一種機運調(diào)度綜合管理系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

周 洋 郭榮昌

（1.鄭州市軌道交通設計研究院有限公司，河南 鄭州 450000；2.蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070）

一種機運調(diào)度綜合管理系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

周 洋1郭榮昌2

（1.鄭州市軌道交通設計研究院有限公司，河南 鄭州 450000；2.蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070）

在信息化建設的大背景之下，本文建立了一套石油企業(yè)鐵路業(yè)務的信息化系統(tǒng)，為石油企業(yè)運輸部門的全部作業(yè)提供安全可靠的平臺，實現(xiàn)了無聲化的指揮、自動智能的管理，提高了石油企業(yè)的生產(chǎn)效率。

信息化；調(diào)度命令；調(diào)車作業(yè)單；信息系統(tǒng)

近幾年來，我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展，逐步實現(xiàn)了我國鐵路的信息化建設，但是，大鐵的CTC系統(tǒng)并不符合地方企業(yè)鐵路的信息化業(yè)務，所以，有必要按照各個地方鐵路企業(yè)的特點，設計一套信息系統(tǒng)。

1 機運調(diào)度綜合管理系統(tǒng)簡介

石化鐵路機運管理綜合系統(tǒng)是一套智能化的、集成的綜合管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)利用計算機技術、通訊技術和交通運輸理論知識建立起一套在保證行車安全的基礎上，實現(xiàn)鐵路運輸調(diào)度指揮現(xiàn)代化、物流和運輸管理的自動化和智能化的系統(tǒng)。其目的是提高企業(yè)運輸生產(chǎn)效率、提高作業(yè)的安全性和改善運輸作業(yè)的條件。石化鐵路運輸部門以鐵路車輛的行車作業(yè)和裝卸洗作業(yè)為主要的生產(chǎn)過程。對于車站信號的實時狀態(tài)、車輛的車號、車輛位置、裝載屬性、車輛狀態(tài)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準確性和一致性有很高的要求，而車站信號、車輛的位置、狀態(tài)及裝載貨物等處于一個不斷變化的動態(tài)過程。因此，系統(tǒng)應能夠及時、準確、完整、統(tǒng)一的對鐵路運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)提供自動化的管理和智能化的幫助。系統(tǒng)應充分考慮鐵路運輸過程的動態(tài)性和實時性需求，解決貨運、車流、信息流的動態(tài)關系，將降低作業(yè)復雜程度，實現(xiàn)輔助安全監(jiān)督，提高工作效率。

2 系統(tǒng)總體結構

石化機運調(diào)度綜合管理系統(tǒng)由調(diào)度中心機械室設備、車站調(diào)度室設備、車地一體化設備、其他遠程終端設備構成。

信號機械室和調(diào)度室局域網(wǎng)以及各終端設備通信系統(tǒng)可以采用公司既有網(wǎng)絡系統(tǒng)；系統(tǒng)與既有運輸調(diào)度管理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通信和數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)接口；計算機連鎖系統(tǒng)通過物理隔離的接口接入系統(tǒng)；系統(tǒng)中車地一體化系統(tǒng)通過接口實現(xiàn)物理隔離，保證各系統(tǒng)的獨立及各系統(tǒng)的可靠性和安全性；車地一體化系統(tǒng)中地面系統(tǒng)與車載系統(tǒng)通過無線傳輸系統(tǒng)、GPRS進行通信，根據(jù)站場規(guī)模的大小可設置一到兩個地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過大屏幕系統(tǒng)接入系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為信息共享及處理的平臺，將集成既有運輸調(diào)度管理系統(tǒng)、連鎖系統(tǒng)、車地一體化系統(tǒng)、大屏系統(tǒng)，為整個石化鐵路運輸提供一體化管理平臺。系統(tǒng)整體結構示意如圖1所示：

3 系統(tǒng)硬件說明

3.1 服務中心和車站硬件

3.1.1 數(shù)據(jù)庫服務器。采用雙機熱備帶磁盤陣列制式，主要實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲和訪問、數(shù)據(jù)出去邏輯。

3.1.2 應用及WEB服務器。應用邏輯實現(xiàn)對既有調(diào)度系統(tǒng)接口、行車調(diào)度管理邏輯、報表服務等應用邏輯的實現(xiàn)；WEB應用主要實現(xiàn)通過B/S方式訪問系統(tǒng)的WEB服務和UI邏輯實現(xiàn)。

圖 1 石化機運調(diào)度綜合管理系統(tǒng)總體結構

3.1.3 系統(tǒng)維護終端。完成系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)的維護、系統(tǒng)各設備運行狀態(tài)的監(jiān)控管理功能、各種報警信息的管理和查詢。

