交通综合调度控制技术设计分析

江西师范大学附属中学滨江分校 刘洋铭

交通综合调度控制技术设计分析

江西师范大学附属中学滨江分校 刘洋铭

结合城市轨道交通牵引变电内整流设备易出现故障的状况，探讨城市轨道交通综合调度的最佳方式和途径。并运用连接模块将城市轨道交通与行车交通融合为一体。让电力调动系统能时刻的监控供电系统，并满足运行态势平稳发展的要求，一旦在供电中发现异常状况，就应由连接模块检测行车调度系统列车的延迟序列号码，消除行车异常状况，从而提升整个设备的运行性能。

交通综合调度；控制设计；分析

安全、高效、科学的调度是保障城市交通网络能够正常运行的前提。其中综合安全调度主要的功能如下：第一，能够为城市中的人们编制高效合理的计划，满足旅客出行需求的前提更能保障城市交通运行的合理性；第二，组织列车运行，这能更好的保障城市轨道的正常运行；第三，对供电和运行环境做重点监控，保障城市轨道运行的安全与合理性；第四，对设备进行施工维护管理，确保设备的正常运行；第五，应急指挥中处置突发事件。

但当前受到投资规模和周期等因素影响，我国还没有建成真正意义上的网络化城市轨道调度指挥中心。虽然在北京、上海和广州等城市均建立不同规模的轨道控制中心，但由于这些控制中心多是按照线路状况进行的设置，因而建成后正规控制还有诸多不足之处。故此，本文主要概述城市轨道交通中综合控制的有效方法，用以保障城市交通的顺畅。

一、城市轨道交通的特点

城市经济的发展进步极大地促进了我国城市交通事业的发展进步。对于现代的城市轨道交通事业发展而言，自它产生并被应用于交通事业中时就具有运输量大，节能环保以及运输速度快速等优点。但是随着经济的发展以及各国交通事业发展出现的问题越来越多，因此城市轨道交通已经逐渐被各个国家广泛的应用到解决交通事业出现的问题之中，并且取得了极为显著的效果。但是对于现代不少国家和地区的城市交通的建设与发展来说，城市轨道的交通牵引供电系统的运行，采用的仍是传统的二极管整流器。由于这种传统落后的牵引供电系统只能进行单向的传输，而且对于输出的信息具有极强的不可控性，所以的这些缺陷在一定程度上阻碍着城市轨道交通事业的整体的发展。并会影响城市交通的调度控制，由于任何及时的实施都需要电能为基础，所以电能是城市交通系统技术的前提基础，若没有持续的电能做保障，任何的调度都将不复存在[1]。从现代化城市轨道交通事业角度探寻问题，认识到交通运输事业的特点集中表现为运输量大，运输速度快，技能环保等。并随着经济的发展以及各个国家交通事业的发展，城市轨道交通主要应用目的是解决城市城市交通拥挤问题，并迅速的进行协调和控制，避免交通运行中出现大面积拥堵，因而借助调动满足调节运行量[2]。

二、交通综合调度中供电系统的技术分析

（一）能量双向流动

对于新型的能馈式牵引供电系统来说，它不用像传统的牵引供电一样来制动，只要与二极管整流组的装置结合来一起为列车提供其所需要的电能即可。可以省去制动的过程，减少资源能源的浪费，而且无需制动就不用消耗大量的电阻，不会产生大量的热，由此也起到保护环境的作用。除此之外，能馈式牵引供电装置还可以通过自身装置技术的先进性直接将制动后剩余能量，按原来的路径传输回去，从而有效节约能源，响应国家节能减排的号召，保护自然环境[3]。

（二）直流输出电压稳定

由于能馈式牵引供电系统与传统的牵引供电系统相比较而言，它自身具有极强的输出控制特性，所以在电能输出的过程中，能馈式牵引供电系统能够保证直流输出的电压具有稳定性。从而为列车的行驶提供了安全的环境，也保障了广大人们群众的生命和财产的安全。同时，能馈式牵引供电系统和二极管整流器还可以通过一定的控制系统来实现功率的分配，从而更加有利于促进城市轨道交通整体技术的发展[4]。

