何曉宇

（中國(guó)鐵路通信信號(hào)股份有限公司，北京 100070)

1 概述

地鐵出行是現(xiàn)代都市交通的主要方式之一。城市軌道交通是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。地鐵車輛段是地鐵車輛進(jìn)行列檢和停放的場(chǎng)所，地鐵車輛段控制中心（Depot Control Center，DCC）負(fù)責(zé)組織車輛段內(nèi)的行車和檢修作業(yè)，以及司機(jī)的派班管理。

伴隨著基于通信的列車控制（CBTC）、列車自動(dòng)控制（ATC）、列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）等技術(shù)的不斷進(jìn)步，地鐵正線已基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，但與之相比，地鐵車輛段的作業(yè)仍大量依靠人工辦理。作業(yè)效率和安全性都亟待提高。

2 現(xiàn)狀

機(jī)車車輛的檢修與保養(yǎng)是地鐵車輛段的核心業(yè)務(wù)。目前，車輛段的檢修調(diào)度和行車指揮作業(yè)主要以人工方式完成，數(shù)據(jù)采集主要依賴電話、口頭、電臺(tái)等方式，存在數(shù)據(jù)收集不及時(shí)、不準(zhǔn)確等問題。作業(yè)計(jì)劃主要通過(guò)Excel等工具進(jìn)行人工編制，并通過(guò)傳遞紙質(zhì)的作業(yè)單、派工單、通知單等完成，存在計(jì)劃編制不優(yōu)化、不全面的問題，以及計(jì)劃下達(dá)不及時(shí)、效率低等問題。對(duì)作業(yè)進(jìn)度和作業(yè)結(jié)果的反饋依靠人工填寫紙質(zhì)的作業(yè)記錄表，且往往要待一批作業(yè)結(jié)束之后統(tǒng)一進(jìn)行反饋，存在作業(yè)實(shí)際結(jié)果反饋不及時(shí)的問題，并進(jìn)一步影響后續(xù)作業(yè)計(jì)劃的調(diào)整和執(zhí)行，影響總體檢修作業(yè)效率。

因此需要建立集成度高的“地鐵車輛段控制中心綜合調(diào)度系統(tǒng)”，借助于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)及系統(tǒng)架構(gòu)，建立車輛段作業(yè)數(shù)據(jù)的信息化通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)處理、自動(dòng)計(jì)算、計(jì)劃自動(dòng)生成、作業(yè)自動(dòng)辦理，提高地鐵車輛段控制中心的調(diào)度指揮的智能化、自動(dòng)化水平和作業(yè)效率。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)主要功能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)以服務(wù)車輛檢修和運(yùn)用為核心，參考車輛段既有的作業(yè)崗位設(shè)置和功能劃分，基于統(tǒng)一的軟件平臺(tái)和面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)思想、設(shè)計(jì)一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和規(guī)范的應(yīng)用平臺(tái)接口，以及人性化的用戶交互界面，完成地鐵車輛段內(nèi)檢修及行車作業(yè)組織及作業(yè)辦理。

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)采用了企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)常用的C/S 3層架構(gòu)。將系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為服務(wù)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 DCC車輛段綜合調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Comprehensive dispatching system structure diagram for DDC car depot

3.2 服務(wù)層

系統(tǒng)服務(wù)層位于綜合調(diào)度系統(tǒng)的最上層，負(fù)責(zé)與用戶直接進(jìn)行交互。主要包括檢調(diào)終端、場(chǎng)調(diào)終端、信號(hào)值班員終端和大屏幕綜合站顯。系統(tǒng)服務(wù)層直接面向車輛段作業(yè)人員，向用戶展現(xiàn)系統(tǒng)采集到的信息，收集用戶輸入的數(shù)據(jù)及操作，并反饋后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器對(duì)信息和數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果。

