有軌電車綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)分析

馬永剛

(通號萬全信號設(shè)備有限公司，北京 100071)

1 概述

隨著國內(nèi)城市化和新型城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市規(guī)模的逐年增長，城市交通的壓力越來越大，對城市交通提出了越來越高的要求。現(xiàn)代有軌電車因其環(huán)保美觀、造價低、舒適方便的獨特優(yōu)勢而得到快速發(fā)展，是國家重點發(fā)展的領(lǐng)域之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界有軌電車系統(tǒng)有400多條線路，分布于50多個國家，且仍有不斷上升態(tài)勢。

現(xiàn)代有軌電車是一個相對獨立的交通系統(tǒng)，其運(yùn)行環(huán)境相對復(fù)雜，覆蓋面廣，所包含的系統(tǒng)繁多而且相對開放，所以需要有一套針對其特點和需求而設(shè)計的綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)來對整個運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)控，以保證運(yùn)行安全，輔助運(yùn)營管理和調(diào)度，實現(xiàn)智能化控制，為保證行車安全，提高運(yùn)行效率，改善勞動條件等提供必要的支持。

2 綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)平臺

綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)，是基于信號系統(tǒng)和電力監(jiān)控為內(nèi)核，內(nèi)置聯(lián)鎖關(guān)系邏輯、車次跟蹤邏輯等信號模塊；電力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控等綜合監(jiān)控模塊；以行調(diào)為核心的綜合調(diào)度系統(tǒng)平臺。除基本行車調(diào)度功能外，通過建立綜合、統(tǒng)一、整合、開放的系統(tǒng)集成平臺，將列車運(yùn)行監(jiān)控（ATS）、供電監(jiān)控（PSCADA）、視頻監(jiān)控（CCTV）、自動售檢票（AFC）及車載超級電容監(jiān)視等進(jìn)行高度集成，并預(yù)留與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)的接口，來形成有軌電車調(diào)度指揮、運(yùn)行管理、運(yùn)營監(jiān)控為一體的標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)對全線所有的運(yùn)行車輛、車站及變電所的監(jiān)控、協(xié)調(diào)、調(diào)度和管理，從而達(dá)到有軌電車安全高效運(yùn)行的目的。此外，通過建立自上而下的應(yīng)急處理機(jī)制，設(shè)置中心調(diào)度人員與現(xiàn)場人員的無線調(diào)度通道，將現(xiàn)場實時動態(tài)及時準(zhǔn)確地反映到調(diào)度中心系統(tǒng)，確保在特殊情況下運(yùn)營的有序進(jìn)行。

綜合運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Integrated traffic dispatching system structure diagram

綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)軟件平臺采用分層、分布、模塊化的設(shè)計原則，具備高可靠性、高安全性、高實時性、易擴(kuò)展等設(shè)計特點，從而保證系統(tǒng)核心的高效穩(wěn)定運(yùn)行。其主要功能如下。

1）數(shù)據(jù)庫管理功能

系統(tǒng)設(shè)置歷史數(shù)據(jù)庫及實時數(shù)據(jù)庫管理功能，用于對歷史數(shù)據(jù)及在線運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理。其中，歷史數(shù)據(jù)庫主要用于存儲告警信息、采集數(shù)據(jù)等，并可將需要長期保存的告警事件信息等定期寫入至光盤。對于讀寫頻率較低的數(shù)據(jù)，可采用商用數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是針對軌道交通領(lǐng)域自主開發(fā)的專用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，提供大量數(shù)據(jù)庫在線監(jiān)視、管理、統(tǒng)計、維護(hù)等工具，在線運(yùn)行數(shù)據(jù)可快速修改，具有良好的可擴(kuò)性和適應(yīng)性，保證數(shù)據(jù)庫的完整及一致性。

2）通用HMI

人機(jī)界面HMI是圖形化的用戶接口，為系統(tǒng)內(nèi)的所有操作人員提供統(tǒng)一的圖形用戶界面。中心調(diào)度人員通過HMI界面可以直觀地看到系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)及系統(tǒng)列表，能快速訪問所操作對象及系統(tǒng)工具。平臺系統(tǒng)包括：各系統(tǒng)主界面、控制界面、查詢界面、顯示界面、監(jiān)視界面等，以動態(tài)、視屏、漸進(jìn)、多層次畫面等形式將各子系統(tǒng)的總貌圖、流程圖、趨勢圖、接線圖等顯示出來。

3）監(jiān)視功能

軟件平臺提供大量的監(jiān)視畫面，對各集成系統(tǒng)中設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和操作。該功能主要通過對沿線列車、乘客、供電、災(zāi)害及列車運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息的實時監(jiān)視，來直觀、快速、準(zhǔn)確地反映設(shè)備的工作狀態(tài)。

監(jiān)視畫面根據(jù)使用對象不同可分為操作畫面和維護(hù)畫面，操作畫面允許操作員去監(jiān)視和控制系統(tǒng)所提供的所有操作對象，維護(hù)畫面提供給維護(hù)員進(jìn)行管理系統(tǒng)的維護(hù)和開發(fā)。

