以行车指挥为主的有轨电车综合自动化平台方案

费 洋 林晓伟

(国电南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程师)



以行车指挥为主的有轨电车综合自动化平台方案

费 洋 林晓伟

(国电南瑞科技股份有限公司,210061,南京∥第一作者,工程师)

从结构设计和接口设计两方面,阐述了以行车指挥为主的有轨电车综合自动化平台方案。该方案基于系统工程理论，将行车管理、运营综合监控、设备维护、网络管理等功能集成到一个统一的平台上,实现各系统之间的信息互通和资源共享,高效实现各系统之间的联动,从而提高有轨电车服务质量和服务水平。目前,该建设方案已逐步在多条有轨电车线路中采用。

有轨电车； 综合自动化平台； 行车指挥

Author′s address NARI Technology Co.,Ltd.,210061,Nanjing,China

根据现代有轨电车技术的发展趋势和节约成本方面的考虑,应在有轨电车控制中心设置一套以行车指挥为主的综合自动化平台,各个车站不再设置独立的监控平台。以行车指挥为主的综合自动化平台的方案基于系统工程理论,将行车管理和信息监控功能深度集成到一个统一的平台上,用于有轨电车的控制管理,实现有轨电车各专业系统之间的信息互通和资源共享,提高各系统的协调配合能力,高效实现系统间的联动,提高全线的整体自动化水平,增强应对各种突发事件的应变能力及灾害事故的抵御能力,提高运营管理水平和资源管理水平,为建设数字化有轨电车打好基础,提高经济效益。

1 有轨电车综合自动化平台的设计方案

1.1 结构设计方案

有轨电车综合自动化平台采用以行车指挥为核心的各系统集成方案,使各系统的信息形成一个紧密结合的整体,在统一的软件平台、网络结构、运营指挥、维护调度的基础上实现对车、电、机的一体化监控。以行车指挥为主的有轨电车综合自动化平台方案的结构如图 1所示。

1.2 接口设计方案

有轨电车综合自动化平台的接口设计方案是工程建设中的一项重要工作。自动化平台接口涉及专业多,关系复杂,有赖于各专业、各系统的相互配合。完整的接口设计可指导、检查和验证有轨电车综合自动化平台的完整性、安全性、可靠性、合理性和经济性。 有轨电车综合自动化平台的接口设计方案分为物理接口和功能接口两个部分。物理接口是自动化平台和各个接口系统之间的物理链路,包括有线通信或无线通信等方式[2],而合理且完善的功能接口是有轨电车综合自动化平台建设的前提和基础。有轨电车综合自动化平台的总体建设方案如图 2所示。

有轨电车综合自动化平台的建设方案具有高度的灵活性,可根据运营的实际需求进行适当的裁剪,以节省建设成本,提高运营效率。

1.3 行车管理

有轨电车综合自动化平台深度集成了信号系统功能,将原信号系统中列车自动监控(ATS)系统与有轨电车综合自动化平台进行统一,且对信息全面整合,可实现ATS具备的所有功能,包括信号监控、列车监控、运力配置(运输方案优化)、离线计划管理、线路列车运行管理、模拟培训、维护支持等。

图1 有轨电车综合自动化平台方案的系统结构图

BAS—环境与设备监控系统；FAS—火灾报警系统；TETRA—无线集群；PA—公共广播；PIS—乘客信息系统；CCTV—闭路电视；CLK—时钟；PSCADA—电力监控系统；AFC—自动售检票

(1) 信号监控和列车监控。信号监控功能包括次级检测设备、无岔区段显示、道岔显示、信号机状态显示、排列进路、自动折返、临时限速、相关的站台操作等。列车监控功能包括列车编组管理、列车运行信息显示、列车控制操作、列车跟踪、列车自动控制等。

(2) 运力配置(运输方案优化)。有轨电车综合自动化平台通过整合客运数据和行车数据,计算得出有轨电车各断面分时断面流量,对有轨电车运能运力进行综合分析,为制定有轨电车运输组织方案、运力配置和调整计划提供帮助。包括：

• 基于有轨电车客流的列车开行方案编制,协调各列车之间的客流输送,确定各列车的合理到发时间间隔及接续方案;

• 网络化运营条件下列车运行图自动编制;

• 网络化运营条件下列车运行秩序紊乱情况的列车运行调整。

(3) 离线计划、线路列车运行管理。离线计划管理包括基本时刻表编辑和管理。线路列车运行管理包括在线行车计划管理、运行图的显示和打印、出入库管理、自动列车调整、终端发车列表管理、运行列车冲突管理等。

