全自动运行系统行车调度指挥功能提升探讨

邓金柱

卡斯柯信号有限公司,广东 深圳 518000

0 引言

随着电子技术、计算机技术以及信息通信技术的发展,全自动运行系统在城市轨道交通建设中逐步被推广,目前各大城市均有全自动运行系统线路开通运营,其安全性以及运行效率均得到了极大的提升。同时,国家加大智慧交通的发展力度,推进数据资源赋能交通发展,各厂家在城市轨道交通智能调度、智能车场、智能运维等领域也加大了研发力度,推出更加智能的产品以适应城市轨道交通运营管理、维护管理更加智能化的需要。行车调度员是城市轨道交通中重要的角色,是维持轨道交通日常运营的守护者、应对运营突发事件的指挥员,行车调度员应急处置能力的高低将直接影响到恢复正常运营秩序的快慢。行车调度指挥控制系统作为轨道交通列车控制的上层环节,负责管理、监督、协调、控制列车的运行,实现对轨道交通运输的自动化管理和智能化调度功能[1],它的重要性不言而喻,配置一套实用的行车调度指挥系统,可通过智能化系统辅助行车调度进行决策[2],是城市轨道交通发展的必然趋势。本文结合深圳地铁16号线的智能运控系统,从全自动运行系统的需求变化、智能运控系统接口、功能提升等方面阐述部署智能运控系统的必要性、系统的接口架构以及智能系统在行车调度员日常运营指挥中发挥的作用。

1 现状分析

行车调度员在城市轨道交通线路上的重要性决定了需要获取更多运营相关的信息,如车辆运行状态、信号设备工作状态、各专业系统故障报警信息等。当前,各城市轨道交通线路在建设时为满足行车调度岗位的需求,会在行车调度席位上配置各系统的控制及监视设备。如图1所示,ATS工作站提供信号设备状态及信号设备控制,ISCS工作站提供行车调度员综合监控相关设备状态信息,CCTV工作站提供相关区域视频监控信息,无线列调台可让行车调度员与车上进行通话。上述系统间各自独立,信息分离,行车调度员需要获取相关信息或操作时,需要在不同的系统上进行操作。系统的独立及信息的分散性,不利于实现信息的高效共享,增加了调度指挥的难度,同时调度指挥效率低[3]。目前国内的建设方、运营方也意识到了分离系统的局限性,于是各地铁公司提出了相应的需求,要建设信息更集中、功能更强大的系统[4],以期能提升行车调度指挥效能。

图1 行车调度席位工作站配置

2 行车调度需求变化

随着全自动运行系统的应用,传统的行车控制模式发生了改变,由“中心调度—司机—列车”的间接控制变化为“中心调度—列车”的直接控制,因而对行车调度员的岗位职能带来了新的变化。

1)全面负责行车监控。全自动运行系统无司机参与,行车的控制由系统及控制中心行车调度员负责。列车的休眠、唤醒、自检、运行、停站及开关门均在行车调度员的监督下由系统自动完成,行车调度员需要时刻关注列车的状态及行车密切相关的设备状态信息,以确保运营的正常。这就要求行车调度员能够实时快速获取到各系统的相关信息,以判断是否对行车的持续造成影响,得以快速介入行车控制。

2)快速应对运营故障。城市轨道交通以行车为中心,当影响行车的故障发生后,需要快速应对处置,尽可能以最短时间恢复行车。全自动运行系统在设备的可靠性上得到大幅提升,极大程度上保障了运营,但设备的故障无法完全避免,当出现影响行车的设备故障,行车调度员需要快速获取故障信息以及对故障进行及时有效的应对,避免故障影响扩大化。当前,故障处置更多依赖的是人的经验,经验的丰富程度决定了影响的范围大小,这显然不利于快速处置运营发生的故障情况。

3)全自动运行系统运营场景更加精细化、复杂化,使行车调度员的压力随之增大。全自动运行系统对运营场景进行了深度设计,分为正常、故障、应急3大类场景,正常场景下由信号系统控制列车按照计划自动运行[5]无需人工介入,故障、应急场景发生后均需人员介入处置,而行车调度员在故障、应急场景的处置中处于主导地位,因此,系统在应对故障、应急场景处置过程中,对提供相关场景流程处置指引的需求也相当迫切。

4)行车调度管理范围扩大,全自动车场纳入与正线一体化管理作为全自动运行系统线路的建设需求被提出,车场内作业类型多,作业内容复杂,给行车调度进一步增加了指挥管理的难度。

基于上述需求变化,行车指挥控制系统需要有进一步的提升方可满足全自动运行系统行车调度员应对日益复杂的运营作业的需要。该系统需要更加智能化,以系统智能决策代替人工判断,以系统自动取代人工手动,降低人员工作压力;需要实现各专业信息融合,提升行车调度信息掌握的全面性以及实时性;需要具备智能分析指引,提升故障处理的时效性,尽可能降低故障对运营的影响。基于此,服务于行车调度员的智能运控系统应运而生。

3 智能运控系统接口

信号系统是面向行车调度指挥控制的关键系统,基于用户需求,提供智能运控系统,着力于全方位提升行车调度员的行车指挥能力,从容应对日常运营的各种情况。智能运控系统与相关专业通过接口来完成信息的交互。智能运控系统接口示意图如图2所示。