4）故障報警功能

各操作站均具備完善的故障報警功能，并將報警信息進(jìn)行分級、篩選重組，形成報警體系。報警至少包括：單位開關(guān)變位、雙位開關(guān)狀態(tài)、模擬信號越限、設(shè)備故障、網(wǎng)絡(luò)通訊、外設(shè)故障、控制失敗等。當(dāng)出現(xiàn)重大事件災(zāi)害時，平臺系統(tǒng)可對調(diào)度員、維護(hù)人員及乘客進(jìn)行不同等級分類的聲音報警。

5）時間同步

時鐘系統(tǒng)為系統(tǒng)平臺提供時間對時信號及時鐘數(shù)據(jù)信息(年月日時分秒)。中心從時鐘系統(tǒng)獲得標(biāo)準(zhǔn)時鐘信息，統(tǒng)一內(nèi)部時鐘(包括中心服務(wù)器、工作站、FEP以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)。車站設(shè)備接收中心的時鐘同步信息，統(tǒng)一車站時鐘。系統(tǒng)通過使用NTP協(xié)議同步車站、車輛段有軌電車時鐘，同時向PSCADA、CCTV、PIS、PA等各集成子系統(tǒng)發(fā)送時鐘信號。

6）統(tǒng)計和報表

系統(tǒng)具有強(qiáng)大的報表管理、生成、打印等功能，同時授權(quán)用戶可根據(jù)所需報表內(nèi)容及格式進(jìn)行定制。常用報表有報警報表、事件報表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、各種日志報表等。操作員可以在工作站顯示器上隨時查看報表，可選擇要打印的報表類型，并送至系統(tǒng)指定的打印機(jī)進(jìn)行打印。

7）行車調(diào)度功能

具備基本的行車調(diào)度功能，包含但不限于：

a.行車信息顯示；

b.列車運(yùn)行描述；

c.信息采集和獲??；

d.列車運(yùn)行圖/時刻表管理；

e.列車運(yùn)用計劃及車輛管理；

f.列車運(yùn)行調(diào)整；

g.列車運(yùn)行查詢；

h.運(yùn)營記錄與統(tǒng)計報表；

i.故障報警。

行車調(diào)度系統(tǒng)界面如圖2所示。

8）電力調(diào)度

綜合運(yùn)營調(diào)度管理子系統(tǒng)在控制中心對電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，在控制中心、變電所對電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制。正常情況下，電力調(diào)度功能在控制中心，只有在控制中心授權(quán)的情況下，變電所才能具有調(diào)度功能。功能包括：對電力設(shè)

備的遙控、遙信、遙測、遙調(diào)；數(shù)據(jù)處理；系統(tǒng)權(quán)限管理；報警；屏蔽；HMI顯示；SOE記錄；故障錄波；數(shù)據(jù)歸檔、統(tǒng)計報表與打印等功能。

同時，中心調(diào)度員通過綜合表示屏及調(diào)度員工作站，實現(xiàn)對現(xiàn)場供電設(shè)備故障或停用狀態(tài)的監(jiān)視，動態(tài)顯示變電所開關(guān)位置及供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、變電所主接線、牽引網(wǎng)的帶電狀態(tài)，從而使調(diào)度人員能夠在第一時間掌握現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)。在日?；蚓o急情況下，調(diào)度員可依據(jù)監(jiān)視情況，與變電所相關(guān)值班員及移動維修作業(yè)人員進(jìn)行直接通話，以便開展指揮管理工作。

9）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

實現(xiàn)調(diào)度中心對車站、列車、變電所及車場圖像調(diào)看、控制及顯示等功能。系統(tǒng)能監(jiān)視、選擇上述區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)任意一路視頻圖像，能調(diào)看變電所及本地存儲的任意一路圖像。

調(diào)度員工作站、大屏幕等用戶所攝取的實時圖像采用軟解碼方式實現(xiàn)。除實時視頻資源的調(diào)用外，還需實現(xiàn)球機(jī)的遠(yuǎn)程PTZ控制；并能在操控終端上獲得指令后，指令執(zhí)行狀態(tài)相應(yīng)的人機(jī)交互信息反饋。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖3所示。

10）乘客信息系統(tǒng)

圖2 行車調(diào)度系統(tǒng)界面Fig.2 Interface of traffic dispatching system

實現(xiàn)中心信息采編、播放管理功能，調(diào)度中心通過接收外部信息源，包括：新聞、天氣預(yù)報、公交地鐵換乘信息等，根據(jù)需要在站臺LCD屏上選擇播放上述內(nèi)容，并具有播表及版式的編輯、存儲、預(yù)覽、審核及發(fā)布功能。

