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1、国内外高速铁路调度系统分析研究北京交通大学韩宝明主要内容1.中国客运专线建设的特点2.国外铁路调度系统的比较3.中国客运专线调度指挥系统方案4.中国铁路客专调度主要功能5.关键技术1.中国客运专线建设的特点u 建设客运专线是实现国家能源安全和经济可持续发展的重要保障;u 到2020年中国将建设客运专线1万公里，形成“四纵四横” 客运专线骨架；u 建设环渤海圈，长江三角洲、珠江三角洲地区快速客运系统铁路约2000公里。客运专线规划线路图客运专线规划线路图建成客运专线建成客运专线1万公里，形成万公里，形成“四纵四横四纵四横” 为骨架的快速客运为骨架的快速客运网。网。宁汉蓉专线京沪专线京广专线京哈专
2、线杭甬深专线徐兰专线杭长专线青太专线建成都市圈和城市建成都市圈和城市带内快速客运系统带内快速客运系统2000公里左右。公里左右。环渤海地区长江三角洲地区珠江三角洲地区地区快速客运系统规划图地区快速客运系统规划图1.中国客运专线建设的特点(1) 线网规模庞大。根据规划，线网规模庞大。根据规划，2020年，总长度将达到年，总长度将达到1.2万公里。万公里。(2) 各条专线定位不同。包括速度目标值、基础设施和各条专线定位不同。包括速度目标值、基础设施和技术装备水平之间的差异，在路网中发挥的功能不同；技术装备水平之间的差异，在路网中发挥的功能不同；(3) 运输组织复杂。由于存在大量跨线列车，如武广、运
3、输组织复杂。由于存在大量跨线列车，如武广、郑西等客运专线运营初期将采用高中速混跑模式，石太郑西等客运专线运营初期将采用高中速混跑模式，石太客运专线在运营初期还存在客货混跑的行车方式，组织客运专线在运营初期还存在客货混跑的行车方式，组织和协调的难度较大，这些问题也是国外高速铁路运营中和协调的难度较大，这些问题也是国外高速铁路运营中所面临的技术难题；所面临的技术难题；(4) 城际专线的特殊性。三个城际快速客运轨道交通系统城际专线的特殊性。三个城际快速客运轨道交通系统与干线客运专线网不同，基本采用系统内部独立运营与干线客运专线网不同，基本采用系统内部独立运营的模式；的模式；(5) 分期分线建设。采用
4、总体规划、分期建设的实施方式，分期分线建设。采用总体规划、分期建设的实施方式，整个网络的形成将经历较长的过渡期，其间需要因地整个网络的形成将经历较长的过渡期，其间需要因地制宜建立起过渡期的运输组织方案；制宜建立起过渡期的运输组织方案；(6) 经验不足。对于高速客运专线的建设和运营缺乏经验，经验不足。对于高速客运专线的建设和运营缺乏经验，大量设备需要从国外进口，我们必须走引进、消化、大量设备需要从国外进口，我们必须走引进、消化、吸收、创新的道路，自主研发的任务巨大。吸收、创新的道路，自主研发的任务巨大。1.中国客运专线建设的特点l我国传统调度系统特点我国传统调度系统特点由铁道部调度中心、铁路局调
5、度所、各站段调度室三级由铁道部调度中心、铁路局调度所、各站段调度室三级 调度机构组成，其中铁路局调度所直接指挥列车运行。调度机构组成，其中铁路局调度所直接指挥列车运行。既有铁路客货列车混合运行且以货物运输为主，这样的既有铁路客货列车混合运行且以货物运输为主，这样的 特点决定了调度工作主要围绕货运展开进行。特点决定了调度工作主要围绕货运展开进行。l同国外调度系统差异同国外调度系统差异运输组织模式的差异。国外高速铁路调度系统是基于运输组织模式的差异。国外高速铁路调度系统是基于“客货分离客货分离”(法国、日本的空间上分离法国、日本的空间上分离)构建。构建。技术水平的差异。主要体现在高速铁路调度指挥的
6、自动化、集成技术水平的差异。主要体现在高速铁路调度指挥的自动化、集成化、综合化、信息化和智能化上。国外高速铁路调度指挥系统是化、综合化、信息化和智能化上。国外高速铁路调度指挥系统是集移动数据通信、设备监控、列车运行自动控制、事故预警、防集移动数据通信、设备监控、列车运行自动控制、事故预警、防灾、等功能的综合系统。灾、等功能的综合系统。1.中国客运专线建设的特点2.国外铁路调度系统的比较2.1高速列车运输组织与调度模式对比2.2日本高速铁路2.3法国高速铁路2.4德国高速铁路2.5国外调度模式的对比2.1运输组织模式的对比分析高速线上只运行停站不同的高速列车，运输组织与其他线路完全分开，如日本、
