武广高速铁路供电调度系统研究

2010-09-26王林

铁路技术创新 2010年1期

■ 王林

武广高速铁路供电调度系统研究

■ 王林

客运专线综合调度系统作为客运专线建设与运营的重要组成部分，地位举足轻重。供电调度系统是客运专线综合调度系统的重要子系统，负责客运专线全线牵引及供电设施的实时数据采集和集中监控管理，涵盖牵引远动、电力远动、通信、信号电源监控，又称为“四电合一”的供电调度系统。

国内学者[1-3]已经对客运专线供电调度系统的构建进行了有益的探讨。伴随多条客运专线的正式开通运营，客运专线供电调度系统有了工程实例。

1 客运专线综合调度系统

客运专线综合调度系统是列车运行组织管理、列车运行控制、基础设施维护、动车组运用管理、安全监控及旅客信息服务等的集成，基本涵盖高速铁路列车运行的所有关键业务[4]。该系统由运输计划、列车调度、动车调度、供电调度、旅客服务调度、综合维修调度6个子系统组成，分别对应计划编制、运营管理、车辆管理、供电管理、客运服务及综合维修的业务需求[5]。

客运专线综合调度系统以运输计划为龙头、以列车运行调度系统为核心，综合行车、机务、工务、供电、电务、旅客向导、维修检测、安全监控等系统。

2 客运专线供电调度系统

客运专线供电调度系统主要负责对全线牵引、电力供电设施进行集中调度指挥。该系统由设在客运专线调度所的主站系统、数据传输通道及分布在沿线的被控站设备构成。客运专线供电调度系统掌握安全监控系统和供电设备状态，按照供电计划完成停送电任务；遇有供电设备故障时积极组织抢修，为列车运行提供保证。其业务流程如图1所示。

从业务流程可看出，客运专线供电调度系统应与行车调度系统、供电维修管理系统接口，使供电调度职能紧密围绕行车、维修这两大业务。

3 武广高速铁路供电调度系统的构成

3.1 主站系统

武广高速铁路全长1068.6km，武汉—广州（不含广州）纳入武汉调度所，广州枢纽纳入广州调度所。

图1 客运专线供电调度系统业务流程图

武广高速铁路供电调度系统采用开放、分布式计算机局域网络结构，以以太网为骨架，计算机设备为核心，功能为模块，节点为单元进行配置（见图2）。主站系统局域网络采用高可靠性的双以太网，互为备用。系统具有良好的开放性、扩展性、实时性、安全性。系统由历史数据服务器、通信及应用服务器、配置服务器、接口服务器、Web服务器、操作员工作站、维护工作站、域名管理工作站、病毒防护工作站等网络节点设备及相应的人机接口设备、实时数据打印机、报表打印机、画面拷贝机、UPS电源设备、GPS卫星对时设备、SAN存储网络设备及完善的软件资源组成。关键设备，如应用通信服务器、历史数据服务器、操作员工作站、网络交换机，采用冗余热备用配置方式。当主设备因故障或检修退出时，备用设备自动投入运行。双服务器间通过心跳线定期检测对方的工作状态，一旦发现计算机应用软件失效，备用计算机立即替换失效模块进入工作。系统具有如下特点：

（1）采用高性能三层交换机作为核心交换机组建冗余千兆调度网络，正常情况下双网同时工作，并可根据需要分担不同的数据传输或平衡网络负荷。

（2）每条客运专线配置专用的应用及通信服务器、数据采集交换机，使数据采集网与调度网独立，降低调度网络的负荷率。

（3）多条客运专线共用核心交换机、历史数据服务器、接口服务器、配置服务器、Web服务器、维护工作站、域名管理工作站、病毒防护工作站、画面拷贝机、GPS时钟系统、SAN存储系统，硬件整合，减少投资。

（4）设置历史数据服务器、应用及通信接口服务器、配置服务器、Web服务器、接口服务器，将供电调度功能分散于各服务器中，降低系统风险。

（5）应用及通信服务器、历史数据服务器、配置服务器采用刀片服务器的形式，所有服务器均插在一台刀片中心机架中，结构紧凑，节约空间，统一考虑电源与散热问题，既保障可靠性，又节约运营维护成本。

（6）采用高性能的SAN存储系统，利用光纤存储交换机、光纤存储磁盘阵列，高速可靠地完成调度系统存储的需求。

图2 武广高速铁路供电调度系统配置

（7）设置病毒防护工作站、防火墙及IPS入侵检测设备，构建供电调度安全防护系统，为系统提供安全防护保障。

（8）提供与运营调度、综合视频监控、时钟、既有线调度、电网调度、火灾报警等系统的接口，实现数据交换，完成相关系统的联动功能。

（9）软件采用操作系统、平台软件及应用软件的三层架构。各网络节点（调度员工作站、历史数据服务器等）根据各自特点及功能要求采用不同的操作系统及平台支持软件。应用软件采用基于自动化和信息化软件架构ArchestrA技术之上的Wonderware组态平台软件，构建灵活、安全、规模巨大的综合SCADA系统。该应用软件平台具有很高的可靠性、移植性、扩展性和维护性。

数据采集网与调度网分离的设计，完善的病毒入侵防护功能，刀片式服务器的选择，是客运专线供电调度系统与路局既有远动系统的最大区别，也是其特色所在。客运专线供电调度系统应用软件采用组态技术，为用户提供更加友好的界面，提高了应用软件开发及维护的效率。

3.2 数据传输通道

武广高速铁路采用多业务传输平台（MSTP），按照核心层、汇聚层、接入层三极网络拓扑结构构建IP数据网。核心层在武汉客运专线调度所设置节点，汇聚层在武汉通信站、新长沙通信站、广州南通信站设置节点。核心节点与汇聚路由器通过MSTP提供的2×155 Mb/s通道分别互连。接入层在武汉客运专线调度所、车站设置节点。接入层节点分段与汇聚层节点之间通过MSTP提供的155 Mb/s通道互联构成环形网。

武广高速铁路在构建供电调度数据传输通道时，通信专业仅在牵引变电所、电力变配电所设置传输设备STM-4 MSTP ADM，用于接入车站接入层设备（提供通道）；对于分区所、AT所、接触网开关控制站、电力箱变通信专业仅提供构成环网的光纤（提供光纤）；变电、电力专业在这些位置设置光纤环网交换机，构建环形光纤以太网。除牵引变电所、电力变配电所的信息直接上传外，其余被控点通过所在环网在临近的牵引变电所或电力配电所上传。

武广高速铁路仅在牵引变电所、电力配电所设置传输接入设备的组网方式，减少了通信专业的ADM设备数量，节省了工程总投资。这种通道模式将同一供电臂的牵引变电所、分区所、AT所划分在一个局域网，不需要为故障测距提供另外的专用通道。