刘 青

编组站综合自动化系统模拟技术研究

刘 青*

编组站综合自动化模拟系统根据SAM系统的总体设计思想、系统架构,针对集中控制、联锁、驼峰、车辆跟踪等主要功能,采用演绎法,利用经验的技术信息建模,设计搭建工程化的模拟系统,建立编组站作业动态模拟模型。SAM系统借助模拟模型,采用离线建模方式进行系统测试,验证系统的功能、性能等,提高系统的成熟度、可靠性。

编组站;综合自动化;模拟仿真;测试

新一代编组站综合自动化系统(SAM)体现了局-站一体化、管-控一体化的设计思想,利用现代管理科学理论,对生产过程、资源配置进行优化整合,其建模包括运输、电务、车辆、机务多方面的环节,与众多计算机子系统接口。编组站内机车和车列的移动、不规则的时间空间位移、车辆走行性能、车重等,是非常复杂的物理过程的集合,接口间的连接、试验、调试都需要大量的时间和现场数据,脱离现场实际数据的支持,很难贴近现场的实际需求。为了减少对运输的干扰,最好是在经验基础上,以某些前提、原理和规则为出发点,通过数学逻辑推导来建立模型,在实验室环境下完成模型检验,通过对真实系统的测试获得数据,这些数据中包含着能反映真实系统本质的信息,然后通过数据处理的方法,从中得出对真实系统规律性的描述。

SAM编组站综合自动化模拟系统就是利用计算机仿真技术、网络技术、自动控制技术、铁路信号技术、信息技术,实现编组站到、解、编、发各个生产作业环节的模拟,用于编组站综合自动化新技术的开发研究;改进或完善系统;为工程项目提供“工厂化”程序调试平台,在系统到现场安装调试前,进行系统测试联调,提高系统成熟度、可靠性。

1 模拟系统的主要功能

1.模拟实现编组站内到达场、编尾、出发场的道岔、信号、轨道区段的联锁控制和编尾停车器的自动控制,接收编组站调度集中控制的进路命令,自动排列进路;自动接收调车钩计划,返回计划执行实绩报告,可以提供进路、设备状态等共享信息。

2.驼峰自动控制仿真。模拟实现驼峰溜放进路控制、溜放速度控制;推送、调车进路的集中联锁控制;与到达场和编发线尾部等相关车场联锁和照查;模拟实现机车遥控及调车机车安全监控。

3.模拟实现路局与编组站信息交互。自动接收路局日班计划、阶段计划、调度命令、运输生产指标、承认车、阶段装卸计划;自动接收和发送列车预确报、列车到发报点;自动上报计划执行情况、请求车、运非转换和装卸作业情况、实时统计数据、18点统计报告等等。

4.模拟实现自动编制调车钩计划,掌控计划的执行,如解体钩计划、编组钩计划、取送车计划、调机使用计划、本务机车出入库计划;提供人工确认、人工干预、计算机辅助编制调车钩计划的手段;自动下达调车钩计划,掌控计划的执行。

5.模拟实现自动编制、调整车站阶段计划,自动铺画车站技术作业大表,掌控计划的执行。自动编制车站阶段计划,优化到发线、编组线、调机、驼峰和牵出线使用;自动描绘技术作业大表的计划线;计划预演,推算和组织车流;现车管理;根据控制系统作业实绩报告,自动描绘技术作业大表的实绩线、自动调整车站阶段计划;提供人工确认、人工干预、计算机辅助编制阶段计划的手段;自动下达阶段计划,掌控编组站阶段计划的执行。

6.模拟实现编组站调度集中控制。自动接收接发车计划和调车钩计划;根据现场作业实际情况,自动修改计划的执行顺序;分解计划执行步骤,形成指令集,自动修改指令的执行顺序,支持计划的平行、穿插执行;形成进路的始终端命令,通过计算机联锁系统,自动排列接发车和调车进路;提供人工干预的手段。

7.模拟实现机车、车辆实时自动跟踪。对本务机车和调车机车的实时跟踪管理,本务机车跟踪到轨道区段;调车机车除轨道区段外,可显示到前方调车信号机的距离。车辆跟踪可提供进入编组站的每一辆货车的实时位置,包括车型、车号、场别、股道号、顺位(如果已挂在机车上则提供调机号和顺位),以及该车的所有信息;自动核对到达、出发列车编组顺序表;提供便捷的实时查询手段;调车作业与钩计划发生偏差时自动告警;提供人工干预、修正的手段。

8.模拟实现到达与出发作业自动化。模拟对现场商检、列检、车号等作业过程的报告掌控。如核对车号、到达/出发列车编组顺序表;利用车辆超限检测服务器,模拟实现自动检测超载、偏载、超限、车门关闭和施封状况。

9.编组站调度表示。显示编组站全貌的大屏幕电视幕墙;有关岗位的工作站或个人计算机有选择地显示各场、各咽喉区的局部图像。显示内容:站场图形、联锁和驼峰设备状态和测量数据、编组站作业状况、机车车辆实时跟踪信息、接发车情况、接发车及调车计划、关键部位的视频图像、编组站关键性指标的动态显示等。

10.模拟编组站资源管理、运营决策支持。模拟查询车站资源的运用情况;调度计划、任务完成情况;运营指标分析;潜在问题预警和报警;安全生产的决策支持。实现全站办公自动化。

