新建武漢北編組站綜合集成自動化系統(tǒng)

趙文武

（陜西鐵路工程職業(yè)技術學院，助教，陜西 渭南 714000）

武漢鐵路樞紐位于京廣通道和滬漢蓉沿江經(jīng)濟帶“十”字形的交叉點上，現(xiàn)為銜接京廣、武九、漢丹、麻武4條鐵路干線、一江相隔的客貨順列式十字形樞紐。隨著京廣客運專線、滬漢蓉快速客運通道及漢丹線增建二線的引入，將形成“客貨分線、徑路順暢、能力強大、機動靈活”的特大型環(huán)形鐵路樞紐。

為緩解日漸增加的鐵路貨運帶來的壓力，并提高鐵路樞紐的運輸能力，提高編組站的自動化程度就變得十分必要。武漢北編組站綜合集成自動化系統(tǒng) CIPS（Computer Integrated Process System）的核心是編組站信息化的重構，從全面性、一體化、動態(tài)性、實時性、自動化等方面，對編組站信息化重新定位、規(guī)劃、分析、設計與實施，從而實現(xiàn)編組站高度綜合自動化的目的。

1 武漢北編組站概述

2009年5月18日，全國規(guī)模最大、現(xiàn)代化程度最高的武漢北編組站建成并試運營。武漢北編組站采用雙向三級七場站型布置，上下行系統(tǒng)均一次建成三級三場，2個調車場間設交換場。日辦理車最初為1.17萬輛，現(xiàn)在辦理車為2.1萬輛，設計最終目標高峰期可達3萬輛。目前上行駝峰解體車列白天約45列、晚上約55列。該工程除新建雙向三級七場站場工程外，還改建與武漢北編組站銜接的京廣線、麻漢聯(lián)絡線、陽邏電廠專用線；新建京廣線和麻漢線上下行貨車到達線及發(fā)車線、上行環(huán)發(fā)線、武康上下行聯(lián)絡線及各場間聯(lián)絡線；新建武漢北機務段及派駐機車折返段、站修所、整倒裝線、軍用站臺等，同步建設南湖—大花嶺聯(lián)絡線。武漢北編組站站坪長7 km，占地約4.5 km2，最終設到發(fā)線68條，上下行調車場各設調車線48條，全站設道岔677組[1]。

編組站采用先進的四推雙溜自動化駝峰和點連式兩級間隔制動位，即一級車場采用制動位減速器加減速頂調速系統(tǒng)，編尾采用內撐式可控停車器，配合先進的控制技術，實現(xiàn)了整個解體作業(yè)推峰、溜放的自動化，溜放車輛速度的可控化及車輛連掛的安全性和高連掛率。該編組站運用了編組站綜合集成自動化系統(tǒng)CIPS、鐵路專用移動通信系統(tǒng)GSM-R及車輛安全動態(tài)檢測等先進技術，設計理念新，自動化程度高，實現(xiàn)了編組站運輸組織決策智能化、指揮數(shù)字化和執(zhí)行自動化。

2 系統(tǒng)結構及組成

CIPS系統(tǒng)由聯(lián)鎖自動化子系統(tǒng)、駝峰自動化子系統(tǒng)、停車器控制子系統(tǒng)，調機自動化子系統(tǒng)以及信號監(jiān)測子系統(tǒng)組成。所有控制子系統(tǒng)在CIPS環(huán)境下，通過綜合管理系統(tǒng)的共享平臺進行豐富的信息交互，以及執(zhí)行結果反饋，實現(xiàn)了武漢北編組站作業(yè)的全面自動化及高效化，系統(tǒng)運行至今，一直都很穩(wěn)定。

