編組站綜合自動化系統(tǒng)模擬技術(shù)研究

劉 青

編組站綜合自動化系統(tǒng)模擬技術(shù)研究

劉 青*

編組站綜合自動化模擬系統(tǒng)根據(jù)SAM系統(tǒng)的總體設(shè)計思想、系統(tǒng)架構(gòu),針對集中控制、聯(lián)鎖、駝峰、車輛跟蹤等主要功能,采用演繹法,利用經(jīng)驗的技術(shù)信息建模,設(shè)計搭建工程化的模擬系統(tǒng),建立編組站作業(yè)動態(tài)模擬模型。SAM系統(tǒng)借助模擬模型,采用離線建模方式進行系統(tǒng)測試,驗證系統(tǒng)的功能、性能等,提高系統(tǒng)的成熟度、可靠性。

編組站;綜合自動化;模擬仿真;測試

新一代編組站綜合自動化系統(tǒng)(SAM)體現(xiàn)了局-站一體化、管-控一體化的設(shè)計思想,利用現(xiàn)代管理科學(xué)理論,對生產(chǎn)過程、資源配置進行優(yōu)化整合,其建模包括運輸、電務(wù)、車輛、機務(wù)多方面的環(huán)節(jié),與眾多計算機子系統(tǒng)接口。編組站內(nèi)機車和車列的移動、不規(guī)則的時間空間位移、車輛走行性能、車重等,是非常復(fù)雜的物理過程的集合,接口間的連接、試驗、調(diào)試都需要大量的時間和現(xiàn)場數(shù)據(jù),脫離現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)的支持,很難貼近現(xiàn)場的實際需求。為了減少對運輸?shù)母蓴_,最好是在經(jīng)驗基礎(chǔ)上,以某些前提、原理和規(guī)則為出發(fā)點,通過數(shù)學(xué)邏輯推導(dǎo)來建立模型,在實驗室環(huán)境下完成模型檢驗,通過對真實系統(tǒng)的測試獲得數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)中包含著能反映真實系統(tǒng)本質(zhì)的信息,然后通過數(shù)據(jù)處理的方法,從中得出對真實系統(tǒng)規(guī)律性的描述。

SAM編組站綜合自動化模擬系統(tǒng)就是利用計算機仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、鐵路信號技術(shù)、信息技術(shù),實現(xiàn)編組站到、解、編、發(fā)各個生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的模擬,用于編組站綜合自動化新技術(shù)的開發(fā)研究;改進或完善系統(tǒng);為工程項目提供“工廠化”程序調(diào)試平臺,在系統(tǒng)到現(xiàn)場安裝調(diào)試前,進行系統(tǒng)測試聯(lián)調(diào),提高系統(tǒng)成熟度、可靠性。

1 模擬系統(tǒng)的主要功能

1.模擬實現(xiàn)編組站內(nèi)到達場、編尾、出發(fā)場的道岔、信號、軌道區(qū)段的聯(lián)鎖控制和編尾停車器的自動控制,接收編組站調(diào)度集中控制的進路命令,自動排列進路;自動接收調(diào)車鉤計劃,返回計劃執(zhí)行實績報告,可以提供進路、設(shè)備狀態(tài)等共享信息。

2.駝峰自動控制仿真。模擬實現(xiàn)駝峰溜放進路控制、溜放速度控制;推送、調(diào)車進路的集中聯(lián)鎖控制;與到達場和編發(fā)線尾部等相關(guān)車場聯(lián)鎖和照查;模擬實現(xiàn)機車遙控及調(diào)車機車安全監(jiān)控。

3.模擬實現(xiàn)路局與編組站信息交互。自動接收路局日班計劃、階段計劃、調(diào)度命令、運輸生產(chǎn)指標(biāo)、承認車、階段裝卸計劃;自動接收和發(fā)送列車預(yù)確報、列車到發(fā)報點;自動上報計劃執(zhí)行情況、請求車、運非轉(zhuǎn)換和裝卸作業(yè)情況、實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)、18點統(tǒng)計報告等等。

4.模擬實現(xiàn)自動編制調(diào)車鉤計劃,掌控計劃的執(zhí)行,如解體鉤計劃、編組鉤計劃、取送車計劃、調(diào)機使用計劃、本務(wù)機車出入庫計劃;提供人工確認、人工干預(yù)、計算機輔助編制調(diào)車鉤計劃的手段;自動下達調(diào)車鉤計劃,掌控計劃的執(zhí)行。

5.模擬實現(xiàn)自動編制、調(diào)整車站階段計劃,自動鋪畫車站技術(shù)作業(yè)大表,掌控計劃的執(zhí)行。自動編制車站階段計劃,優(yōu)化到發(fā)線、編組線、調(diào)機、駝峰和牽出線使用;自動描繪技術(shù)作業(yè)大表的計劃線;計劃預(yù)演,推算和組織車流;現(xiàn)車管理;根據(jù)控制系統(tǒng)作業(yè)實績報告,自動描繪技術(shù)作業(yè)大表的實績線、自動調(diào)整車站階段計劃;提供人工確認、人工干預(yù)、計算機輔助編制階段計劃的手段;自動下達階段計劃,掌控編組站階段計劃的執(zhí)行。

