CIPS集中控制單元在鐵路信號控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

崔 磊

(北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制單元在鐵路信號控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

崔 磊

(北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制單元以其先進的系統(tǒng)集成理念，充分發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，為鐵路運輸行車指揮裝備提供突破性的技術(shù)解決方案。使行車指揮人員對安全生產(chǎn)的控制能力得到明顯的提高。詳細介紹CIPS集中控制單元的技術(shù)優(yōu)勢以及其在包括國鐵大型編組站及工業(yè)站等不同應(yīng)用背景下的典型應(yīng)用。

CIPS；集中控制；編組站；工業(yè)站；行車指揮

1 概述

CIPS集中控制單元(Centralized Control Unit of CIPS)是基于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的信號集成顯控系統(tǒng),適用于大型編組站、工業(yè)站及大型企業(yè)內(nèi)部鐵路運輸中跨地域、跨系統(tǒng)的進路控制及信號設(shè)備管理。目前國內(nèi)同類產(chǎn)品還包括交大微聯(lián)的CCTI等。CIPS集控單元依托于CIPS綜合集成平臺構(gòu)建,在信息量、操作方式等方面具有其他同類產(chǎn)品無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢。

CIPS集控單元的研發(fā)始于2007年,作為CIPS綜合管控系統(tǒng)下的顯控子模塊單獨研發(fā),應(yīng)用范圍定位在鐵路大型編組站或工業(yè)站的集中控制。系統(tǒng)研發(fā)成功以來,先后在鞍鋼鲅魚圈公司、攀鋼西昌公司、蘇家屯編組站及興隆場編組站投入使用,受到業(yè)主的廣泛好評。

2 項目背景

傳統(tǒng)模式下編組站的進路分別由散落在各車場的信號樓內(nèi)行車人員分散操控,計劃部署靠打印;進路辦理靠人工,樓間協(xié)作靠電話。實現(xiàn)綜合自動化后,為解決上述問題,除駝峰信號樓保留個別人員外,其余行車人員全部遷移至綜合控制中心,與車站調(diào)度人員、車場調(diào)度人員集中辦公、聯(lián)合作業(yè)。

當前路內(nèi)常見集中控制策略通常有兩種實現(xiàn)方式:一是采用區(qū)域聯(lián)鎖技術(shù),即車場分控與區(qū)域集中監(jiān)控;二是在車場常規(guī)獨立聯(lián)鎖基礎(chǔ)上采用集中控制子系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)集中監(jiān)控(簡稱集控)。前者可實現(xiàn)全編組站聯(lián)鎖主機設(shè)備的集中,適用于新建編組站;后者采用CTC接口標準協(xié)議,適用于既有編組站聯(lián)鎖系統(tǒng)利舊情況。由于該方式符合鐵道部的部頒標準,對所集成的計算機聯(lián)鎖的制式、品牌廠家沒有特殊要求,因此逐漸成為編組站集中控制改造任務(wù)的首選方案。

CIPS集中控制單元極大地滿足了集中后的統(tǒng)一監(jiān)督、操控和自控需求,在監(jiān)督方面增加了監(jiān)視范圍、內(nèi)容和透明度,更加直觀、開放和便利;在操控方面,即使不在自控模式下,進路人工辦理也較分場站控模式操作簡便許多,為綜合自動化的實現(xiàn)提供了可靠的支持。

3 CIPS集中控制單元的技術(shù)優(yōu)勢

CIPS集中控制單元秉承CIPS系統(tǒng)一貫的綜合集成的設(shè)計理念,把計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、駝峰自動化系統(tǒng)、停車器自動化系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成,在統(tǒng)一的集控操作平臺上實現(xiàn)各控制系統(tǒng)的集中顯示與操控,綜合技術(shù)優(yōu)勢突出。具有信息豐富、操作直觀等特點,能夠更緊密地貼近運輸生產(chǎn)的需求。CIPS集中控制單元如圖1所示。

圖1 CIPS集中控制單元的組成

3.1 基于既有計算機聯(lián)鎖設(shè)備工作

CIPS集中控制單元可以與目前路內(nèi)所有主流計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)機工作,遵循鐵道部有關(guān)集控的行業(yè)技術(shù)標準,滿足鐵道部《關(guān)于印發(fā)技術(shù)站集中操控技術(shù)原則(暫行)的通知》(運基信號［2011］299號文件)的技術(shù)要求。接口規(guī)范使用CTC標準,按鐵道部《調(diào)度集中車站自律機與計算機聯(lián)鎖接口通信協(xié)議(V1.1)的通知》(運基信號［2006］312號文件)及《關(guān)于印發(fā)鐵路信號安全通信協(xié)議技術(shù)規(guī)范的通知》(運基信號［2010］267號文件)執(zhí)行。

