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1、第10章 现代有轨电车系统构成运营控制系统,第10章 现代有轨电车系统构成运营控制系统,【问题导入】 现代有轨电车的运行控制系统包括控制中心运行控制子系统、地面运行控制子系统及车载运行控制子系统三个部分，运行控制系统是连接其他系统的桥梁，其根本任务就是使其他组成部分有机地结合在一起，共同控制列车安全、正常、高效的运行，概括的说是在保证列车高效率运行的前提下，实现对列车的安全防护及控制。 【学习目标】 1. 能掌握ITS-T系统的功能。 2. 能掌握综合监控系统中心级监控方式。 3. 能掌握现代有轨电车运行控制逻辑关系。 【教学建议】 1教学场地：在普通教室、能连接互联网的多媒体教室及现代有轨电
2、车系统的各种模型实训室中进行，课后可实地参观。 2设备要求：各种现代有轨电车的仿真模型1套，或能播放视频投影的设备及相关课件、视频。 3课时要求：共6课时。 【理论知识】,1.1 现代有轨电车的智能交通系统,1. 现代有轨电车的智能交通系统组成 现代有轨电车系统的运营控制系统基于系统工程理论，将信息、通信、控制、卫星定位、计算机网络等技术科学集成，应用于整个有轨电车交通的控制管理系统，如图10-1所示。,图10-1 运营管理系统结构图,1.1 现代有轨电车的智能交通系统,现代有轨电车系统的智能交通系统（Intelligent Transport System简称ITS）就是将先进的信息技术、计
3、算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效的综合运用于交通运输、服务控制，加强了车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形成一种定时、准确、高效的综合运输系统。 智能交通系统就是以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通讯网络、定位系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。它通过传播实时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了解，并据此作出正确选择；通过消除道路堵塞等交通隐患，建设良好的交通管制系统，减轻对环境的污染；通过对智能交叉路口和自动驾驶技术的开发，提高行车安全，减少行驶时间。 ITS共用信息平台
4、能够实现信息采集与共享、辅助决策支持和综合交通信息的发布。交通地理信息系统GIS-T作为地理和交通数据存储及应用的支持系统。 现代有轨电车控制设备及现代有轨电车控制逻辑关系，如图10-2所示。,1.1 现代有轨电车的智能交通系统,（a）,1.1 现代有轨电车的智能交通系统,图10-2 现代有轨电车运行控制系统结构及逻辑关系控制图,1.1 现代有轨电车的智能交通系统,2. 光纤通信网络子系统 通过在调度控制中心、车辆段、变电所、车站站台之间敷设光缆，构建工业级的环形光纤通信网络，用于传输的实时监控图像数据、运营调度数据、乘客服务信息数据、安全防范数据及围绕本系统需要的其他数据。 整个光纤通信网络
5、采用工业以太网交换机构成可管可控的支持视频业务、运营业务的安全可靠的光纤环网。 在调度控制中心配置千兆核心交换机，核心交换机采用模块化、可网管、带三层路由专业版的工业核心骨干网交换机。 在变电所或车站站台配置千兆现场交换机，采用具有层交换能力的可网管工业卡轨式交换机。 车辆段控制中心与各车站站台、牵降变电所之间需要进行传输内容的信息主要包括以下几方面： 1）配置存储设备对全部监控图像进行录制。要求存储设备具有大容量、高可靠性的特点。存储时间不小于天。 2）视频信息：在牵降变电所、各车站站台采集视频信号经视频编码器数字化后进行传输。编码器采用组播方式进行数据传输，如图10-3所示。,1.1 现代
