青藏線格拉段行車調(diào)度指揮系統(tǒng)解析

四朗卓嘎

摘 要:利用創(chuàng)新手段,將青藏線格拉段ITCS列控系統(tǒng)與分散自律CTC系統(tǒng)結(jié)合起來,充分發(fā)揮ITCS系統(tǒng)先進(jìn)的列車控制作用,實(shí)現(xiàn)青藏線格拉段信號控制和列車調(diào)度的無逢銜接,在GSM－R的通信基礎(chǔ)上使用ITCS系統(tǒng)發(fā)揮最大效用。

關(guān)鍵詞:TDCSITCSGSM-RCTC鐵路信號

中圖分類號:TN974 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0018-02

1系統(tǒng)概況

青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)是卡斯柯信號有限公司北京分公司的新一代調(diào)度集中系統(tǒng)即分散自律調(diào)度集中系統(tǒng),是整個信號系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。它實(shí)現(xiàn)車站信號設(shè)備(信、聯(lián)、閉)狀態(tài)監(jiān)視,列車運(yùn)行位置跟蹤,車站進(jìn)路的自動控制以及調(diào)度中心列車運(yùn)行計劃的安排調(diào)整和實(shí)際運(yùn)行圖的自動生成。青藏線格拉段車站系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路控制和行車日志的自動生成,是以DMIS為平臺,以調(diào)度集中為核心,通過對鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮工作流程進(jìn)行優(yōu)化處理,實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸調(diào)度指揮的自動化、現(xiàn)代化。

青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)面向青藏鐵路路情,采用分散自律技術(shù),將列車運(yùn)行調(diào)整計劃下傳到各個車站自律機(jī)中自主執(zhí)行,科學(xué)合理地解決列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)在空間與時間上的沖突,實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)的集中控制。青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)既適用于所轄有人車站,也適用于所轄無人車站。青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)對車站實(shí)行控制時,車站的進(jìn)路和信號的聯(lián)鎖關(guān)系仍應(yīng)由車站聯(lián)鎖系統(tǒng)保證,ITCS系統(tǒng)控制下的車站由ITCS系統(tǒng)保證。系統(tǒng)和車站聯(lián)鎖的接口不影響車站聯(lián)鎖的安全性。調(diào)度中心應(yīng)用服務(wù)器與ITCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按照與GE公司達(dá)成的專用協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接,車站自律機(jī)按照串口設(shè)計,分別與ITCS車站的VHLC和RBC連接,其通信協(xié)議也為系統(tǒng)專用設(shè)計(Genisys/OWL協(xié)議)。青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)有分散自律模式和非常站控模式。分散自律模式是系統(tǒng)的正常工作模式;非常站控模式是指當(dāng)青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)設(shè)備故障或車站發(fā)現(xiàn)有危及行車安全的情況時,車站值班員可以使用非常站控按鈕,強(qiáng)行將該站的控制方式直接轉(zhuǎn)為站控的方式。調(diào)度中心具有對現(xiàn)場行車設(shè)備的人工直接控制功能。調(diào)度集中在運(yùn)輸組織形式上是調(diào)度員對列車(司機(jī))的直接指揮和調(diào)度管理,調(diào)度員和司機(jī)之間采用GSM-R通信手段。青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)具有上下統(tǒng)一的時鐘,時鐘源為調(diào)度中心安裝的ＧＰＳ授時儀。青藏線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)具備非常高的可靠性和可用性,系統(tǒng)的所有關(guān)鍵設(shè)備如服務(wù)器,交換機(jī),自律機(jī)等都采用雙機(jī)配置互為備用。

2研究內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方法

2.1 主要研究內(nèi)容

(1)根據(jù)《分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》,結(jié)合青藏線運(yùn)輸組織模式,研究開發(fā)和驗(yàn)證適合青藏鐵路特點(diǎn)的行車調(diào)度指揮系統(tǒng)功能。(2)驗(yàn)證自律控制系統(tǒng)對青藏高原高海拔和低溫環(huán)境的適應(yīng)性。(3)研究并驗(yàn)證遠(yuǎn)程智能維護(hù)、智能自愈的手段和方法。(4)研究并驗(yàn)證與ITCS信號系統(tǒng)的結(jié)合方法和安全通信模式,與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口。

2.2 實(shí)現(xiàn)方法

根據(jù)《分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》,結(jié)合青藏線格爾木－拉薩段運(yùn)輸組織模式,本系統(tǒng)側(cè)重研究并驗(yàn)證了以下功能。

