一種實現(xiàn)鐵路信號智能調(diào)度的算法

李帥

摘要：隨著智能技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的鐵路信號調(diào)度指揮體系正在受到越來越多的挑戰(zhàn)，在“少人化、無人化”的總體行業(yè)形勢下，機(jī)器智能調(diào)度代替人工調(diào)度將成為歷史的必然，智能化調(diào)度體系的建立將在不遠(yuǎn)的將來完整實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：鐵路信號;智能調(diào)度;算法

現(xiàn)階段有很多智能調(diào)度設(shè)備都處在研究和實驗階段，本文就從系統(tǒng)預(yù)研的角度論述一種鐵路信號智能調(diào)度系統(tǒng)的核心進(jìn)路算法。

正文

首先說明，鐵路信號調(diào)度指揮體系是依托于進(jìn)路選擇和取消模式實現(xiàn)的，鐵路機(jī)車運行進(jìn)路為數(shù)個基本進(jìn)路組合而成，且基本進(jìn)路會隨著車輛作業(yè)的持續(xù)從頭至尾逐一自動消除。

機(jī)車的計劃運行進(jìn)路由車載控顯設(shè)備選擇并下發(fā)，智能調(diào)度設(shè)備將機(jī)車計劃運行進(jìn)路拆分為若干順序的基本進(jìn)路，并給聯(lián)鎖核心運算設(shè)備逐條下發(fā)基本進(jìn)路開放命令;原則運行授權(quán)設(shè)備上在機(jī)車在前一個基本進(jìn)路上作業(yè)時下發(fā)后一個基本進(jìn)路的開放命令。

以一個實例來說明各設(shè)備的工作原理、數(shù)據(jù)傳輸過程和相關(guān)關(guān)鍵邏輯處理方法。

假設(shè)一個鐵路站場有A/B/C三臺機(jī)車，每臺裝備一套車載控顯設(shè)備;車載的控顯主機(jī)中的機(jī)車定位設(shè)備會實時獲取機(jī)車位置信息，通過通信終端和無線通信設(shè)備將三臺機(jī)車的位置信息發(fā)至運行授權(quán)設(shè)備中;聯(lián)鎖執(zhí)行設(shè)備實時采集站場所有的室外設(shè)備狀態(tài)（道岔方向、信號機(jī)燈光、軌道電路占用出清等），通過冗余CAN總線上傳至聯(lián)鎖核心運算設(shè)備，在通過冗余以太網(wǎng)，經(jīng)智能調(diào)度設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)無線通信設(shè)備發(fā)送至車載控顯設(shè)備，顯示在車載控制觸摸屏上。

第一種情況：

當(dāng)三臺機(jī)車中只有一臺接收到作業(yè)計劃，要將機(jī)車從現(xiàn)在的位置A1開動到目標(biāo)位置An，操作人員可以通過觸摸屏下發(fā)信號調(diào)度指令，車載控顯主機(jī)會將此調(diào)度指令按照既定規(guī)則行成機(jī)車運行進(jìn)路，此進(jìn)路信息通過無線通信設(shè)備傳輸至運行授權(quán)設(shè)備;因B和C機(jī)車此時都無作業(yè)計劃，和A機(jī)車的計劃機(jī)車運行進(jìn)路不存在沖突，此時運行授權(quán)設(shè)備就將此運行進(jìn)路開放命令一次性下發(fā)給聯(lián)鎖核心運算設(shè)備;聯(lián)鎖核心運算設(shè)備在按照聯(lián)鎖運算邏輯檢查此進(jìn)路安全有效后，將開放進(jìn)路的相關(guān)轉(zhuǎn)岔、信號機(jī)開放命令下達(dá)給聯(lián)鎖執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行;待聯(lián)鎖執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行完畢后，將站場實時設(shè)備狀態(tài)再向上逐層傳輸至車載控顯設(shè)備上，機(jī)車司機(jī)將根據(jù)觸摸屏上出現(xiàn)的進(jìn)路和信號開放信息駕駛機(jī)車進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

第二種情況：

當(dāng)已經(jīng)有一臺或者兩臺機(jī)車在作業(yè)中時，即機(jī)車A/B已經(jīng)存在其各自的運行進(jìn)路（A1-An，B1-Bn，且互相不沖突），此時機(jī)車C接收到作業(yè)計劃，要將C車從現(xiàn)在的位置C1開到Cn，機(jī)車C的車載控顯設(shè)備會將調(diào)度指令轉(zhuǎn)化為計劃運行進(jìn)路C1-Cn，并將此信息傳輸給運行授權(quán)設(shè)備。

如果機(jī)車C的計劃運行進(jìn)路C1-Cn與A/B車的已存在進(jìn)路A1-An和B1-Bn不存在沖突，那么將執(zhí)行第一種情況的處理方法。

如果機(jī)車C的計劃運行進(jìn)路C1-Cn與A/B車的已存在進(jìn)路A1-An和B1-Bn有沖突，那么當(dāng)計劃進(jìn)路C1-Cn傳輸至運行授權(quán)設(shè)備后，運行授權(quán)設(shè)備會將進(jìn)路C1-Cn拆分為C1-C2/C2-C3…../Cm-Cn這樣幾個基本進(jìn)路，并找出第一個與A1-An或B1-Bn中某個基本進(jìn)路沖突的進(jìn)路，先將這個沖突進(jìn)路以前的進(jìn)路開放命令下發(fā)至聯(lián)鎖核心運算設(shè)備執(zhí)行，然后觀察A/B車的進(jìn)路執(zhí)行情況，當(dāng)A/B與C沖突的基本進(jìn)路作業(yè)完畢，自動消除后，再將C的這個沖突進(jìn)路開放命令下發(fā)至聯(lián)鎖核心運算設(shè)備執(zhí)行;

