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对城市轨道交通自动化系统再认识——概念、体系结构与技术

www.cechina.cn2009.05.08阅读 17891

  一、 城市轨道交通系统的特点及其技术需求
  在讨论城市轨道交通系统自动化系统之前,对城市轨道交通系统的特点进行分析是十分必要的。下面从七个方面逐一进行分析。
  1. 城市轨道交通规划的可持续性
  随着中国城市化进程的发展,主城区向外扩展、主城区和卫星城连成一体是一个明显的趋势。城市轨道交通系统规划要能适应这一不断发展和扩展的需求。然而,存在的主要问题是:准确地预测未来的发展具有很多不确定因素。也就是说,当前的规划在将来是要变的。这就要求我们的规划要充分考虑系统的变化因素控制工程网版权所有,反过来也要考虑现有系统和未来系统的平滑衔接和升级。用技术的语言讲就是系统结构的灵活性和可扩展性。
  2. 城市轨道交通系统建设的阶段性
  城市轨道交通系统建设受投资、征地等诸多因素制约,不可能像大铁路那样一次设计、一次建设,需要分阶段地建设和实施控制工程网版权所有,一般的形态是逐线建设,即使是一条线也要求分段建设。这样的建设模式给系统运行带来很大的挑战。对于分阶段实施的系统而言www.cechina.cn,很明显要求系统具有扩充性。对于能够一次建成的系统,建成后的系统升级和改造,要求不中断系统的运行,从这个角度看,要求系统具有在线特性,即边测试,边运行。此外

,还应考虑系统运用过程中的在线培训。系统的扩充性和在线特性对于降低系统的开发成本,运行成本都是有直接好处的。这一问题也可以归结为系统结构的灵活性和可扩展性。
  3. 运输组织的多样化和高密度化
  运输组织的多样化是指根据节假日和重大活动适时地调整运输计划并付诸实施。这就要求建立在线实时的运输计划系统,即运行图系统,实现小时级计划的调整。
  在上下班的高峰期实现列车的高密度运行是必须的,比如120秒的运行间隔。高密度运行与列车自动控制方式(ATC)和行车指挥系统密切相关。在这样的需求之下,存在两条不同的技术路线:信息集中控制集中,信息集中控制分散。就行车指挥系统而言,如何进行选择可用下面的事例来说明。
  日本的新干线由JR东日本,JR西日本,JR东海道等铁路公司运营。因此,新干线的运输调度指挥系统分为二大类:其一为COMTRAC(JR西日本,JR东海道采用),其二为COSMOS(JR东日本采用)。COMTRAC采用的是信息集中控制集中模式,而COSMOS采用的是信息集中控制分散模式。
  基于可靠的理由,在阪神大地震后,COMTRAC建有第二指令所(调度所)。
  需强调指出是信息集中是指列车计划信息(运行图)的集中CONTROL ENGINEERING China版权所有,以及列车运行实绩(在线状态)的集中。控制分散是指列车进路控制由各个车站的系统——程序进路控制装置(PRC)完成。站间协调的准则就是列车运行图。
  从上面的分析中可以看出,车站PRC只要有运行图信息就可以实施进路控制。在正常情况下,由调度中心向车站PRC传送运行图信息;而在非正常情况下(灾害),由各车站PRC定期保存基本运行图信息,以备紧急情况下使用。
  至于列车在线信息的集中CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以这样考虑,在灾害时,只需收集列车运行状态的最少基本信息,而不必建设1:1的备用中心。
  日本东京圈自律交通运行控制系统(ATOS)是目前世界上最大的自律分布系统,它管理着东京地区的200多个车站和2000多公里线路。实现了行车指挥、设备监控和旅客信息服务综合自动化,实现了列车的高密度运行(120秒),实现了系统的分阶段的建设。具有典型性和代表性。这一系统也是采用的信息集中控制分散模式。
  就列车自动控制系统而言,有两种模式。一是在地面系统生成速度指令,发送到轨道电路上,列车按速度指令行车;一个是地面系统只发送停车点信息,列车根据这一信息和自身的位置以及制动性能自律地生成平滑的制动曲线。后一种模式也可以称为(列车位置)信息集中(制动)控制分散,可以适应不同车辆不同的制动性能CONTROL ENGINEERING China版权所有,最大限度地实现高密度运行。
  因此,实现运输组织的多样化和高密度化时,采用何种技术路线是必须认真研究解决的问题。
  4. 旅客服务的实效性
  为旅客提供列车运行信息的显示和广播是基本的要求。在非正常运行情况下,实时地发布信息是关键。要求旅客服务系统和行车指挥系统实现互连。
  5. 维护作业管理模式
  系统的维护模式是一个较少探讨的问题,面前维护作业管理很难实现自动化。系统维护模式也决定着系统的设计和开发方式。
  第一个问题涉及系统自身的维护。是不中断运行维护,还是在线维护与测试。即系统是否具备在线维护的能力。这又与系统的体系结构密切相关。
  第二个问题是维护的管理模式。是集中还是分担。现有的维护管理模式可以说是一种集中模式,一切均在调度人员管制下完成。分担的维护管理模式是指由调度中心、车站和现场作业人员共同完成维护作业。在这种模式下,调度中心负责信息(维护作业计划)集中,车站负责进路控制,现场作业人员负责维护作业时的进路申请和作业实施。可以说,将过去调度中心的相当权限下放给了车站和现场作业人员。
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