2.1 聯(lián)鎖子系統(tǒng) 聯(lián)鎖子系統(tǒng)采用125 Mb/s安全局域網(wǎng)互連的DS6-K5B區(qū)域集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，上下行到達場和上下行出發(fā)場編尾各1套DS6-K 5B聯(lián)鎖子系統(tǒng)，交換場由下行出發(fā)場編尾聯(lián)鎖子系統(tǒng)控制，并配置程序進路控制（PRC模塊）。PRC模塊根據(jù)管理分系統(tǒng)提供的指令集向聯(lián)鎖裝置發(fā)送辦理進路的控制命令并接收聯(lián)鎖裝置的表示信息后，向管理分系統(tǒng)反饋指令的執(zhí)行情況。在編組站CIPS環(huán)境下，基于各車場的本地操縱被取消，聯(lián)鎖機集中到站調樓控制中心，聯(lián)鎖控制由調度大廳集中完成，各個場只設置了聯(lián)鎖設備的電子終端。聯(lián)鎖機與電子終端之間通過光纖傳遞各種信息，來實現(xiàn)武漢北站各場之間行車作業(yè)的辦理。

2.2 駝峰自動化子系統(tǒng) 駝峰自動化子系統(tǒng)采用TW-2型駝峰自動化系統(tǒng)，編組站采用先進的四推雙溜自動化駝峰和點連式兩級間隔制動位。武漢北TW-2系統(tǒng)實現(xiàn)從CIPS綜合管理系統(tǒng)自動獲取比解體作業(yè)計劃內容更豐富的駝峰指令集，實現(xiàn)推峰機車自動推峰及推送進路、鉤車溜放進路自動排列和鉤車溜放速度自動控制，使溜放鉤車在調車線上安全連掛。TW-2系統(tǒng)在執(zhí)行調度指令的同時，將執(zhí)行結果和執(zhí)行中遇到的異常情況，尤其是影響現(xiàn)車的控制結果及時反饋給CIPS綜合管理系統(tǒng)[2]。

TW-2系統(tǒng)在CIPS環(huán)境下，設有CIPS自動模式、CIPS維修模式和TW-2站控模式。

2.3 停車器自動控制子系統(tǒng) 武漢北編組站調車場分別設置了96股道停車器設備。上下行停車器控制均采用TWT型駝峰尾部停車器自動控制系統(tǒng)，并與武漢北編組站綜合集成自動化系統(tǒng)進行有機融合。停車器控制子系統(tǒng)通過管理系統(tǒng)局域網(wǎng)從中心數(shù)據(jù)庫中獲取尾部和頭部的調車計劃和執(zhí)行情況，并直接獲取是否越區(qū)及作業(yè)方法（取送、單溜、連溜）的信息，通過解析計劃和確定計劃的執(zhí)行步驟來確定停車器輸出，并將控制結果反饋給CIPS綜合管理系統(tǒng)。在CIPS環(huán)境下，停車器的控制全部集中在站調樓，因此現(xiàn)場不設手動應急盤。在自控模式下，車站值班員可通過調度大廳的微機聯(lián)鎖子系統(tǒng)控顯機屏幕，觀察停車器的作業(yè)狀態(tài)并進行人工干預。在站控模式下，停車器子系統(tǒng)將不再接收來自CIPS綜合管理系統(tǒng)向停車器子系統(tǒng)下發(fā)的調度指令集，而是根據(jù)采集到的作業(yè)信息，自行對停車器的制動、緩解時機進行判斷。

2.4 調機自動化子系統(tǒng) 調機自動化子系統(tǒng)采用BDZ型編組站調機自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)集推峰機車信號、推峰機車速度控制、調車作業(yè)信息（包括進路、地面信號和調車計劃等）車上顯示、平面調車遙控作業(yè)、調車作業(yè)過程監(jiān)控以及安全防護等功能為一體。該系統(tǒng)采用調機的地面服務系統(tǒng)通過CIPS的無線局域網(wǎng)絡AP設備與調機的車載系統(tǒng)以及上層的CIPS系統(tǒng)進行信息交互傳遞，將獲取、記錄到的各個場全部調機信息，通過工作站和綜合表示墻的圖形界面，實時反映給調度指揮人員，從而高效地實現(xiàn)編組站內的調車、解體、編組、摘掛和取送等各種作業(yè)[2]。