6、有轨电车的智能交通系统,图10-3 光纤通信网络子系统示意图,1.2 综合监控系统,现代有轨电车系统可根据运营模式和管理需求，在线路中心设置综合信息系统(IMS)，共享信息资源，满足远程实时监控要求。 IMS实现对各个相关系统的数据信息接口，实现无缝连接，满足整体性能要求。 IMS采用分层、分布式结构，开放的、标准的通信协议，并应采用行之有效的故障隔离和抗干扰措施。 现代有轨电车系统全线车站规模小，站型简单，没有站务用房，与公交车站较为相似。线路除地下段以外，均为地面或高架线路。车辆段面积较小，控制中心设置在车辆段综合楼内，机房、调度室均与车辆段合用。 1. 综合监控系统中心级监控方式 现代有
7、轨电车系统综合监控系统中心级与调度系统共同考虑设置在综合办公楼的运营管理室内，设置调度工作站。在网管室设置综合监控系统网管工作站，系统服务器等设置在系统设备主机房内。 综合监控系统通过与大屏幕的接口，可以将电力监控系统投至大屏幕，供调度人员查看。 综合监控系统通过与UPS电源整合系统的电源主机接口，监测UPS电源状态。,1.2 综合监控系统,现代有轨电车系统通过与时钟接口，统一内部时钟。 2. 综合监控系统现场级监控方式 现代有轨电车系统地下区间内最低点设有排水泵、洞口雨水泵、区间隧道设有射流风机等机电设备需要监控；车辆段内设有水泵、风机等机电设备。 在地下区间段设置环境与设备监控系统远程模块
8、箱，经过通信提供的光缆或通信接口纳入车辆段监控。 3. 综合监控系统车辆段监控方式 现代有轨电车系统车辆段设置一套冗余PLC，PLC与远程模块之间采用冗余现场总线通信。车辆段PLC通过冗余以太网接口，接入综合监控系统中心级。 4. 环境与设备监控系统(BAS) 现代有轨电车系统BAS监控对象包括如下系统设备：通风空调系统、给水排水系统、电扶梯系统等。BAS纳入综合信息系统。防排烟系统与通风系统合用的设备由BAS统一监控，火灾工况由FAS发布火灾模式指令，BAS优先执行相应控制程序。 现代有轨电车系统的地面车站不设置环境与设备监控系统(BAS)，地下区间宜设置BAS系统，车辆段可结合实际情况设置
9、BAS。,1.2 综合监控系统,如果BAS系统设备较少且相对其他专业比重小而不足以独立构建专业系统时，就将该部分功能集成在其他子系统（如电力监控系统）中实现，依托其他系统平台实现功能。以方便实施和管理，如图10-4所示，这是一种简化结构。该结构在多在城市快轨中应用。如北京城铁13号线，即是这种方式。,图10-4 环境与设备监控系统(BAS)结构示意图,1.3火灾自动报警系统(BAS),现代有轨电车系统系统贯彻“预防为主、防消结合”的消防工作方针，应遵循国家有关的法规和规定，并应符合公安消防部门的有关规定。通过控制中心与市防洪指挥部门、地震检测中心、消防局119火警通信。 1. 现代有轨电车FA
10、S系统设备组成、设置、控制指令、触发模式 现代有轨电车FAS系统全线系统主要由中心级设备、现场各类探测器、输入输出模块、手动火灾报警按钮、消防专用电话系统等组成。 火灾报警控制器、区域控制器均为网络中一个节点，在环网中某个节点出现短路、开路等故障时，网络通信不会中断，同时网络故障信息上报控制中心。 地面车站没有参与消防联动的设备，车站规模小，不设置FAS。地下区间、主变电所、车辆段设置FAS，在车辆段办公楼设置FAS控制中心，兼作车辆段FAS调度中心。 FAS具有最高优先权。当发生火灾时，FAS向BAS发出控制指令，BAS按预定的火灾模式，将相应的机电设备转换为火灾运行模式，若未设置BAS则F
11、AS直接进行消防联动。 火灾报警控制器应设有自动和手动两种触发模式。消防水泵、专用排烟风机、专用正压送风机等重要的消防设备除设FAS自动控制外，应设置手动直接控制装置。,1.3火灾自动报警系统(BAS),地下区间宜设手动火灾报警按钮，隧道入口100150m处应设置火灾事故发生后提示禁入隧道的报警信号装置。当地下区间隧道长度大于500m时，设置手动火灾报警按钮及电话分机、火灾自动探测装置。 FAS采用集中供电方式。系统电源为消防负荷，并自备蓄电池装置，备用时间不小于60min；工作站、打印机等设备由UPS电源供电。 2. 现代有轨电车系统FAS系统组网方式 现代有轨电车系统FAS系统火灾报警控制
