第24卷,第2期 中国铁道科学Vol 24N o 22003年4月 CH INA RAILWAY SCIENCEApril,2003文章编号:1001-4632(2003)02-0029-05对我国高速铁路综合调度系统的思考王壮锋,邢科家,张 琦,黄 康(铁道科学研究院通信信号研究所,北京 100081)摘 要:根据高速铁路的一般特点和对综合调度系统的要求,结合我国高速铁路运输特点,提出我国高速铁路综合调度系统的功能,C S 结构,中心设备和车站设备的配置思考意见,建议对该系统的研制应充分考虑中国铁路高、中速列车混合运行和既有线路、枢纽现状的特点,满足中国铁路在列车运行计划、行车调度、车辆调度、供电调度、综合维修调度、安全监控调度和旅客服务的七大功能要求,满足高速铁路可用性、安全性要求。

关键词:高速铁路;调度系统;综合调度;功能结构 中图分类号:U284 59 文献标识码:A收稿日期:2002-03-06作者简介:王壮锋(1964 ),男,河北安平县人,副研究员。

随着列车运行速度的不断提高,运输调度指挥技术已经不能很好地适应当前铁路运输的需要,主要表现在调度员工作繁重,劳动强度大,还处于手工时代;而计算机、数据库、网络和通信、多媒体、人工智能等现代高科技尚未得到很好应用,技术水平和工作效率低下。

我国铁路科研人员在高速铁路运行模拟、综合调度指挥管理系统的研究方面虽已作了大量工作,进行了小范围试验,但还没有达到实用的目标。

我国铁路技术政策中已经明确提出 在沿海经济发达、客流集中的东部走廊,发展时速250km 及其以上的高速客车专线 。

随着铁路运营速度的不断提高和一些高速客运专线(如秦皇岛至沈阳高速客运专线)的建设,为了实现生产管理和生产过程控制的综合化,提高铁路运输效率,研制高速铁路综合调度指挥管理系统已经迫在眉睫。

1 国内外高速铁路综合调度系统概况1 1 国外高速铁路综合调度系统发展现状到1996年,世界上铁路运行速度在200km h -1及以上的国家有10个,其中法国、德国、日本、意大利和西班牙五国的高速铁路最高运行速度已经超过250km h -1。

调度中心是高速铁路运营管理和列车运行调度的中枢,它根据机车车辆配备和动力特性、车站配备及作业、沿线线路和设备状态、人员的配备、相邻线路列车运行的状态等,统一指挥列车运行和协调铁路运输各部门的工作。

目前国外高速铁路调度中心主要有两种构成方式。

一种是德国的分散区域中心的调度方式;另一种是日本的集中构成方式,它把整条高速铁路的运营情况全部集中在一个调度中心来进行行车指挥。

日本最新的COSMOS 系统具有如下功能:运输计划管理;列车运行管理;机车车辆管理;维护作业管理;设备管理;电力控制;信息集中监视;基地作业管理。

日本高速铁路运营控制管理中心由COMT RAC 过渡到COSMOS 的主要目的是为了实现更大范围的集中和统一管理,将基地管理、维护作业等全部交由调度中心管理。

通过集中管理得到最大的经济利益。

日本的高速铁路综合调度中心为日本高速铁路的安全、正点的实现作出了巨大贡献。

综观各国的高速铁路行车指挥系统,都是采用集中控制方式来指挥列车运行。

调度中心以列车运行管理、行车控制为中心任务,同时也负责与行车有关的管理工作[1,2]。

1 2 国内铁路调度系统研究现状改革开放以来,国内铁路行车指挥技术和装备有了很大发展。

电力遥控、轴温探测、微机化调度集中、微机联锁已经在推广应用。

车次追踪、实迹运行图自动描绘、计算机辅助列车运行计划系统也都取得了可喜的进展,为研究设计高速铁路调度中心控制系统及其关键设备打下了一定基础。

例如当前正在实施的DM IS项目和TM IS项目都取得了很大进展,但与国外相比,我国的调度中心自动化水平目前仍然很低,在列车运行指挥、列车运行计划管理、能源管理、设备管理与维护、旅客服务等方面,与高速综合调度中心的要求还有很大差距。