3.2 根據(jù)運輸生產(chǎn)需要集中作業(yè)

鐵路運輸組織以計劃為核心,強化調(diào)度人員的計劃指揮作用是確保運輸生產(chǎn)安全、順暢的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)編組站作業(yè)模式下,計算機聯(lián)鎖設(shè)備分布于站內(nèi)各個信號樓,技術(shù)上的限制造成了信號員、車站值班員只能在本地操控信號設(shè)備。作業(yè)人員與車站調(diào)度員的交流只能通過調(diào)度電話及打印出的調(diào)車作業(yè)通知單完成,無形之中為調(diào)度員的指揮工作設(shè)置了障礙。為有效地解決此問題,路內(nèi)普遍的做法是在各信號樓增設(shè)調(diào)車區(qū)長這一崗位,以期發(fā)揮上傳下達的作用。調(diào)車區(qū)長的設(shè)置,強化了對行車作業(yè)的指揮,但減弱了車站調(diào)度員對計劃執(zhí)行進度和實際執(zhí)行結(jié)果的掌控。缺乏對現(xiàn)場實際作業(yè)情況的了解,造成調(diào)度員的計劃編制完全建立在空中樓閣之上,與現(xiàn)實脫節(jié)嚴重,不得不不斷地對計劃做出調(diào)整。

解決管控脫節(jié)問題是提高生產(chǎn)效率、保證運輸安全的重要方面。車站計劃人員、行車人員集中作業(yè)是解決這一問題的有效方法,完成該方法的關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)各場計算機聯(lián)鎖顯控終端的集中部署。

CIPS集控單元基于CIPS專用控制網(wǎng)絡(luò)工作(如圖2所示),該網(wǎng)絡(luò)通過工業(yè)以太網(wǎng)搭建,采用雙環(huán)結(jié)構(gòu),符合工業(yè)標準。集控工作站的設(shè)置可以完全根據(jù)運輸生產(chǎn)的需求進行安排,在鐵路大型編組站中,較為理想的集中方式為全站信號操作崗位全部集中至統(tǒng)一的調(diào)度指揮大廳,既強化了調(diào)度人員的計劃指揮功能,又方便了行車指揮人員相互之間的協(xié)調(diào)工作,是目前國內(nèi)公認的解決方法;對于工業(yè)站而言,集中方案更為靈活,根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)進行規(guī)劃是企業(yè)鐵路運輸部門的常用方法。例如在冶金企業(yè)中,路車運輸與冶車運輸分屬不同的運輸管理體系,作業(yè)性質(zhì)、運輸組織模式完全不同。原則上,路車調(diào)度指揮系統(tǒng)與冶車調(diào)度指揮系統(tǒng)可以分別集中。

CIPS集中控制單元并非簡單地將現(xiàn)場聯(lián)鎖人機界面復(fù)示至控制中心,其優(yōu)勢在于可以根據(jù)運輸生產(chǎn)的需要對聯(lián)鎖作業(yè)區(qū)進行重新規(guī)劃。在CIPS集控平臺下,多套計算機聯(lián)鎖設(shè)備可以合并至某一崗位集中操控,同時,一套聯(lián)鎖設(shè)備也可以拆由多個崗位分別管轄。這一功能實現(xiàn)了車站對行車崗位的業(yè)務(wù)性調(diào)整,從而推動了行車指揮體系的重建。

圖2 CIPS控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3.3 信息充分集成

CIPS集中控制單元充分發(fā)揮了CIPS系統(tǒng)綜合集成的特點,在信息集成方面針對運輸生產(chǎn)和行車組織的需要進行了大量的突破。顯控界面的集成與整合包括以下幾個方面。

1)監(jiān)控范圍的整合

CIPS集控界面對車站值班員的監(jiān)控范圍進行了整合。系統(tǒng)集成了計算機聯(lián)鎖的信息、TDCS鄰站表示信息、駝峰場站場表示信息等內(nèi)容,在集控界面中將本場及相鄰場、站的內(nèi)容,在一組顯示器下集中顯示,解決了車站值班員跨聯(lián)鎖區(qū)集中監(jiān)督問題。

2)控制元素的集成

CIPS集控界面集成了脫軌器、停車器等行車輔助設(shè)備的狀態(tài)顯示,并提供對停車器的集中控制功能。通過對信息的集成,在控顯界面上實時顯示設(shè)備狀態(tài),不僅減化了值班員的聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié),更有效地避免錯誤的產(chǎn)生。

3)機車動態(tài)的集成

在CIPS集控界面中同時集成了調(diào)車機車及本務(wù)機車的動態(tài),極大地方便了值班員對機車及調(diào)車組的掌控,降低了安全風(fēng)險,提高了作業(yè)效率。

