鄧金柱

卡斯柯信號(hào)有限公司,廣東 深圳 518000

0 引言

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息通信技術(shù)的發(fā)展,全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)在城市軌道交通建設(shè)中逐步被推廣,目前各大城市均有全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)線路開(kāi)通運(yùn)營(yíng),其安全性以及運(yùn)行效率均得到了極大的提升。同時(shí),國(guó)家加大智慧交通的發(fā)展力度,推進(jìn)數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展,各廠家在城市軌道交通智能調(diào)度、智能車(chē)場(chǎng)、智能運(yùn)維等領(lǐng)域也加大了研發(fā)力度,推出更加智能的產(chǎn)品以適應(yīng)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)管理更加智能化的需要。行車(chē)調(diào)度員是城市軌道交通中重要的角色,是維持軌道交通日常運(yùn)營(yíng)的守護(hù)者、應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)突發(fā)事件的指揮員,行車(chē)調(diào)度員應(yīng)急處置能力的高低將直接影響到恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)秩序的快慢。行車(chē)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)作為軌道交通列車(chē)控制的上層環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)管理、監(jiān)督、協(xié)調(diào)、控制列車(chē)的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化管理和智能化調(diào)度功能[1],它的重要性不言而喻,配置一套實(shí)用的行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng),可通過(guò)智能化系統(tǒng)輔助行車(chē)調(diào)度進(jìn)行決策[2],是城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文結(jié)合深圳地鐵16號(hào)線的智能運(yùn)控系統(tǒng),從全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的需求變化、智能運(yùn)控系統(tǒng)接口、功能提升等方面闡述部署智能運(yùn)控系統(tǒng)的必要性、系統(tǒng)的接口架構(gòu)以及智能系統(tǒng)在行車(chē)調(diào)度員日常運(yùn)營(yíng)指揮中發(fā)揮的作用。

1 現(xiàn)狀分析

行車(chē)調(diào)度員在城市軌道交通線路上的重要性決定了需要獲取更多運(yùn)營(yíng)相關(guān)的信息,如車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)、信號(hào)設(shè)備工作狀態(tài)、各專業(yè)系統(tǒng)故障報(bào)警信息等。當(dāng)前,各城市軌道交通線路在建設(shè)時(shí)為滿足行車(chē)調(diào)度崗位的需求,會(huì)在行車(chē)調(diào)度席位上配置各系統(tǒng)的控制及監(jiān)視設(shè)備。如圖1所示,ATS工作站提供信號(hào)設(shè)備狀態(tài)及信號(hào)設(shè)備控制,ISCS工作站提供行車(chē)調(diào)度員綜合監(jiān)控相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息,CCTV工作站提供相關(guān)區(qū)域視頻監(jiān)控信息,無(wú)線列調(diào)臺(tái)可讓行車(chē)調(diào)度員與車(chē)上進(jìn)行通話。上述系統(tǒng)間各自獨(dú)立,信息分離,行車(chē)調(diào)度員需要獲取相關(guān)信息或操作時(shí),需要在不同的系統(tǒng)上進(jìn)行操作。系統(tǒng)的獨(dú)立及信息的分散性,不利于實(shí)現(xiàn)信息的高效共享,增加了調(diào)度指揮的難度,同時(shí)調(diào)度指揮效率低[3]。目前國(guó)內(nèi)的建設(shè)方、運(yùn)營(yíng)方也意識(shí)到了分離系統(tǒng)的局限性,于是各地鐵公司提出了相應(yīng)的需求,要建設(shè)信息更集中、功能更強(qiáng)大的系統(tǒng)[4],以期能提升行車(chē)調(diào)度指揮效能。

圖1 行車(chē)調(diào)度席位工作站配置

2 行車(chē)調(diào)度需求變化

隨著全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用,傳統(tǒng)的行車(chē)控制模式發(fā)生了改變,由“中心調(diào)度—司機(jī)—列車(chē)”的間接控制變化為“中心調(diào)度—列車(chē)”的直接控制,因而對(duì)行車(chē)調(diào)度員的崗位職能帶來(lái)了新的變化。

