全自動運(yùn)行系統(tǒng)行車調(diào)度指揮功能提升探討

鄧金柱

卡斯柯信號有限公司,廣東 深圳 518000

0 引言

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息通信技術(shù)的發(fā)展,全自動運(yùn)行系統(tǒng)在城市軌道交通建設(shè)中逐步被推廣,目前各大城市均有全自動運(yùn)行系統(tǒng)線路開通運(yùn)營,其安全性以及運(yùn)行效率均得到了極大的提升。同時(shí),國家加大智慧交通的發(fā)展力度,推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展,各廠家在城市軌道交通智能調(diào)度、智能車場、智能運(yùn)維等領(lǐng)域也加大了研發(fā)力度,推出更加智能的產(chǎn)品以適應(yīng)城市軌道交通運(yùn)營管理、維護(hù)管理更加智能化的需要。行車調(diào)度員是城市軌道交通中重要的角色,是維持軌道交通日常運(yùn)營的守護(hù)者、應(yīng)對運(yùn)營突發(fā)事件的指揮員,行車調(diào)度員應(yīng)急處置能力的高低將直接影響到恢復(fù)正常運(yùn)營秩序的快慢。行車調(diào)度指揮控制系統(tǒng)作為軌道交通列車控制的上層環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)管理、監(jiān)督、協(xié)調(diào)、控制列車的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對軌道交通運(yùn)輸?shù)淖詣踊芾砗椭悄芑{(diào)度功能[1],它的重要性不言而喻,配置一套實(shí)用的行車調(diào)度指揮系統(tǒng),可通過智能化系統(tǒng)輔助行車調(diào)度進(jìn)行決策[2],是城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢。本文結(jié)合深圳地鐵16號線的智能運(yùn)控系統(tǒng),從全自動運(yùn)行系統(tǒng)的需求變化、智能運(yùn)控系統(tǒng)接口、功能提升等方面闡述部署智能運(yùn)控系統(tǒng)的必要性、系統(tǒng)的接口架構(gòu)以及智能系統(tǒng)在行車調(diào)度員日常運(yùn)營指揮中發(fā)揮的作用。

1 現(xiàn)狀分析

行車調(diào)度員在城市軌道交通線路上的重要性決定了需要獲取更多運(yùn)營相關(guān)的信息,如車輛運(yùn)行狀態(tài)、信號設(shè)備工作狀態(tài)、各專業(yè)系統(tǒng)故障報(bào)警信息等。當(dāng)前,各城市軌道交通線路在建設(shè)時(shí)為滿足行車調(diào)度崗位的需求,會在行車調(diào)度席位上配置各系統(tǒng)的控制及監(jiān)視設(shè)備。如圖1所示,ATS工作站提供信號設(shè)備狀態(tài)及信號設(shè)備控制,ISCS工作站提供行車調(diào)度員綜合監(jiān)控相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息,CCTV工作站提供相關(guān)區(qū)域視頻監(jiān)控信息,無線列調(diào)臺可讓行車調(diào)度員與車上進(jìn)行通話。上述系統(tǒng)間各自獨(dú)立,信息分離,行車調(diào)度員需要獲取相關(guān)信息或操作時(shí),需要在不同的系統(tǒng)上進(jìn)行操作。系統(tǒng)的獨(dú)立及信息的分散性,不利于實(shí)現(xiàn)信息的高效共享,增加了調(diào)度指揮的難度,同時(shí)調(diào)度指揮效率低[3]。目前國內(nèi)的建設(shè)方、運(yùn)營方也意識到了分離系統(tǒng)的局限性,于是各地鐵公司提出了相應(yīng)的需求,要建設(shè)信息更集中、功能更強(qiáng)大的系統(tǒng)[4],以期能提升行車調(diào)度指揮效能。

圖1 行車調(diào)度席位工作站配置

2 行車調(diào)度需求變化

隨著全自動運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用,傳統(tǒng)的行車控制模式發(fā)生了改變,由“中心調(diào)度—司機(jī)—列車”的間接控制變化為“中心調(diào)度—列車”的直接控制,因而對行車調(diào)度員的崗位職能帶來了新的變化。