6.模擬實現(xiàn)編組站調(diào)度集中控制。自動接收接發(fā)車計劃和調(diào)車鉤計劃;根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)實際情況,自動修改計劃的執(zhí)行順序;分解計劃執(zhí)行步驟,形成指令集,自動修改指令的執(zhí)行順序,支持計劃的平行、穿插執(zhí)行;形成進路的始終端命令,通過計算機聯(lián)鎖系統(tǒng),自動排列接發(fā)車和調(diào)車進路;提供人工干預(yù)的手段。

7.模擬實現(xiàn)機車、車輛實時自動跟蹤。對本務(wù)機車和調(diào)車機車的實時跟蹤管理,本務(wù)機車跟蹤到軌道區(qū)段;調(diào)車機車除軌道區(qū)段外,可顯示到前方調(diào)車信號機的距離。車輛跟蹤可提供進入編組站的每一輛貨車的實時位置,包括車型、車號、場別、股道號、順位(如果已掛在機車上則提供調(diào)機號和順位),以及該車的所有信息;自動核對到達、出發(fā)列車編組順序表;提供便捷的實時查詢手段;調(diào)車作業(yè)與鉤計劃發(fā)生偏差時自動告警;提供人工干預(yù)、修正的手段。

8.模擬實現(xiàn)到達與出發(fā)作業(yè)自動化。模擬對現(xiàn)場商檢、列檢、車號等作業(yè)過程的報告掌控。如核對車號、到達/出發(fā)列車編組順序表;利用車輛超限檢測服務(wù)器,模擬實現(xiàn)自動檢測超載、偏載、超限、車門關(guān)閉和施封狀況。

9.編組站調(diào)度表示。顯示編組站全貌的大屏幕電視幕墻;有關(guān)崗位的工作站或個人計算機有選擇地顯示各場、各咽喉區(qū)的局部圖像。顯示內(nèi)容:站場圖形、聯(lián)鎖和駝峰設(shè)備狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)、編組站作業(yè)狀況、機車車輛實時跟蹤信息、接發(fā)車情況、接發(fā)車及調(diào)車計劃、關(guān)鍵部位的視頻圖像、編組站關(guān)鍵性指標(biāo)的動態(tài)顯示等。

10.模擬編組站資源管理、運營決策支持。模擬查詢車站資源的運用情況;調(diào)度計劃、任務(wù)完成情況;運營指標(biāo)分析;潛在問題預(yù)警和報警;安全生產(chǎn)的決策支持。實現(xiàn)全站辦公自動化。

11.模擬貨運、貨場信息化管理。模擬貨運計劃受理與審批、承運受理、裝卸、到達交付、中轉(zhuǎn)配裝等各作業(yè)環(huán)節(jié)信息處理;貨運信息查詢、貨運營銷、貨運安全、統(tǒng)計、內(nèi)外勤、集裝箱等各項管理;圖形化貨場管理。

12.模擬編組站統(tǒng)計自動化。模擬自動報告列車到、發(fā)時間;自動動態(tài)統(tǒng)計作業(yè)量和各種運營指標(biāo);自動編制和上報各種報表。

13.編組站綜合數(shù)據(jù)庫管理。存儲編組站基礎(chǔ)信息、各種共享信息、計劃和控制的歷史數(shù)據(jù)。

2 模擬系統(tǒng)的實現(xiàn)

1.模擬信息處理結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1 模擬信息處理結(jié)構(gòu)圖

2.模擬車站信息管理系統(tǒng)。

模擬計劃系統(tǒng)發(fā)送車站各類作業(yè)計劃,包括接車計劃、發(fā)車計劃、解體鉤計劃、編組鉤計劃。模擬接收集中控制系統(tǒng)發(fā)來的異常處理請求信息,根據(jù)當(dāng)前的作業(yè)情況判別異常解決方法,并反饋給集中控制系統(tǒng)。

編組站信息管理系統(tǒng)根據(jù)路局調(diào)度下達的階段計劃,自動生成編組站的到達、解體、編組、出發(fā)、取送車、本務(wù)機等計劃;將計劃自動下達給集中控制系統(tǒng)并接收控制系統(tǒng)返回執(zhí)行的結(jié)果。根據(jù)計劃、作業(yè)實績等自動輔畫車站作業(yè)技術(shù)大表的計劃線和實績線。流程圖如圖2所示。

圖2 編組站信息管理系統(tǒng)模擬流程圖

3.集中控制的模擬。模擬編組站調(diào)度集中功能實現(xiàn)在站調(diào)樓內(nèi)對到、編、發(fā)各場的信號設(shè)備進行集中控制,對站內(nèi)各項作業(yè)直接指揮、管理;按預(yù)先編制的作業(yè)計劃和到達、出發(fā)、調(diào)車進程,通過聯(lián)鎖系統(tǒng)和駝峰控制系統(tǒng),自動控制進路的辦理,協(xié)調(diào)指揮和監(jiān)督各項作業(yè)的執(zhí)行。內(nèi)容包括:計劃接收;計劃執(zhí)行順序自動調(diào)整;站內(nèi)進路自動控制;進路選擇與進路沖突處理;調(diào)車機車集中調(diào)度與指揮和作業(yè)計劃執(zhí)行實績監(jiān)督。