1)全面負(fù)責(zé)行車(chē)監(jiān)控。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)無(wú)司機(jī)參與,行車(chē)的控制由系統(tǒng)及控制中心行車(chē)調(diào)度員負(fù)責(zé)。列車(chē)的休眠、喚醒、自檢、運(yùn)行、停站及開(kāi)關(guān)門(mén)均在行車(chē)調(diào)度員的監(jiān)督下由系統(tǒng)自動(dòng)完成,行車(chē)調(diào)度員需要時(shí)刻關(guān)注列車(chē)的狀態(tài)及行車(chē)密切相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)信息,以確保運(yùn)營(yíng)的正常。這就要求行車(chē)調(diào)度員能夠?qū)崟r(shí)快速獲取到各系統(tǒng)的相關(guān)信息,以判斷是否對(duì)行車(chē)的持續(xù)造成影響,得以快速介入行車(chē)控制。

2)快速應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)故障。城市軌道交通以行車(chē)為中心,當(dāng)影響行車(chē)的故障發(fā)生后,需要快速應(yīng)對(duì)處置,盡可能以最短時(shí)間恢復(fù)行車(chē)。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)在設(shè)備的可靠性上得到大幅提升,極大程度上保障了運(yùn)營(yíng),但設(shè)備的故障無(wú)法完全避免,當(dāng)出現(xiàn)影響行車(chē)的設(shè)備故障,行車(chē)調(diào)度員需要快速獲取故障信息以及對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)有效的應(yīng)對(duì),避免故障影響擴(kuò)大化。當(dāng)前,故障處置更多依賴的是人的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)的豐富程度決定了影響的范圍大小,這顯然不利于快速處置運(yùn)營(yíng)發(fā)生的故障情況。

3)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景更加精細(xì)化、復(fù)雜化,使行車(chē)調(diào)度員的壓力隨之增大。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景進(jìn)行了深度設(shè)計(jì),分為正常、故障、應(yīng)急3大類(lèi)場(chǎng)景,正常場(chǎng)景下由信號(hào)系統(tǒng)控制列車(chē)按照計(jì)劃自動(dòng)運(yùn)行[5]無(wú)需人工介入,故障、應(yīng)急場(chǎng)景發(fā)生后均需人員介入處置,而行車(chē)調(diào)度員在故障、應(yīng)急場(chǎng)景的處置中處于主導(dǎo)地位,因此,系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)故障、應(yīng)急場(chǎng)景處置過(guò)程中,對(duì)提供相關(guān)場(chǎng)景流程處置指引的需求也相當(dāng)迫切。

4)行車(chē)調(diào)度管理范圍擴(kuò)大,全自動(dòng)車(chē)場(chǎng)納入與正線一體化管理作為全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)線路的建設(shè)需求被提出,車(chē)場(chǎng)內(nèi)作業(yè)類(lèi)型多,作業(yè)內(nèi)容復(fù)雜,給行車(chē)調(diào)度進(jìn)一步增加了指揮管理的難度。

基于上述需求變化,行車(chē)指揮控制系統(tǒng)需要有進(jìn)一步的提升方可滿足全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)行車(chē)調(diào)度員應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)作業(yè)的需要。該系統(tǒng)需要更加智能化,以系統(tǒng)智能決策代替人工判斷,以系統(tǒng)自動(dòng)取代人工手動(dòng),降低人員工作壓力;需要實(shí)現(xiàn)各專業(yè)信息融合,提升行車(chē)調(diào)度信息掌握的全面性以及實(shí)時(shí)性;需要具備智能分析指引,提升故障處理的時(shí)效性,盡可能降低故障對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響?；诖?服務(wù)于行車(chē)調(diào)度員的智能運(yùn)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

3 智能運(yùn)控系統(tǒng)接口

信號(hào)系統(tǒng)是面向行車(chē)調(diào)度指揮控制的關(guān)鍵系統(tǒng),基于用戶需求,提供智能運(yùn)控系統(tǒng),著力于全方位提升行車(chē)調(diào)度員的行車(chē)指揮能力,從容應(yīng)對(duì)日常運(yùn)營(yíng)的各種情況。智能運(yùn)控系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)通過(guò)接口來(lái)完成信息的交互。智能運(yùn)控系統(tǒng)接口示意圖如圖2所示。

圖2 智能運(yùn)控系統(tǒng)接口示意圖

3.1 智能運(yùn)控系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)統(tǒng)一通過(guò)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)獲取相關(guān)專業(yè)影響行車(chē)相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)及告警信息。如與PSCADA系統(tǒng)相關(guān)的全線接觸網(wǎng)電壓電流信息,與BAS系統(tǒng)相關(guān)的隧道風(fēng)機(jī)、區(qū)間水位等狀態(tài)及告警信息以及與FAS系統(tǒng)相關(guān)的火災(zāi)信息,與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)相關(guān)的滑動(dòng)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)及相關(guān)告警信息等。