1999年~2000年,在环形试验铁道进行秦沈高速客运专线调度指挥系统的实验研究,获得了大量数据和丰富经验,为我国进一步研究开发高速铁路综合调度指挥管理系统打下良好的基础。

2 我国高速铁路特点及对综合调度系统的需求2 1 对我国高速铁路特点的分析受社会经济发展的限制,我国高速铁路的基础设备如机车车辆、牵引供电、列车自控系统、监测和诊断系统、调度系统等不可能全部引进国外设备,而必然是借鉴国外技术,依靠国内研发力量,形成我国独立知识产权的高速铁路技术;我国高速铁路将是全国路网的一部分,与既有铁路有着密切的联系,高速铁路运输的特点必然是高速列车和中速列车混合运行;考虑到乘车旅行的接续性,我国高速铁路还将穿越或共用既有线枢纽和站场;必须保证高速铁路运输高速、安全、正点、舒适。

2 2 对综合调度系统的需求调度中心的基本任务包括:根据客运需要,编制行车计划、车辆运用计划、乘务计划,并形成运营计划;对运营信息搜集整理,调整运营计划,生成临时运行图;对列车运行状况进行监控,对车站进路集中控制;在收集统计车站旅客信息基础上,分析调整行车计划,并向旅客提供信息服务[3]。

根据调度中心的基本任务和中国铁路运输的特点,可以确定对综合调度系统的需求:高速铁路综合调度系统应满足全线实时控制和各业务部门综合管理的要求;适应高速铁路行车组织和行车方式的特点;具有与其它系统交换信息的能力,如客票、电力远动、设备监测、旅客向导等;综合调度系统包括:运输管理、列车运行调度与控制、机车车辆调度、牵引供电调度与控制、工务电务调度、客运调度、旅客服务(包括列车上的服务)、事故分析与救援、设备集中管理与维护、统计分析与资料管理、施工调度、安全监控、模拟培训等。

高速铁路综合调度系统应具有较高的自动化水平,满足各级调度和管理人员对办公自动化环境的要求;以服务质量为中心,提高全线各环节的协调与服务水平;尽力减少高、中速混运对高速列车的影响;具有足够的容量和较高的处理速度,留有扩充系统的功能;具有监视自然灾害的功能,减轻灾害对运输生产带来的影响;综合调度系统要有极高的安全性、可靠性、可用性、可扩展性和灵活性;保证高速铁路高速、安全、正点、舒适运行[1~5]。

3 高速铁路综合调度系统功能及配置3 1 功能我国高速铁路综合调度系统应包括以下七个调度子系统(调度台):(1)列车运行计划;(2)行车调度;(3)机车车辆调度,包括高速动车组;(4)供电调度,包括牵引供电和电力调度;(5)综合维修调度;(6)安全监控调度,包括安全服务和事故救援调度;(7)旅客服务。

综合调度系统的目的,主要是依靠现代的科学技术,实现系统功能的综合集成,提高系统各种信息的传输速度,提高调度和管理的办公水平和决策科学性。

为了实现这个目标,根据当前计算机技术、通信与网络技术、自动化技术的发展,我们认为,高速铁路综合调度系统的管理与控制功能应覆盖高速铁路全线;不仅负责列车的运行,还应具备完善的管理功能。