（三）实现无偿补功功能

能馈式牵引供电系统能够实现为轨道列车提供无偿补功的作用，因而其应用更需受到重视。因为，对于能馈式牵引供电系统来说，它本身就具有可以自动调节功率因数的能力。也就是说能馈式牵引供电系统既可以降低高峰期的功率，又可以提高低峰期的功率因数，从而使得装置整体达到和谐发展。由此可见这种装置在未来是具有极强的发展潜力。

（四）具有网络监控及故障诊断功能

能馈式牵引供电系统具有网络监控与诊断功能，是城市轨道交通事业又一技术上的重大进步。能馈式牵引供电系统通过先进的技术，借助网络以及高性能微机控制技术来对其具体的设备进行远程的操作与监控，从而有效的降低了能馈式牵引供电系统运行过程中所产生的成本。与此同时，能馈式牵引供电系统还能够通过监测技术及时发现能馈式牵引供电系统存在的问题，然后根据出现的问题来进行维护与维修，不仅延长能馈式牵引供电系统的使用寿命，也为城市轨道交通事业整体提供了有利的保障。所以说，能馈式牵引供电系统与技术在未来被广泛的应用于城市轨道交通事业中是时代发展进步的必然要求，更是经济社会发展的必要保证[5]。

三、城市轨道交通运行系统建模分析

（一）城市轨道交通运行系统

通常城市轨道交通线路分为上行线和下行线两部分，在车辆通行阶段将这两部分连接在一起。上下行线有着自己的运行轨道，两条轨道上列车运行时相互之间没有太大的影响，故此建模分析时，可以将全系统看成两条等效的独立线路，每条线路有自己自己的系统分支。如图一所示，车站上数量变化将变成原来的两倍，并且上行线上的车站i与下行线上的车站2m+1-i在地里上隶属于同一个车站，但彼此之间的逻辑关系却不相同。

图1 城市轨道交通运行系统

假设运行时，所有的列车都在同一条线路上运行，且行驶是速度不变，对列车进行调度却只能控制车辆停止的一方，不能对车辆的提速和减速开展必要措施。

在此可以将车站的子集看成是M，要求M中的每一个元素都有如下的属性值，在车站i正要启动或者最近一次出发时，选取与车辆车流量相似的取值范围。

（二）供电系统

列车牵引供电之间的联系较为密切，为在运行时形成更为直观的印象，可以将整个供电系统简化，变成直观的直流点路图，这样理解起来更加便捷。如图二说是，牵引能等效成一个内电阻，在直流电源的作用小，列车等效能变成负载的电流，这样就能让接触网与轨道等效分割开来，并形成划分电阻，一旦在这个区间没有列车，那么就可以形成等效的电阻。

图2 城市轨道交通供电系统管理等效图

四、城市轨道交通调度技术设计要点分析

结合整流装置过载能力较大的问题，可以在牵引限定运行的条件下开展。若牵引的运行状态在限定环境下，需要对牵引的供电环节和区域做适度的列车延时处理，并要求在列车的安全运行模式下开展延时处理，以期消除牵引出现的异常情况。

（一）整流装置的过载能力

牵引多使用两组并联的十二相整流装置，可以在变压器曲折绕组的情况下接触线路，由于两台整流变压器的幅边绕组能达到15度的相位差，所以在联合后能够形成二十四脉搏的整流输出。

具体解释，可以先假设整流装置的额定电流若是In，整流装置的制造商提供的过载能力，需要在1.5被的In下运行两到三个小时，若在3被的In下运行，能够持续运行69s。对于这些数据，详细解释可以理解，当1.5被的In过载不能损害装置时，可以在恢复期间做无限度额充分；3倍的In过载装置能够承受60s，就会影响装置的使用寿命，甚至会出现不可逆的损伤。电流过高或负载过大，在持续中没有明确数据信息后，就会默认过载的极限数值是3倍的In，极限值也可以控制在60s内[6]。