7、西班牙、京津（全高速）；将高速列车延伸到普通线路上，如法国（下既有线）；普通列车与高速列车在高速线上混跑，如意大利、武广、郑西（高中速混跑）；高速列车与货物列车在高速线上混跑，如德国、石太（客货混跑）。(1) 交通运输概况交通运输概况 日本铁路日本铁路1987年民营化时将旧国铁划分为年民营化时将旧国铁划分为6个客运公司个客运公司和和1 个货运公司。个货运公司。6个客运公司拥有运营线路及其他固定个客运公司拥有运营线路及其他固定设备、活动设备，进行独立经营；货运公司无运营线路，设备、活动设备，进行独立经营；货运公司无运营线路，采用购买列车运行线的方式进行经营。采用购买列车运行线的方式进行经营。(2
8、）高速铁路运营特点）高速铁路运营特点u 高速铁路采用与既有线不同的线路标准；u 绝大部分列车在本线内运行，列车运行密度大，列车运行距离短；u 不同区域间的旅客主要采用换乘的方式，其列车运行组织也非常重视列车间的衔接；u 为方便旅客，通过改造既有线使部分高速列车延伸到既有线运行；u 非常重视列车运行秩序，保障列车正点运行。 2.2 日本高速铁路的调度指挥日本高速铁路线路图 (3) 高速综合调度系统特点高速综合调度系统特点u 按线和区域分别设置单独的调度指挥系统；按线和区域分别设置单独的调度指挥系统；u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充分考虑了高速行车所伴随的高风险性及
9、行车安全对调度系统的依赖性，突出了安全的重要地位；性，突出了安全的重要地位；u基于对可靠性、实时性、安全性等不同要求，各子系统采用不同网络基于对可靠性、实时性、安全性等不同要求，各子系统采用不同网络通道相连接；通道相连接；u以运行计划为基础、以列车运行管理（调度）为核心、以良好的设备以运行计划为基础、以列车运行管理（调度）为核心、以良好的设备状态为保障，系统具有高度的综合性，功能强大；状态为保障，系统具有高度的综合性，功能强大；u基于管辖范围设计的系统，容量有一定限制，不利于扩充。基于管辖范围设计的系统，容量有一定限制，不利于扩充。u系统基于日本的技术条件、技术标准开发，通用性较差系统基于日本
10、的技术条件、技术标准开发，通用性较差2.2 日本高速铁路的调度指挥(1) 交通运输概况交通运输概况 法国修建高速铁路的基本原则是：在大运量的干线上法国修建高速铁路的基本原则是：在大运量的干线上修建；保证高速铁路与既有铁路网的联网互通，使修建；保证高速铁路与既有铁路网的联网互通，使TGV列车通过既有线开行到人口密集的地区；高速铁路系统列车通过既有线开行到人口密集的地区；高速铁路系统建立在大运量和少换乘的基础上。建立在大运量和少换乘的基础上。 (2）高速铁路运营特点）高速铁路运营特点u 法国高速铁路采用全高速；法国高速铁路采用全高速；u部分高速列车下线运行的模式，通达里程远大于高速部分高速列车下线
11、运行的模式，通达里程远大于高速线里程；线里程；u 高速铁路网以巴黎为中心，呈放射状；高速铁路网以巴黎为中心，呈放射状；u许多方面与既有线技术设备水平差别不是非常大；许多方面与既有线技术设备水平差别不是非常大；2.3法国高速铁路的调度指挥法国高速铁路全长法国高速铁路全长1576km1576km，设有一个中央调度设有一个中央调度中心和三个高速铁路局。中央调度中心设在巴中心和三个高速铁路局。中央调度中心设在巴黎，三个高速铁路局分别设在巴黎和里尔。黎，三个高速铁路局分别设在巴黎和里尔。法法国国高高速速铁铁路路路路网网图图 (3) 调度指挥系统特点调度指挥系统特点u 设有相对独立的高速铁路调度指挥系统；
12、设有相对独立的高速铁路调度指挥系统；u采用二级或三级结构进行调度指挥，即：国家调度中心、采用二级或三级结构进行调度指挥，即：国家调度中心、分局调度中心（二级结构无）和分局调度中心（二级结构无）和CTC指挥中心；指挥中心；u按区域设置分局作为管理机构；按区域设置分局作为管理机构；u客运专线的调度系统与既有线调度系统之间，尤其在上下客运专线的调度系统与既有线调度系统之间，尤其在上下线站有密切的联系和数据交换，包括列车运行、设备运用信线站有密切的联系和数据交换，包括列车运行、设备运用信息等；息等；u高速线列车运行由国家调度中心和按高速线设置的调度机高速线列车运行由国家调度中心和按高速线设置的调度机构