檢調(diào)終端主要用于對(duì)車輛檢修日計(jì)劃進(jìn)行編制和維護(hù)。檢調(diào)可使用該終端接收檢修調(diào)度組長(zhǎng)發(fā)布的檢修年生產(chǎn)計(jì)劃、月生產(chǎn)計(jì)劃和周生產(chǎn)計(jì)劃、以及場(chǎng)調(diào)發(fā)布的運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃，并將編制完成的日檢修需求下達(dá)至場(chǎng)調(diào)終端，同時(shí)基于檢修日計(jì)劃生成并打印多種形式的作業(yè)通知單，下達(dá)給各檢修班組、駐站檢修人員、保潔和專業(yè)工程師等。

場(chǎng)調(diào)終端的主要功能是編制運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃。具體包括接收檢調(diào)終端編制的日檢修需求、接收行調(diào)發(fā)布的運(yùn)行圖及調(diào)度命令，依據(jù)上述信息制定段內(nèi)調(diào)車計(jì)劃及接發(fā)列車計(jì)劃，組織段內(nèi)的行車作業(yè)。場(chǎng)調(diào)終端同時(shí)提供電子占線板功能，實(shí)時(shí)顯示場(chǎng)內(nèi)車列位置。

信號(hào)值班員終端的界面主要包括：日計(jì)劃的接收和展示、作業(yè)辦理狀態(tài)和執(zhí)行進(jìn)度展示、站場(chǎng)操作界面3個(gè)部分。該終端主要用于值班員或信號(hào)員辦理作業(yè)，包括段內(nèi)調(diào)車作業(yè)和進(jìn)出段列車作業(yè)。作業(yè)辦理的依據(jù)是場(chǎng)調(diào)編制的運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃。作業(yè)的辦理分為自動(dòng)辦理和人工辦理兩種形式。系統(tǒng)自動(dòng)辦理需在值班員或信號(hào)員的監(jiān)督下進(jìn)行，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示辦理作業(yè)的狀態(tài)和進(jìn)度，并支持值班員或信號(hào)員實(shí)時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)。人工辦理作業(yè)則由值班員或信號(hào)員在站場(chǎng)操作界面點(diǎn)擊始終端完成。信號(hào)值班終端同時(shí)提供車輛位置信息和車號(hào)信息的人工維護(hù)功能。

大屏幕綜合站顯可顯示車輛段站場(chǎng)圖，包括接觸網(wǎng)供電狀態(tài)、車輛位置信息及車號(hào)信息、車輛作業(yè)時(shí)間及作業(yè)狀態(tài)等。

3.3 應(yīng)用層

系統(tǒng)應(yīng)用層是DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)將核心業(yè)務(wù)邏輯劃分為3個(gè)模塊：車輛位置追蹤、計(jì)劃輔助編制、進(jìn)路自動(dòng)辦理。各模塊只需關(guān)注自身需要實(shí)現(xiàn)的邏輯，實(shí)現(xiàn)模塊間的低耦合和模塊內(nèi)的高聚合，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和額可維護(hù)性。

車列位置追蹤模塊實(shí)現(xiàn)了車輛段內(nèi)的車列位置跟蹤。跟蹤范圍從列車由正線轉(zhuǎn)換軌駛?cè)胲囕v段轉(zhuǎn)換軌時(shí)開始，至列車駛離車輛段轉(zhuǎn)換軌再次駛?cè)胝€轉(zhuǎn)換軌結(jié)束，覆蓋車輛段內(nèi)有軌道電路區(qū)域和無(wú)軌道電路區(qū)域。該模塊的跟蹤原理基于軌道電路的占用/出清狀態(tài)變化，從車輛段ATS系統(tǒng)和車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)獲取初始化數(shù)據(jù)，并支持用戶對(duì)跟蹤結(jié)果進(jìn)行修正。該模塊將車列位置追蹤結(jié)果反饋至應(yīng)用層，顯示在信號(hào)值班員終端的站場(chǎng)操作界面和場(chǎng)調(diào)終端的電子占線板界面。