2.5 電務監(jiān)測子系統(tǒng) 武漢北編組站電務監(jiān)測子系統(tǒng)采用TJWX-2006版監(jiān)測系統(tǒng)，各場均設有微機監(jiān)測站機，站調樓設有微機監(jiān)測終端，主要實現(xiàn)對現(xiàn)場信號設備的模擬量和開關量等信息的采集，并監(jiān)測信號設備的運行狀態(tài)。值班人員通過對微機監(jiān)測的分析，及時發(fā)現(xiàn)信號設備隱患，從而更好地指導現(xiàn)場進行信號設備的維修，有效地確保了武漢北編組站信號設備運行的穩(wěn)定[2]。

3 系統(tǒng)功能

3.1 CIPS環(huán)境下的主要作業(yè)流程 在CIPS環(huán)境下的主要作業(yè)流程：有接車、機車入庫、達到作業(yè)、解體、集結、編組、出段、出發(fā)作業(yè)、發(fā)車、運站-管理、班計劃管理、統(tǒng)計報告。CIPS自動接收鐵路局調度所行調下達的階段計劃，并根據(jù)到達場占線情況自動決策接車場線，并提前自動辦理接車進路。接車結束后，CIPS自動向機務段發(fā)出入段申請，自動下發(fā)機車入庫指令，最后還可以自動生成報表。上述從接車到生成統(tǒng)計報表一系列作業(yè)流程都是CIPS自動完成，并且在每一環(huán)節(jié)，值班員都可以干預。

CIPS系統(tǒng)的運用，大量的自動化和信息化功能在許多方面可以用機器代替人工作業(yè)，人工參與生產的工作量銳減，因此，CIPS系統(tǒng)較傳統(tǒng)的管理流程有了很大的突破。它取消了到達外勤車號員，取消了頭尾部調車區(qū)長，減少了駝峰作業(yè)員，取消信號員并減少了值班員，還減少了調度員和報告員。

3.2 信息化共用 CIPS將車務、機務、電務、車輛部門的信息匯總在一起，結合人性化、綜合化、圖形化界面風格建立對應關系，以實現(xiàn)信息共享和信息綜合。實現(xiàn)信息共享后，各個部門在查看到自己崗位信息的同時，也清楚其他工種的相互配合情況。同內容的信息絕對避免重復錄入，所有崗位的操作均大大簡化，也防止了不一致造成的差錯。在車務系統(tǒng)內部，行車、調車、貨檢、車號、列尾等工種的信息也采取相同的整合手段。在這種情況下，TM IS和TDCS的概念在武漢北編組站已不復存在，沒有了這道界限，消除了行車與調車之間的信息隔閡，用戶真正體會到了一個統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)帶來的好處。

調度大廳的多功能站場表示，不僅能顯示本站、相鄰站與區(qū)間的信號設備狀態(tài)，還有實際現(xiàn)車、列車車次、本務機掛頭、停車器、脫軌器等信息，以及調車機走行位置與方向信息，大廳所有人員均能對當前全站作業(yè)工況一目了然。

3.3 運輸管理 CIPS設計模型分為控制、監(jiān)控、調度、決策與管理5個層次。作為金字塔“塔尖”的管理層具有許多實用功能，可為運輸生產管理提供強有力的支持。

3.3.1 運輸生產實時分析 CIPS提供實時綜合指標與分析功能，可用其指導運輸生產，所設定的指標有保有量、老牌車、重點車、折角車、集結車、各車場占線時間、各車場占線數(shù)、待卸/已卸車、已裝車、階段中時、階段停時、階段辦理列/輛數(shù)、階段解/編列數(shù)、階段正點率、階段查定能力等。其顯示的數(shù)值可根據(jù)預警值改變顏色，還可用詳細展開聚焦到具體細節(jié)上，并可用曲線、棒圖等描述其發(fā)展趨勢，可為管理者及時、及早發(fā)現(xiàn)運輸生產的偏離，準確抓住生產薄弱環(huán)節(jié)，快速調配與組織運輸資源提供綜合評定數(shù)據(jù)。