1)全面負(fù)責(zé)行車監(jiān)控。全自動運(yùn)行系統(tǒng)無司機(jī)參與,行車的控制由系統(tǒng)及控制中心行車調(diào)度員負(fù)責(zé)。列車的休眠、喚醒、自檢、運(yùn)行、停站及開關(guān)門均在行車調(diào)度員的監(jiān)督下由系統(tǒng)自動完成,行車調(diào)度員需要時(shí)刻關(guān)注列車的狀態(tài)及行車密切相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)信息,以確保運(yùn)營的正常。這就要求行車調(diào)度員能夠?qū)崟r(shí)快速獲取到各系統(tǒng)的相關(guān)信息,以判斷是否對行車的持續(xù)造成影響,得以快速介入行車控制。

2)快速應(yīng)對運(yùn)營故障。城市軌道交通以行車為中心,當(dāng)影響行車的故障發(fā)生后,需要快速應(yīng)對處置,盡可能以最短時(shí)間恢復(fù)行車。全自動運(yùn)行系統(tǒng)在設(shè)備的可靠性上得到大幅提升,極大程度上保障了運(yùn)營,但設(shè)備的故障無法完全避免,當(dāng)出現(xiàn)影響行車的設(shè)備故障,行車調(diào)度員需要快速獲取故障信息以及對故障進(jìn)行及時(shí)有效的應(yīng)對,避免故障影響擴(kuò)大化。當(dāng)前,故障處置更多依賴的是人的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)的豐富程度決定了影響的范圍大小,這顯然不利于快速處置運(yùn)營發(fā)生的故障情況。

3)全自動運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)營場景更加精細(xì)化、復(fù)雜化,使行車調(diào)度員的壓力隨之增大。全自動運(yùn)行系統(tǒng)對運(yùn)營場景進(jìn)行了深度設(shè)計(jì),分為正常、故障、應(yīng)急3大類場景,正常場景下由信號系統(tǒng)控制列車按照計(jì)劃自動運(yùn)行[5]無需人工介入,故障、應(yīng)急場景發(fā)生后均需人員介入處置,而行車調(diào)度員在故障、應(yīng)急場景的處置中處于主導(dǎo)地位,因此,系統(tǒng)在應(yīng)對故障、應(yīng)急場景處置過程中,對提供相關(guān)場景流程處置指引的需求也相當(dāng)迫切。

4)行車調(diào)度管理范圍擴(kuò)大,全自動車場納入與正線一體化管理作為全自動運(yùn)行系統(tǒng)線路的建設(shè)需求被提出,車場內(nèi)作業(yè)類型多,作業(yè)內(nèi)容復(fù)雜,給行車調(diào)度進(jìn)一步增加了指揮管理的難度。

基于上述需求變化,行車指揮控制系統(tǒng)需要有進(jìn)一步的提升方可滿足全自動運(yùn)行系統(tǒng)行車調(diào)度員應(yīng)對日益復(fù)雜的運(yùn)營作業(yè)的需要。該系統(tǒng)需要更加智能化,以系統(tǒng)智能決策代替人工判斷,以系統(tǒng)自動取代人工手動,降低人員工作壓力;需要實(shí)現(xiàn)各專業(yè)信息融合,提升行車調(diào)度信息掌握的全面性以及實(shí)時(shí)性;需要具備智能分析指引,提升故障處理的時(shí)效性,盡可能降低故障對運(yùn)營的影響。基于此,服務(wù)于行車調(diào)度員的智能運(yùn)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

3 智能運(yùn)控系統(tǒng)接口

信號系統(tǒng)是面向行車調(diào)度指揮控制的關(guān)鍵系統(tǒng),基于用戶需求,提供智能運(yùn)控系統(tǒng),著力于全方位提升行車調(diào)度員的行車指揮能力,從容應(yīng)對日常運(yùn)營的各種情況。智能運(yùn)控系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)通過接口來完成信息的交互。智能運(yùn)控系統(tǒng)接口示意圖如圖2所示。

