中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所

　　随着城市轨道交通的发展，原有基于单线独立运行的建设与运营模式带来了运能不均衡，服务水平低，资源共享低以及换乘压力大等一系列问题。为此，城市轨道交通行业正在开始探索面向互联互通网络化运营的建设与管理模式。

　　重庆轨道交通第二轮建设中，率先启动四条线路（4、5、10、环线）基于互联互通的轨道交通国家示范工程。其中，在互联互通顶层行车调度指挥层面，采用了中国铁道科学研究院集团有公司通信信号研究所研制的TKCG-I型全局调度系统。

　　1互联互通行车调度指挥层次架构

　　互联互通后，系统的运营模式从原有单线方式转变为网络化过轨运营方式，原有按照单线方式设置的调度指挥系统无法满足网络化运营需求，因此需要设置一个上位的调度系统，来处理全局性的调度与协调问题，这里称之为全局调度指挥系统。

　　图1给出了引入了全局调度系统后城市轨道交通运行调度指挥层次结构图。系统分为4个层次：基础设施层，信号控制层，线路调度层，以及全局调度层。各层次说明如下。

　　（1）基础设施层。包括线路及车辆，其中线路之间具备联通条件；车辆型号则在互联互通网络中型号一致。

　　（2）信号控制层。包括ATP/ATO系统，联锁系统，具备对轨旁信号机，道岔的直接控制功能以及对列车的直接控制功能，同时保证控制的安全性。

　　（3）线路调度层。主要是指各线路的ATS系统。

　　（4）全局调度层。全局调度系统。

图1 互联互通调度指挥系统层次结构图

　　2全局调度系统结构

　　全局调度系统主要包括运行图编辑室设备，全局调度室设备，后台服务器设备，接口设备，以及网络和维护设备，它们之间通过全局系统网络连接起来，构成一个完整的全局调度系统。重庆轨道交通互联互通全局调度系统结构如图2所示。

图2 全局调度系统结构图

　　（1）运行图编辑室设备。 在全局调度运行图编辑室，配置3台全局运行图编辑工作站，3台工作站配置完全相同，通过网络与后台服务器交换信息，用于网络化运行图编制。3台工作站互相配合，可支持分布式运行图编辑，亦可以支持集中式运行图编辑。

　　（2）全局调度室设备。全局调度室配置4台全局调度工作站，以及1台全局调度命令工作站。全局调度工作站上分别安装站场监控软件以及在线运行图软件，提供各线实时站场信息的监视，以及实时运行图信息，支持实时控制以及跨线运行调整。4台全局调度工作站功能配置相同，支持相互备份和替代。全局调度命令工作站配置全局调度命令软件，通过与线路调度命令系统交互，传递线网层面调度命令。

　　（3）后台服务器设备。包括应用服务器，数据库服务器，通信服务器。应用服务器是全局调度系统的运算核心，它从各个线路ATS以及对外接口收集信息。根据全局调度业务需求，进行逻辑运算，将运算结果输出给各调度终端。同时，从各调度终端获取信息，进行相关处理后，发送给各线路ATS以及相应的对外接口。数据库服务器负责存储全局调度系统重要数据信息，包括编制的基本运行图，线路行车的实际运行图等。通信服务器用于连接全局调度系统的应用服务器，调度终端，运行图编制终端，维护终端，以及各线路接口和对外接口，提供信息转发功能。后台服务器均采用双机热备方式，单台设备故障不影响系统运行的连续性。数据库服务器采用双机，双磁盘阵列配置，充分保证数据存储与使用的可靠性。

　　（4）接口设备。主要包括线路ATS接口服务器和对外接口服务器。线路ATS接口服务器按线路进行配置，每条线路单独配置1套线路ATS接口服务器，负责从本线路ATS获取站场表示，列车位置及标识，计划以及实际运行图，线路相关告警等信息。同时，向线路ATS传递基本运行图，运行调整指令，调度命令等信息。对外接口服务器包括与通信系统接口，与综合信息平台接口，与PCC系统接口，与PIS系统接口。预留与其它系统进行接口的扩展能力。线路接口服务器以及对外接口服务器均采用双机热备配置。

　　（5）网络及维护设备。主要包括网络交换机，网络安全服务器，防火墙，以及系统维护和网络维护工作站。4台高性能交换机，组成全局调度系统千兆局域网及对外接口网络，同时配置相应的网络安全服务器和防火墙，保证信息交互的安全。系统维护工作站和网络维护工作站，分别用于对全局调度系统的在线系统和网络进行维护监视，设备有故障时及时报警。

　　3全局调度系统主要功能

　　3.1 全网行车信息收集与共享

　　对全网行车信息的收集与共享是建立线网行车调度系统的基础。包括行车信息的收集，行车信息的显示，以及行车信息的共享三个方面。

　　（1）行车信息的收集。从各条线路获取行车信息，包括列车的运行状态，，轨道的占用情况，区间的占用情况，进路的排列情况，屏蔽门的开放情况等。针对线路之间的差异性，定义统一的协议，包括传递的信息类型，信息结构，信息的含义，形成接口的标准化。

　　（2）行车信息的显示。通过合理进行站场显示画面组织和布局，使得调度员能够方便进行各条线路的站场运行状态的切换，能够方便的查看宏观的线网布局，也能快速的切换到单个车站。能够对全网在线列车进行分类显示。全局调度线网显示图见下图3。