3.3.2 班生產分析 CIPS采用信息集成手段建有強大基礎數(shù)據(jù)平臺，可以按照車站職能管理部門、專管人員的需要提供多種維度的統(tǒng)計與分析資料，即站段報表。研發(fā)單位自開通以來，按照車站提出的分析數(shù)據(jù)需求做了大量工作，解決了包括運技報-10和運站報-12在內的各種自動報表，還有大量車站自定義報表，目前該項工作還在不斷向縱深推進。

3.3.3 專題分析 除綜合分析外，CIPS還可結合自身特點提供有深度的專題組合分析。如中時分析，CIPS本身按照號碼制計算車輛在編組站的停留時間，在此基礎上，還能夠進一步按車流組號分別計算中時，直接突出影響綜合中時的車流，分析單項原因，突顯站內集結時間對中時影響程度，便于有針對性地采取措施。同時，還能夠以班為階段計算中時，反映班時間段內到達、出發(fā)與積留車輛的停留時間，為車站考核與促進調度工作提供定量數(shù)據(jù)。此外，CIPS還能夠將站內或離站車輛中影響車輛小時數(shù)較突出的車輛，即“老牌車”單獨提取出來，并跟蹤車輛在站內移動時間與地點軌跡，進一步調查其滯留原因，總結歸納指導調車工作。

3.3.4 情景再現(xiàn) CIPS具有針對所有管理、調度、監(jiān)控界面的記錄與還原回放功能，回放數(shù)據(jù)可以下載到客戶端本地保存與播放?；胤艃热莅ǘ喙δ苷緢霰硎?、綜合行車表、技術作業(yè)大表、毛玻璃及指令表等，這些界面均能同步再現(xiàn)。該功能是運輸安全分析及運輸生產分析的強大工具。由于從多角度、全方位再現(xiàn)，所有生產過程的細節(jié)均可以暴露無遺。開通以來，該功能在追溯作業(yè)過程中的疑難問題方面發(fā)揮了關鍵性作用。

3.4 CIPS環(huán)境下的集中控制 全站大集中是CIPS在武漢北編組站運用的設計目標值，從運輸組織的角度看，集中不是簡單的位置集中，更重要的是功能集中、管理集中，圍繞同一個運輸生產過程，使分工不同的人員之間聯(lián)系更加緊密，不同作業(yè)之間的工序接續(xù)更加平滑，達到了“無縫鏈接”的程度。CIPS信息化首先為集中作出了重要貢獻，調度大廳的所有人員掌握的信息完全對稱，克服了過去分治情況下掌握信息不對稱、信息延誤、信息死角給運輸生產帶來的不利因素。

目前，電務在武漢北編組站設置了信號樓、站調樓、駝峰樓、南部信號、中部信號、北部信號、上行駝峰信號、下行駝峰信號、上行緩行器、下行緩行器10個工區(qū)，信號員工僅140人。在綜合信息化和人員減少、職責范圍相對擴大的背景下，面對新運輸生產模式，不僅聯(lián)系方便，而且減少了人員通信時間。

4 結束語

編組站CIPS建立在針對流程工業(yè)的計算機集成過程系統(tǒng)理論基礎之上，以信息集成為核心，綜合了管理技術、生產技術、信息技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術，實現(xiàn)了控制、調度管理、經(jīng)營、優(yōu)化、決策一體化，使整個“工廠”形成智能閉環(huán)系統(tǒng)，突出整體效益。以 CIPS 系統(tǒng)統(tǒng)領“到、編、發(fā)”、“機、輛、電、工”等各生產子系統(tǒng)及各工種，節(jié)約投資、提高效率，對后續(xù)編組站的設計有較強的指導性、示范性作用。

[1]彭文盛，吳若玉.武漢北編組站設計特點及技術創(chuàng)新[J].鐵道運輸與經(jīng)濟.2010，31（12）.

[2]沈新龍.武漢北編組站CIPS系統(tǒng)簡介及維護[J]，鐵路通信信號，2010（10）.

[3]鄒少文.貴陽南編組站綜合集成自動化系統(tǒng)工程設計特點[J]，中國鐵路，2009（12）.