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1、行车指挥自动化系统 基本原理及关键技术,2013年6月,目 录,一、概述 二、国外系统 三、国内发展 四、系统架构 五、主要功能 六、关键技术 七、发展展望,一、概述,1. 现代铁路调度指挥系统基本原理,一、概述,2.现代铁路调度指挥抽象模型,一、概述,为满足铁路运输调度指挥的要求，利用自动控制技术、远程控制技术和信息技术等，通过对铁路车站、区间信号设备进行远程控制和监测，从而对一定地域范围内运行的全部列车进行实时监视、控制和管理的系统。 可实现行车调度指挥自动化，改善调度工作的工作条件，提高工作效率和质量，实现铁路运输调度指挥现代化和信息化。 系统的普及程度，标志着铁路运输调度指挥管理工作的
2、现代化水平，也是保证铁路运输安全和提高效率的重要环节。,3.定义,二、国外系统,1、基本架构 国外铁路调度系统的配置方式一般有两种：一种是按照线路管理设置，即一条线路设置一个调度指挥控制中心。另外一种是按线路所在地区管理体系设置，即在某一区域中心设置调度集中指挥中心，管理一个区域或多条线路的调度指挥。 国外调度指挥采用的模式一般也有两种：一种是仅设调度集中，来负责列车运行的调度指挥。另一种以度集中为核心、与其它运营系统共享信息，资源共用，包括与运营有关信息管理的综合调度集中系统。 国外调度指挥系统早期采用专用调度总机、车站独立分机设备；随着IT技术的进步，逐步发展到采用客户机/服务器、计算机网
3、络以及现代信息技术。早期的调度集中主要是行车控制，现在已向安全监控、运营管理综合自动化方向发展。,2、日本 新干线调度系统的构建适应高速铁路运行的特点，充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及行车安全对调度系统的依赖性，突出了安全的重要地位；充分考虑了高速旅客有效利用时间的强烈愿望，把正点作为工作核心。构建了集各专业功能为一体的综合调度系统。该系统以运输计划为龙头，综合了与行车有关的各方面的内容，使整个调度指挥系统全面协调地工作。COSMOS是日本最新、功能最全的调度指挥系统。,二、国外系统,二、国外系统,东日本新干线原有的综合调度所系统设备是1982年东北新干线开通时建设的。 东日本公司与日立等
4、公司合作，花费了数百亿日元、投入了1500名技术人员、历时三年时间、开发了“新干线运行安全与维护系统COSMOS”，于1995年11月开始使用。 从提高系统的效率和可扩展性角度出发，采用了自律分散型、具有预测功能的新型运行管理系统。各车站可根据自己拥有的、来自调度中心的运行图，根据列车运行情况控制进路和旅客向导设备； 运行管理和电力控制系统采用双套，提高系统的可靠性； 采用网络传输结构，中央系统采用光LAN与各子系统间进行信息传送（100Mbit/s）中央控制总机与车站PRC控制设备采用了容错计算机，保证控制系统的不间断运行；,二、国外系统,总机与各站间的连接采用专用光通信环路，各设备维护系统
5、与车辆基地、地区装置、无线基地采用NTT环路。 考虑到系统的扩展性和可维护性，采用了通用机，同时容余系统的接口也采用通用型； 在系统的管理与维护方面，为使分散的PRC系统顺利工作，设有系统监视设备，可以遥控检测计算机的状态和维修。 实现了维修作业的系统化，所有的维修作业均不需要车站人员参与。 为适应将来系统功能的扩展，该系统备有训练、开发功能，可作为调度人员培训、软件修改后的确认等。,二、国外系统,3、德国 主要特点为客货混运，同时采用新旧线混用，因此其调度指挥也与既有调度指挥融为一体，从体系结构到管理模式完全与既有线相同，实行调度指挥中心地区调度所基层车站值班员的三级调度指挥模式。德国铁路是