(1)全景顯示功能:由20m的全景信息顯示屏＋驅(qū)動系統(tǒng)＋車次窗組成,反映調(diào)度區(qū)段內(nèi)及相鄰調(diào)度區(qū)段1個車站的行車情況。對于計算機(jī)聯(lián)鎖車站需顯示列車和調(diào)車信號機(jī)狀態(tài),區(qū)段占用情況等,對于ITCS控制的車站和區(qū)間,反映虛擬區(qū)段的使用和管理情況。列車完整性顯示:通過完整性信息監(jiān)測系統(tǒng)報告列車的完整性情況,同時當(dāng)列車追蹤運(yùn)行并處于緊跟蹤狀態(tài)時,系統(tǒng)提供音響及文字報警。

(2)調(diào)度員工作站功能:負(fù)責(zé)監(jiān)控管轄區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行位置,指揮列車運(yùn)行(人工編制和系統(tǒng)調(diào)整列車運(yùn)行計劃、調(diào)度命令的下達(dá)、打印,與相鄰調(diào)度區(qū)段能夠交換信息)。格拉段閉塞方式為單線虛擬自動閉塞,通過對調(diào)度員臺CAD的改進(jìn),使得系統(tǒng)滿足此種閉塞方式。

(3)助理調(diào)度員工作站功能:負(fù)責(zé)人工進(jìn)路操作控制、非常情況處理車站的調(diào)車作業(yè)計劃編制、調(diào)整和指揮。系統(tǒng)增加站內(nèi)區(qū)段和區(qū)間LOI封鎖、取消LOI封鎖功能;各咽喉分別增設(shè)閉塞方式轉(zhuǎn)換按鈕,控制ITCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉塞方式的轉(zhuǎn)換。

(4)綜合維修工作站:在列車調(diào)度員的直接領(lǐng)導(dǎo)下,負(fù)責(zé)所有行車設(shè)備的日常維修、天窗修、施工以及故障處理方面的登記銷記手續(xù)辦理,并具有設(shè)置臨時限速,區(qū)間、車站股道封鎖的功能。

(5)N+1備份工作站功能:系統(tǒng)增設(shè)N+1備份工作站,當(dāng)調(diào)度員工作站、綜合維修工作站、助理調(diào)度員工作站中任意一臺工作站發(fā)生故障時接替其工作。

(6)現(xiàn)地操控功能:設(shè)車站操作終端。

(7)無線調(diào)度命令及其它信息傳輸功能:系統(tǒng)具備能將調(diào)度命令、調(diào)車作業(yè)單等信息通過GSM_R直接發(fā)送到機(jī)車的功能。

3自律控制系統(tǒng)對青藏高原高海拔和低溫環(huán)境的適應(yīng)性

青藏鐵路地處青藏高原,海拔高,氣溫低。為了自律控制系統(tǒng)適應(yīng)這種高海拔和低溫環(huán)境的需要,我們在以下方面對系統(tǒng)做了改進(jìn)。

3.1 自律機(jī)

采用德國進(jìn)口的低溫工業(yè)控制計算機(jī),該計算機(jī)支持熱插拔,符合E2標(biāo)準(zhǔn),適應(yīng)低溫－25℃～高溫50℃的環(huán)境要求。同時為了出現(xiàn)故障后,系統(tǒng)能夠得到快速診斷和快速恢復(fù),設(shè)計系統(tǒng)時,在維護(hù)臺軟件上設(shè)置了監(jiān)視自律機(jī)的工作狀態(tài)的功能,系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,維護(hù)人員通過分析自律機(jī)的工作狀態(tài)可以方便的分析出系統(tǒng)的故障點(diǎn),迅速的安排維護(hù)人員快速處理。同時為了防止由于通信阻塞或者電磁干擾等原因造成系統(tǒng)間通信中斷,影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。自律機(jī)具備遠(yuǎn)程控制功能,通過調(diào)度中心維護(hù)臺,維護(hù)人員可以控制車站自律機(jī)運(yùn)行各種診斷程序,診斷自律機(jī)串口和網(wǎng)卡工作狀態(tài)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和傳輸通道構(gòu)成雙環(huán)自愈網(wǎng)絡(luò),如下圖所示,采用迂回、環(huán)狀、冗余等方式組成,提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備由外界光纜、轉(zhuǎn)換器、路由器(Router)、集線器(HUB)、各終端網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等組成。通過專用雙通信通道,經(jīng)過四個轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后,經(jīng)兩路路由器交叉抵至兩路交換機(jī)(集線器),形成了無縫切換的雙套網(wǎng)絡(luò)。調(diào)度中心、車站的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)。路由器、交換機(jī)均為雙機(jī)熱備。