上述点状数据，需要结合运营经验获悉，并给定出整流装置的过载特性曲线图，然后结合曲线图调度形成过程中出现的突发状况，并根据情况进行数据调整。

（二）判定异常状况

结合装置过载的特性画出曲线图，是建立牵引所的异常状况判定的有效方法，采集牵引要求整体的流量装置是直流的侧总电流，且能被传达到OCC即运营控制中心内，并由COO进行数据系统处理，分析数据系统的状况。监测系统不间断的读取数据，并且在累计时间达到10min后，只要有异常状况发生，就表明牵引已经发生异常，也就意味着整流设备遭到破坏，需要建立措施解决问题，消除牵引的异常，让系统正常运作。另外，几个牵引若都相继发生异常的状况，那么就要让项目按照要求进行队列排序，先到者需要进行优先处理，并在依次处理中分析事原因，一直到所有的牵引异常情况都相继消失为止[7]。

五、运营调度系统的研究

城市的轨道交通运营调度系统内均采用SOA（服务架构）搭建的系统，数据模型统一的前提下，在安全和技术管理平台上构建界面、功能和数据系统，故此高度统一的完整系统显得十分重要。该系统主要的业务应用是公共服务框架，其中将SOA看成其支撑框架系统，借助于统一的数据模型开展管理，并适度的调试配置器，统一访问端口，满足调度管理的初期要求。

（一）业务和公共服务框架管理

业务系统主要是系统上的各类部署模块，其中包括建设管理模块、运行模块、服务发布模块等。公共框架服务是对业务进行相对稳定和集中的抽象服务，服务过程中进行封装以及重用，这样就能形成公共的业务技术框架服务系统。并将其看成公共业务服务技术的框架服务体系。在各个专业化应用构建的前提下，可降低系统建设和维护的具体成本，并提升系统的灵活性。

（二）统一化框架管理模块

统一的SOA支撑框架，主要是在SOA平台上面，进行应用开发，并提供统一的数据访问方式，共享业务时做好对应业务访问，对外沟通，面向服务进行集成处理。统一的数据模型管理，主要是设计资源与规划的工艺管理和配置，并提供相关的业务访问入口，避免建设出现重复，确保信息的共享成果，灵活业务变化形式。为提供统一的接口做接入，在接口层进行接入，在平台中多进行调配中，用以支持各类协议如TCP/ IP、MQ等接入。统一访问门户，主要是系统在统一的访问中进行界面处理，要求用户做好界面访问系统开放模块，并提供历史数据的查询和指标报表统计。系统对应自己的特性做控制策略管控，用户可以从鉴权和授权的角度考虑服务和应用问题，并在提供统一化控制的前提下，简化安全管理的各项流程，提升业务的组合能力，降低维修管理成本。

（三）系统功能

完整、先进的城市轨道交通网络运营调度系统的建设，可以从指挥系统，城市轨道交通建设、运营、维护的角度做科学合理的融合，并将城市轨道交通运用中心进行更好的调度，通过指挥列车的运行控制为主体，运用先进化的系统集成技术作为其支撑平台，制定对应数据标准，规范协议，实现资产管理，让电力监控、环控、视频监控等协调运行，保障乘客信息系统和维护系统，且在高度集中中进行运转。

城市的轨道交通网络中先要做好运营调度，并在指挥中涵盖不同的建设与管理，运营管理中做好统计和分析，并实现城市轨道交通的智慧化与科学化管理。

1.建设管理

城市轨道交通规划中，通过设计、招标和采购的形式开展有效管理，并在融合运营管理的同时，让管理结果和数据无缝过渡，然后通过运营维护，结合运营状况和设备管理状态制定新的规划与设备采购计划，这样能够建设城市交通轨道，并实现全封闭的运营管理，满足城市轨道交通的精细化管理。