計(jì)劃輔助編制模塊的功能涉及日檢修計(jì)劃和日運(yùn)營(yíng)計(jì)劃的編制。包括輔助生成計(jì)劃、輔助檢測(cè)計(jì)劃沖突、輔助調(diào)整計(jì)劃的功能。

作業(yè)自動(dòng)辦理模塊可將用戶編制的收發(fā)車計(jì)劃和段內(nèi)調(diào)車計(jì)劃轉(zhuǎn)化為控制命令發(fā)送給控制系統(tǒng)。該模塊的核心功能包括動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)劃優(yōu)先級(jí)、實(shí)時(shí)檢測(cè)作業(yè)沖突、精確控制信號(hào)開放時(shí)機(jī)。該模塊可實(shí)時(shí)將運(yùn)算結(jié)果反饋至服務(wù)層，并提供豐富的人機(jī)交互接口，以支持實(shí)時(shí)的人工干預(yù)。

3.4 數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層是DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的最底層，包括與外部系統(tǒng)的接口服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

外部系統(tǒng)接口服務(wù)器包括與ATS系統(tǒng)、車輛段信號(hào)系統(tǒng)、檢修管理系統(tǒng)的接口，同時(shí)預(yù)留了與電力監(jiān)控系統(tǒng)、派班管理系統(tǒng)、OA系統(tǒng)的接口。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用穩(wěn)定性強(qiáng)、技術(shù)成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)關(guān)系型表結(jié)構(gòu)，支持?jǐn)?shù)據(jù)處理和事務(wù)處理；具有完備的安全機(jī)制和數(shù)據(jù)庫(kù)完整性控制機(jī)制來(lái)保障數(shù)據(jù)的安全性和完整性，防止數(shù)據(jù)的非法更改、查詢等現(xiàn)象發(fā)生，保證系統(tǒng)的高可靠性；包含擴(kuò)展性強(qiáng)的數(shù)據(jù)訪問接口，降低與應(yīng)用層的耦合。

4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

4.1 計(jì)劃編制流程

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的計(jì)劃編制流程如圖 2所示。該流程基于車輛段編制檢修日計(jì)劃和運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃的實(shí)際作業(yè)設(shè)計(jì)，計(jì)劃輔助編制模塊貫穿始終，使計(jì)劃編制流程信息化、自動(dòng)化、智能化，有效提高計(jì)劃編制水平和作業(yè)效率。

圖2 DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)計(jì)劃編制流程Fig.2 DDC comprehensive dispatching system planning process

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)外部接口獲得檢修組長(zhǎng)編制的車輛檢修年計(jì)劃、月計(jì)劃、周計(jì)劃，以及行調(diào)編制的列車運(yùn)行圖，將檢修計(jì)劃與運(yùn)行圖進(jìn)行自動(dòng)匹配，自動(dòng)匹配待檢修的車輛車號(hào)與待開行的交路車次，初步生成檢修日計(jì)劃及運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃。在此基礎(chǔ)上，檢調(diào)對(duì)檢修日計(jì)劃進(jìn)行完善，并生成各種形式的作業(yè)單，下達(dá)至各檢修班組執(zhí)行。場(chǎng)調(diào)對(duì)運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃進(jìn)行完善，形成收發(fā)車計(jì)劃和轉(zhuǎn)線調(diào)車計(jì)劃，由信號(hào)值班員執(zhí)行。同時(shí)計(jì)劃輔助編制模塊分析檢修日計(jì)劃和運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃，自動(dòng)生成一部分調(diào)車計(jì)劃，由場(chǎng)調(diào)終端對(duì)調(diào)車計(jì)劃進(jìn)行確認(rèn)和修改后，下達(dá)至信號(hào)值班員執(zhí)行。