4)車流信息的集成

CIPS系統(tǒng)集管控于一身,在CIPS共享平臺之下,信息互聯(lián)互通,充分融合。系統(tǒng)自動采集線路內(nèi)的車次、列車狀態(tài)、車流組成等信息,直接提供在顯控界面上顯示,不再需要人工錄入,一方面減化了值班員的操作,另一方面,在信息的準確性、及時性方面得到極大的保障。

3.4 統(tǒng)一的操作風(fēng)格

CIPS集控界面統(tǒng)一了站內(nèi)各場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的操作風(fēng)格,實現(xiàn)了在不同計算機聯(lián)鎖環(huán)境下的操作方法、顯示風(fēng)格、提示方式的一致。在不同崗位間、不同區(qū)域間對于界面元素的描述也同時具有了統(tǒng)一的標準,在車站行車組織管理方面具有重要的積極意義。

3.5 豐富的行車輔助功能

CIPS集控單元具有豐富的行車輔助功能,為車站值班員提供多種輔助手段,一方面通過計算機的智能化處理,最大程度地減少作業(yè)人員的操作工作量,降低工作強度;另一方面,通過信息聯(lián)鎖技術(shù)及信息集成技術(shù)協(xié)助作業(yè)人員實現(xiàn)行車指揮安全高效。CIPS集控單元行車輔助功能主要包括以下幾個方面。

1)跨聯(lián)鎖系統(tǒng)的超長進路辦理

CIPS集控單元允許操作人員跨越計算機聯(lián)鎖的管轄范圍辦理超長的列車或調(diào)車進路。集控單元可以根據(jù)所選進路途經(jīng)的范圍,自動計算出該進路所涉及到的計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng),及其在各聯(lián)鎖子系統(tǒng)中的進路方案,并分別對各聯(lián)鎖子系統(tǒng)下發(fā)各自的進路選排指令,同時,信號開放原則遵循由遠及近的開放方式。

2)分路不良區(qū)段的智能化處理

CIPS集控系統(tǒng)允許操作人員對分路不良的區(qū)段進行標識。當進路途經(jīng)分路不良區(qū)段時,系統(tǒng)自動將該區(qū)段所在的道岔設(shè)置為分路不良鎖(單鎖)狀態(tài),以防止在進路自動解鎖后發(fā)生道岔誤動。值班員確認車列完全通過后,可通過“集中解鎖”命令一次性解鎖由分路不良引起的系統(tǒng)自動添加的該進路上的所有道岔的鎖閉狀態(tài)。

3)合理優(yōu)化進路辦理的操作方式

CIPS集控單元對辦理進路的操作方式進行優(yōu)化。CIPS系統(tǒng)允許在集控界面中隱藏變更按鈕的顯示,變更進路的選排方法可以通過點選進路上所經(jīng)由的任意關(guān)鍵區(qū)段或信號機完成。系統(tǒng)會根據(jù)所選的進路經(jīng)由設(shè)備自動分析進路組成,從而自動確定進路的變更方案,并組織相應(yīng)的進路控制指令。

4)退路鎖(原路返、無信折)的解決方案

CIPS集中控制單元可以自動分析出中途折返過程中進路解鎖的問題,通過智能化處理自動為空閑區(qū)段添加退路鎖(單鎖)狀態(tài),防止道岔誤動。當車列通過后,能夠自動解除該退路鎖。

5)磁貼的靈活應(yīng)用

CIPS集控界面中為行車人員提供對磁貼的靈活應(yīng)用,可以輔助操作人員對場內(nèi)的特定事物進行方便、直觀地記錄,是行車輔助的一個有力工具。

6)設(shè)備維修管理的解決方案

CIPS集控單元允許操作人員對正在檢修的設(shè)備進行標識,并突出顯示。同時為檢修中的設(shè)備提供特殊的操作限制,有效地保證了現(xiàn)場檢修人員在施工作業(yè)過程中的人身安全。

7)列檢、貨檢安全防護的解決方案

列檢、貨檢作業(yè)過程中,為確保作業(yè)人員的人身安全,CIPS集控單元禁止機車進入股道實施連掛作業(yè),輔助行車人員維護作業(yè)安全。

3.6 嚴格的崗位權(quán)限卡控

對崗位權(quán)限的卡控是CIPS集控單元的一個補充功能。CIPS系統(tǒng)為每個生產(chǎn)作業(yè)人員、設(shè)備維護人員、運輸組織管理人員等都分別制定了在集控界面使用的不同操作權(quán)限。一方面,對不同的作業(yè)崗位分別定義其管轄區(qū)域,從技術(shù)上保證任何作業(yè)人員無法越界作業(yè);另一方面,不同崗位所被賦予操作功能也不相同。對不同崗位功能權(quán)限的分配由管理部門根據(jù)運輸生產(chǎn)的需要而確定,并應(yīng)與車站相關(guān)規(guī)章制度相吻合。

