CIPS集中控制单元在铁路信号控制领域中的应用

崔 磊

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制单元在铁路信号控制领域中的应用

崔 磊

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

CIPS集中控制单元以其先进的系统集成理念，充分发挥自身技术优势，为铁路运输行车指挥装备提供突破性的技术解决方案。使行车指挥人员对安全生产的控制能力得到明显的提高。详细介绍CIPS集中控制单元的技术优势以及其在包括国铁大型编组站及工业站等不同应用背景下的典型应用。

CIPS；集中控制；编组站；工业站；行车指挥

1 概述

CIPS集中控制单元(Centralized Control Unit of CIPS)是基于计算机联锁系统的信号集成显控系统,适用于大型编组站、工业站及大型企业内部铁路运输中跨地域、跨系统的进路控制及信号设备管理。目前国内同类产品还包括交大微联的CCTI等。CIPS集控单元依托于CIPS综合集成平台构建,在信息量、操作方式等方面具有其他同类产品无法比拟的技术优势。

CIPS集控单元的研发始于2007年,作为CIPS综合管控系统下的显控子模块单独研发,应用范围定位在铁路大型编组站或工业站的集中控制。系统研发成功以来,先后在鞍钢鲅鱼圈公司、攀钢西昌公司、苏家屯编组站及兴隆场编组站投入使用,受到业主的广泛好评。

2 项目背景

传统模式下编组站的进路分别由散落在各车场的信号楼内行车人员分散操控,计划部署靠打印;进路办理靠人工,楼间协作靠电话。实现综合自动化后,为解决上述问题,除驼峰信号楼保留个别人员外,其余行车人员全部迁移至综合控制中心,与车站调度人员、车场调度人员集中办公、联合作业。

当前路内常见集中控制策略通常有两种实现方式:一是采用区域联锁技术,即车场分控与区域集中监控;二是在车场常规独立联锁基础上采用集中控制子系统技术实现集中监控(简称集控)。前者可实现全编组站联锁主机设备的集中,适用于新建编组站;后者采用CTC接口标准协议,适用于既有编组站联锁系统利旧情况。由于该方式符合铁道部的部颁标准,对所集成的计算机联锁的制式、品牌厂家没有特殊要求,因此逐渐成为编组站集中控制改造任务的首选方案。

CIPS集中控制单元极大地满足了集中后的统一监督、操控和自控需求,在监督方面增加了监视范围、内容和透明度,更加直观、开放和便利;在操控方面,即使不在自控模式下,进路人工办理也较分场站控模式操作简便许多,为综合自动化的实现提供了可靠的支持。

3 CIPS集中控制单元的技术优势

CIPS集中控制单元秉承CIPS系统一贯的综合集成的设计理念,把计算机联锁系统、驼峰自动化系统、停车器自动化系统进行系统集成,在统一的集控操作平台上实现各控制系统的集中显示与操控,综合技术优势突出。具有信息丰富、操作直观等特点,能够更紧密地贴近运输生产的需求。CIPS集中控制单元如图1所示。

图1 CIPS集中控制单元的组成

3.1 基于既有计算机联锁设备工作

CIPS集中控制单元可以与目前路内所有主流计算机联锁系统联机工作,遵循铁道部有关集控的行业技术标准,满足铁道部《关于印发技术站集中操控技术原则(暂行)的通知》(运基信号［2011］299号文件)的技术要求。接口规范使用CTC标准,按铁道部《调度集中车站自律机与计算机联锁接口通信协议(V1.1)的通知》(运基信号［2006］312号文件)及《关于印发铁路信号安全通信协议技术规范的通知》(运基信号［2010］267号文件)执行。

3.2 根据运输生产需要集中作业

铁路运输组织以计划为核心,强化调度人员的计划指挥作用是确保运输生产安全、顺畅的关键。在传统编组站作业模式下,计算机联锁设备分布于站内各个信号楼,技术上的限制造成了信号员、车站值班员只能在本地操控信号设备。作业人员与车站调度员的交流只能通过调度电话及打印出的调车作业通知单完成,无形之中为调度员的指挥工作设置了障碍。为有效地解决此问题,路内普遍的做法是在各信号楼增设调车区长这一岗位,以期发挥上传下达的作用。调车区长的设置,强化了对行车作业的指挥,但减弱了车站调度员对计划执行进度和实际执行结果的掌控。缺乏对现场实际作业情况的了解,造成调度员的计划编制完全建立在空中楼阁之上,与现实脱节严重,不得不不断地对计划做出调整。

解决管控脱节问题是提高生产效率、保证运输安全的重要方面。车站计划人员、行车人员集中作业是解决这一问题的有效方法,完成该方法的关键技术是实现各场计算机联锁显控终端的集中部署。