6、客、货混线分时运行，属于按区域设置模式，这种设置便于对客、货列车的组织指挥和管理。,二、国外系统,德国铁路使用的调度系统采用基于BZ2000的调度系统。BZ2000主要由西门子公司、阿尔卡特公司和Vossloh公司共同开发。 BZ2000系统在全德国铁路内部都是一致的，无论接口、人机界面还是操作方式完全相同，前端最终用户看不出区别。 调度系统为局域网（LAN）构成的多功能综合运输控制系统。系统采用标准硬件和流行操作系统。功能主要有运行图编制、运行冲突预测和检查、运行图自动调整、列车车次追踪和列车定位、列车进路自动设置、列车监视、供电管理、旅客信息管理设备故障监视、安全防灾信息监视和车站监视等。
7、,二、国外系统,系统对列车的监视按时刻表进行，必要时可对列车进行调整。列车按车号自动控制进路，根据储存的时刻表与列车运行实际状态，调度员可以及时发现列车偏离运行图的情况做出调整。德国铁路所有运输调度指挥信息的处理和传输都由计算机网络来实现，而且系统能够自动记录调度人员的工作情况，并统计其工作量。 由于实现了信息共享，各级调度人员和管理人员均可通过调度指挥信息系统了解所有客货列车出发、运行和到达情况、以及晚点等事故原因，掌握列车的动态实时信息。,二、国外系统,4、法国 铁路各调度工种的设置基本上是按三级管理设置，但具体模式不尽相同。各线的调度组织形式不一，有两级管理和三级管理两种。两级管理是指国
8、家调度中心和CTC控制中心两级控制；三级管理是指国家调度中心、地区调度中心、CTC控制中心三级控制。在国家控制中心和地区调度中心设有营运基础调度、客运调度、电力调度、动车组运用调度、司机调度。,二、国外系统,法国铁路的运营调度系统是按照功能纵向开发的，横向之间信息共享十分到位，同一类业务上下采用同一套软件。该系统由十几个软件系统组成，涵盖了列车运行信息自动采集、各级原始信息录入、客票销售信息处理、运行图管理、列车运行追踪、列车运行调整与控制、列车正晚点通告广播以及事故分析等领域，基本上满足行车指挥、客运服务和旅客不同层面的需求。 由于法国的运营调度系统建设的时间较早，系统平台相对落后是其的一个
9、弱点，同时，由于分阶段建设以及管理层面的原因，其运营调度系统缺乏一体化的完整考虑和清晰的界面划分。,二、国外系统,由于法国的运营调度系统建设的时间较早，系统平台相对落后是其的一个弱点，同时，由于分阶段建设以及管理层面的原因，其运营调度系统缺乏一体化的完整考虑和清晰的界面划分。 整套运营调度系统由HOUAT （列车运行图编制和查询）、BREHAT（快速同步显示列车运行现状）、GALITE (列车运行现状监督及列车运行调整)、EXCALIBER (管理运行相关的基础数据库)、COLT(客运服务软件)、COBRA (TGV动车运用计划)、TIGRE (TGV列车管理及维护)等子系统构成。,二、国外系
10、统,5、西班牙 西班牙高速铁路的运营调度系统从最初就采用Indra公司提供的统一技术体系和技术平台达芬奇（DaVinci）系统为基础进行建设，实现信息共享、透明指挥、数据的一元化管理，以及调度台管辖范围的动态配置。所有的调度人员均使用统一软件系统，屏幕显示可以动态设置，最终用户始终面对统一的界面，使用统一的操作方式，方便用户的使用。同时可兼容的一体化信息平台为以后开发更多的应用提供了方便，具有良好的可扩展性。 运营调度系统主要包括运行计划的编制（内嵌牵引计算和仿真功能）、运行管理、电力供电管理、通信信号设备监控、安全信息监控、维修管理、动车运用管理、旅客服务信息管理、用户管理、综合事件报警等功
11、能。,二、国外系统,5、特点 铁路调度指挥机构设置方式与本国的国情(城市分布、其他交通方式的发展水平)、运输组织方式、运营管理模式紧密结合； 重视活动资源的优化利用、重视客货运输的服务质量； 调度系统在综合程度上存在着一定差异； 行车密度不高、路网结构简单，设有信息化程度较高的运输调度系统，但运输作业较国内简单，其调度指挥的综合性和复杂性比国内要求低。,二、国外系统,6、发展趋势 系统从单一的分散型系统向集成化的方向发展 由于铁路运输涉及到诸多相关的部门与系统，系统间关系密切，相互制约，系统间关系复杂，分散型系统在信息与资源共享方面存在难以克服的缺点。因此，除法国铁路调度系统外，日本、德国、西