13、集中指挥构集中指挥 2.3法国高速铁路的调度指挥(1) 交通运输概况交通运输概况德国铁路实行网运分离的模式德国铁路实行网运分离的模式 ，铁路运输业务主要由，铁路运输业务主要由5个公司开展个公司开展 。德国铁路短途客运占有重要的位置。德国铁路短途客运占有重要的位置 。(2）高速铁路运营特点）高速铁路运营特点u高速铁路采用新线建设和既有线改造方式；高速铁路采用新线建设和既有线改造方式；u德国铁路将德国铁路将ICE高速列车主要用于城市间特快列车运高速列车主要用于城市间特快列车运行网，高速列车通达里程已达到行网，高速列车通达里程已达到5000多公里；多公里；u高速线与既有线联网运营，客货分时混和运行；
14、高速线与既有线联网运营，客货分时混和运行； 2.4 德国高速铁路的调度指挥红色线为新建线,速度250-300km/h.绿色线为既有线提速改造线路，速度为160-200km/hICE开行网络(3) 调度指挥系统特点调度指挥系统特点u高速铁路调度指挥系统纳入既有线调度系统；高速铁路调度指挥系统纳入既有线调度系统； u行调度指挥中心地区调度所基层车站值班员三级管理；行调度指挥中心地区调度所基层车站值班员三级管理；u路网调度与客货调度协调工作量较大，运行图协调难度较路网调度与客货调度协调工作量较大，运行图协调难度较大；大；u其铁路调度中心分别设在法兰克福、汉诺威和汉堡等其铁路调度中心分别设在法兰克福、
15、汉诺威和汉堡等7个大个大枢纽地区，枢纽地区，u在硬件方面沿用了既有线的显示模式、运行环境等，二者在硬件方面沿用了既有线的显示模式、运行环境等，二者得到了较好的衔接与联系。得到了较好的衔接与联系。2.4 德国高速铁路的调度指挥2.5国外调度指挥模式的对比 高速铁路调度指挥系统是涉及运输组织、机车车辆、通信信号、供电、高速铁路调度指挥系统是涉及运输组织、机车车辆、通信信号、供电、安全监控、维护救援、旅客服务等多学科的系统工程。目前国外高速安全监控、维护救援、旅客服务等多学科的系统工程。目前国外高速铁路调度系统基本划分三种类型：铁路调度系统基本划分三种类型：一类是以日本为代表，根据高速客运专线的特点
16、和需要，构建的各专业一类是以日本为代表，根据高速客运专线的特点和需要，构建的各专业综合的调度系统；综合的调度系统；二类为德国的方式，其高速线为既有线路的一部分，调度系统是以地区二类为德国的方式，其高速线为既有线路的一部分，调度系统是以地区为中心建立调度控制中心，而不是以高速线为中心；为中心建立调度控制中心，而不是以高速线为中心；三类是以法国和西班牙为代表，其虽然不像德国高速铁路完全容入既有三类是以法国和西班牙为代表，其虽然不像德国高速铁路完全容入既有线调度系统，以线路为目标建立了控制中心，但还是基本沿袭既有铁线调度系统，以线路为目标建立了控制中心，但还是基本沿袭既有铁路的传统模式。路的传统模式
17、。日本的新干线调度指挥系统基本上是独立的系统独立的系统，其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综合调度系统度系统。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，综合调度系统已经成为日本新干线的大脑。日本新干线运营已38年，累计运送近60亿人次，目前每天运行750列以上的高速列车，迄今末发生过一次因行车事故而引起的旅客伤亡，平均列车晚点时间在一分钟以内，综合调度系
18、统发挥了巨大作用。法国和西班牙高速铁路的经营管理尚未形成独立的系统，其调度系统的构建思想受既有线的影响和制约，其调度业务仅包含客运组织、行车组织及机车调度业务仅包含客运组织、行车组织及机车车辆方面的调度车辆方面的调度，系统结构较为简单，功能较弱，在协调配合、应急处理等方面不完全适应高速行车的要求。而德国因为高速线是既有线的一部分，因此其调度指挥系统也与既有调度指挥系统融为一体，从体系结构到管理方式完全与既有线相同。2.5国外调度指挥模式的对比3.中国客运专线调度指挥系统方案3.1综合调度中心建立的目标和原则3.2客运专线综合调度模式比选3.3客运专线综合调度系统体系框架3.1调度指挥系统建立的