1.4 运营综合监控

有轨电车综合自动化平台集成了综合监控系统的全部功能,可监控有轨电车各专业的状态并发送相关控制命令,主要包括:

• 状态监视:通过有轨电车综合自动化平台监视有轨电车各专业设备的状态和运行等情况。

• 控制和操作:通过有轨电车综合自动化平台向集成系统发布控制命令。

• 统计分析各类信息:对各类相关信息进行统计分析,制定各类报表和趋势图形。

运营综合监控系统可实现对以下系统的集成和互联。

(1) 电力监控系统(PSCADA)。电力监控系统可监控全线供电系统设备,实现的功能主要包括:

• 控制:可以实现单控、程控、断路器远方复归、保护定值管理、保护及自动功能投退、控制闭锁、遥控屏蔽、人工置数等功能。

• 数据采集处理:可以实现遥信和遥测数据的采集,完成数据处理及打印、事件顺序记录(SOE)、故障录波数据读取、统计报表等功能。

• 显示、报警、查询:通过具体形象的人机界面将各种信息展现在操作员面前,方便操作员对供电设备进行监控。

(2) 环境与设备监控系统(BAS)。有轨电车一般在车辆段设置BAS,全面、有效地实现对车辆段设备的自动化监控及管理,实现就地监视设备运行状态,控制设备开/关和启/停,检测环境参数,充分发挥车辆段各种环控设备应有的作用,保证工作人员的安全和设备的正常运行。

(3) 火灾报警系统(FAS)。有轨电车一般在车辆段设置FAS,负责车辆段的火警探测报警及联动相关的消防设备等工作。FAS包括火警探测系统和自动灭火系统。FAS具有最高级优先级,当同时存在火警及其它故障报警时,优先报火警;当有火警时,能够自动弹出火灾报警信息或报警设备所在位置的平面图,弹出时间不大于1 s,同时发出声光报警,代表报警设备点的图符自动填充为红色并闪烁,并将事件信息记录在报警历史记录中。火灾报警信息窗口始终在屏幕最前面。

(4) 公共广播(PA)系统。有轨电车综合自动化平台可对PA实现界面集成,从而在有轨电车综合自动化平台上实现对全线车站各个地点的广播分区的选择控制、广播方式控制和监听。

(5) 闭路电视(CCTV)系统。有轨电车综合自动化平台可以对CCTV实现界面集成,可在有轨电车综合自动化平台上对全线车站各个地点的监控探头进行切换,将图像调阅到控制中心大屏幕或工作站上,也可以对云台摄像机进行云台全方位移动及镜头变倍、变焦(P/T/Z)控制。

(6) 乘客信息系统(PIS)。有轨电车综合自动化平台可以对PIS实现界面集成,可在有轨电车综合自动化平台上向全线车站各个地点的乘客信息屏发布信息,能人工和自动触发常用PIS显示信息。有轨电车综合自动化平台能编制临时信息、紧急信息、突发事件信息、定时信息，下发给PIS。

(7) 其它互联系统。有轨电车综合自动化平台还可互联自动售检票(AFC)系统、时钟(CLK)系统、无线集群(TETRA)系统和控制中心大屏幕系统。有轨电车综合自动化平台与车载售检票实现互联,可在综合自动化平台上查看全线车载售检票系统的运行状态、客流信息等,可提醒调度员注意运营组织,并根据AFC提供的客流数据实现相关的联动功能。有轨电车综合自动化平台和CLK互联,根据CLK提供的时钟信号,在人机界面上显示时钟信息,统一综合自动化平台网络内各设备的时钟。时钟信号经与各个系统的接口传送给各子系统。有轨电车综合自动化平台实现对通信各子系统设备的重要告警信息的集中监视,可使告警信息按优先等级显示在平台上。有轨电车控制中心调度大厅设置一套大屏幕系统,可将相关专业的图形界面投放到大屏幕上供调度员查看。

1.5 信息共享和联动

有轨电车综合自动化平台汇聚了各专业的所有数据,实现了各专业数据的共享,具备强大的数据处理和挖掘功能,可从海量数据中提取有用的信息加以分析处理,为系统间的联动和辅助决策提供强大的支撑。

1.5.1 辅助决策系统

有轨电车综合自动化平台的主要职责之一就是将分散孤立的各个自动化系统联结为一个整体,通过辅助决策支持系统协助操作员处置紧急情况,提高各系统的协调配合能力和有轨电车全线的整体自动化水平,增强有轨电车对各种突发事件的应变能力。有轨电车综合自动化平台的辅助决策系统如图 3所示。

