城市轨道交通车辆基地运营管理系统的研究

胡 鹏，肖宝弟

（兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州730070)

1 城市轨道交通车辆基地运营现状分析

城市轨道交通车辆基地由车辆段和停车场组成,车辆基地是城市轨道交通车辆检修、停放和整备中心,其与正线车站相比,段内线路、道岔密集,生产作业强度较高,涉及专业较多,且作业内容主要集中在非运营时段内,合理、科学地运用人力、物力,高效发挥车辆段作业,确保车辆段工作的有序开展,是全线作业组织的关键内容[1-3]。国外城市轨道交通对车辆基地的运营组织研究起步较早,日本新干线COSMOS系统将运营管理、行车控制、检修调度功能集于一身[4-5]。目前,我国新建的城市轨道交通线路一般采用基于通信的列车控制系统,行车效率大大提高[6],随之建成的车辆基地配套的运营管理系统也较为完善,城市轨道交通正朝着信息化,综合一体化的方向迅速发展[7-8]。但是,受车辆基地受正线系统制式的限制和历史发展的影响,对于我国早期开通运营的城市轨道交通线路,车辆基地部门众多,调度管理相对较为落后,其运营模式已经难以满足运营需求[9-10],主要存在以下问题。

（1）调度信息不同步。城市轨道交通车辆基地车场调度、检修调度、乘务派班等调度之间采用人工记录和人工交换的方式进行数据的交换和更新。车辆位置、车号、股道停送电状态信息人工确认,占线板表示磁条人工调整,收发车状态更新缓慢,经常出现实时信息滞后的现象,调度之间对彼此信息的掌握不同步。例如,车场人员录入车号和列车位置信息错误耽误车场调度人员执行列车日运营计划,信号值班员因股道停送电信息掌握不及时导致司机驾驶列车驶入无电区,列检信息掌握不及时导致非运用列车出段,耽误正线运营。

（2）信息管理不集中。城市轨道交通控制中心(OCC)同车辆基地之间依靠车站自动列车监控系统(ATS)进行协调, 车辆基地的ATS分机功能单一,无法满足。城市轨道交通车辆基地运营过程中的各种需求,如车辆信息管理、乘务派班管理等。同时,大部分ATS分机对段内的情况仅限于掌握列车出入库和车辆基地站场显示,而对车辆基地内部其他作业情况了解较为松散,如列车出库计划由行调编制后,通过纸质单来告知各部门,缺乏可靠的信息管理。在城市轨道交通车辆基地内,一般要设置金属占线板记录和表示车号信息和车辆位置,而通过设置磁板的方式展现列车车号信息、列车位置信息、股道停送电信息等信息,一旦磁板滑落容易影响生产计划。

（3）运营管理不智能。城市轨道交通车辆基地内生产计划均为手动编制,例如通过填写运转日志记录运营生产计划和乘务排班信息,通过编写发车计划单安排车辆日运营计划等。同时,车辆基地各部门间多以纸质作业单和Excel表格对生产运营信息进行记录,调度人员工作量大,出错率高,对历史信息的追溯和分析统计显得尤为困难。以双周检计划为例,该表在Excel表格中通过不同的颜色显示代表计划的开始截止时间和定修计划类型,并且注明检修班组信息,虽然显示较为直观,但却难以对全年车辆运营状态和人员作业情况进行分析。由于各计划由人工进行记录,使各种统计报表无法自动生成,如车辆动态表、双日检作业记录表和检修台账等。

（4）流程管理不高效。受多方面因素的影响,城市轨道交通车辆基地内调度流程繁复,缺乏高效性。完成一次生产任务需要多部门直接反复进行协作与确认。以车辆基地流程为例,一是检调根据列车运行公里数、检修码表等信息安排车辆检修、将运用车辆信息以纸质单的形式传递给场调人员。二是场调人员根据正线列车运行图要求和可运用车辆信息编制列车日运营计划,同时将计划作业单传递给地铁运营中心和车场乘务派班室,乘务派班室根据日运营计划编制乘务计划,安排乘务人员工作。三是乘务人员依据计划进行出乘流程。四是根据场段调度办理的进路进行作业,场段调度员需要根据电力调度员提供的接触网停送电状态确保电客车正常运转[11]。

2 城市轨道交通车辆基地运营管理系统设计

基于在城市轨道交通车辆基地日常生产运营中出现的问题,亟需加快建设城市轨道交通运营管理系统,实现车辆基地内调度关键信息实时共享,为基地内各部门调度提供实时可靠的保障；控制中心与车辆基地关键信息共享,为控制中心(OCC)提供决策依据；实现车辆基地生产计划自动编制,历史信息可追溯,降低错误率；精简调度流程,精简人员,降低生产作业人员劳动强度,减少运营管理的成本。

2.1 系统功能需求分析

城市轨道交通运营管理系统应具有以下基本功能。

（1）信息采集与共享功能。为各调度人员提供实时可靠的信息,采集和共享的信息包括列车位置信息、车辆基地内接触网停送电信息、列车运用状态信息、段内生产施工信息。列车位置信息主要包括列车当前股道占用信息和车号信息,给检维调度和乘务人员提供可靠的数据,降低岗位人员进行生产任务时的错误率。车辆基地内接触网停送电信息是直接通过系统对股道停送电状态进行采集,为行车调度提供股道状态信息,一方面避免列车进入无电区,另一方面精简原有的人工判断流程,以提高运营调度效率。列车运用状态信息是给各调度提供可运用车辆的状态信息,代替原有通过人工交换车辆状态的方式,保证数据的可靠和可追溯。生产施工信息则为各调度提供当前时间内段内的施工安排,让调度人员掌握生产作业状态。

