矿区综合自动化系统探讨与应用

朱春兰

朱春兰:中铁第一勘察设计院集团有限公司 工程师 710043 西安

1 矿区综合自动化系统建设的必要性

神木西至靖边北铁路罗家湾至转水庙段是煤田集中区域，该区域主要以煤炭集运为主，同时利用小纪汗专用线和中煤大海则专用线贯通，地区内形成两条单线规模，衔接3个方向:即神木西方向、靖边方向和榆横铁路Ⅰ期化工南站方向。其中，罗家湾经小纪汗至其其汗段，除承担至蒙华铁路的通过车流外，还承担小纪汗、哈达汗至榆横铁路Ⅰ期的车流，本支线途径小纪汗井田、红石峡井田、袁大滩井田等;罗家湾经大海则、巴拉素至转水庙段除承担少部分至蒙华铁路的通过车流外，还承担大海则、巴拉素至榆横铁路Ⅰ期的车流，本支线途径大海则井田、巴拉素井田等;且其其汗至转水庙段存在煤炭车流对流。具体线路走向如图1所示。

根据运输需求，车站相对集中设置，站间距离较小。转水庙为本线的万吨列车组合集结站，负责本矿区群内车流的到达、解体、集结、编组、出发等任务，对加速车辆周转、提高运输能力起着举足轻重的作用。矿区群内车流量大、车流组织较为复杂。巴拉素井田、小纪汗井田等短车车流均需在转水庙车站集结、编组成万吨车列向靖边方向出发;长车则需在转水庙站解编、重组、出发。

图1 线路走向图

矿区内的运输组织具有一定的特殊性。车站内调车作业频繁且作业量大，调车作业具有随机性，调车计划需随时调整，车站间进路办理密度大，行车人员的劳动强度高，外勤作业中大量人为保障的安全问题日益突出，操作不当或违规操作造成直接隐患或事故。由于错办、漏办、误办进路而违背调度计划，构成实际现车混乱的情况会经常出现。

本线运输调度指挥采用调度集中系统(CTC)，矿区群内各车站在集中控制模式下，存在中心频繁放权、收权转换的情况。站间的CTC系统、计算机联锁系统、无线调车机车信号和监控系统均为独立的系统，各站间的连通性和互操作性较差，信息无法共享、信息不透明，仍不得不大量使用调度电话或口头交流代替信息的共享和传输。由于没有足够信息的支撑，采用人工编制阶段计划时，不得不分时段静态管理，产生的计划提前量大、计划期长(最少3 h)，难以随机应变。因此，调度人员编制计划的准确性有限，兑现率不高，依赖于人工录入的信息来源，准确性与实时性均受人为因素限制。矿区内各车站信号员分散控制，行车重地高度紧张与繁忙，加上矿区内各站间作业繁忙，特别是调车作业多，人工班计划、人工阶段计划的准确率低，需经常联系更改计划，严重影响作业效率。

基于以上几点，结合本矿区作业情况，需要将矿区的信息管理和矿区的信号控制集成，进行综合管理与控制，构建矿区综合自动化系统。

2 矿区综合自动化系统设计方案

本设计方案拟在转水庙站设置综合站调中心，构建矿区综合自动化系统。该系统由管理信息系统和作业过程控制系统2部分组成，管理信息系统与作业过程控制系统进行信息交换，在管理信息系统决策的基础上由作业过程控制系统完成各种控制功能。

管理信息系统是以转水庙站的站调楼为中心，车站信号楼为接入点的网络系统，网络范围涵盖了与运输生产组织相关的罗家湾、小纪汗、哈达汗、其其汗、转水庙、郭家滩线路所、巴拉素、大海则、大海则装车站共9处车站信号楼，以及各生产作业点、机务段等。管理信息系统负责提供一个统一的信息共享平台，以车站调度人员与调度决策所需要的信息为核心内容，集成调度计划、车站执行过程、统计报告及车站管理过程中的各类信息在同一个平台上，并在此基础上实现整个矿区作业综合自动化。作业过程控制系统是各车站计算机联锁系统、调车机车安全控制系统的统称，矿区综合自动化系统总体结构如图2所示。

在转水庙综合站调中心，设置TDCS分机，通过该分机与全线调度指挥系统联网，实现综合自动化系统与西安局调度所CTC系统接口功能。

对车号识别系统(ATIS)/HMIS/5T/机务系统进行接口改造，实现与综合自动化系统接口功能(配套专业的接口视现场实施情况而定)。

9个车站设置二乘二取二硬件冗余型计算机联锁系统，并与转水庙站调车机车安全控制系统共同构建作业过程控制系统。为了便于车站更新改造，作业过程控制系统应具有本地控制功能。

图2 矿区综合自动化系统总体结构图

各站设置集中监测设备联网至转水庙综合站调中心设置的集中监测中心设备，实现站调中心设备及车站设备的在线监测、诊断与维护，并由中心设备通过干线监测网络连接至电务段。

新建转水庙矿区综合自动化系统包括通信、信号、信息、电力、暖通、给水、消防等配套工程。

3 矿区综合自动化系统达到的效果

矿区综合自动化系统实施后，能更好地将矿区内信息共享、信息平台整合，达到矿区车站与周边运输业务的集中管理，并统一监控矿区车站内所有列车的运行、装卸车情况、停留车情况，统一车站调度员调车意图、调机运用情况和货运管理，且最终转换为进路指令送达控制系统执行，从而实现自动进路控制。调度计划的编排和列车、调车进路执行的自动化程度大幅提高，综合自动化系统自动触发进路，工序链接自动完成，其联系环节被取消，从而实现标准化管理和指标控制的现代化管理，等待联系的总时间趋近于零。作业总时间的有效压缩，可大幅度缩短到发线/调车线的线路占用时间，线路周转加快，线路利用率得到提高，可综合提高矿区作业效率，节省人力资源。同时，配套通信无线布点，可实现矿区范围内在任一地点实时控制矿区作业。

综上所述，本线实施矿区自动化系统后，具有整合运输生产组织方式，提高运输效率，优化运营生产组织结构，实现矿区车站集中控制、管理现代化，提高矿区生产安全等诸多优点。系统调度达到决策智能化、指挥数字化、执行自动化和管理现代化，实现矿区车站减员增效，推动运营组织流程优化，提高生产的整体效率和效益，但工程投资较高，较原常规方案信号需增加投资约2500万(不含通信布点等费用)。本文提出的设计方案仍在审批中，旨在提供一种新的设计思路，供后续项目参考借鉴。

［1］中华人民共和国铁道部．铁路驼峰信号及编组站综合自动化系统设计规范(征求意见稿)［S］.

［2］丁昆．成都北编组站综合集成自动化系统［J］．中国铁路，2006(8).