地铁车辆段控制中心综合调度系统的研究

何晓宇

（中国铁路通信信号股份有限公司，北京 100070)

1 概述

地铁出行是现代都市交通的主要方式之一。城市轨道交通是城市基础设施的重要组成部分。地铁车辆段是地铁车辆进行列检和停放的场所，地铁车辆段控制中心（Depot Control Center，DCC）负责组织车辆段内的行车和检修作业，以及司机的派班管理。

伴随着基于通信的列车控制（CBTC）、列车自动控制（ATC）、列车自动监控（ATS）等技术的不断进步，地铁正线已基本实现全自动运行，但与之相比，地铁车辆段的作业仍大量依靠人工办理。作业效率和安全性都亟待提高。

2 现状

机车车辆的检修与保养是地铁车辆段的核心业务。目前，车辆段的检修调度和行车指挥作业主要以人工方式完成，数据采集主要依赖电话、口头、电台等方式，存在数据收集不及时、不准确等问题。作业计划主要通过Excel等工具进行人工编制，并通过传递纸质的作业单、派工单、通知单等完成，存在计划编制不优化、不全面的问题，以及计划下达不及时、效率低等问题。对作业进度和作业结果的反馈依靠人工填写纸质的作业记录表，且往往要待一批作业结束之后统一进行反馈，存在作业实际结果反馈不及时的问题，并进一步影响后续作业计划的调整和执行，影响总体检修作业效率。

因此需要建立集成度高的“地铁车辆段控制中心综合调度系统”，借助于先进的计算机信息处理技术及系统架构，建立车辆段作业数据的信息化通道，实现数据自动采集、自动处理、自动计算、计划自动生成、作业自动办理，提高地铁车辆段控制中心的调度指挥的智能化、自动化水平和作业效率。

3 系统设计

3.1 系统主要功能及结构设计

DCC综合调度系统以服务车辆检修和运用为核心，参考车辆段既有的作业岗位设置和功能划分，基于统一的软件平台和面向对象的软件开发思想、设计一致的数据结构和规范的应用平台接口，以及人性化的用户交互界面，完成地铁车辆段内检修及行车作业组织及作业办理。

DCC综合调度系统采用了企业级应用系统常用的C/S 3层架构。将系统业务应用划分为服务层、应用层、数据访问层。系统软件结构如图 1所示。

图1 DCC车辆段综合调度系统结构图Fig.1 Comprehensive dispatching system structure diagram for DDC car depot

3.2 服务层

系统服务层位于综合调度系统的最上层，负责与用户直接进行交互。主要包括检调终端、场调终端、信号值班员终端和大屏幕综合站显。系统服务层直接面向车辆段作业人员，向用户展现系统采集到的信息，收集用户输入的数据及操作，并反馈后台应用服务器对信息和数据的计算结果。

检调终端主要用于对车辆检修日计划进行编制和维护。检调可使用该终端接收检修调度组长发布的检修年生产计划、月生产计划和周生产计划、以及场调发布的运营日计划，并将编制完成的日检修需求下达至场调终端，同时基于检修日计划生成并打印多种形式的作业通知单，下达给各检修班组、驻站检修人员、保洁和专业工程师等。

场调终端的主要功能是编制运营日计划。具体包括接收检调终端编制的日检修需求、接收行调发布的运行图及调度命令，依据上述信息制定段内调车计划及接发列车计划，组织段内的行车作业。场调终端同时提供电子占线板功能，实时显示场内车列位置。

信号值班员终端的界面主要包括：日计划的接收和展示、作业办理状态和执行进度展示、站场操作界面3个部分。该终端主要用于值班员或信号员办理作业，包括段内调车作业和进出段列车作业。作业办理的依据是场调编制的运营日计划。作业的办理分为自动办理和人工办理两种形式。系统自动办理需在值班员或信号员的监督下进行，系统实时显示办理作业的状态和进度，并支持值班员或信号员实时进行人工干预。人工办理作业则由值班员或信号员在站场操作界面点击始终端完成。信号值班终端同时提供车辆位置信息和车号信息的人工维护功能。

大屏幕综合站显可显示车辆段站场图，包括接触网供电状态、车辆位置信息及车号信息、车辆作业时间及作业状态等。

3.3 应用层

系统应用层是DCC综合调度系统的核心，系统将核心业务逻辑划分为3个模块：车辆位置追踪、计划辅助编制、进路自动办理。各模块只需关注自身需要实现的逻辑，实现模块间的低耦合和模块内的高聚合，提高系统的扩展性和额可维护性。

车列位置追踪模块实现了车辆段内的车列位置跟踪。跟踪范围从列车由正线转换轨驶入车辆段转换轨时开始，至列车驶离车辆段转换轨再次驶入正线转换轨结束，覆盖车辆段内有轨道电路区域和无轨道电路区域。该模块的跟踪原理基于轨道电路的占用/出清状态变化，从车辆段ATS系统和车号识别系统获取初始化数据，并支持用户对跟踪结果进行修正。该模块将车列位置追踪结果反馈至应用层，显示在信号值班员终端的站场操作界面和场调终端的电子占线板界面。

