以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案

費 洋 林曉偉

(國電南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程師)

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以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案

費 洋 林曉偉

(國電南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程師)

從結(jié)構(gòu)設(shè)計和接口設(shè)計兩方面,闡述了以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案。該方案基于系統(tǒng)工程理論，將行車管理、運營綜合監(jiān)控、設(shè)備維護、網(wǎng)絡(luò)管理等功能集成到一個統(tǒng)一的平臺上,實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息互通和資源共享,高效實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的聯(lián)動,從而提高有軌電車服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平。目前,該建設(shè)方案已逐步在多條有軌電車線路中采用。

有軌電車； 綜合自動化平臺； 行車指揮

Author′s address NARI Technology Co.,Ltd.,210061,Nanjing,China

根據(jù)現(xiàn)代有軌電車技術(shù)的發(fā)展趨勢和節(jié)約成本方面的考慮,應(yīng)在有軌電車控制中心設(shè)置一套以行車指揮為主的綜合自動化平臺,各個車站不再設(shè)置獨立的監(jiān)控平臺。以行車指揮為主的綜合自動化平臺的方案基于系統(tǒng)工程理論,將行車管理和信息監(jiān)控功能深度集成到一個統(tǒng)一的平臺上,用于有軌電車的控制管理,實現(xiàn)有軌電車各專業(yè)系統(tǒng)之間的信息互通和資源共享,提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力,高效實現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動,提高全線的整體自動化水平,增強應(yīng)對各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力及災(zāi)害事故的抵御能力,提高運營管理水平和資源管理水平,為建設(shè)數(shù)字化有軌電車打好基礎(chǔ),提高經(jīng)濟效益。

1 有軌電車綜合自動化平臺的設(shè)計方案

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

有軌電車綜合自動化平臺采用以行車指揮為核心的各系統(tǒng)集成方案,使各系統(tǒng)的信息形成一個緊密結(jié)合的整體,在統(tǒng)一的軟件平臺、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運營指揮、維護調(diào)度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對車、電、機的一體化監(jiān)控。以行車指揮為主的有軌電車綜合自動化平臺方案的結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

1.2 接口設(shè)計方案

有軌電車綜合自動化平臺的接口設(shè)計方案是工程建設(shè)中的一項重要工作。自動化平臺接口涉及專業(yè)多,關(guān)系復(fù)雜,有賴于各專業(yè)、各系統(tǒng)的相互配合。完整的接口設(shè)計可指導(dǎo)、檢查和驗證有軌電車綜合自動化平臺的完整性、安全性、可靠性、合理性和經(jīng)濟性。 有軌電車綜合自動化平臺的接口設(shè)計方案分為物理接口和功能接口兩個部分。物理接口是自動化平臺和各個接口系統(tǒng)之間的物理鏈路,包括有線通信或無線通信等方式[2],而合理且完善的功能接口是有軌電車綜合自動化平臺建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。有軌電車綜合自動化平臺的總體建設(shè)方案如圖 2所示。

有軌電車綜合自動化平臺的建設(shè)方案具有高度的靈活性,可根據(jù)運營的實際需求進行適當(dāng)?shù)牟眉?以節(jié)省建設(shè)成本,提高運營效率。

1.3 行車管理

有軌電車綜合自動化平臺深度集成了信號系統(tǒng)功能,將原信號系統(tǒng)中列車自動監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)與有軌電車綜合自動化平臺進行統(tǒng)一,且對信息全面整合,可實現(xiàn)ATS具備的所有功能,包括信號監(jiān)控、列車監(jiān)控、運力配置(運輸方案優(yōu)化)、離線計劃管理、線路列車運行管理、模擬培訓(xùn)、維護支持等。

圖1 有軌電車綜合自動化平臺方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

BAS—環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；FAS—火災(zāi)報警系統(tǒng)；TETRA—無線集群；PA—公共廣播；PIS—乘客信息系統(tǒng)；CCTV—閉路電視；CLK—時鐘；PSCADA—電力監(jiān)控系統(tǒng)；AFC—自動售檢票