19、目标和原则l客运专线调度指挥系统的指导思想客运专线调度指挥系统的指导思想 以科学发展观为指导，按照跨越式发展战略的总体部以科学发展观为指导，按照跨越式发展战略的总体部署及署及“一流管理、一流技术、一流服务一流管理、一流技术、一流服务”的要求，遵循的要求，遵循“以人为本、服务运输、强本减末、系统优化、着眼发以人为本、服务运输、强本减末、系统优化、着眼发展展”建设理念，以路网完整性和运输调度集中统一指挥建设理念，以路网完整性和运输调度集中统一指挥为主线，以保障安全、提高效率和服务质量为重点，以为主线，以保障安全、提高效率和服务质量为重点，以现代信息技术为手段，实现运营管理、调度指挥及技术现代信息技
20、术为手段，实现运营管理、调度指挥及技术装备现代化。装备现代化。 l客运专线综合调度系统的建设目标客运专线综合调度系统的建设目标 实现实现“一流的工程质量，一流的装备水平、一流的一流的工程质量，一流的装备水平、一流的运营管理运营管理”的客运专线建设总体目标。采用现代信息技的客运专线建设总体目标。采用现代信息技术装备，以列车运行指挥为核心，综合集成运输计划、术装备，以列车运行指挥为核心，综合集成运输计划、行车指挥、动车运用、基础设施、旅客服务、安全监控行车指挥、动车运用、基础设施、旅客服务、安全监控等功能，为满足客运专线运营管理和优化运力资源提供等功能，为满足客运专线运营管理和优化运力资源提供技术
21、手段，建成适应国情路情、技术先进、功能完善、技术手段，建成适应国情路情、技术先进、功能完善、结构合理、经济适用、安全可靠、具有世界一流水平的结构合理、经济适用、安全可靠、具有世界一流水平的综合调度系统。综合调度系统。 3.1调度指挥系统建立的目标和原则l客运专线综合调度系统的建设原则客运专线综合调度系统的建设原则 先进性。采用国内外先进、成熟技术，学习、借鉴、消化、先进性。采用国内外先进、成熟技术，学习、借鉴、消化、吸收国外高速铁路运营管理先进理念并进行再创新。吸收国外高速铁路运营管理先进理念并进行再创新。 实用性。最大限度满足各层次工作需要以及系统的可扩充实用性。最大限度满足各层次工作需要以
22、及系统的可扩充性、可维护性要求。性、可维护性要求。 系统性。坚持路网完整性和调度集中性，保证与既有线运系统性。坚持路网完整性和调度集中性，保证与既有线运营协调一致。坚持统一领导、统一规划、统一标准、统一建设、营协调一致。坚持统一领导、统一规划、统一标准、统一建设、统一管理、分步实施，保证体系完整和运作高效。统一管理、分步实施，保证体系完整和运作高效。 经济性。综合考虑建设和运营成本，合理规划、精心设计，经济性。综合考虑建设和运营成本，合理规划、精心设计，充分利用既有资源，降低投资成本、减少投资风险。充分利用既有资源，降低投资成本、减少投资风险。 开发与引进并重、研究与工程并举。加大科技投入，立
23、足开发与引进并重、研究与工程并举。加大科技投入，立足自主开发，引进关键技术，形成具有自主知识产权的综合调度自主开发，引进关键技术，形成具有自主知识产权的综合调度系统，确保工期和工程质量。系统，确保工期和工程质量。3.1调度指挥系统建立的目标和原则3.2客运专线调度指挥模式比选方案一方案一 全路集中调度模式全路集中调度模式方案二方案二 通道调度模式通道调度模式 方案三方案三 区域集中模式区域集中模式 方案一：全路集中调度方案方案一：全路集中调度方案 方案内涵：方案内涵：建建立立全全路路客客运运专专线线统统一一的的综综合合调调度度中中心心，中中心心按按客客运运通通道道设设置置调调度度区区，调调度度
24、区区直直接接指指挥挥各各条条专专线线日日常常运运输输生生产产，并并远远程程控控制制基基层层设设备备，各各专专业业调调度度台台向向基基层层站站段段发发布布调调度度命命令，基层站段受令后组织实施。令，基层站段受令后组织实施。 方案二方案二 通道调度模式通道调度模式 通道调度模式示意图 方案内涵：方案内涵：调调度度中中心心按按通通道道进进行行建建设设，各各条条线线上上的的综综合合调调度度中中心心，指指挥挥日日常常运运输输生生产产，它它以以行行车车为为核核心心，围围绕绕安安全全、正正点点，通通过过各各专专业业调调度度台台，向向基基层层站站段段发发布布调调度度命命令令。而而基基层层站站段段受令后按调度中