圖2 智能運(yùn)控系統(tǒng)接口示意圖

3.1 智能運(yùn)控系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)統(tǒng)一通過與綜合監(jiān)控系統(tǒng)獲取相關(guān)專業(yè)影響行車相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)及告警信息。如與PSCADA系統(tǒng)相關(guān)的全線接觸網(wǎng)電壓電流信息,與BAS系統(tǒng)相關(guān)的隧道風(fēng)機(jī)、區(qū)間水位等狀態(tài)及告警信息以及與FAS系統(tǒng)相關(guān)的火災(zāi)信息,與站臺門系統(tǒng)相關(guān)的滑動門開關(guān)狀態(tài)及相關(guān)告警信息等。

3.2 智能運(yùn)控系統(tǒng)與CCTV系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與CCTV系統(tǒng)接口獲取與行車相關(guān)的視頻信息,包括車站視頻、車輛段/停車場視頻、車載視頻、區(qū)間視頻,滿足行車調(diào)度人工視頻調(diào)閱功能需求,同時(shí)實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行場景下在行調(diào)席位的手動/自動推圖的功能需求。

3.3 智能運(yùn)控與車輛系統(tǒng)接口

全自動運(yùn)行系統(tǒng)對車輛的監(jiān)控已由司機(jī)室轉(zhuǎn)移至調(diào)度中心,為匹配中心業(yè)務(wù)需求,增設(shè)了車輛調(diào)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)車輛信息落地及中心遠(yuǎn)程對車輛的集中監(jiān)控[6]。智能運(yùn)控系統(tǒng)直接與車輛調(diào)系統(tǒng)接口,獲取車輛的狀態(tài)及設(shè)備故障告警信息,同時(shí)通過車輛調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能,如遠(yuǎn)程開關(guān)照明控制等。

3.4 智能運(yùn)控系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)接口獲取車站進(jìn)出站實(shí)時(shí)客流、歷史客流信息,通過客流評估,優(yōu)化運(yùn)行圖繪制,提升運(yùn)能。

3.5 智能運(yùn)控系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)接口,獲取ATS系統(tǒng)的站場設(shè)備、運(yùn)行圖等信息,完成智能運(yùn)控面向行車調(diào)度的行車主界面,行車調(diào)度員可通過行車主界面實(shí)現(xiàn)對信號設(shè)備的控制,可通過運(yùn)行圖界面對運(yùn)行圖進(jìn)行調(diào)閱及編輯工作。

4 智能運(yùn)控系統(tǒng)功能提升分析

智能運(yùn)控系統(tǒng)根據(jù)它的需求定位進(jìn)行針對性的功能開發(fā),使行車調(diào)度員在應(yīng)對全自動運(yùn)行系統(tǒng)線路更加復(fù)雜的運(yùn)營狀況,較傳統(tǒng)的控制指揮系統(tǒng),有著更大的功能優(yōu)勢。

1)多專業(yè)融合的人機(jī)界面解決行車調(diào)度指揮系統(tǒng)信息單一的問題。傳統(tǒng)的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)僅包含信號信息,當(dāng)其他相關(guān)專業(yè)(如站臺門、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等)出現(xiàn)異常情況,行車調(diào)度需要從其他調(diào)度崗位處進(jìn)行了解,然后才能判斷是否影響到行車,到最終介入行車調(diào)度指揮處理,此流程下來會消耗一定的時(shí)間,不利于確保運(yùn)行計(jì)劃的兌現(xiàn)。智能運(yùn)控系統(tǒng)融合各專業(yè)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)及告警信息,提升了行車調(diào)度員掌握運(yùn)營關(guān)鍵信息的時(shí)效性,從而進(jìn)一步提升了行車調(diào)度指揮保障運(yùn)行計(jì)劃兌現(xiàn)的能力。

2)場景聯(lián)動智能化。全自動運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)營場景復(fù)雜,同時(shí)因?yàn)樗緳C(jī)不參與行車控制,行車調(diào)度員承擔(dān)的壓力更大。為了減輕行車調(diào)度員的壓力,智能運(yùn)控系統(tǒng)對相關(guān)全自動運(yùn)營場景進(jìn)行了智能化聯(lián)動設(shè)計(jì),可避免因人為原因處理不及時(shí)擴(kuò)大影響范圍。如供電臂上最大行駛列車數(shù)卡控聯(lián)動功能,因每個(gè)供電臂支持的最大牽引電流有其上限值,如果進(jìn)入同一供電臂的運(yùn)行列車過多,超出了供電臂的電流電壓的范圍,容易引起跳閘故障進(jìn)而中斷運(yùn)營,智能運(yùn)控系統(tǒng)根據(jù)牽引供電設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)格,計(jì)算出每個(gè)供電臂所能支持的列車數(shù),對進(jìn)入每個(gè)供電臂的列車進(jìn)行動態(tài)卡控。