12、班牙等国均采用综合型调度系统，将计划编制、运行管理、维修管理、旅客服务等进行集成化的综合管理，实现铁路运输的一元化管理，其中最成功的应用案例就是日本COSMOS系统和德国铁路调度系统与货运营销系统。 系统集成化发展还包括对系统信息资源、硬件资源的最科学、最经济的配置与应用。,二、国外系统,从简单的监控系统向路网化管理系统发展 传统的调度系统仅仅完成对列车运行的监视、列车进路的控制，随著技术的发展，逐步实现了运行计划的调整等功能，未来的铁路调度系统将能够处理与列车运行相关的各种关键信息，如计划信息、设备信息、安全信息、市场需求信息、运输秩序信息，并且通过对上述信息的综合分析与应用，实现对铁路运输
13、的最佳管理与控制，将传统的调度指挥与控制中心发展成为路网管理中心。,二、国外系统,从简单的对固定设备的监控向固定与移动设备综合监控的方向发展 随著无线通信技术的发展，现代铁路调度系统可以实现调度系统最基本的功能-对列车的调度与控制，由于车地信息与语音传输手段的不断完善，性能的不断提高，不仅可以实现对运行列车的各种状态进行在线实时监控，使调度员及时掌握列车运行的关键信息，为制定调度策略提供依据，同时也为直接控制列车提供了可能。,二、国外系统,从简单的运行调整与控制向智能化预测与调整控制方向发展 既有的铁路调度系统主要实现对晚点列车的运行调整，未来的高速铁路调度系统为应对高速列车运行所引起的调整时
14、间短、调整范围大所引起的人员或系统处理不及时的问题，将采用智能化列车运行预测技术，实现对更广范围（路网）所有列车的运行状态进行智能分析，对可能发生晚点现象的列车进行重点监控，同时自动提供可能的调整预案，提高调度人员的工作效率，确保客运专线网络整体运输效率与安全正点率。,二、国外系统,系统调度指挥与控制的精度将大大提高 为提高列车运行的正点率和效率，需要提高列车运行调整的精度，目前美国铁路正在采用现代宽带无线技术开发新一代精确调度系统。将现在以闭塞分区为单位（1-2公里）的监控精度提高到以米为单位。,二、国外系统,三、国内发展,1、中国铁路运输的特点 客运与货运混跑，在一条铁路线上，既运行时速2
15、00公里的动车组，也运行1万吨重载的慢速货运列车，列车运行不均衡。 调车作业布点太散，存在大量的中小货运业务车站，导致调车量小而广。 铁路的交路极其复杂，任何一条铁路干线均存在大量的衔接支线、地方铁路、大型企业线路。 大型技术站、编组站在铁路运输中在某些环节上存在替代调度中心指挥的现象。,三、国内发展,2、发展历程,四、系统架构,我国铁路调度指挥管理是以行车调度为核心，站、段为基础，实行铁道部和铁路局两级调度指挥管理的体制。为适应现行的调度管理体制，系统设计分为三层网络体系结构。,四、系统架构,四、系统架构,五、主要功能,铁路列车调度指挥系统（Train Operation Dispatchi
16、ng Command System，简称TDCS）是覆盖全路的现代化铁路调度行车指挥管理和控制网络系统，它是对传统调度指挥模式的革命性突破，极大地减轻了调度员的劳动强度，提高了运输生产的效率。在TDCS系统基础上建设的新一代分散自律调度集中系统，是以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统，做到以TDCS为平台，以调度集中为核心，以实现铁路运输行车指挥自动化为目标，实现铁路运输指挥的现代化。,五、主要功能,1、TDCS TDCS系统的重点在直接指挥车站的铁路局TDCS系统和车站基层网两层，路局TDCS实现对全路局的行车进行实时、集中、透明指挥，用自动化的手段调整运输方案，通过计算机网络下达行车计划和调度命令，实现自动报点和车次号自动跟踪，改变过去车站值班员用电话向调度员人工报点、调度员用电话向车站下达计划和命令，车站手抄再复诵的落后方式。列车实际运行图自动绘制，自动过表，车站行车日志自动生成。这些都大大减轻了行车调度员和车站值班员工作强度，优化了运输调度指挥管理手段、提高了调度管理水平和运输效率