2.运营管理

统一的调度指挥中心建设十分必要，统一平台的支撑，能结合需要设置对应的管理岗位和调度岗位，这样就能让轨道交通的全局调度指挥性更好，并能让城市间各类轨道交通运营的各个线路和设备以及系统之间相互的配合，实现信息共享，协调工作中，提升城市交通的运营管理效率，并提升其安全管理水平，从而应对临时和突发事件。

3.维修管理

统一化的设备编码体系建设，能让先进的建筑信息模型和地理信息系统对城市轨道进行高精度和高可靠性的管理，管理中要满足故障以及状态监视的要求，并需满足寿命预测与维修优化的功能性要求。跟踪城市轨道交通资源，并支持维修维护状态，实现精细化和智能化的管理要求。分析设备状态并监控故障诊断情况，需要对可能出现故障的设备进行预警设置，这样能便于各类设备故障的处理，从而保障城市轨道交通的正常运行，且能制定科学合理的采购计划和维修计划，提供可信度较高的数据。

4.统计分析和服务管理

系统集成模式下的互联，能获取有关城市轨道交通的相关运行数据，借助于大数据技术能分析运输数据的状况，并能结合客流量制定新的规划模式，在优化运输计划的前提下，计划车辆的使用状况，并结合设备运行情况制定合理的维修计划，为建设采购计划提供支持，并综合的分析计划、客流和突发事件等状况，及时的向各个部门汇报可用信息，以期为城市的规划和突发事件处置提供合理方法，为旅客的出行提供准确详实的信息。

六、实施建议

第一，对城轨调度指挥中心进行定位，并了解实施时使用的方案是否能满足科学合理的要求，这样能让城市轨道指挥中心以指挥调度为控制原则，控制中需要进行综合调度控制，能避免投资过程中投资较大，另外设备使用方面，要结合实际需求，做出合理的项目规划，避免设备使用中很多特点的堆砌，华而不实，不但不能正常使用而会造成使用各类调度方式混用，出现指挥混乱的状况。第二，结合国内外城轨建设经验能够获悉，城轨调度中心主要是以调度和指挥与行车控制为主，承担的公司是城轨信号系统。所以项目实施中，要谨慎的选择系统提供商。第三，城市轨道运行与人民的生命财产关系密切，所以提升系统的安全防护级别十分重要，需要按照国家的规定，做好规划，引进对应软件。第四，项目的实施要运用较为先进的原则，各个负责单位都应选择科学、合理的方案。

七、结束语

本文主要提及城市轨道交通的综合调度策略，并将轨道交通与电力调度融为一起，让两者相互融合。一旦发现供电系统的异常状况后，要求所有的行车人员在了解电力运行的前提下开展正确的行车调度，这便于消除供电系统的异常状况，也能进一步杜绝各类安全隐患的发生。

[1]张钢.网络化系统调度序列MRBS与控制协同设计方法及应用[J].北京交通大学,2010(09):45-47.

[2]王磊.基于模糊控制技术的电梯群控最优调度策略研究[J].北京交通大学,2010(04):98-100.

[3]卢西伟.城市轨道交通能馈式牵引供电系统可靠性、疲劳损伤评估及维护维修方法研究[J].北京交通大学,2011(04):34-36.

[4]全恒立,张钢,阮白水,刘志刚,余龙.城市轨道交通混合型能馈式牵引供电装置[J].北京交通大学学报,2013(02):92-98.

[5]张钢.城市轨道交通能馈式牵引供电技术研究[J].电气时代.2014(03): 48-50.

[6]江志彬,洪玲,谢超.轨道交通调度与应急处置综合实验平台设计[J].实验技术与管理,2011(04):34-36.

[7]彭其渊,黄鉴.邓灼志.轨道交通综合调度实验教学仿真平台构建探讨[J].西南交通大学学报(社会科学版),2013(02):92-98.

[8]魏晓东.城市轨道交通综合监控系统总设计思想[J].自动化博览,2014(03):48-50.

刘洋铭（2001—），男，江西南昌人，现就读于江西师范大学附属中学滨江分校，研究方向：电子信息。