计划辅助编制模块的功能涉及日检修计划和日运营计划的编制。包括辅助生成计划、辅助检测计划冲突、辅助调整计划的功能。

作业自动办理模块可将用户编制的收发车计划和段内调车计划转化为控制命令发送给控制系统。该模块的核心功能包括动态调整计划优先级、实时检测作业冲突、精确控制信号开放时机。该模块可实时将运算结果反馈至服务层，并提供丰富的人机交互接口，以支持实时的人工干预。

3.4 数据访问层

数据访问层是DCC综合调度系统的最底层，包括与外部系统的接口服务器和数据库服务器。

外部系统接口服务器包括与ATS系统、车辆段信号系统、检修管理系统的接口，同时预留了与电力监控系统、派班管理系统、OA系统的接口。

数据库服务器采用稳定性强、技术成熟的数据库，设计关系型表结构，支持数据处理和事务处理；具有完备的安全机制和数据库完整性控制机制来保障数据的安全性和完整性，防止数据的非法更改、查询等现象发生，保证系统的高可靠性；包含扩展性强的数据访问接口，降低与应用层的耦合。

4 系统业务流程设计

4.1 计划编制流程

DCC综合调度系统的计划编制流程如图 2所示。该流程基于车辆段编制检修日计划和运营日计划的实际作业设计，计划辅助编制模块贯穿始终，使计划编制流程信息化、自动化、智能化，有效提高计划编制水平和作业效率。

图2 DCC综合调度系统计划编制流程Fig.2 DDC comprehensive dispatching system planning process

DCC综合调度系统通过外部接口获得检修组长编制的车辆检修年计划、月计划、周计划，以及行调编制的列车运行图，将检修计划与运行图进行自动匹配，自动匹配待检修的车辆车号与待开行的交路车次，初步生成检修日计划及运营日计划。在此基础上，检调对检修日计划进行完善，并生成各种形式的作业单，下达至各检修班组执行。场调对运营日计划进行完善，形成收发车计划和转线调车计划，由信号值班员执行。同时计划辅助编制模块分析检修日计划和运营日计划，自动生成一部分调车计划，由场调终端对调车计划进行确认和修改后，下达至信号值班员执行。

计划执行过程中，检修班组和信号值班员实时反馈作业执行进度和执行结果，计划辅助编制模块对上述信息进行采集，实时进行冲突检测。检调终端和场调终端实时显示冲突检测结果，检调及场调可根据系统提示的冲突状态对检修日计划和运营日计划进行调整。

4.2 计划执行流程

DCC综合调度系统的计划执行流程如图 3所示。该流程是在人工监督和干预下的自动化执行流程，系统依据场调终端发布的收发车计划及调车计划自动办理作业，并实时反馈作业执行结果。

图3 DCC综合调度系统计划执行流程Fig.3 DDC comprehensive dispatching system plan execution process

DCC综合调度系统的作业自动办理模块依据场调终端发布的作业计划，基于预先设定的算法和参数对作业计划进行排序，并将计划转化为控制命令，同时通过与控制系统的接口，实时采集站场的设备状态和联锁条件，在适当的时机将控制命令下达至控制系统。上述过程在信号值班员的监督下执行，信号值班员可随时对执行过程进行人工干预，也可通过在站场操作界面人工点击始终端直接下达控制命令。

DCC综合调度系统作业执行过程中，车列位置追踪模块实时追踪车列位置，将车辆的走行过程与的作业计划进行自动匹配，完成作业计划报点，场调终端同步更新作业计划执行结果，形成实际作业报表或日志。车列位置追踪模块同时将车列位置发送至信号值班员终端和场调终端，可在站场操作界面实时显示车列位置，并实时更新电子占线板。

5 系统硬件及网络设计

DCC综合调度系统在车辆段配置数据服务器，用于完成系统数据存储及一部分数据交互和数据处理功能；设置接口服务器，用于与外部接口厂家实现物理和逻辑接口及协议转换；设置应用服务器，用于完成系统逻辑运算；设置工作站，用于实现人机交互；设置LED大屏幕，用于车辆段站场信息的综合展示；组建局域网，建立接口服务器、数据库服务器、应用服务器、各个工作站、LED大屏幕的通信传输通道。如图 4所示。

图4 系统硬件及网络示意图Fig.4 System hardware and network diagram

为保证系统的可靠运行，DCC综合调度系统硬件和网络均采用冗余结构，系统的主要设备均以双机热备模式运行。并采用技术成熟先进、可靠性能高的集成方案，达到延长设备生命周期，降低设备整体保有成本的目的。

6 结束语

DCC综合调度系统的目的在于提高车辆段的作业效率和运营管理水平。DCC综合调度系统可以建立与车辆段其他控制系统及信息平台之间数据共享，真正地实现信息集中、管控一体，是实现车辆段/停车场综合自动化系统的基础和关键系统。