3.7 完善的操作記錄管理功能

CIPS集控單元具有完善的操作記錄管理功能。管理人員可以通過CIPS操作日志訪問工具對任意時間段內(nèi)的操作記錄進行查詢。

4 CIPS集中控制單元在鐵路運輸中的應(yīng)用案例

2011年CIPS集控單元在攀鋼西昌基地開通并投入使用。系統(tǒng)管轄范圍擴展至交接場、駝峰調(diào)車場、翻車場、軋鋼場、煉鐵場、傾渣場、機務(wù)整修場等7個調(diào)車場。底層集中控制系統(tǒng)包括兩套DS6-K5B計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、TW2駝峰控制系統(tǒng)及TWT停車器控制系統(tǒng),其中一平臺聯(lián)鎖系統(tǒng)包含交接場駝峰調(diào)車場尾部、翻車場及機務(wù)整修場,二平臺聯(lián)鎖系統(tǒng)包含軋鋼場、煉鐵場及傾渣場。通過集中控制單元將行車組織劃分為普車區(qū)及冶車區(qū)兩個作業(yè)區(qū)工作,分別由兩名信號員控制。其中普車區(qū)管理源材料及成品鋼的運輸,管理范圍包括一平臺全部區(qū)域及二平臺軋鋼場;冶車區(qū)負責(zé)組織對礦渣的運輸,管理范圍僅限于二平臺煉鐵場及傾渣場。在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中,充分發(fā)揮了CIPS集控單元對聯(lián)鎖區(qū)域重新規(guī)劃的功能,打破了原聯(lián)鎖系統(tǒng)管轄范圍的限制,重新劃分管控區(qū)域,不同崗位的分管區(qū)域由CIPS系統(tǒng)權(quán)限管理功能重新設(shè)定。既實現(xiàn)了運輸組織的合理安排,又保證了生產(chǎn)過程的安全有序。

蘇家屯編組站是第一個應(yīng)用CIPS集中控制系統(tǒng)的國鐵大型編組站,于2012年開通并投產(chǎn)。在蘇家屯站CIPS集控單元的整合范圍包括7處計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、3處駝峰控制系統(tǒng)及TDCS系統(tǒng),具有較強的代表性(如圖3所示)。其中聯(lián)鎖系統(tǒng)均為交大微聯(lián)的EI32-JD型計算機聯(lián)鎖,下行駝峰使用鐵科院TBZK駝峰自動化系統(tǒng),上行駝峰及子場駝峰使用TW2駝峰自動化系統(tǒng)。7處計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及子場駝峰自動化系統(tǒng)納入集中管控,上下行駝峰及TDCS鄰站表示在CIPS集控界面中實現(xiàn)表示共享。系統(tǒng)強化了智能化與自動化在車站值班員行車指揮平臺中的應(yīng)用,不僅實現(xiàn)了車次自動跟蹤、調(diào)機自動跟蹤、本務(wù)機自動跟蹤等功能,而且實現(xiàn)了對常規(guī)列車通過進路的自動補排功能,極大地減輕了值班員的作業(yè)強度,減少了人工辦理數(shù)量,降低了值班員的安全作業(yè)風(fēng)險,受到車站的一致好評。

圖3 蘇家屯編組站CIPS指揮中心設(shè)備布置

5 小結(jié)

CIPS集中控制單元所采用的不僅僅是對信號設(shè)備集中辦理加遙控辦理的工作模式,更大程度上在統(tǒng)一平臺下對既有鐵路運輸指揮裝備的集成應(yīng)用。該集成應(yīng)用涉及了通信信號、機務(wù)、車輛、運輸、信息等多個專業(yè)領(lǐng)域的多項專用系統(tǒng),屬于系統(tǒng)集成的一個典型應(yīng)用案例。在鐵路運輸信息互聯(lián)互通、共用共享的背景下,CIPS集中控制系統(tǒng)通過先進的技術(shù)手段,實現(xiàn)了跨領(lǐng)域的信息整合與集中應(yīng)用,在國鐵大型編組站及工業(yè)站行車指揮方面實現(xiàn)了技術(shù)上和觀念上的雙重突破,為最大程序地避免運輸生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險帶來了新的思路。

Based on advanced system integration concept and technical advantages, the centralized control unit of CIPS can provide advanced solutions to railway traffic control and improve greatly traffic controllers ' control ability in safe operation. This paper introduces in detail the technical advantages of the centralized control unit of CIPS and its typical application in large marshaling stations and industrial stations

CIPS; centralized control; marshalling station; industrial station; traffic control

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.013

2014-05-14）