12、器、区域控制器利用通信传输系统提供的光纤和FAS在车辆段自行敷设的光缆组建全线网络，如图10-4所示。 （1）区间主变电所系统构成 在主变电所内设置区域报警控制器，通过通信系统提供的光纤接入全线网络，主要由输入输出模块、手动火灾报警按钮、探测器等设备构成。 （2）车辆段系统构成 车辆段系统由火灾报警控制器(即中心级火灾报警控制器)、区域报警控制器、火灾探测器、手动火灾报警按钮、电话插孔、输入输出模块、UPS、接地设备、与相关系统接口等设备构成。,1.3火灾自动报警系统(BAS),（3）地下区间系统构成 在地下区间附近主变电所内设置区域报警控制器，通过通信系统提供的光纤接入全线网络。主要由设置在
13、地下区间的输入输出模块、手动火灾报警按钮、电话插孔等设备构成。在地下区间洞口能够实现地下区间段消防水泵的手动控制。 （4）中心级系统构成 车辆段综合办公楼运营管理室：一套图形工作站，如图10-5所示。 机房设置一套火灾报警控制器、交换机、打印机、与相关系统接口设备等。 中心级设有控制台、防灾广播与电视监视切换装置以及防灾调度电话总机、与市消防、防汛、地震预报中心联系的外部电话等，电源装置、接地设备由其他专业配置，以上设备统一考虑配置。 全线线路距离不小于10km，为单环网，保证系统在网络一点故障的情况下仍有可靠的数据通信能力；连接火灾自动报警控制器、区域火灾报警控制器不少于15个，维修管理方便
14、。,1.3火灾自动报警系统(BAS),车辆段内信息传输信道，由FAS设备配套提供，传输介质应适合地铁强电磁干扰环境，配置简单，维护管理方便。传输距离不小于10km。,图10-5 灭火联动控制关系图,1.4通信系统,现代有轨电车系统的通信系统满足运营需求为主体，可实现运营监视、车辆段/停车场广播及时间统一等功能。其中，传输、公务电话、专用电话、闭路电视、无线调度等是运营必备的子系统。根据车辆段/停车场及综合交通枢纽行车值班员、停车列检库运转值班员向室外或库内流动生产人员发布作业命令的需要，设置了车辆段/停车场及综合交通枢纽广播系统。 设置时钟系统为各系统设备提供统一的时间信号，为中心调度员、车辆
15、段/停车场及综合交通枢纽值班员及乘客提供统一标准时间。 通信设备主要有。包括有线/无线传输、有线/无线电话、视频监视以及时钟等功能。 专用通信系统 政务通信 公安通信系统 信号通讯,1.5 调度系统,1. 调度系统的构成 现代有轨电车调度系统设备按地域可划分为控制中心设备、车站及轨旁设备、车载设备及车辆段设备(含维修设备)如图10-12所示。,（a）,1.5 调度系统,（b） 图10-12 现代有轨电车调度系统系统构成示意图,1.5 调度系统,（1）控制中心设备 控制中心设备主要包括系统主机、调度员工作站、运行图工作站、培训工作站、与其他系统的接口设备、电源分配柜及打印机等。 （2）车站及轨旁
16、设备 车站及轨旁设备包括道岔联锁设备、调度分机、电子标签、道岔转辙机、信号机、单操控制盘、电缆、接口设备、电源及防雷设备等。 2. 运营调度指挥 现代有轨电车控制中心通过正线道岔控制系统、车载定位跟踪系统、车载智能终端以及无线设备实现有轨电车运营调度管理。主要作用是实现调度营运计划及配车计划管理，包括车辆调度、运行监视以及司乘考勤、统计报表等功能。 （1）运营管理 控制中心根据运营要求制定运营计划，编辑时刻表，并将当日运行计划时刻表下载至车辆基地终端，车辆基地根据该时刻表组织现代有轨电车运营。 1) 同一调度管理系统可监视一条或多条运营线路。监视多条运营线路时，应保证各条线路具有独立运营或混合运营的能力。,1.5 调度系统,2) 根据运营需求，系统具备时刻表编制及管理、运行统计及报表生成处理等其他功能。 3) 系统应能够实现对全线列车运行的自动监视，具备列车自动识别、监视、车次号显示功能。 4) 运营线路上的列车应纳入调度管理系统监视范围，车辆段(场)可部分或全部纳入系统的监视范围。 (2）行车指挥 系统通过现代有轨电车定位系统接收所