(1) 信號監(jiān)控和列車監(jiān)控。信號監(jiān)控功能包括次級檢測設(shè)備、無岔區(qū)段顯示、道岔顯示、信號機狀態(tài)顯示、排列進路、自動折返、臨時限速、相關(guān)的站臺操作等。列車監(jiān)控功能包括列車編組管理、列車運行信息顯示、列車控制操作、列車跟蹤、列車自動控制等。

(2) 運力配置(運輸方案優(yōu)化)。有軌電車綜合自動化平臺通過整合客運數(shù)據(jù)和行車數(shù)據(jù),計算得出有軌電車各斷面分時斷面流量,對有軌電車運能運力進行綜合分析,為制定有軌電車運輸組織方案、運力配置和調(diào)整計劃提供幫助。包括：

? 基于有軌電車客流的列車開行方案編制,協(xié)調(diào)各列車之間的客流輸送,確定各列車的合理到發(fā)時間間隔及接續(xù)方案;

? 網(wǎng)絡(luò)化運營條件下列車運行圖自動編制;

? 網(wǎng)絡(luò)化運營條件下列車運行秩序紊亂情況的列車運行調(diào)整。

(3) 離線計劃、線路列車運行管理。離線計劃管理包括基本時刻表編輯和管理。線路列車運行管理包括在線行車計劃管理、運行圖的顯示和打印、出入庫管理、自動列車調(diào)整、終端發(fā)車列表管理、運行列車沖突管理等。

1.4 運營綜合監(jiān)控

有軌電車綜合自動化平臺集成了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的全部功能,可監(jiān)控有軌電車各專業(yè)的狀態(tài)并發(fā)送相關(guān)控制命令,主要包括:

? 狀態(tài)監(jiān)視:通過有軌電車綜合自動化平臺監(jiān)視有軌電車各專業(yè)設(shè)備的狀態(tài)和運行等情況。

? 控制和操作:通過有軌電車綜合自動化平臺向集成系統(tǒng)發(fā)布控制命令。

? 統(tǒng)計分析各類信息:對各類相關(guān)信息進行統(tǒng)計分析,制定各類報表和趨勢圖形。

運營綜合監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對以下系統(tǒng)的集成和互聯(lián)。

(1) 電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)。電力監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控全線供電系統(tǒng)設(shè)備,實現(xiàn)的功能主要包括:

? 控制:可以實現(xiàn)單控、程控、斷路器遠(yuǎn)方復(fù)歸、保護定值管理、保護及自動功能投退、控制閉鎖、遙控屏蔽、人工置數(shù)等功能。

? 數(shù)據(jù)采集處理:可以實現(xiàn)遙信和遙測數(shù)據(jù)的采集,完成數(shù)據(jù)處理及打印、事件順序記錄(SOE)、故障錄波數(shù)據(jù)讀取、統(tǒng)計報表等功能。

? 顯示、報警、查詢:通過具體形象的人機界面將各種信息展現(xiàn)在操作員面前,方便操作員對供電設(shè)備進行監(jiān)控。

(2) 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)。有軌電車一般在車輛段設(shè)置BAS,全面、有效地實現(xiàn)對車輛段設(shè)備的自動化監(jiān)控及管理,實現(xiàn)就地監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài),控制設(shè)備開/關(guān)和啟/停,檢測環(huán)境參數(shù),充分發(fā)揮車輛段各種環(huán)控設(shè)備應(yīng)有的作用,保證工作人員的安全和設(shè)備的正常運行。

(3) 火災(zāi)報警系統(tǒng)(FAS)。有軌電車一般在車輛段設(shè)置FAS,負(fù)責(zé)車輛段的火警探測報警及聯(lián)動相關(guān)的消防設(shè)備等工作。FAS包括火警探測系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)。FAS具有最高級優(yōu)先級,當(dāng)同時存在火警及其它故障報警時,優(yōu)先報火警;當(dāng)有火警時,能夠自動彈出火災(zāi)報警信息或報警設(shè)備所在位置的平面圖,彈出時間不大于1 s,同時發(fā)出聲光報警,代表報警設(shè)備點的圖符自動填充為紅色并閃爍,并將事件信息記錄在報警歷史記錄中?；馂?zāi)報警信息窗口始終在屏幕最前面。

(4) 公共廣播(PA)系統(tǒng)。有軌電車綜合自動化平臺可對PA實現(xiàn)界面集成,從而在有軌電車綜合自動化平臺上實現(xiàn)對全線車站各個地點的廣播分區(qū)的選擇控制、廣播方式控制和監(jiān)聽。