聯(lián)鎖核心設(shè)備的運算、聯(lián)鎖執(zhí)行設(shè)備的命令執(zhí)行、相關(guān)信息的反饋與傳輸按照第一種情況的方式執(zhí)行，不受上述進(jìn)路沖突處理過程的影響。

如此逐步、逐段進(jìn)行進(jìn)路的開放授權(quán)，實現(xiàn)作業(yè)的優(yōu)化和安全保障。

第三種情況：

當(dāng)存在2臺（或以上，假設(shè)為機(jī)車A和機(jī)車B）機(jī)車同時接收到作業(yè)計劃，且車載控顯設(shè)備同時下發(fā)計劃進(jìn)路命令時。即運行授權(quán)設(shè)備同時受到機(jī)車A的計劃運行進(jìn)路A1-An和機(jī)車B的計劃運行進(jìn)路B1-Bn。

如果進(jìn)路A1-An和B1-Bn不存在沖突，那么將執(zhí)行第一種情況的處理方法，兩條計劃進(jìn)路將同時得到順序執(zhí)行。

如果進(jìn)路A1-An和B1-Bn存在沖突，且機(jī)車A的計劃進(jìn)路中的第一個基本進(jìn)路與機(jī)車B的計劃進(jìn)路中的第一個基本進(jìn)路相沖突，那么默認(rèn)先執(zhí)行機(jī)車A的計劃進(jìn)路的第一個基本進(jìn)路（后面的也順序執(zhí)行），待機(jī)車A的第一個基本進(jìn)路因作業(yè)完畢自動清除后，再執(zhí)行機(jī)車B的第一個基本進(jìn)路和以后的不與機(jī)車A進(jìn)路相沖突的進(jìn)路，如此順序執(zhí)行，直到機(jī)車A和機(jī)車B的計劃進(jìn)路都執(zhí)行完畢。

如果進(jìn)路A1-An和B1-Bn存在沖突，且機(jī)車A的計劃進(jìn)路中的第一個基本進(jìn)路與機(jī)車B的計劃進(jìn)路中的非第一個基本進(jìn)路沖突，那么運行授權(quán)設(shè)備將先下發(fā)機(jī)車A計劃進(jìn)路中的第一個基本進(jìn)路（后面的也順序下發(fā)執(zhí)行）和機(jī)車B與機(jī)車A沖突的基本進(jìn)路以前的進(jìn)路，待機(jī)車A計劃進(jìn)路的第一個基本進(jìn)路因作業(yè)完畢自動清除后，再順序下發(fā)機(jī)車B的沖突基本進(jìn)路和以后的基本進(jìn)路錄的開放命令，直到機(jī)車A和機(jī)車B的計劃進(jìn)路都執(zhí)行完畢。

如果進(jìn)路A1-An和B1-Bn存在中間基本進(jìn)路的沖突，運行授權(quán)設(shè)備將在機(jī)車A和機(jī)車B的拆分基本進(jìn)路中找出各自的沖突進(jìn)路，先向聯(lián)鎖核心運算設(shè)備順序下發(fā)兩臺機(jī)車計劃進(jìn)路中沖突基本進(jìn)路以前的基本進(jìn)路開放命令，根據(jù)機(jī)車實際作業(yè)情況，當(dāng)先作業(yè)到?jīng)_突進(jìn)路前一區(qū)段的機(jī)車進(jìn)入這個進(jìn)路時，下發(fā)命令開放此機(jī)車的沖突基本進(jìn)路（后面的基本進(jìn)路也順序下發(fā)執(zhí)行）;待此機(jī)車作業(yè)完其沖突基本進(jìn)路并自動清除后，再順序下發(fā)開放另一臺機(jī)車的沖突基本進(jìn)路和后面的基本進(jìn)路開放命令，直到機(jī)車A和機(jī)車B的計劃進(jìn)路都執(zhí)行完畢。

結(jié)語

現(xiàn)階段智能調(diào)度技術(shù)尚處于萌芽期，相應(yīng)的技術(shù)方案與思路都是開放的，本文僅從進(jìn)路拆分、優(yōu)先級排序、授權(quán)處理與智能執(zhí)行的方面對調(diào)度邏輯進(jìn)行全方位的描述，目的在于實現(xiàn)一套基本不依賴于調(diào)度人員干預(yù)的鐵路信號智能調(diào)度指揮系統(tǒng)，至于其他方面的因素，本文未過多考慮，在此也算拋磚引玉，希望能與鐵路調(diào)度領(lǐng)域?qū)＜业慕涣鞑@得指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：合肥工大高科信息科技股份有限公司）