計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，檢修班組和信號(hào)值班員實(shí)時(shí)反饋?zhàn)鳂I(yè)執(zhí)行進(jìn)度和執(zhí)行結(jié)果，計(jì)劃輔助編制模塊對(duì)上述信息進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)進(jìn)行沖突檢測(cè)。檢調(diào)終端和場(chǎng)調(diào)終端實(shí)時(shí)顯示沖突檢測(cè)結(jié)果，檢調(diào)及場(chǎng)調(diào)可根據(jù)系統(tǒng)提示的沖突狀態(tài)對(duì)檢修日計(jì)劃和運(yùn)營(yíng)日計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

4.2 計(jì)劃執(zhí)行流程

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的計(jì)劃執(zhí)行流程如圖 3所示。該流程是在人工監(jiān)督和干預(yù)下的自動(dòng)化執(zhí)行流程，系統(tǒng)依據(jù)場(chǎng)調(diào)終端發(fā)布的收發(fā)車計(jì)劃及調(diào)車計(jì)劃自動(dòng)辦理作業(yè)，并實(shí)時(shí)反饋?zhàn)鳂I(yè)執(zhí)行結(jié)果。

圖3 DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)計(jì)劃執(zhí)行流程Fig.3 DDC comprehensive dispatching system plan execution process

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的作業(yè)自動(dòng)辦理模塊依據(jù)場(chǎng)調(diào)終端發(fā)布的作業(yè)計(jì)劃，基于預(yù)先設(shè)定的算法和參數(shù)對(duì)作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行排序，并將計(jì)劃轉(zhuǎn)化為控制命令，同時(shí)通過(guò)與控制系統(tǒng)的接口，實(shí)時(shí)采集站場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)和聯(lián)鎖條件，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將控制命令下達(dá)至控制系統(tǒng)。上述過(guò)程在信號(hào)值班員的監(jiān)督下執(zhí)行，信號(hào)值班員可隨時(shí)對(duì)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行人工干預(yù)，也可通過(guò)在站場(chǎng)操作界面人工點(diǎn)擊始終端直接下達(dá)控制命令。

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)作業(yè)執(zhí)行過(guò)程中，車列位置追蹤模塊實(shí)時(shí)追蹤車列位置，將車輛的走行過(guò)程與的作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行自動(dòng)匹配，完成作業(yè)計(jì)劃報(bào)點(diǎn)，場(chǎng)調(diào)終端同步更新作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行結(jié)果，形成實(shí)際作業(yè)報(bào)表或日志。車列位置追蹤模塊同時(shí)將車列位置發(fā)送至信號(hào)值班員終端和場(chǎng)調(diào)終端，可在站場(chǎng)操作界面實(shí)時(shí)顯示車列位置，并實(shí)時(shí)更新電子占線板。

5 系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)在車輛段配置數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及一部分?jǐn)?shù)據(jù)交互和數(shù)據(jù)處理功能；設(shè)置接口服務(wù)器，用于與外部接口廠家實(shí)現(xiàn)物理和邏輯接口及協(xié)議轉(zhuǎn)換；設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器，用于完成系統(tǒng)邏輯運(yùn)算；設(shè)置工作站，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；設(shè)置LED大屏幕，用于車輛段站場(chǎng)信息的綜合展示；組建局域網(wǎng)，建立接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、各個(gè)工作站、LED大屏幕的通信傳輸通道。如圖 4所示。

圖4 系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.4 System hardware and network diagram

為保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)均采用冗余結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的主要設(shè)備均以雙機(jī)熱備模式運(yùn)行。并采用技術(shù)成熟先進(jìn)、可靠性能高的集成方案，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備生命周期，降低設(shè)備整體保有成本的目的。

6 結(jié)束語(yǔ)

DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)的目的在于提高車輛段的作業(yè)效率和運(yùn)營(yíng)管理水平。DCC綜合調(diào)度系統(tǒng)可以建立與車輛段其他控制系統(tǒng)及信息平臺(tái)之間數(shù)據(jù)共享，真正地實(shí)現(xiàn)信息集中、管控一體，是實(shí)現(xiàn)車輛段/停車場(chǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵系統(tǒng)。