4.駝峰自動控制的模擬。模擬駝峰調(diào)車作業(yè)全過程包括:推送、溜放、峰上和峰下調(diào)車;模擬全部現(xiàn)場設(shè)備對自動化駝峰控制系統(tǒng)命令的響應(yīng)過程;根據(jù)人工設(shè)定,模擬全部現(xiàn)場設(shè)備故障,用于考核控制系統(tǒng)對設(shè)備故障的承受能力;根據(jù)人工設(shè)定,模擬作業(yè)過程的異常情況,用于考核控制系統(tǒng)對異常作業(yè)的適應(yīng)能力。

5.計算機聯(lián)鎖的模擬。模擬計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口通信協(xié)議;模擬計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)碼位信息表;模擬執(zhí)行集中控制系統(tǒng)向計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送的控制命令。按照進程控制模塊的模擬命令,產(chǎn)生編組站內(nèi)列車走行的計算機聯(lián)鎖模擬數(shù)據(jù),同時完成機車的走行模擬。

6.全站行車的模擬。根據(jù)集中控制模擬命令生成的進路信息,生成該條進路在編組站內(nèi)的股道占用、出清的模擬命令,綜合考慮機車走行速度、車列長度、作業(yè)類型等因素,確定模擬命令的下達時間,適時的下達給計算機聯(lián)鎖模擬系統(tǒng)、駝峰模擬系統(tǒng)執(zhí)行。根據(jù)模擬的進路、編組站作業(yè)計劃等內(nèi)容,確定本務(wù)機車在編組站的生成、走行與離開等動作,同時模擬機車在站內(nèi)的位置。根據(jù)模擬的進路,確定調(diào)車機車在編組站的走行速度、方向、位置等。

7.機車、車輛實時跟蹤的模擬。根據(jù)全站行車模擬系統(tǒng)所模擬的站內(nèi)作業(yè)情況,結(jié)合作業(yè)計劃、確報信息,模擬提供車輛信息、股道存車、作業(yè)完成反饋等。

3 結(jié)論與展望

新一代編組站綜合自動化系統(tǒng)(SAM)借助模擬系統(tǒng),建立了現(xiàn)場人員的技術(shù)交流平臺,不但緊密結(jié)合編組站實際作業(yè)現(xiàn)場,而且通過現(xiàn)場人員的交流,獲取了現(xiàn)場作業(yè)需求、異常處理方法,不斷的完善SAM系統(tǒng)的功能,提高SAM系統(tǒng)的自動化程度,以提高編組站綜合改編能力,壓縮貨車中停時間,提高編組站的管理水平。

作為目前國內(nèi)最大的編組站站改工程——新豐鎮(zhèn)編組站SAM系統(tǒng)實施過程中,就是借助了模擬系統(tǒng),采用離線建模方式進行系統(tǒng)測試,驗證系統(tǒng)的功能、性能、自動化程度等,提高系統(tǒng)的成熟度、可靠性;并且根據(jù)站改過程中不同的運輸組織模式逐一進行SAM系統(tǒng)的功能測試、作業(yè)人員培訓(xùn),保證了在隴海線繁忙干線環(huán)境下,新豐鎮(zhèn)編組站改造工程安全、可靠地分步實施。

[1] 朱廣劼,編組站綜合自動化系統(tǒng)研究[J].鐵路計算機應(yīng)用,2007,16(6):16-18.

[2] 王秀娟,調(diào)度集中體系結(jié)構(gòu)的研究[J].鐵道通信信號,2009,45(4):27-29.

[3] 陳東,吳柏青,高四維,編組站智能調(diào)度指揮系統(tǒng)的構(gòu)建及實現(xiàn)[J].鐵道運輸與經(jīng)濟,2008,30(4)34:37.

[4] 周望梅,編組站自動化智能過程控制[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息,2004,4(4)91:94.

[5] 陳剛,張殿業(yè),楊京帥,鐵路編組站運營仿真系統(tǒng)研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟,2005,25(5):51-54.

[6] 王建英,鐵路行車調(diào)度指揮仿真系統(tǒng)[J].中國鐵道科學(xué),2007,28(5):110-116.

Based on the overall design and system architecture of the SAM systems,a dynamic engineering simulation modelofmarshaling yard operationswasbuiltbyusing reduction modeling and experienced technical information modeling of centralized control,interlocking,hump,vehicle tracking,and other major features.The simulation system of synthetic automation ofmarshalling yard adop ted a offlinemodel to conductsystem test in verifying the functionality and performance for the purpose of increasing thematurity and reliability of the system.

Marshalling yard;Synthetic automation;Simulation,Testing

*中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所 工程師,100081 北京

2011-01-21

(責(zé)任編輯:張利)