3.2 智能運(yùn)控系統(tǒng)與CCTV系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與CCTV系統(tǒng)接口獲取與行車(chē)相關(guān)的視頻信息,包括車(chē)站視頻、車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)視頻、車(chē)載視頻、區(qū)間視頻,滿足行車(chē)調(diào)度人工視頻調(diào)閱功能需求,同時(shí)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行場(chǎng)景下在行調(diào)席位的手動(dòng)/自動(dòng)推圖的功能需求。

3.3 智能運(yùn)控與車(chē)輛系統(tǒng)接口

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛的監(jiān)控已由司機(jī)室轉(zhuǎn)移至調(diào)度中心,為匹配中心業(yè)務(wù)需求,增設(shè)了車(chē)輛調(diào)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)車(chē)輛信息落地及中心遠(yuǎn)程對(duì)車(chē)輛的集中監(jiān)控[6]。智能運(yùn)控系統(tǒng)直接與車(chē)輛調(diào)系統(tǒng)接口,獲取車(chē)輛的狀態(tài)及設(shè)備故障告警信息,同時(shí)通過(guò)車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能,如遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)照明控制等。

3.4 智能運(yùn)控系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)接口獲取車(chē)站進(jìn)出站實(shí)時(shí)客流、歷史客流信息,通過(guò)客流評(píng)估,優(yōu)化運(yùn)行圖繪制,提升運(yùn)能。

3.5 智能運(yùn)控系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)接口

智能運(yùn)控系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)接口,獲取ATS系統(tǒng)的站場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)行圖等信息,完成智能運(yùn)控面向行車(chē)調(diào)度的行車(chē)主界面,行車(chē)調(diào)度員可通過(guò)行車(chē)主界面實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)設(shè)備的控制,可通過(guò)運(yùn)行圖界面對(duì)運(yùn)行圖進(jìn)行調(diào)閱及編輯工作。

4 智能運(yùn)控系統(tǒng)功能提升分析

智能運(yùn)控系統(tǒng)根據(jù)它的需求定位進(jìn)行針對(duì)性的功能開(kāi)發(fā),使行車(chē)調(diào)度員在應(yīng)對(duì)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)線路更加復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)狀況,較傳統(tǒng)的控制指揮系統(tǒng),有著更大的功能優(yōu)勢(shì)。

1)多專業(yè)融合的人機(jī)界面解決行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)信息單一的問(wèn)題。傳統(tǒng)的行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)僅包含信號(hào)信息,當(dāng)其他相關(guān)專業(yè)(如站臺(tái)門(mén)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等)出現(xiàn)異常情況,行車(chē)調(diào)度需要從其他調(diào)度崗位處進(jìn)行了解,然后才能判斷是否影響到行車(chē),到最終介入行車(chē)調(diào)度指揮處理,此流程下來(lái)會(huì)消耗一定的時(shí)間,不利于確保運(yùn)行計(jì)劃的兌現(xiàn)。智能運(yùn)控系統(tǒng)融合各專業(yè)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)及告警信息,提升了行車(chē)調(diào)度員掌握運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵信息的時(shí)效性,從而進(jìn)一步提升了行車(chē)調(diào)度指揮保障運(yùn)行計(jì)劃兌現(xiàn)的能力。

2)場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)智能化。全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景復(fù)雜,同時(shí)因?yàn)樗緳C(jī)不參與行車(chē)控制,行車(chē)調(diào)度員承擔(dān)的壓力更大。為了減輕行車(chē)調(diào)度員的壓力,智能運(yùn)控系統(tǒng)對(duì)相關(guān)全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景進(jìn)行了智能化聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì),可避免因人為原因處理不及時(shí)擴(kuò)大影響范圍。如供電臂上最大行駛列車(chē)數(shù)卡控聯(lián)動(dòng)功能,因每個(gè)供電臂支持的最大牽引電流有其上限值,如果進(jìn)入同一供電臂的運(yùn)行列車(chē)過(guò)多,超出了供電臂的電流電壓的范圍,容易引起跳閘故障進(jìn)而中斷運(yùn)營(yíng),智能運(yùn)控系統(tǒng)根據(jù)牽引供電設(shè)備的設(shè)計(jì)規(guī)格,計(jì)算出每個(gè)供電臂所能支持的列車(chē)數(shù),對(duì)進(jìn)入每個(gè)供電臂的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)卡控。