可預(yù)先編輯信息，如歡迎語、乘客導(dǎo)乘、安全指引、緊急事故信息等等；可分類管理和查詢預(yù)定義的信息；信息發(fā)布時最小可指定到某一個車站的上行、下行、站廳區(qū)域，以及某一列車；可按需選定常用播表，及對自定義區(qū)域進(jìn)行組播；信息發(fā)布時可指定播出的方式：全屏顯示或者區(qū)域顯示，以及新信息是采用跟隨播出還是替換播出(針對老信息)；能夠?qū)θ€網(wǎng)的車站播放控制器的播出畫面進(jìn)行實時監(jiān)控，幀率不低于15 FPS；發(fā)布信息需進(jìn)行加密處理，保證全線網(wǎng)信息的安全播出。所發(fā)媒體文件、運(yùn)營信息須經(jīng)過可靠安全加密算法對信息的存儲、傳輸、播放過程進(jìn)行可靠安全認(rèn)證，保證所發(fā)信息的準(zhǔn)確、安全。乘客信息管理系統(tǒng)界面如圖4所示。

11）運(yùn)營廣播

為行車調(diào)度、防災(zāi)調(diào)度和乘客提供語音廣播服務(wù)，調(diào)度員可依據(jù)需要在日常及應(yīng)急情況下單選、組選和全選的沿線站臺廣播區(qū)進(jìn)行多信源廣播。廣播系統(tǒng)界面如圖5所示。

12）自動售檢票系統(tǒng)

中心集成平臺與票務(wù)系統(tǒng)接口，收集票務(wù)設(shè)備狀態(tài)和客流量統(tǒng)計等。自動售檢票系統(tǒng)界面如圖6所示。

13）電話系統(tǒng)

圖4 乘客信息管理系統(tǒng)界面Fig.4 Interface of passenger information management system

圖5 廣播系統(tǒng)界面Fig.5 Interface of broadcasting system

圖6 自動售檢票系統(tǒng)界面Fig.6 Interface of AFC system

中心集成平臺與電話系統(tǒng)接口，收集電話系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)和告警等。電話系統(tǒng)界面如圖7所示。

14）設(shè)備監(jiān)督及報警管理

綜合運(yùn)營調(diào)度管理子系統(tǒng)具備完善的自診斷、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及故障報警功能。系統(tǒng)提供維修工作界面、故障報警界面，來監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。同時，具備將重要故障報警信息顯示在綜合顯示屏和中央調(diào)度員工作站等功能。

圖7 電話系統(tǒng)界面Fig.7 Interface of telephone system

通過中心顯示屏及調(diào)度工作站顯示器，對線路、正線道岔、進(jìn)路、信號顯示器、在線列車等信息進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生異常時，中心自動地將有關(guān)信息在調(diào)度工作站上給出報警及故障源提示。此外，中心顯示屏能對被控變電站上位監(jiān)控單元傳送上來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示，對供電設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)視。在故障情況下，可進(jìn)行聲音、語音、文字等多方式報警。

3 有軌電車綜合運(yùn)營調(diào)度技術(shù)發(fā)展趨勢

綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)致力于建立中心集成、整合的系統(tǒng)平臺，提高各集成子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)互聯(lián)能力，提升全線的整體自動化水平，實現(xiàn)中央功能的集中和統(tǒng)一，該系統(tǒng)的應(yīng)用廣度與深度還將在應(yīng)用創(chuàng)新中不斷提高。

3.1 應(yīng)用廣度的拓展

信號系統(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上結(jié)合綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并出現(xiàn)設(shè)計上與應(yīng)用上的創(chuàng)新與發(fā)展，如售檢票系統(tǒng)(AFC)、門禁系統(tǒng)(ACS)、綜合辦公網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(OA)、列車信息管理系統(tǒng)(TIMS)等很多專業(yè)系統(tǒng)集成與互聯(lián)綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)。顯然，綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)以為用戶提供統(tǒng)一規(guī)范的操作平臺為目的，越來越多的專業(yè)子系統(tǒng)接入也是一種必然的趨勢。

3.2 應(yīng)用深度的延伸

主要為綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)涵的延伸，具體表現(xiàn)為以龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模、多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)種類、密集的數(shù)據(jù)分析為一體的大數(shù)據(jù)收集處理和分析平臺。大數(shù)據(jù)是信息化時代迅速發(fā)展的產(chǎn)物和必然結(jié)果，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)與綜合調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，符合時代發(fā)展的要求，具有巨大的科學(xué)意義及社會經(jīng)濟(jì)價值。

3.3 能效管理

能效管理是一個涵蓋面很廣的綜合性概念，在軌道交通領(lǐng)域綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)中，主要通過對系統(tǒng)內(nèi)獲取的各項信息數(shù)據(jù)綜合分析，達(dá)到各集成系統(tǒng)運(yùn)行控制方案協(xié)調(diào)與優(yōu)化的目的，最終實現(xiàn)最優(yōu)的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益?；诰C合運(yùn)營調(diào)度龐大而全面的系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析，獲得更加全面而靈活的子系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行策略，無疑是綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)在軌道交通能效管理方面的重要職責(zé)。

4 結(jié)束語

隨著國內(nèi)城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，有軌電車綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)必然在城市軌道交通信息化、智能化進(jìn)程中扮演著極其重要的角色。對綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)功能及其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行介紹、分析與展望，在一定程度上可對城市軌道交通的設(shè)計與建設(shè)提供方向與借鑒，相信必將對有軌電車綜合運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生一定的指導(dǎo)意義。