综合起来,主要有以下几个方面:(1)运输管理,包括制定各种计划、统计分析、日常管理等;运输管理工作台通常不设在调度大厅。

(2)列车运行调度,其任务是依据运输管理系统生成的列车开行计划,指挥并控制列车按计划运行;当列车运行紊乱时,按列车运行管理系统制定的运行调整原则采取调整措施。

设调度长工作台和若干个区段行调工作台。

(3)列车运行控制,包括进路控制、列车运行监视、列车运行追踪、列车运行计划显示等。

(4)列车运行监视,采用高分辨率显示设备,以图象、图形、文字显示列车运行信息。

显示信息包括列车位置、车次、速度、机车型号、辆数、早晚点、设备状态、站台监控、各种报警信息等等。

30中 国 铁 道 科 学 第24卷可以全景和细景显示。

(5)列车运行追踪,自列车进入高速区段,到列车出清高速区段,调度系统实时追踪列车,实时掌握列车的确切位置。

列车运行追踪和控制的基础是准确实时的车次信息,高速铁路应该采用高度可靠的车号自动输入与校核系统。

(6)机车车辆调度,主要任务是执行运输管理系统制定的机车车辆运用计划、乘务人员计划。

列车计划变更时,配合运输管理系统制定和执行机车车辆运用计划和乘务人员计划。

设机车车辆调度岗位。

(7)牵引供电与电力调度,主要任务有:根据运输管理系统制定供电计划,根据列车运行情况直接控制开闭器为列车供电执行供电计划,监视和控制供电网和接触网。

(8)设备调度,我们把通信、信号和工务调度统称设备调度。

设备调度人员的主要工作是制定设备维护计划,以及计划实施、故障事故抢修等。

(9)施工调度,主要任务有:制定施工计划、督促施工进度等。

设施工调度岗位。

(10)客运调度,制定客运计划、下达客运计划和督促检查客运计划的执行情况。

设客运调度岗位。

(11)旅客服务,高速铁路主要服务对象是旅客,因此在综合调度中心设有旅客服务部门。

旅客服务系统从列车运行调度系统获得列车运行计划、列车实际运行信息、相邻线列车运行信息以及客票、其它交通设施、旅游、宾馆、气象的信息,以满足旅客的问询。

服务系统将这些信息送往车站候车室、站台、旅客列车等。

(12)安全监控与事故救援,设安监救援岗位。

(13)信息管理系统,信息管理系统将完成信息的收集、分析和输出。

(14)仿真培训系统,为各工种的人员培训提供真实的或仿真的工作环境[1~5]。

3 2 综合调度系统采用客户机 服务器机构客户机-服务器系统如图1所示,支持多个用户使用,具有高速的处理能力、通信能力和巨大的存储容量,能够满足复杂综合系统的要求。

这种体系结构具有高可靠、可扩展、易升级、易维护的特点,可以保证综合系统的有效性、实时性和可用性。

正因为如此,银行系统、空中管制系统、交通管理系统等都广泛采用了客户机-服务器体系结构组成系统,这种结构也同样适合于高速铁路调度中心,易于功能实现、调度台设置等。

图1 综合调度中心功能及系统结构示意图31第2期 对我国高速铁路综合调度系统的思考3 3 高速铁路综合调度系统的可靠性保障措施为满足高速铁路运输高速、安全、正点、舒适要求,作为高速铁路运输的指挥中枢,综合调度系统在设计之初就必须采取技术措施,保障系统高可靠地运行,主要技术措施如:(1)调度机构的冗余:在紧急情况下,调度功能可在调度台间转移,保证调度指挥工作不会中断;(2)系统及设备冗余:服务器系统、网络系统、交换机等关键设备采用双机热备技术;客户机及电源系统采用N+1备用技术;(3)采用高可靠、高性能设备;(4)可靠的软件容错能力;(5)系统间可靠的隔离措施,保证故障范围不会扩大;(6)设备故障情况下,提供可靠的 降级使用 功能,保证运输安全和系统安全;(7)系统完善的自检功能、故障自诊断和记录功能;(8)调度系统设备应由独立的两路电源供电,并有可靠的后备电源;(9)可靠的防雷、接地等保护措施;(10)足够的数据备份容量和完善的数据恢复手段;(11)系统间交换信息时要采用防火墙,甚至信息加密来保证信息安全;(12)设置技术支持与维护中心。