3)提供故障處置指引功能。傳統(tǒng)的調(diào)度指揮系統(tǒng)無(wú)故障處置指引,當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí),依據(jù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理,會(huì)出現(xiàn)不同的人面對(duì)同一故障的處置方式并不統(tǒng)一、用時(shí)長(zhǎng)短不一的情況。智能運(yùn)控系統(tǒng)引入故障處置指引模塊,以大數(shù)據(jù)方式導(dǎo)入各類(lèi)故障并提供處置指引流程,當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)故障時(shí),行車(chē)調(diào)度可查詢相關(guān)故障指引流程進(jìn)行快速處置,有利于組織線路在最短時(shí)間恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)。

4)結(jié)合線路各車(chē)站客流變化信息,引入全自動(dòng)編圖功能。傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行圖編制主要靠人工規(guī)劃設(shè)計(jì),系統(tǒng)分析能力弱,編制過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),因此日常運(yùn)營(yíng)只能固定少數(shù)幾套運(yùn)行圖,無(wú)法根據(jù)不斷變化的客流進(jìn)行靈活調(diào)整[7]。智能運(yùn)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確地采集所有時(shí)段的運(yùn)營(yíng)客流數(shù)據(jù),并精準(zhǔn)分析客流變化特征,提供最優(yōu)匹配客流需求的列車(chē)開(kāi)行方案,然后通過(guò)智能分析和建模技術(shù),實(shí)現(xiàn)全日運(yùn)行圖的全自動(dòng)編制功能,大幅壓縮制定新運(yùn)行圖的時(shí)間。

5)全自動(dòng)車(chē)場(chǎng)協(xié)同智能化,按照不同的用戶需求,當(dāng)存在全自動(dòng)車(chē)場(chǎng)劃分為中心管理時(shí),智能運(yùn)控系統(tǒng)針對(duì)車(chē)場(chǎng)提供智能化管理功能,提升列車(chē)在場(chǎng)段作業(yè)效率:依據(jù)正線運(yùn)行計(jì)劃、運(yùn)用列車(chē)狀態(tài)、檢修計(jì)劃等信息自動(dòng)編制生成收發(fā)車(chē)計(jì)劃,收發(fā)車(chē)計(jì)劃編制完成后具備人工根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的情況;按計(jì)劃自動(dòng)收發(fā)車(chē),無(wú)需人工干預(yù);收發(fā)車(chē)提示功能,收發(fā)車(chē)時(shí)提前向調(diào)度人員進(jìn)行提示;全自動(dòng)調(diào)車(chē),系統(tǒng)可對(duì)調(diào)車(chē)作業(yè)進(jìn)行計(jì)劃管理,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)車(chē);正線車(chē)場(chǎng)聯(lián)動(dòng),當(dāng)正線運(yùn)營(yíng)計(jì)劃調(diào)整時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)完成收發(fā)車(chē)計(jì)劃、車(chē)場(chǎng)內(nèi)調(diào)車(chē)計(jì)劃、檢修計(jì)劃的更新,協(xié)同正線運(yùn)營(yíng)。

總的來(lái)說(shuō),智能運(yùn)控系統(tǒng)提供了更強(qiáng)大的功能,協(xié)助行車(chē)調(diào)度員完成運(yùn)營(yíng)的日常指揮、故障處理、突發(fā)事件處置等任務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能運(yùn)控系統(tǒng)在深圳地鐵16號(hào)線投入運(yùn)營(yíng)以來(lái),在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性上表現(xiàn)優(yōu)秀,受到用戶的高度認(rèn)可。一方面,智能運(yùn)控系統(tǒng)以行車(chē)指揮為核心,目的是解決運(yùn)營(yíng)過(guò)程中行車(chē)調(diào)度員面臨的痛點(diǎn)問(wèn)題,提升全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)行車(chē)調(diào)度指揮效能;另一方面,受限于運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的復(fù)雜性、設(shè)備故障的隨機(jī)性、需求變化的不確定性,智能運(yùn)控系統(tǒng)仍需要根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)踐情況進(jìn)行不斷完善,才能更好地滿足城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)行車(chē)調(diào)度實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營(yíng)指揮的需求。