3)提供故障處置指引功能。傳統(tǒng)的調(diào)度指揮系統(tǒng)無故障處置指引,當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí),依據(jù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理,會出現(xiàn)不同的人面對同一故障的處置方式并不統(tǒng)一、用時(shí)長短不一的情況。智能運(yùn)控系統(tǒng)引入故障處置指引模塊,以大數(shù)據(jù)方式導(dǎo)入各類故障并提供處置指引流程,當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)故障時(shí),行車調(diào)度可查詢相關(guān)故障指引流程進(jìn)行快速處置,有利于組織線路在最短時(shí)間恢復(fù)正常運(yùn)營。

4)結(jié)合線路各車站客流變化信息,引入全自動編圖功能。傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行圖編制主要靠人工規(guī)劃設(shè)計(jì),系統(tǒng)分析能力弱,編制過程耗費(fèi)時(shí)間長,因此日常運(yùn)營只能固定少數(shù)幾套運(yùn)行圖,無法根據(jù)不斷變化的客流進(jìn)行靈活調(diào)整[7]。智能運(yùn)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確地采集所有時(shí)段的運(yùn)營客流數(shù)據(jù),并精準(zhǔn)分析客流變化特征,提供最優(yōu)匹配客流需求的列車開行方案,然后通過智能分析和建模技術(shù),實(shí)現(xiàn)全日運(yùn)行圖的全自動編制功能,大幅壓縮制定新運(yùn)行圖的時(shí)間。

5)全自動車場協(xié)同智能化,按照不同的用戶需求,當(dāng)存在全自動車場劃分為中心管理時(shí),智能運(yùn)控系統(tǒng)針對車場提供智能化管理功能,提升列車在場段作業(yè)效率:依據(jù)正線運(yùn)行計(jì)劃、運(yùn)用列車狀態(tài)、檢修計(jì)劃等信息自動編制生成收發(fā)車計(jì)劃,收發(fā)車計(jì)劃編制完成后具備人工根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的情況;按計(jì)劃自動收發(fā)車,無需人工干預(yù);收發(fā)車提示功能,收發(fā)車時(shí)提前向調(diào)度人員進(jìn)行提示;全自動調(diào)車,系統(tǒng)可對調(diào)車作業(yè)進(jìn)行計(jì)劃管理,實(shí)現(xiàn)全自動調(diào)車;正線車場聯(lián)動,當(dāng)正線運(yùn)營計(jì)劃調(diào)整時(shí),系統(tǒng)自動完成收發(fā)車計(jì)劃、車場內(nèi)調(diào)車計(jì)劃、檢修計(jì)劃的更新,協(xié)同正線運(yùn)營。

總的來說,智能運(yùn)控系統(tǒng)提供了更強(qiáng)大的功能,協(xié)助行車調(diào)度員完成運(yùn)營的日常指揮、故障處理、突發(fā)事件處置等任務(wù)。

5 結(jié)束語

智能運(yùn)控系統(tǒng)在深圳地鐵16號線投入運(yùn)營以來,在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性上表現(xiàn)優(yōu)秀,受到用戶的高度認(rèn)可。一方面,智能運(yùn)控系統(tǒng)以行車指揮為核心,目的是解決運(yùn)營過程中行車調(diào)度員面臨的痛點(diǎn)問題,提升全自動運(yùn)行系統(tǒng)行車調(diào)度指揮效能;另一方面,受限于運(yùn)營場景的復(fù)雜性、設(shè)備故障的隨機(jī)性、需求變化的不確定性,智能運(yùn)控系統(tǒng)仍需要根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)踐情況進(jìn)行不斷完善,才能更好地滿足城市軌道交通全自動運(yùn)行系統(tǒng)行車調(diào)度實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營指揮的需求。