng)方案，以安全性和可靠性為原則，最終實現(xiàn)城際鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)需求，提高運(yùn)輸生產(chǎn)效能。

本文僅以國鐵調(diào)度指揮系統(tǒng)為原型，引入城市軌道交通調(diào)度指揮系統(tǒng)的優(yōu)勢，結(jié)合深圳城際鐵路運(yùn)營模式和調(diào)度指揮需求分析，提出了總體方案和體系結(jié)構(gòu)，對于系統(tǒng)的詳細(xì)功能設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)和實施方案均需要進(jìn)一步深入研究。