（2）调度计划编制与管理功能。辅助各调度人员编制车辆基地内各种生产计划,主要包括日运营计划、收车计划、检修计划、乘务排班计划等。在基于信息采集的基础上,对各部门调度信息进行综合处理,从而实现生产作业的闭环管理,提高生产运营效率,进一步提高城市轨道交通运营管理水平。日运营计划是根据正线运营需求,ATS提供的列车运行时刻表,列车可运用信息,车辆次日检修需求自动编制,场调人员对生产的计划进行部分调整即可。收车计划根据列车次日运行和检修需求、股道停送电情况、当日运营计划和实际运营情况进行编制。乘务排班计划则是通过日运营计划进行编制。另外,实现司机报活、驻站报活和列检报活的闭环处理,从故障的上报到安排检修班组对故障进行处理进行持续的记录跟踪。

（3）综合调度与指挥功能。对车辆基地内调度命令和施工计划流程进行综合管理,在系统中进行申请和批复流程,实现调度流程规范化。同时,统一监控管理基地内防灾报警,对灾害状态下的协调工作进行总体协调指挥。此外,通过手机APP可以对乘务和检维人员进行调度信息发布,提高人员调度管理效率。

（4）综合显示功能。对车辆基地内运营生产情况进行综合显示。一方面,将车辆基地内列车位置、车号信息和股道停送电信息给予统一的实时显示,同时可以对铁鞋、特种车辆等信息进行设置。另一方面,对调度所需的关键调度信息给予显示,支持根据部门职责岗位不同设置不同权限,对重点信息进行语音提示。

2.2 系统结构设计

城市轨道交通车辆基地运营管理系统涉及多部门之间的配合,为实现生产运营信息的高效共享,消除各调度间的信息孤岛,提高生产运营效率,根据系统功能和业务部门职责进行划分,可以将系统分为信息接口与采集模块、车辆基地调度管理模块、控制中心管理模块和综合显示模块,为控制中心行车调度、基地内场段调度、检维调度等部门提供信息。城市轨道交通车辆基地运营管理系统结构如图1所示。

图1 城市轨道交通车辆基地运营管理系统结构Fig.1 Structure of operation management system for metro depot

（1）信息接口与采集模块。信息的采集方式根据车辆基地现有的系统不同可以分为2种,一种是通过与现有的部分系统进行数据接口,将数据进行集成,其包括ATS系统传输来的列车收发车时刻表信息、时钟信息,信号系统传输来的列车位置信息和车号信息、进路控制信息,电力监控系统(PSCADA)传输来的股道停送电信息等。另一种则是当接口实施较为困难时,需要设置相关监测系统进行采集。信息接口与采集模块用于构建一个集成的信息共享平台,将运营管理过程中所需要的信息进行采集和整合。其具体包括：在轨旁设置车号识别和定位设备采集列车位置信息,同PSCADA系统接口采集股道停送电状态,电流接地信息等。通过操作电子隔离开关控制股道停送电状态与信号系统接口采集联锁站场数据,一方面为各调度提供实时状态的显示优化调度流程,另一方面在电子占线板中显示列车位置,股道状态甚至铁鞋状态等信息。此外根据车辆基地现有系统的不同,也可以接入车辆运用管理、车辆检修管理等信息系统,实现信息的集成。

（2）车辆基地调度管理模块。根据基地内部门将分为检维调度子模块、场段调度子模块、乘务派班子模块和综合调度子模块。检维调度子模块给车辆检修管理提供支持,根据系统数据服务器中记录的车辆检修规程和列车时刻表对计划进行管理,并且可以自动编制计划,同时对车辆故障修形成闭环管理,从故障的上报,检修班组的分配到故障结果的录入都进行记录,同时按照要求进行分析,生成运营报表。场段调度子模块给列车日运营、收车计划和调车计划的编制提供支持,自动生成计划,对列车实时状态信息、运用车辆状态等信息实时显示,用户可以随时对计划进行调整和下发。乘务派班模块取代原有通过编写运转日志的方式安排司机乘务人员,替代为通过系统进行分配,这样可以为调度和管理人员提供统计分析支持。综合调度模块将火灾监控(FAS),环境监控(BAS)和电力系统等接入,对电力、消防、安防等生产运营进行综合管理。

（3）控制中心管理模块。该模块功能面向控制中心管理人员,通过对车辆基地内各调度编制的计划、车辆基地站场情况、消防安防等信息进行传输,使控制中心对车辆基地内生产运营进行实时地掌握,为控制中心对车辆基地的综合调度指挥提供良好的支持。

（4）综合显示模块。该模块功能面向于车辆基地各调度部门,取代原有的金属占线板,以图形化的方式显示车辆基地内站场的信息,主要包括车辆的位置、车号、车辆的种类,股道停送电信息,铁鞋状态、进路状态、信号机状态等信息,同时支持对行车状态的语音提醒和报警等功能。

（5）其他功能模块。根据不同车辆基地的需求,还可以添加其他功能模块,如场段调度的自动进路功能,实现对车辆基地的调度集中；接入手机APP软件,为乘务人员提供实时的派班计划,为检维人员提供故障详细情况,为调度人员提供生产的实时状态,全面提高运营管理效率。

3 结束语

随着城市轨道交通的日益发展,城市轨道交通运营线路对车辆基地运转效率的需求不断提高,而受到各种因素的影响,车辆基地的运营管理一直未能与相应的硬件资源相匹配。因此,建立城市轨道交通车辆基地运营管理系统,应以运营调度管理为核心,依托现代信息化技术,有效地适应各线路不同车辆基地的需求,实现对列车的智能检维,同时对部分岗位进行合并,支持一岗多人,减少运营维护的成本,通过无纸化办公,大大增强运营效率,实现各部门间信息的高效联动,不断提高车辆基地的运转效率。