25、心的命令，组织实施。受令后按调度中心的命令，组织实施。 方案三：区域集中调度方案方案三：区域集中调度方案 方案内涵：方案内涵： 综综合合调调度度系系统统设设置置全全路路客客运运专专线线综综合合调调度度中中心心和和区区域域综综合合调调度度中中心心两两个个层层次次。根根据据客客运运专专线线网网布布局局，可可考考虑虑建建设设全全路路客客运运专专线线综综合合调调度度中中心心和和北北京京、西西安、武汉、上海和广州安、武汉、上海和广州5个区域综合调度中心。个区域综合调度中心。 推荐方案推荐方案 结结合合各各国国客客运运专专线线调调度度指指挥挥系系统统建建设设及及发发展展趋趋势势，从从路路网网整整体体效效益
26、益、运运营营管管理理、系系统统风风险险、服服务务质质量量、建建设设与与运运营营成成本本等等方面比较，方面比较，建议采用建议采用方案二方案二。 3.3客运专线综合调度系统体系框架 客运专线综合调度系统以运输计划为龙客运专线综合调度系统以运输计划为龙头，以列车运行调度为核心，集成计划、头，以列车运行调度为核心，集成计划、行车、动车组、工务、电务、通信信号、行车、动车组、工务、电务、通信信号、旅客服务、综合维修、安全监控、应急救旅客服务、综合维修、安全监控、应急救援等功能援等功能 。系统功能关系图如下。系统功能关系图如下。4.综合调度系统功能 各调度子系统功能各调度子系统功能u运输计划子系统运输计划
27、子系统。编制列车运行计划、。编制列车运行计划、动车底运用计划和乘务员运用计划，统计动车底运用计划和乘务员运用计划，统计分析列车运行情况。分析列车运行情况。u列车运行调度子系统列车运行调度子系统。完成列车运行的。完成列车运行的实时调度指挥，包括按计划组织行车和编实时调度指挥，包括按计划组织行车和编制调整计划并组织行车、列车运行监视追制调整计划并组织行车、列车运行监视追踪及临时限速的设置等功能。踪及临时限速的设置等功能。u动车组调度子系统动车组调度子系统。掌握动车组及乘务。掌握动车组及乘务员的基本情况，执行动车组运用和乘务计员的基本情况，执行动车组运用和乘务计划，指挥动车组运用、检修及备用。划，指
28、挥动车组运用、检修及备用。u电力调度子系统电力调度子系统。与列车运行调度、运。与列车运行调度、运输计划调度、综合维修与救援系统相配合，输计划调度、综合维修与救援系统相配合，保证正常供电及维修断电。保证正常供电及维修断电。u综合维修调度子系统综合维修调度子系统。统一安排线路、。统一安排线路、供电系统和通信信号系统等固定设施维修供电系统和通信信号系统等固定设施维修计划并管理日常维修工作。计划并管理日常维修工作。各调度子系统功能各调度子系统功能u旅客服务调度子系统旅客服务调度子系统。为旅客提供更高。为旅客提供更高品质、更具人性化的服务。包括列车上的品质、更具人性化的服务。包括列车上的旅客特殊服务、突
29、发事件情况下的旅客疏旅客特殊服务、突发事件情况下的旅客疏运和安置等。运和安置等。u安全监控调度子系统安全监控调度子系统。监测、分析列车。监测、分析列车运行环境主要灾害和关键行车设施状况，运行环境主要灾害和关键行车设施状况，对灾害或安全隐患进行预警和处理。对灾害或安全隐患进行预警和处理。u应急救援子系统应急救援子系统。应急方案的制定、发。应急方案的制定、发布及组织实施。布及组织实施。 各调度子系统功能各调度子系统功能关键技术关键技术系统集成技术系统集成技术系统集成技术系统集成技术运行图编制运行图编制运行图编制运行图编制运营计划制定运营计划制定运营计划制定运营计划制定运行管理运行管理运行管理运行管理动车组运用动车组运用动车组运用动车组运用管理规章管理规章管理规章管理规章5.调度指挥关键技术与配套技术配套技术配套技术设备维护管理设备维护管理设备维护管理设备维护管理车站作业管理车站作业管理车站作业管理车站作业管理安全防灾系统安全防灾系统安全防灾系统安全防灾系统系统测试技术系统测试技术系统测试技术系统测试技术系统维护技术系统维护技术系统维护技术系统维护技术5.调度指挥关键技术与配套技术谢谢！