3.3 電源

自律機(jī)設(shè)置雙套UPS電源供電。2臺UPS輸出和市電通過電源控制箱轉(zhuǎn)換后,形成一路220V,50Hz交流電源。當(dāng)其中1臺UPS故障后,另外1臺UPS自動無縫接替工作,如果兩臺UPS均出現(xiàn)故障后,電源控制箱自動接通市電,自律機(jī)供電由市電供電,當(dāng)UPS被維修好并且正常工作后,UPS自動接替工作,系統(tǒng)供電恢復(fù)正常。

4與ITCS信號系統(tǒng)的結(jié)合方法和安全通信模式,與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口

4.1 CTC系統(tǒng)與ITCS系統(tǒng)的結(jié)合

調(diào)度中心應(yīng)用服務(wù)器與ITCS系統(tǒng)結(jié)合,CTC系統(tǒng)設(shè)置專用的接口服務(wù)器,ITCS系統(tǒng)設(shè)置專用的接口機(jī),通信采用以太網(wǎng)絡(luò)通信,數(shù)據(jù)通信協(xié)議采用專用的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通信安全由各自負(fù)責(zé)。通過設(shè)置接口機(jī),有效地防止了系統(tǒng)間的相互影響,同時在接口機(jī)各自設(shè)置防火墻,有效地隔斷了病毒或者惡意程序的攻擊。車站CTC系統(tǒng)與ITCS系統(tǒng)的結(jié)合是分別通過自律機(jī)與VHLC和RBC完成的。通信方式均采用RS-422串口通信方式。車站自律機(jī)按照串口設(shè)計,分別與ITCS車站的VHLC和RBC連接,其通信協(xié)議也為系統(tǒng)專用設(shè)計Genisys/OWL協(xié)議。數(shù)據(jù)通信采用專用的通信協(xié)議,有效的保證了數(shù)據(jù)通信的安全性。

4.2 CTC系統(tǒng)與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)合

CTC系統(tǒng)與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)合是在車站完成的。CTC系統(tǒng)的自律機(jī)雙機(jī)分別與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的控顯機(jī)(操作表示機(jī))雙機(jī)相連,接口方式采用RS-422串口通信方式。通信協(xié)議采用鐵道部標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。硬件連接方式是通過車站自律機(jī)與操作表示機(jī)進(jìn)行交叉互聯(lián)實(shí)現(xiàn)的,硬件連接方式如圖1所示。

通信的基本內(nèi)容包含站場表示信息,控制狀態(tài)信息,控制命令信息,時鐘信息和心跳信息等。

4.3 依托數(shù)字無線通信技術(shù)的調(diào)度指揮信息傳輸方法和接口

調(diào)度命令無線傳輸系統(tǒng)是分散自律調(diào)度集中的重要配套系統(tǒng),該系統(tǒng)可以通過GSM-R系統(tǒng)把調(diào)度命令、行車憑證、調(diào)車作業(yè)單、進(jìn)路預(yù)告信息傳輸?shù)綑C(jī)車。本系統(tǒng)的運(yùn)用,將原來車站值班員、調(diào)度員人工完成的工作由設(shè)備自動完成,減輕了使用人員的勞動強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率,并為分散自律集中區(qū)段的無人化創(chuàng)造了必要條件。調(diào)度命令系統(tǒng)由CTC系統(tǒng)、GSM-R系統(tǒng)、機(jī)車運(yùn)行安全監(jiān)控記錄裝置(以下簡稱監(jiān)控裝置)、等構(gòu)成。系統(tǒng)連接如圖2所示。

調(diào)度中心機(jī)房設(shè)置一臺服務(wù)器作為無線調(diào)度命令發(fā)送接口設(shè)備。CTC系統(tǒng)通過該接口設(shè)備向GSM-R系統(tǒng)中的無線調(diào)度命令接口服務(wù)器發(fā)送調(diào)度命令、行車憑證、調(diào)車作業(yè)單、進(jìn)路預(yù)告信息,然后經(jīng)GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綑C(jī)車。并通過該設(shè)備從機(jī)車獲得車次號信息和停穩(wěn)信息。

參考文獻(xiàn)

[1] 分散自律調(diào)度集中技術(shù)條件(暫行).

[2] Operations_Manual(GE).