3.1.4 調(diào)監(jiān)工作站。實時顯示各車站現(xiàn)場狀態(tài)，包括信號機開放、軌道占用出清、道岔開通方向；車地一體化系統(tǒng)提供的機車位置、速度、方向、車列長度。

3.1.5 短消息接口。包括短消息接口終端和短消息發(fā)送設備，實現(xiàn)短消息的發(fā)送。

3.1.6 UPS。中心系統(tǒng)配置UPS，系統(tǒng)經(jīng)UPS為所有設備統(tǒng)一供電。外電斷電后UPS可利用電池繼續(xù)供電，保證系統(tǒng)正常運行，滿足中心兩小時不間斷持續(xù)供電。

3.1.7 網(wǎng)絡交換機。系統(tǒng)采用100M/1000M快速以太網(wǎng)交換機進行網(wǎng)絡通信。

3.2 車地一體化硬件

3.2.1 地面設備。其一，GPS服務器。根據(jù)接收到的機車信息，結合GPS基站數(shù)據(jù)實現(xiàn)機車定位信息計算和處理。其二，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務器。實現(xiàn)與計算機連鎖、GPS基站、管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和傳輸。其三，機車監(jiān)控地面系統(tǒng)。進行調(diào)車作業(yè)計劃及執(zhí)行結果、機車定位信息、報警信息的邏輯處理轉(zhuǎn)發(fā)等功能，與計算機連鎖系統(tǒng)接口獲取信號表示信息，實現(xiàn)與機車之間的數(shù)據(jù)交換，包括向機車發(fā)送調(diào)車計劃、計劃執(zhí)行情況及機車位置信息的獲?。?/p>

3.2.2 機車設備配置。其一，車載系統(tǒng)。實現(xiàn)機車速度、定位信息的校核，與車載電臺接口進行數(shù)據(jù)的傳輸；能夠?qū)崟r顯示機車位置、速度信息和報警信息；通過人機操作界面確認調(diào)車計劃的執(zhí)行確認；根據(jù)現(xiàn)場實時狀態(tài)對機車進行防護報警，防止人為疏忽造成的調(diào)車事故。其二，車載GPS。實現(xiàn)從GPS獲取機車位置信息。

4 系統(tǒng)軟件功能

系統(tǒng)中軟件包括既有系統(tǒng)的接口、調(diào)監(jiān)系統(tǒng)、車地一體化系統(tǒng)、報表與預留接口四部分。

4.1 既有系統(tǒng)的接口

既有的車號識別、成品裝車、計量系統(tǒng)等系統(tǒng)實現(xiàn)接口功能。如圖2所示：

圖 2 系統(tǒng)與既有調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)作

通過數(shù)據(jù)通信接口或數(shù)據(jù)庫共享接口，實現(xiàn)與既有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。從既有系統(tǒng)中獲取車號、計量等信息；與車地一體化系統(tǒng)相結合，在計劃執(zhí)行過程中向?qū)崟r傳輸和接收車輛狀態(tài)信息的更新情況，從而使既有系統(tǒng)與本系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。

4.2 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

4.2.1 調(diào)車計劃的管理。其一，實現(xiàn)調(diào)車計劃的制訂、變更、分發(fā)和下達，計劃執(zhí)行的反饋。與車地一體化系相結合，自動跟蹤調(diào)車計劃的執(zhí)行，實時更新現(xiàn)場車輛的位置變化情況，并對計算機連鎖操作表示與調(diào)車計劃不一致情況進行報警提示，防止操作員錯誤操作而導致調(diào)車作業(yè)與計劃不一致。其二，與車地一體化系統(tǒng)相結合，可以完全保證站場機車同時作業(yè)時按調(diào)車計劃監(jiān)控作業(yè)，并對錯誤操作發(fā)出報警提示；在無車地一體化系統(tǒng)時，只有兩臺機車的作業(yè)計劃中不包含相同股道，則可按計劃計劃監(jiān)控作業(yè)，并提供人工確認作業(yè)執(zhí)行情況的技術手段。其三，系統(tǒng)提供技術手段，實與從既有系統(tǒng)、車地一體化系統(tǒng)、計算機連鎖的數(shù)據(jù)接口，對收集到的各系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進行綜合處理和集中保存；將需要向各系統(tǒng)和終端分發(fā)的數(shù)據(jù)按授權許可的約定通過系統(tǒng)內(nèi)部或外部接口發(fā)送。