CIPS集控单元基于CIPS专用控制网络工作(如图2所示),该网络通过工业以太网搭建,采用双环结构,符合工业标准。集控工作站的设置可以完全根据运输生产的需求进行安排,在铁路大型编组站中,较为理想的集中方式为全站信号操作岗位全部集中至统一的调度指挥大厅,既强化了调度人员的计划指挥功能,又方便了行车指挥人员相互之间的协调工作,是目前国内公认的解决方法;对于工业站而言,集中方案更为灵活,根据业务性质进行规划是企业铁路运输部门的常用方法。例如在冶金企业中,路车运输与冶车运输分属不同的运输管理体系,作业性质、运输组织模式完全不同。原则上,路车调度指挥系统与冶车调度指挥系统可以分别集中。

CIPS集中控制单元并非简单地将现场联锁人机界面复示至控制中心,其优势在于可以根据运输生产的需要对联锁作业区进行重新规划。在CIPS集控平台下,多套计算机联锁设备可以合并至某一岗位集中操控,同时,一套联锁设备也可以拆由多个岗位分别管辖。这一功能实现了车站对行车岗位的业务性调整,从而推动了行车指挥体系的重建。

图2 CIPS控制网结构

3.3 信息充分集成

CIPS集中控制单元充分发挥了CIPS系统综合集成的特点,在信息集成方面针对运输生产和行车组织的需要进行了大量的突破。显控界面的集成与整合包括以下几个方面。

1)监控范围的整合

CIPS集控界面对车站值班员的监控范围进行了整合。系统集成了计算机联锁的信息、TDCS邻站表示信息、驼峰场站场表示信息等内容,在集控界面中将本场及相邻场、站的内容,在一组显示器下集中显示,解决了车站值班员跨联锁区集中监督问题。

2)控制元素的集成

CIPS集控界面集成了脱轨器、停车器等行车辅助设备的状态显示,并提供对停车器的集中控制功能。通过对信息的集成,在控显界面上实时显示设备状态,不仅减化了值班员的联络环节,更有效地避免错误的产生。

3)机车动态的集成

在CIPS集控界面中同时集成了调车机车及本务机车的动态,极大地方便了值班员对机车及调车组的掌控,降低了安全风险,提高了作业效率。

4)车流信息的集成

CIPS系统集管控于一身,在CIPS共享平台之下,信息互联互通,充分融合。系统自动采集线路内的车次、列车状态、车流组成等信息,直接提供在显控界面上显示,不再需要人工录入,一方面减化了值班员的操作,另一方面,在信息的准确性、及时性方面得到极大的保障。

3.4 统一的操作风格

CIPS集控界面统一了站内各场计算机联锁系统的操作风格,实现了在不同计算机联锁环境下的操作方法、显示风格、提示方式的一致。在不同岗位间、不同区域间对于界面元素的描述也同时具有了统一的标准,在车站行车组织管理方面具有重要的积极意义。

3.5 丰富的行车辅助功能

CIPS集控单元具有丰富的行车辅助功能,为车站值班员提供多种辅助手段,一方面通过计算机的智能化处理,最大程度地减少作业人员的操作工作量,降低工作强度;另一方面,通过信息联锁技术及信息集成技术协助作业人员实现行车指挥安全高效。CIPS集控单元行车辅助功能主要包括以下几个方面。

1)跨联锁系统的超长进路办理

CIPS集控单元允许操作人员跨越计算机联锁的管辖范围办理超长的列车或调车进路。集控单元可以根据所选进路途经的范围,自动计算出该进路所涉及到的计算机联锁子系统,及其在各联锁子系统中的进路方案,并分别对各联锁子系统下发各自的进路选排指令,同时,信号开放原则遵循由远及近的开放方式。

2)分路不良区段的智能化处理

CIPS集控系统允许操作人员对分路不良的区段进行标识。当进路途经分路不良区段时,系统自动将该区段所在的道岔设置为分路不良锁(单锁)状态,以防止在进路自动解锁后发生道岔误动。值班员确认车列完全通过后,可通过“集中解锁”命令一次性解锁由分路不良引起的系统自动添加的该进路上的所有道岔的锁闭状态。

3)合理优化进路办理的操作方式

CIPS集控单元对办理进路的操作方式进行优化。CIPS系统允许在集控界面中隐藏变更按钮的显示,变更进路的选排方法可以通过点选进路上所经由的任意关键区段或信号机完成。系统会根据所选的进路经由设备自动分析进路组成,从而自动确定进路的变更方案,并组织相应的进路控制指令。

4)退路锁(原路返、无信折)的解决方案

CIPS集中控制单元可以自动分析出中途折返过程中进路解锁的问题,通过智能化处理自动为空闲区段添加退路锁(单锁)状态,防止道岔误动。当车列通过后,能够自动解除该退路锁。