(5) 閉路電視(CCTV)系統(tǒng)。有軌電車綜合自動化平臺可以對CCTV實現(xiàn)界面集成,可在有軌電車綜合自動化平臺上對全線車站各個地點的監(jiān)控探頭進行切換,將圖像調(diào)閱到控制中心大屏幕或工作站上,也可以對云臺攝像機進行云臺全方位移動及鏡頭變倍、變焦(P/T/Z)控制。

(6) 乘客信息系統(tǒng)(PIS)。有軌電車綜合自動化平臺可以對PIS實現(xiàn)界面集成,可在有軌電車綜合自動化平臺上向全線車站各個地點的乘客信息屏發(fā)布信息,能人工和自動觸發(fā)常用PIS顯示信息。有軌電車綜合自動化平臺能編制臨時信息、緊急信息、突發(fā)事件信息、定時信息，下發(fā)給PIS。

(7) 其它互聯(lián)系統(tǒng)。有軌電車綜合自動化平臺還可互聯(lián)自動售檢票(AFC)系統(tǒng)、時鐘(CLK)系統(tǒng)、無線集群(TETRA)系統(tǒng)和控制中心大屏幕系統(tǒng)。有軌電車綜合自動化平臺與車載售檢票實現(xiàn)互聯(lián),可在綜合自動化平臺上查看全線車載售檢票系統(tǒng)的運行狀態(tài)、客流信息等,可提醒調(diào)度員注意運營組織,并根據(jù)AFC提供的客流數(shù)據(jù)實現(xiàn)相關(guān)的聯(lián)動功能。有軌電車綜合自動化平臺和CLK互聯(lián),根據(jù)CLK提供的時鐘信號,在人機界面上顯示時鐘信息,統(tǒng)一綜合自動化平臺網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各設(shè)備的時鐘。時鐘信號經(jīng)與各個系統(tǒng)的接口傳送給各子系統(tǒng)。有軌電車綜合自動化平臺實現(xiàn)對通信各子系統(tǒng)設(shè)備的重要告警信息的集中監(jiān)視,可使告警信息按優(yōu)先等級顯示在平臺上。有軌電車控制中心調(diào)度大廳設(shè)置一套大屏幕系統(tǒng),可將相關(guān)專業(yè)的圖形界面投放到大屏幕上供調(diào)度員查看。

1.5 信息共享和聯(lián)動

有軌電車綜合自動化平臺匯聚了各專業(yè)的所有數(shù)據(jù),實現(xiàn)了各專業(yè)數(shù)據(jù)的共享,具備強大的數(shù)據(jù)處理和挖掘功能,可從海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息加以分析處理,為系統(tǒng)間的聯(lián)動和輔助決策提供強大的支撐。

1.5.1 輔助決策系統(tǒng)

有軌電車綜合自動化平臺的主要職責(zé)之一就是將分散孤立的各個自動化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個整體,通過輔助決策支持系統(tǒng)協(xié)助操作員處置緊急情況,提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力和有軌電車全線的整體自動化水平,增強有軌電車對各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力。有軌電車綜合自動化平臺的輔助決策系統(tǒng)如圖 3所示。

圖3 有軌電車綜合自動化平臺輔助決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

輔助決策系統(tǒng)由預(yù)案制定、預(yù)案管理、專家系統(tǒng)共同組成知識庫,可以實現(xiàn)方便的策略編輯工具、基于原始數(shù)據(jù)監(jiān)測的緊急事件監(jiān)測、直觀的決策支持、可追溯的規(guī)則自學(xué)習(xí)以及與用戶相關(guān)的決策選擇。系統(tǒng)支持針對當(dāng)前用戶的職位提供差異化的服務(wù),如對操作人員和維護人員,當(dāng)在預(yù)案制定時指定用戶類別的預(yù)案有差異,將會根據(jù)當(dāng)前用戶類提供不同的決策建議。

