高速铁路行车指挥自动化

第一章高速铁路行车指挥自动化

第一节行车指挥自动化概述

传统的铁路行车指挥系统采用的是以人为主、以设备为辅的集中统一调度方式，随着运量的加大，行车速度的提高，人为因素在行车指挥中所产生的不协调和联络中的失误，对行车的调度与调整将产生严重的影响。尤其是在高速铁路出现后，这种方式已不能很好地适应高速铁路行车指挥的需要。为改变这种状况，许多国家逐步开发出了行车指挥自动化系统。

行车指挥自动化是指以铁路现代化技术设备为基础，利用信息采集装置收集列车运行的实时信息，由计算机自动进行列车运行追踪和管理，并根据未来运输变化的需要，自动制定列车运行计划，合理配备牵引动力、车辆及乘务员，传达列车运行调整信息，自动完成调度监督，提供列车进路控制手段，自动进行列车运行实迹的统计和分析。行车指挥自动化系统的采用可以显著提高行车安全和正点率、充分发挥车站和线路的通过能力、提高调度水平、提高计划和统计工作质量，进而可以获得较好的经济效益和社会效益。

完整的行车指挥自动化系统包括列车运行计划的编制、列车运行管理、运能资源的合理配置和利用以及列车运行实迹的统计分析等几个方而，其中列车运行的管理是行车指挥自动化的关键核心。

一、行车指挥自动化系统的主要功能

1．列车运行计划的编制

根据对运输市场情况的把握，制定满足运输市场需求的列车运行计划，并根据市场变化情况不断调整运行计划，以形成最终可以实施的实施计划，主要包括：

(1)根据运输需要制定列车基本计划(包括定期列车、季节列车、预定临时列车)，并对未来列车开行需要进行预测。

(2)根据列车计划和未来列车实际，制定与之相适应的乘务员和车辆运用计划。

(3)根据运输的季节性波动和施工作业等需要，对原计划进行追加、修改和调整，制定每日的运行实施计划。

(4)对运行实施计划进行整理、分类，向有关处所传达。

2．列车运行管理

列车运行管理是行车指挥自动化的基本任务，根据系统获得的实时信息，完成对列车运行的监督、控制和运行调整等任务，并将实时信息向有关部门传达，主要包括：

(1)列车运行调整。包括掌握列车运行状态，检出运行紊乱的列车和进行紧急调整：进行列车运行模拟，编制预测运行图；制定必要且适度的调整(包括车底运用的变更)方案，为调度员作决策支持，然后向有关处所发布命令。

(2)进路控制。根据运行实施计划和运行指令，自动设定列车进路。

(3)传达列车信息。向有关处所(旅客向导系统等)传达列车及其运行状态信息。

3．进行统计分析

对计划及运行实绩数据进行搜集、统计和分析，并完成对基本计划及其他计划的反馈。

二、构造行车指挥自动化系统的基本思路

行车指挥自动化系统以铁路现代化设备为基础，以计算机为辅助工具，系统开发过程中一般采用如下思路：

(1)取消分散安装在线路两侧的信号设备，将列车运行指挥控制集中于地面的调度中心。

(2)在调度中心控制范围内，由车载计算机辅助司机操纵列车运行。

(3)调度中心计算机自动跟踪其控制范围内的列车运行并向列车传递运行计划与调度命令。调度员监督计算机的工作并给予必要的辅助调整。

(4)利用有线与无线的数据传输网络为调度中心与列车之间进行双向信息传递。

(5)调度中心计算机在调整列车运行过程中，向车站各分机、分区、分时地下达列车运行计划。

(6)各车站的控制分机根据中心计算机的运行计划，直接控制现场的有关联锁设备与进路。

三、行车指挥自动化系统的实例

目前国外已经成功地开发了一些行车指挥自动化系统，如日本新干线的COMTRAC(COM —puter aided TRAffic Control system)行车调度指挥系统，德国法兰克福的计算机辅助列车监督系统等。这些系统都是根据本国铁路实际情况开发的，实践证明是较为成功的系统。由于各国的行车组织模式各不相同，其开发的系统一般不能直接引入到我国，但其开发思想、关键技术仍对我国具有重要借鉴意义。

1．COMTRAC的构成

日本新干线的COMTRAC行车调度指挥系统是1972年冈山站营业时开始投入使用的。之后，随着博多站开始营业(1975年)，东北、上越新干线开始营业(1982年)，系统的内容不断扩充，功能日益强大，为日本的新干线列车的运行组织作出了重要贡献，是目前为止比较成功的行车指挥自动化系统。该系统的主要构成如图6—1—1所示。

2．COMTRAC的主要功能

COMTRAC的主要功能分类和基本内容如表6—1—1所示。

3．COMTRAC的最新发展

随着新干线上列车种类的增加、列车运行密度的增大、列车运行速度的提高及原有计算机能力的限制和COMTRAC中一些针对单一线路的各种机能，COMTRAC开始表现出不适应新干线发展的需要的情况，主要体现在以下几方面：

(1)不能适应将要运营的秋田新干线、北陆新干线发展需要。

(2)不能适应速度提高、列车追踪间隔时间缩短等新形式的需要。

(3)不能充分发挥新型车辆的使用、运输设备的改善及新车站开始营业带来的效应。

(4)原有计算机能力有限，限制数据的有效利用。

(5)运输计划、数据的输入、系统之间的数据交换等效率较低。

为了消除这些不利影响，日本对COMTRAC进行重大的更新、改造，开发了新的行车指挥自动化系统——COSMOS(COmputerized，Safety，Maintenance and Operation Systems of Shinkansen)系统，并于1995年11月10日开始使用。新系统采用新的技术和设

备，解决了上述问题，在保持COMTRtAC的全部功能的基础上，系统性能有了新的发展。新的COSMOS系统主要由运输计划子系统、运行管理子系统、安全保障子系统、设备管理子系统、电力控制子系统、信息集中管理子系统、车辆管理子系统和车辆基地作业计划子系统等8个子系构成。

四、行车指挥自动化的关键问题

在实现行车指挥自动化系统的各种功能时，列车跟踪和进路控制、列车运行调整及

列车运行图的计算机编制是行车指挥自动化系统的技术关键和核心所在。

随着通信技术、计算机技术和自动控制的不断发展，不同于传统的列车运行控制理

论的移动自动闭塞理论和实践也得到了发展，移动自动闭塞的实现将为铁路行车指挥自

动化提供更为有利的条件，为此，本章将对此作简要的介绍。

第二节计算机编制列车运行图

一、概述

1．列车运行图的定义与列车运行图的作用

列车运行图是运用坐标原理表示列车运行的一种图解方式，是以表示列车在铁路区间运行及在车站到发或通过时刻的综合性技术文件，它规定了各次列车占用区间的程序，列车在