5)磁贴的灵活应用

CIPS集控界面中为行车人员提供对磁贴的灵活应用,可以辅助操作人员对场内的特定事物进行方便、直观地记录,是行车辅助的一个有力工具。

6)设备维修管理的解决方案

CIPS集控单元允许操作人员对正在检修的设备进行标识,并突出显示。同时为检修中的设备提供特殊的操作限制,有效地保证了现场检修人员在施工作业过程中的人身安全。

7)列检、货检安全防护的解决方案

列检、货检作业过程中,为确保作业人员的人身安全,CIPS集控单元禁止机车进入股道实施连挂作业,辅助行车人员维护作业安全。

3.6 严格的岗位权限卡控

对岗位权限的卡控是CIPS集控单元的一个补充功能。CIPS系统为每个生产作业人员、设备维护人员、运输组织管理人员等都分别制定了在集控界面使用的不同操作权限。一方面,对不同的作业岗位分别定义其管辖区域,从技术上保证任何作业人员无法越界作业;另一方面,不同岗位所被赋予操作功能也不相同。对不同岗位功能权限的分配由管理部门根据运输生产的需要而确定,并应与车站相关规章制度相吻合。

3.7 完善的操作记录管理功能

CIPS集控单元具有完善的操作记录管理功能。管理人员可以通过CIPS操作日志访问工具对任意时间段内的操作记录进行查询。

4 CIPS集中控制单元在铁路运输中的应用案例

2011年CIPS集控单元在攀钢西昌基地开通并投入使用。系统管辖范围扩展至交接场、驼峰调车场、翻车场、轧钢场、炼铁场、倾渣场、机务整修场等7个调车场。底层集中控制系统包括两套DS6-K5B计算机联锁系统、TW2驼峰控制系统及TWT停车器控制系统,其中一平台联锁系统包含交接场驼峰调车场尾部、翻车场及机务整修场,二平台联锁系统包含轧钢场、炼铁场及倾渣场。通过集中控制单元将行车组织划分为普车区及冶车区两个作业区工作,分别由两名信号员控制。其中普车区管理源材料及成品钢的运输,管理范围包括一平台全部区域及二平台轧钢场;冶车区负责组织对矿渣的运输,管理范围仅限于二平台炼铁场及倾渣场。在系统实现过程中,充分发挥了CIPS集控单元对联锁区域重新规划的功能,打破了原联锁系统管辖范围的限制,重新划分管控区域,不同岗位的分管区域由CIPS系统权限管理功能重新设定。既实现了运输组织的合理安排,又保证了生产过程的安全有序。

苏家屯编组站是第一个应用CIPS集中控制系统的国铁大型编组站,于2012年开通并投产。在苏家屯站CIPS集控单元的整合范围包括7处计算机联锁系统、3处驼峰控制系统及TDCS系统,具有较强的代表性(如图3所示)。其中联锁系统均为交大微联的EI32-JD型计算机联锁,下行驼峰使用铁科院TBZK驼峰自动化系统,上行驼峰及子场驼峰使用TW2驼峰自动化系统。7处计算机联锁系统及子场驼峰自动化系统纳入集中管控,上下行驼峰及TDCS邻站表示在CIPS集控界面中实现表示共享。系统强化了智能化与自动化在车站值班员行车指挥平台中的应用,不仅实现了车次自动跟踪、调机自动跟踪、本务机自动跟踪等功能,而且实现了对常规列车通过进路的自动补排功能,极大地减轻了值班员的作业强度,减少了人工办理数量,降低了值班员的安全作业风险,受到车站的一致好评。

图3 苏家屯编组站CIPS指挥中心设备布置

5 小结

CIPS集中控制单元所采用的不仅仅是对信号设备集中办理加遥控办理的工作模式,更大程度上在统一平台下对既有铁路运输指挥装备的集成应用。该集成应用涉及了通信信号、机务、车辆、运输、信息等多个专业领域的多项专用系统,属于系统集成的一个典型应用案例。在铁路运输信息互联互通、共用共享的背景下,CIPS集中控制系统通过先进的技术手段,实现了跨领域的信息整合与集中应用,在国铁大型编组站及工业站行车指挥方面实现了技术上和观念上的双重突破,为最大程序地避免运输生产过程中的安全风险带来了新的思路。

Based on advanced system integration concept and technical advantages, the centralized control unit of CIPS can provide advanced solutions to railway traffic control and improve greatly traffic controllers ' control ability in safe operation. This paper introduces in detail the technical advantages of the centralized control unit of CIPS and its typical application in large marshaling stations and industrial stations

CIPS; centralized control; marshalling station; industrial station; traffic control

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.013

2014-05-14）