4.2.2 調(diào)度監(jiān)督顯示。系統(tǒng)將采集的來自車站的列車運行信息存儲于中心數(shù)據(jù)庫并將以下信息相互結合起來以圖形方式顯示。信息包括：來自計算機連鎖系統(tǒng)的信號機開放與關閉狀態(tài)，進路鎖閉、開通、占用、出清、解鎖狀態(tài)；結合機車運行定位系統(tǒng)獲取到的各作業(yè)機車的位置、速度信息、調(diào)車作業(yè)計劃執(zhí)行進度。提供調(diào)度及其他崗位終端的顯示這些信息的技術手段。

4.2.3 信息查詢與顯示。其一，現(xiàn)車及計劃信息的顯示，根據(jù)不同用戶的不同需求查詢現(xiàn)車信息、車輛到站信息、車輛裝卸量等信息。其二，系統(tǒng)提供接口，可以使現(xiàn)場各個部門等能接入系統(tǒng)進行信息的獲取。

4.2.4 大屏幕系統(tǒng)。在西山站調(diào)度中心建立大屏幕監(jiān)督顯示墻，可以將調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)信息和視頻監(jiān)控信息在大屏幕系統(tǒng)上顯示。整套系統(tǒng)采用最新三星面板的DID顯示屏，所有設備均采用模塊化的設計，對顯示信號的接入冗余顯示方案，以及分布式信號處理技術，最大程度地提升了整體大屏幕系統(tǒng)的可靠性和安全性，并具備良好的顯示信號數(shù)量的擴展能力。

大屏幕顯示系統(tǒng)拼接墻由18套DID顯示單元。以3（行）×6（列）的方式拼接而成。大屏幕系統(tǒng)結構如圖3所示：

圖 3 大屏幕系統(tǒng)結構

4.3 車地一體化系統(tǒng)。車地一體化系統(tǒng)由地面設備（與相關系統(tǒng)的接口設備、地面主機、GPS系統(tǒng)）和車載設備（車載主機、車載通信設備、車載GPS）構成，地面設備原則上一個連鎖站場配置一套地面設備，車載設備每臺機車配置一套，主要實現(xiàn)以下功能：

4.3.1 機車定位。監(jiān)測調(diào)車作業(yè)時機車實際位置信息。

4.3.2 機車運行監(jiān)控。速度監(jiān)控，防止調(diào)車作業(yè)時機車超過允許的最高限制速度運行；超速報警：調(diào)車作業(yè)時機車超過允許的最高限制速度運行時報警；冒進報警：調(diào)車作業(yè)時機車冒進阻擋信號機時報警；

4.3.3 調(diào)車計劃的無線傳輸及校核。系統(tǒng)能實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計劃無線發(fā)送和自動校核的功能。系統(tǒng)提供調(diào)車作業(yè)單無線傳輸平臺，將調(diào)度員制定或編輯好的調(diào)車作業(yè)計劃通過無線網(wǎng)絡下達到機車，能自動反饋接收回執(zhí)，并隨著調(diào)車作計劃執(zhí)行進度，自動完成作業(yè)計劃“鉤鉤清”；在作業(yè)計劃執(zhí)行過程中，系統(tǒng)自動檢查信號開放是否與計劃相同，當與計劃不符時，系統(tǒng)將自動發(fā)出預警并記錄。

4.4 報表及預留接口

4.4.1 統(tǒng)計、分析和查詢功能。系統(tǒng)能實現(xiàn)對運輸生產(chǎn)全流程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，根據(jù)需要生成報表。這些報表包括裝卸日、周、月、季度、年報表；調(diào)車作業(yè)統(tǒng)計和分析、歷史記錄的查詢、機車作業(yè)技術大表的查詢；日報短消息的生成和發(fā)送；車輛運行情況的歷史記錄查詢、站場數(shù)據(jù)的歷史回放和查詢等。

4.4.2 系統(tǒng)預留接口功能。系統(tǒng)預留接口，提供數(shù)據(jù)通信的接口協(xié)議、規(guī)約，數(shù)據(jù)格式，調(diào)度管理功能的數(shù)據(jù)庫結構及含義，以使買方可對系統(tǒng)進行擴充及數(shù)據(jù)共享。

5 結論

信息化系統(tǒng)在現(xiàn)場應用之后，情況良好，表明系統(tǒng)滿足要求，可以實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)從計劃的制訂、下達、執(zhí)行到反饋、監(jiān)督、評估、分析等環(huán)節(jié)的無縫鏈接，實現(xiàn)企業(yè)鐵路運輸過程中的管理控制一體化。

[1]王一文.企業(yè)鐵路運輸調(diào)度管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].蘭州交通大學，2012.

[2]李志杰，方旭明.無線Mesh網(wǎng)絡中一種QoS保證的跨層調(diào)度方法[J].鐵道學報，2012（10）：61-67.

TN913.3

A

1671-0037（2014）10-62-2

周洋（1983.1-），男，碩士研究生，研究方向：交通工程。