图3 全局调度线网显示图

　　（3）行车信息的共享。与各线路子系统以及其他机构共享整个线网的列车运行信息。通过制定统一的信息总线框架，保证对线路接口以及外系统接口的灵活性和可扩展性。

　　3.2 网络化运行图编制与管理

　　从互联互通全网线路角度，进行运行图数据组织，编辑，生成以及检查。

　　（1）网络化运行图的数据组织。参照单线情况，以运行线为基础建立数据存储结构。不同于单线运行图，这里的运行线需要定义属于哪条线路，需要定义是否跨线。跨线运行线需要明确定义线路之间的衔接关系。线路与线路之间同时需要定义共同的图号标识。

　　（2）网络化运行图的编辑。在单画面上对多张运行图进行同时显示，能够明确区分跨线交路。在多图同时存在的情况下方便对跨线交路以及本线交路的运行线进行编辑，包括增加运行线，删除运行线，修改停站时间等。

　　（3）网络化运行图自动生成。根据用户设定的跨线运行交路，本线运行交路，各时间段运行密度，以及出入段等参数要求，自动生成网状列车运行图。支持用户进行人工修改。

　　（4）网络化运行图智能检查。对人工或者自动生成的网状运行图进行自动检查，包括跨线交路的衔接，车辆的出入库是否与计划方式一致，以及是否存在跨线列车与本线列车运行冲突等情况。

图4显示了利用全局调度系统编制的重庆4号线与环线跨线运行的网络化运行图。

图4 网络化运行图

　　3.3 线路间运营统筹与协调

　　线网行车调度系统支持网络化的运行组织与运行调整，从以下三个方面进行。

　　（1）运行计划的统一下达。每班运行前，线网调度员需要统一指定当日运行图，并通过线网行车调度系统统一下达给线路行车调度系统执行。线网行车调度系统需要保证下达给各条线路计划的一致性。

　　（2）轻微晚点下的运行调整。轻微晚点下，以本线调整为主。线路行车调度系统及时将本线调整情况汇总给线网行车调度系统，保持对线路晚点及调整情况的实时监视。

　　（3）严重晚点下的运行调整。严重晚点情况下，由线网调度员牵头，组织各线路调度员，制定全网运行调整计划。线网行车调度系统支持调整列车停站时间，变更跨线列车运行交路，临时增开或者取消跨线列车等运行调整措施。线网行车调度系统支持对全网计划进行统一变更，并由各线路行车调度系统确认后生效。

　　3.4 全网故障监测与应急处理

　　通过设置全网故障自动监测，操作接管，以及调度指令传递等功能，为线网调度员提供应急处理方法与手段。

　　（1）全网故障自动监测。对全网系统运行状况进行监测，对故障进行分类报警。重点对列车跨线运行情况进行监测，通过对列车位置的实时跟踪，结合相应的列车运行计划，对跨线列车接入和交出情况进行判断。如果发生接入或者交出严重晚点，顺序错误等情况，立刻发出告警信息。

　　（2）操作接管。正常情况下，线网调度员只监不控，所有控制作业由线路调度员完成。紧急情况下，线网调度员具备对扣车等部分功能的操作接管。

　　（3）调度指令传递。通过线网行车调度系统与线路行车调度系统之间建立日常的信息交互通道，保证调度员能够迅速的进行调度指令的发送，并反馈信息接收状态。针对典型情况制定专用的信息模板，提升紧急情况下的应急处置能力。

　　4技术特点与创新

　　4.1系统架构创新

　　传统城市轨道交通线路，一般由一个独立的ATS系统负责本线路的列车行车监督与调度控制功能，线路ATS与线路ATS直接没有直接联系。

　　引入全局调度系统以后，整个互联互通线路的行车调度指挥功能将由线路ATS与线网全局调度系统共同完成，线路ATS负责与底层的轨旁和车载设备进行直接联系，同时专注于本线相关的监督与控制逻辑，线网全局调度系统则主要负责对全网整体性以及跨线部分列车的运行监督与控制，线网全局调度系统与线路ATS一起形成一个双层次的行车调度指挥系统。

　　4.2运行图编制技术创新

　　运行图编制是传统ATS系统的一个基本功能，支持本线ATS的运行计划的编制与运用。在互联互通全局调度模式下，运行图编制功能由线路转移到线网全局调度系统。TKCG-I型全局调度系统在运行图数据组织时，突破了原有基于单线方式的数据组织架构，采用了网状数据架构体系，更加适应于网络化运行计划的编制与运用。系统支持互联互通网络化运行图编制与下达，支持集中编制，分布式编制多种灵活的编制方式，同时也兼容既有单线运行图编制功能。可以满足编制各种运行交路，各种折返方式的运行图。

　　4.3运行调整技术创新

　　采用全局调度系统后，运行调整主要有以下特点：（1）支持多层次运行调整，线路调整与线网调整相结合，线路调整主要面对本线列车，线网调整则主要面对跨线列车。（2）支持紧急情况下的操作接管，全局调度系统平时主要以监测为主，但系统亦留有接口，支持紧急情况下的扣车等部分功能的操作接管。（3）与线路ATS配合，建立有多级调度命令传递，满足调度员直接信息高效及时的沟通。

　　5结束语

　　TKCG-I型全局调度系统是基于互联互通跨线运营的线网调度解决方案。本系统的设计理念不是简单多条线路的组合，而是考虑到线路之间跨线运营的计划编制，运营监控，冲突管理等功能处理。解决方案借助国家铁路网络化的运营管理经验，同时结合城市轨道交通运营的特点。目前，该系统已经在重庆成功上线试运行，为支撑重庆轨道交通互联互通示范应用，引领中国城市轨道交通互联互通发展趋势提供了重要技术基础。