11.模拟货运、货场信息化管理。模拟货运计划受理与审批、承运受理、装卸、到达交付、中转配装等各作业环节信息处理;货运信息查询、货运营销、货运安全、统计、内外勤、集装箱等各项管理;图形化货场管理。

12.模拟编组站统计自动化。模拟自动报告列车到、发时间;自动动态统计作业量和各种运营指标;自动编制和上报各种报表。

13.编组站综合数据库管理。存储编组站基础信息、各种共享信息、计划和控制的历史数据。

2 模拟系统的实现

1.模拟信息处理结构,如图1所示。

图1 模拟信息处理结构图

2.模拟车站信息管理系统。

模拟计划系统发送车站各类作业计划,包括接车计划、发车计划、解体钩计划、编组钩计划。模拟接收集中控制系统发来的异常处理请求信息,根据当前的作业情况判别异常解决方法,并反馈给集中控制系统。

编组站信息管理系统根据路局调度下达的阶段计划,自动生成编组站的到达、解体、编组、出发、取送车、本务机等计划;将计划自动下达给集中控制系统并接收控制系统返回执行的结果。根据计划、作业实绩等自动辅画车站作业技术大表的计划线和实绩线。流程图如图2所示。

图2 编组站信息管理系统模拟流程图

3.集中控制的模拟。模拟编组站调度集中功能实现在站调楼内对到、编、发各场的信号设备进行集中控制,对站内各项作业直接指挥、管理;按预先编制的作业计划和到达、出发、调车进程,通过联锁系统和驼峰控制系统,自动控制进路的办理,协调指挥和监督各项作业的执行。内容包括:计划接收;计划执行顺序自动调整;站内进路自动控制;进路选择与进路冲突处理;调车机车集中调度与指挥和作业计划执行实绩监督。

4.驼峰自动控制的模拟。模拟驼峰调车作业全过程包括:推送、溜放、峰上和峰下调车;模拟全部现场设备对自动化驼峰控制系统命令的响应过程;根据人工设定,模拟全部现场设备故障,用于考核控制系统对设备故障的承受能力;根据人工设定,模拟作业过程的异常情况,用于考核控制系统对异常作业的适应能力。

5.计算机联锁的模拟。模拟计算机联锁系统的接口通信协议;模拟计算机联锁系统的设备状态码位信息表;模拟执行集中控制系统向计算机联锁系统发送的控制命令。按照进程控制模块的模拟命令,产生编组站内列车走行的计算机联锁模拟数据,同时完成机车的走行模拟。

6.全站行车的模拟。根据集中控制模拟命令生成的进路信息,生成该条进路在编组站内的股道占用、出清的模拟命令,综合考虑机车走行速度、车列长度、作业类型等因素,确定模拟命令的下达时间,适时的下达给计算机联锁模拟系统、驼峰模拟系统执行。根据模拟的进路、编组站作业计划等内容,确定本务机车在编组站的生成、走行与离开等动作,同时模拟机车在站内的位置。根据模拟的进路,确定调车机车在编组站的走行速度、方向、位置等。

7.机车、车辆实时跟踪的模拟。根据全站行车模拟系统所模拟的站内作业情况,结合作业计划、确报信息,模拟提供车辆信息、股道存车、作业完成反馈等。

3 结论与展望

新一代编组站综合自动化系统(SAM)借助模拟系统,建立了现场人员的技术交流平台,不但紧密结合编组站实际作业现场,而且通过现场人员的交流,获取了现场作业需求、异常处理方法,不断的完善SAM系统的功能,提高SAM系统的自动化程度,以提高编组站综合改编能力,压缩货车中停时间,提高编组站的管理水平。

作为目前国内最大的编组站站改工程——新丰镇编组站SAM系统实施过程中,就是借助了模拟系统,采用离线建模方式进行系统测试,验证系统的功能、性能、自动化程度等,提高系统的成熟度、可靠性;并且根据站改过程中不同的运输组织模式逐一进行SAM系统的功能测试、作业人员培训,保证了在陇海线繁忙干线环境下,新丰镇编组站改造工程安全、可靠地分步实施。

[1] 朱广劼,编组站综合自动化系统研究[J].铁路计算机应用,2007,16(6):16-18.

[2] 王秀娟,调度集中体系结构的研究[J].铁道通信信号,2009,45(4):27-29.

[3] 陈东,吴柏青,高四维,编组站智能调度指挥系统的构建及实现[J].铁道运输与经济,2008,30(4)34:37.

[4] 周望梅,编组站自动化智能过程控制[J].交通运输系统工程与信息,2004,4(4)91:94.

[5] 陈刚,张殿业,杨京帅,铁路编组站运营仿真系统研究[J].铁道运输与经济,2005,25(5):51-54.

[6] 王建英,铁路行车调度指挥仿真系统[J].中国铁道科学,2007,28(5):110-116.

Based on the overall design and system architecture of the SAM systems,a dynamic engineering simulation modelofmarshaling yard operationswasbuiltbyusing reduction modeling and experienced technical information modeling of centralized control,interlocking,hump,vehicle tracking,and other major features.The simulation system of synthetic automation ofmarshalling yard adop ted a offlinemodel to conductsystem test in verifying the functionality and performance for the purpose of increasing thematurity and reliability of the system.

Marshalling yard;Synthetic automation;Simulation,Testing

*中国铁道科学研究院通信信号研究所 工程师,100081 北京

2011-01-21

(责任编辑:张利)