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行车指挥综合自动化系统的集成方案设计及实现.docx
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行车指挥综合自动化系统的集成方案设计及实现.docx
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城市轨道交通是一个复杂、庞大的系统工程,涉及的大大小小的专业有上百个。各业
务形成了独立系统,例如环控系统、电力监控系统、火灾报警系统等。这些系统之间通过
各种接口进行数据的交换和控制。随着地铁运营经验的不断累积和自动化技术的快速发
展,地铁运营对于系统之间信息的快速共享,突发事件的综合、快速应对能力的需求也越
来越强烈,因此,综合监控系统应运而生,做到了多系统的整合,通过统一的软、硬件平
台,实现了对环控、电力、屏蔽门、通信等多系统的监督、控制、管理和协调联动功能,
提高了运营效率,解决了运营过程中存在的相关问题
[1]
。
多年来,综合监控系统是以电力监控为核心,并未与行车直接相关的列车自动监控
(ATS,Automatic Train Supervision)系统进行集成,城市轨道交通综合监控系统
(ISCS,Integrated Supervision and Control System)与 ATS 系统之间仍采用传统的接口互
联方式,实现行车信息的交互和运营组织
[2]
。如今,城市轨道交通全自动运行系统在各地
相继应用,全自动无人驾驶功能的实现对现有行车管理和运营指挥也提出了更高的要求。
目前,轨道交通行车指挥综合自动化系统(TIAS,Traffic Control Integrated Automation
System)被认为是全自动无人驾驶场景下满足运营需求的优选方案。该系统融合了 ISCS、
ATS 系统、车辆调度子系统、乘客调度子系统,实现了各个系统的协调动作和更为便利的
数据交互,使系统之间的关联性显著提高,直接服务于运营,并能提供更丰富有效、以行
车运营为核心的联动功能,真正实现了围绕行车指挥综合自动化的建设目标
[3]
。
目前,TIAS 有多种实现方案,本文根据 ATS 系统和 ISCS 的特性,以 ISCS 为基
础,充分融入 ATS 系统的功能,设计并实现了 TIAS 的集成方案。
1. 研究背景
传统的 ISCS 与 ATS 系统是采用分立式的接口通信方式,保持系统的独立性,以及既
有接口的不变性。ISCS 和 ATS 系统分别独自实现各自功能,对于全自动运行相关功能,
则共同或者相互配合实现
[4]
。
ISCS 和 ATS 系统的分立式模式如图 1 所示。
图 1 ISCS 和 ATS 系统的分立式模式
下载: 全尺寸图片 幻灯片
ISCS 与 ATS 系统分别负责不同的调度角色,ISCS 系统负责电调、环调、乘客调、行
车辅助/车辆调,ATS 系统负责行调和车辆调。ISCS 与 ATS 系统通过接口协议进行数据的
交互,图中箭头①为 ISCS 提供给 ATS 系统的数据信息,包含:全线变电所供电设备及系
统的运行状态、全线火灾报警系统设备运行状态及火警探测信号、全线车站(含区间)风
水电重要设备及系统的运行状态、车站及区间紧急状态告警信息,以及其他联动功能所需
信息。图中箭头②为 ATS 系统提供给 ISCS 的数据信息,包含:全线信号设备的运行状
态、全线列车位置及列车阻塞信息、轨道占用信息、列车类型、车组号信息、车次号信
息、列车到/离站台时间,以及其他联动功能所需信息。
ISCS 和 ATS 系统之间这种传统的数据交互方式保证了系统独立性,各自核心业务独
立自主处理,实施责任范围清晰,使 ISCS 与 ATS 系统可分别调试,各系统的责任范围相
对清晰。但是,这种数据交互方式接口信息繁多,几乎涵盖了所有的业务子系统。当覆盖
的运营场景越完善时,系统接口需要交互的信息量越大,同时也使功能的实现变得分散,
出现重复的情况。
2. TIAS 集成方案设计
2.1 系统架构
TIAS 是以轨道交通行车指挥为核心的综合自动化系统,融合了地铁运营的两大核心
专业:ATS 系统和电力监控(PSCADA,Power Supervisory Control And Data Acquisition)
系统,并对其他辅助系统以集成或互联的方式实行监控
[5]
。
TIAS 提供了一个高效的、面向全专业的综合调度功能,可以及时地为调度人员提供
多专业、全面的行车信息及设备信息,提高系统之间快速联动和反应速度,解决各专业间
的信息孤岛问题,实现全专业信息共享与联动,提高运营组织效率。同时,TIAS 也提供了
一个统一的维护功能,具有各专业网络管理、设备管理功能,提高整体维护效率,降低人
员成本及设备维护成本,为轨道交通安全和高效运营提供技术支撑
[6]
。TIAS 架构如图 2 所
示。
图 2 TIAS 架构
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2.2 设计原则
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