图3 有轨电车综合自动化平台辅助决策系统结构图

辅助决策系统由预案制定、预案管理、专家系统共同组成知识库,可以实现方便的策略编辑工具、基于原始数据监测的紧急事件监测、直观的决策支持、可追溯的规则自学习以及与用户相关的决策选择。系统支持针对当前用户的职位提供差异化的服务,如对操作人员和维护人员,当在预案制定时指定用户类别的预案有差异,将会根据当前用户类提供不同的决策建议。

1.5.2 系统间联动

决策处理系统基于联动功能实现。当辅助决策中配置的场景发生,联动提醒操作员对于一个特定场景的反应步骤,以及从不同的站点联动2个或更多的操作员来解决这个场景。一个联动可以设置成启动另外一个联动功能,同样的一个联动可以同时被不同的用户执行。例如,有三个车站A、B和C,在车站B有一个列车事故。中心调度操作员将看见一个按钮闪烁，表示联动事件发生。中心调度操作员可点击按钮显示解决这个场景给他的指示。其中配置了三个步骤:

• 因为安全预防,操作车站B中的特定设备。

• 操作员打电话给警方,救护车和列车服务车辆。

• 操作员通过PA系统和PIS把事件以及可能的列车晚点信息告知车站A和车站C的乘客。

1.6 设备维护及网络管理

1.6.1 设备维护系统

设备维护用来保存控制中心、车站和车辆段内各类基础设备的电子版本的技术资料和维护历史记录,收集保存实时的现场设备运行状态信息,统计设备运行时间和次数。系统可根据维修人员的要求,生成检修工作票,建立各种档案报表,采用自动或手动方式录入数据。可进行定时和随时打印。在指挥中心建立设备维护管理系统数据库,实现数据录入、修改、删除、查询等功能。设备维修管理系统功能结构如图4所示。

图4 设备维护管理系统结构图

1.6.2 网络管理系统

有轨电车综合自动化平台在控制中心配置集中的网络管理系统,可管理综合自动化平台、PSCADA、FAS、PA、PIS、CCTV等网络设备,支持TCP/IP(传输控制协议/因特网互联协议)和SNMP(简单网络管理协议),负责对自动化平台进行功能维护和网络管理。可采用便携式维护计算机对车站网络进行维护。网络管理系统能进行网络管理、配置管理、网络监控、故障报告、事件记录、参数调整,以及创建、编辑和删除数据库等操作。网管维护人员对自动化平台全线网络组态和计算机设备进行管理,收集报警日志记录,产生统计表,对整个平台运行状况进行图形维护、数据库管理维护、参数库维护和新应用程序的开发等。

2 结语

本文探讨了未来有轨电车建立以行车指挥为中心的综合自动化平台的设计方案。该平台将建设成为集行车调度指挥和运营综合监控技术为一体,以实现行车指挥、信息采集、传输、处理以及共享和联动等为目标的新一代有轨电车中央级综合自动化系统。并结合实际给出了具体的建设方案。

目前,苏州高新区有轨电车1号线工程综合监控集成、采购项目包含综合监控(PSCADA、BAS、FAS)和通信(PA、PIS、CCTV、CLK)两大主体功能,已初步具备了本文所探讨的综合自动化平台方案的雏形。在今后的系统升级改造过程中,可逐步集成行车信号系统,并最终实现有轨电车综合自动化平台方案。

[1] 高毓才.公共交通的新星:低地板新型有轨电车及苏州项目[J].建设机械技术与管理,2013(5):50.

[2] 郭廓.现代有轨电车中央行车指挥系统研究[D].北京:北京交通大学智能交通工程,2011:11.

[3] 闫彬.北京市轨道交通网络化运营指挥系统建设研究[D].北京:北京交通大学电子与通信工程,2007:41.

[4] 林立.裴加富，巩林玉，等.北京地铁6号线行车综合自动化系统的实现[J].城市轨道交通研究,2014(10):110.

Tram Integrated Automation Platform Scheme Based on Traffic Command

FEI Yang, LIN Xiaowei

The construction of a tram integrated automation platform scheme based on traffic command (TIAS) are described from structure design and interface design aspects. This scheme integrates the traffic management(TM), integrated supervision and control system (ISCS), device management system (DMS) and network management system (NMS) etc. into a unified platform, in order to achieve information exchange, resource sharing and efficient linkage between each system, and improve the tram service quality and service level for passengers. At present, the construction scheme has been gradually adopted on many operation tram lines.

tram; integrated automation platform; traffic command

U 492.2+2∶U 482.1

10.16037/j.1007-869x.2016.04.008

2014-11-12)