1.5.2 系統(tǒng)間聯(lián)動

決策處理系統(tǒng)基于聯(lián)動功能實現(xiàn)。當(dāng)輔助決策中配置的場景發(fā)生,聯(lián)動提醒操作員對于一個特定場景的反應(yīng)步驟,以及從不同的站點聯(lián)動2個或更多的操作員來解決這個場景。一個聯(lián)動可以設(shè)置成啟動另外一個聯(lián)動功能,同樣的一個聯(lián)動可以同時被不同的用戶執(zhí)行。例如,有三個車站A、B和C,在車站B有一個列車事故。中心調(diào)度操作員將看見一個按鈕閃爍，表示聯(lián)動事件發(fā)生。中心調(diào)度操作員可點擊按鈕顯示解決這個場景給他的指示。其中配置了三個步驟:

? 因為安全預(yù)防,操作車站B中的特定設(shè)備。

? 操作員打電話給警方,救護車和列車服務(wù)車輛。

? 操作員通過PA系統(tǒng)和PIS把事件以及可能的列車晚點信息告知車站A和車站C的乘客。

1.6 設(shè)備維護及網(wǎng)絡(luò)管理

1.6.1 設(shè)備維護系統(tǒng)

設(shè)備維護用來保存控制中心、車站和車輛段內(nèi)各類基礎(chǔ)設(shè)備的電子版本的技術(shù)資料和維護歷史記錄,收集保存實時的現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)信息,統(tǒng)計設(shè)備運行時間和次數(shù)。系統(tǒng)可根據(jù)維修人員的要求,生成檢修工作票,建立各種檔案報表,采用自動或手動方式錄入數(shù)據(jù)?？蛇M行定時和隨時打印。在指揮中心建立設(shè)備維護管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、修改、刪除、查詢等功能。設(shè)備維修管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 設(shè)備維護管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.6.2 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

有軌電車綜合自動化平臺在控制中心配置集中的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),可管理綜合自動化平臺、PSCADA、FAS、PA、PIS、CCTV等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,支持TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議)和SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議),負(fù)責(zé)對自動化平臺進行功能維護和網(wǎng)絡(luò)管理?？刹捎帽銛y式維護計算機對車站網(wǎng)絡(luò)進行維護。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能進行網(wǎng)絡(luò)管理、配置管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障報告、事件記錄、參數(shù)調(diào)整,以及創(chuàng)建、編輯和刪除數(shù)據(jù)庫等操作。網(wǎng)管維護人員對自動化平臺全線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和計算機設(shè)備進行管理,收集報警日志記錄,產(chǎn)生統(tǒng)計表,對整個平臺運行狀況進行圖形維護、數(shù)據(jù)庫管理維護、參數(shù)庫維護和新應(yīng)用程序的開發(fā)等。

2 結(jié)語

本文探討了未來有軌電車建立以行車指揮為中心的綜合自動化平臺的設(shè)計方案。該平臺將建設(shè)成為集行車調(diào)度指揮和運營綜合監(jiān)控技術(shù)為一體,以實現(xiàn)行車指揮、信息采集、傳輸、處理以及共享和聯(lián)動等為目標(biāo)的新一代有軌電車中央級綜合自動化系統(tǒng)。并結(jié)合實際給出了具體的建設(shè)方案。

目前,蘇州高新區(qū)有軌電車1號線工程綜合監(jiān)控集成、采購項目包含綜合監(jiān)控(PSCADA、BAS、FAS)和通信(PA、PIS、CCTV、CLK)兩大主體功能,已初步具備了本文所探討的綜合自動化平臺方案的雛形。在今后的系統(tǒng)升級改造過程中,可逐步集成行車信號系統(tǒng),并最終實現(xiàn)有軌電車綜合自動化平臺方案。

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Tram Integrated Automation Platform Scheme Based on Traffic Command

FEI Yang, LIN Xiaowei

The construction of a tram integrated automation platform scheme based on traffic command (TIAS) are described from structure design and interface design aspects. This scheme integrates the traffic management(TM), integrated supervision and control system (ISCS), device management system (DMS) and network management system (NMS) etc. into a unified platform, in order to achieve information exchange, resource sharing and efficient linkage between each system, and improve the tram service quality and service level for passengers. At present, the construction scheme has been gradually adopted on many operation tram lines.

tram; integrated automation platform; traffic command

U 492.2+2∶U 482.1

10.16037/j.1007-869x.2016.04.008

2014-11-12)