图2 智能运控系统接口示意图

3.1 智能运控系统与综合监控系统接口

智能运控系统统一通过与综合监控系统获取相关专业影响行车相关的设备状态及告警信息。如与PSCADA系统相关的全线接触网电压电流信息,与BAS系统相关的隧道风机、区间水位等状态及告警信息以及与FAS系统相关的火灾信息,与站台门系统相关的滑动门开关状态及相关告警信息等。

3.2 智能运控系统与CCTV系统接口

智能运控系统与CCTV系统接口获取与行车相关的视频信息,包括车站视频、车辆段/停车场视频、车载视频、区间视频,满足行车调度人工视频调阅功能需求,同时实现全自动运行场景下在行调席位的手动/自动推图的功能需求。

3.3 智能运控与车辆系统接口

全自动运行系统对车辆的监控已由司机室转移至调度中心,为匹配中心业务需求,增设了车辆调系统,实现车辆信息落地及中心远程对车辆的集中监控[6]。智能运控系统直接与车辆调系统接口,获取车辆的状态及设备故障告警信息,同时通过车辆调度系统实现车辆设备的远程控制功能,如远程开关照明控制等。

3.4 智能运控系统与AFC系统接口

智能运控系统与AFC系统接口获取车站进出站实时客流、历史客流信息,通过客流评估,优化运行图绘制,提升运能。

3.5 智能运控系统与ATS系统接口

智能运控系统与ATS系统接口,获取ATS系统的站场设备、运行图等信息,完成智能运控面向行车调度的行车主界面,行车调度员可通过行车主界面实现对信号设备的控制,可通过运行图界面对运行图进行调阅及编辑工作。

4 智能运控系统功能提升分析

智能运控系统根据它的需求定位进行针对性的功能开发,使行车调度员在应对全自动运行系统线路更加复杂的运营状况,较传统的控制指挥系统,有着更大的功能优势。

1)多专业融合的人机界面解决行车调度指挥系统信息单一的问题。传统的行车调度指挥系统仅包含信号信息,当其他相关专业(如站台门、综合监控系统等)出现异常情况,行车调度需要从其他调度岗位处进行了解,然后才能判断是否影响到行车,到最终介入行车调度指挥处理,此流程下来会消耗一定的时间,不利于确保运行计划的兑现。智能运控系统融合各专业关键设备状态及告警信息,提升了行车调度员掌握运营关键信息的时效性,从而进一步提升了行车调度指挥保障运行计划兑现的能力。

2)场景联动智能化。全自动运行系统运营场景复杂,同时因为司机不参与行车控制,行车调度员承担的压力更大。为了减轻行车调度员的压力,智能运控系统对相关全自动运营场景进行了智能化联动设计,可避免因人为原因处理不及时扩大影响范围。如供电臂上最大行驶列车数卡控联动功能,因每个供电臂支持的最大牵引电流有其上限值,如果进入同一供电臂的运行列车过多,超出了供电臂的电流电压的范围,容易引起跳闸故障进而中断运营,智能运控系统根据牵引供电设备的设计规格,计算出每个供电臂所能支持的列车数,对进入每个供电臂的列车进行动态卡控。

3)提供故障处置指引功能。传统的调度指挥系统无故障处置指引,当故障出现时,依据人员的经验进行处理,会出现不同的人面对同一故障的处置方式并不统一、用时长短不一的情况。智能运控系统引入故障处置指引模块,以大数据方式导入各类故障并提供处置指引流程,当出现相应故障时,行车调度可查询相关故障指引流程进行快速处置,有利于组织线路在最短时间恢复正常运营。

4)结合线路各车站客流变化信息,引入全自动编图功能。传统系统运行图编制主要靠人工规划设计,系统分析能力弱,编制过程耗费时间长,因此日常运营只能固定少数几套运行图,无法根据不断变化的客流进行灵活调整[7]。智能运控系统实时并准确地采集所有时段的运营客流数据,并精准分析客流变化特征,提供最优匹配客流需求的列车开行方案,然后通过智能分析和建模技术,实现全日运行图的全自动编制功能,大幅压缩制定新运行图的时间。

5)全自动车场协同智能化,按照不同的用户需求,当存在全自动车场划分为中心管理时,智能运控系统针对车场提供智能化管理功能,提升列车在场段作业效率:依据正线运行计划、运用列车状态、检修计划等信息自动编制生成收发车计划,收发车计划编制完成后具备人工根据实际情况进行调整的情况;按计划自动收发车,无需人工干预;收发车提示功能,收发车时提前向调度人员进行提示;全自动调车,系统可对调车作业进行计划管理,实现全自动调车;正线车场联动,当正线运营计划调整时,系统自动完成收发车计划、车场内调车计划、检修计划的更新,协同正线运营。

总的来说,智能运控系统提供了更强大的功能,协助行车调度员完成运营的日常指挥、故障处理、突发事件处置等任务。

5 结束语

智能运控系统在深圳地铁16号线投入运营以来,在系统的稳定性和可用性上表现优秀,受到用户的高度认可。一方面,智能运控系统以行车指挥为核心,目的是解决运营过程中行车调度员面临的痛点问题,提升全自动运行系统行车调度指挥效能;另一方面,受限于运营场景的复杂性、设备故障的随机性、需求变化的不确定性,智能运控系统仍需要根据工程应用实践情况进行不断完善,才能更好地满足城市轨道交通全自动运行系统行车调度实现高效运营指挥的需求。